Silīcija karbīda FGD sprausla desulfurizācijai elektrostacijā

Dūmgāzu desulfurizācijas (FGD) absorbcijas sprauslas
Sēra oksīdu, ko parasti dēvē par SOx, atdalīšana no izplūdes gāzēm, izmantojot sārmu reaģentu, piemēram, mitru kaļķakmens suspensiju.

Kad degšanas procesos katlu, krāšņu vai cita aprīkojuma darbināšanai tiek izmantots fosilais kurināmais, tas var izdalīt SO2 vai SO3 kā daļu no izplūdes gāzēm. Šie sēra oksīdi viegli reaģē ar citiem elementiem, veidojot kaitīgus savienojumus, piemēram, sērskābi, un tiem ir potenciāls negatīvi ietekmēt cilvēku veselību un vidi. Šo potenciālo ietekmju dēļ šī savienojuma kontrole dūmgāzēs ir būtiska ogļu spēkstaciju un citu rūpniecisko iekārtu sastāvdaļa.

Erozijas, aizsērēšanas un nosēdumu veidošanās problēmu dēļ viena no visuzticamākajām sistēmām šo emisiju kontrolei ir atvērta tipa mitrās dūmgāzu desulfurizācijas (FGD) process, izmantojot kaļķakmeni, hidratētu kaļķi, jūras ūdeni vai citu sārmainu šķīdumu. Smidzināšanas sprauslas spēj efektīvi un droši sadalīt šīs suspensijas absorbcijas torņos. Izveidojot vienmērīgus atbilstoša izmēra pilienu rakstus, šīs sprauslas spēj efektīvi radīt virsmas laukumu, kas nepieciešams pareizai absorbcijai, vienlaikus samazinot attīrīšanas šķīduma iekļūšanu dūmgāzēs.

FGD absorbētāja sprauslas izvēle:
Svarīgi faktori, kas jāņem vērā:

Beršanas līdzekļa blīvums un viskozitāte
Nepieciešamais pilienu izmērs
Pareizs pilienu izmērs ir būtisks, lai nodrošinātu atbilstošu absorbcijas ātrumu
Sprauslas materiāls
Tā kā dūmgāzes bieži ir kodīgas un tīrīšanas šķidrums bieži ir suspensija ar augstu cietvielu saturu un abrazīvām īpašībām, ir svarīgi izvēlēties atbilstošu korozijas un nodilumizturīgu materiālu.
Sprauslas aizsērēšanas pretestība
Tā kā tīrīšanas šķidrums bieži ir suspensija ar augstu cietvielu saturu, sprauslas izvēlei ir svarīga nozīme, ņemot vērā tās izturību pret aizsērēšanu.
Sprauslas izsmidzināšanas raksts un izvietojums
Lai nodrošinātu pareizu absorbciju, ir svarīgi pilnībā pārklāt gāzes plūsmu bez apvedceļa un nodrošināt pietiekamu uzturēšanās laiku.
Sprauslas savienojuma izmērs un tips
Nepieciešamais tīrīšanas šķidruma plūsmas ātrums
Pieejamais spiediena kritums (∆P) pāri sprauslai
∆P = padeves spiediens sprauslas ieplūdes atverē – procesa spiediens ārpus sprauslas
Mūsu pieredzējušie inženieri var palīdzēt noteikt, kura sprausla darbosies atbilstoši jūsu konstrukcijas detaļām.
Bieži sastopamie FGD absorbētāja sprauslu lietojumi un nozares:
Ogļu un cita fosilā kurināmā spēkstacijas
Naftas pārstrādes rūpnīcas
Sadzīves atkritumu dedzinātavas
Cementa krāsnis
Metāla kausēšanas krāsnis

SiC materiāla datu lapa

Kaļķa/kaļķakmens trūkumi

Kā parādīts 1. attēlā, FGD sistēmās, kurās izmanto kaļķa/kaļķakmens piespiedu oksidēšanu (LSFO), ir trīs galvenās apakšsistēmas:

• Reaģentu sagatavošana, apstrāde un uzglabāšana
• Absorbcijas trauks
• Atkritumu un blakusproduktu apstrāde

Reaģenta sagatavošana sastāv no sasmalcināta kaļķakmens (CaCO3) transportēšanas no uzglabāšanas tvertnes uz maisāmu padeves tvertni. Iegūtais kaļķakmens suspensija pēc tam tiek iesūknēta absorbētāja traukā kopā ar katla dūmgāzēm un oksidējošo gaisu. Smidzināšanas sprauslas piegādā smalkus reaģenta pilienus, kas pēc tam plūst pretēji ienākošajām dūmgāzēm. Dūmgāzēs esošais SO2 reaģē ar kalcijam bagāto reaģentu, veidojot kalcija sulfītu (CaSO3) un CO2. Absorbētājā ievadītais gaiss veicina CaSO3 oksidēšanos par CaSO4 (dihidrāta formā).

LSFO pamatreakcijas ir:

CaCO3 + SO2 → CaSO3 + CO2 · 2H2O

Oksidētā suspensija sakrājas absorbētāja apakšā un pēc tam kopā ar svaigu reaģentu tiek recirkulēta atpakaļ uz smidzināšanas sprauslu kolektoriem. Daļa no recirkulācijas plūsmas tiek novadīta uz atkritumu/blakusproduktu apstrādes sistēmu, kas parasti sastāv no hidrocikloniem, cilindriskiem vai lentes filtriem un maisītas notekūdeņu/šķidruma uzglabāšanas tvertnes. Notekūdeņi no uzglabāšanas tvertnes tiek recirkulēti atpakaļ uz kaļķakmens reaģenta padeves tvertni vai hidrociklonu, kur pārplūde tiek aizvadīta kā notekūdeņi.

Tipiska kaļķa/kaļķakmens piespiedu oksidācijas mitrās skruberēšanas procesa shēma

Mitrās LSFO sistēmas parasti var sasniegt SO2 atdalīšanas efektivitāti 95–97 procentu apmērā. Tomēr sasniegt līmeni virs 97,5 procentiem, lai izpildītu emisiju kontroles prasības, ir grūti, īpaši rūpnīcās, kurās izmanto ogles ar augstu sēra saturu. Var pievienot magnija katalizatorus vai kaļķakmeni var kalcinēt augstākas reaģētspējas kaļķī (CaO), taču šādas modifikācijas ietver papildu rūpnīcas aprīkojumu un ar to saistītās darbaspēka un enerģijas izmaksas. Piemēram, kalcinēšanai kaļķī ir nepieciešams uzstādīt atsevišķu kaļķu cepli. Turklāt kaļķis viegli nogulsnējas, un tas palielina kaļķakmens nogulšņu veidošanās iespējamību skruberī.

Kaļķu cepļa kalcinēšanas izmaksas var samazināt, tieši ievadot kaļķakmeni katla kurtuvē. Šajā pieejā katlā radītie kaļķi kopā ar dūmgāzēm tiek aiznesti uz skruberi. Iespējamās problēmas ir katla piesārņojums, siltuma pārneses traucējumi un kaļķa inaktivācija pārdegšanas dēļ katlā. Turklāt kaļķis samazina izkusušo pelnu plūsmas temperatūru ogļu katlos, kā rezultātā rodas cietas nogulsnes, kas citādi nerastos.

Šķidrie atkritumi no LSFO procesa parasti tiek novadīti stabilizācijas dīķos kopā ar šķidrajiem atkritumiem no citām elektrostacijas vietām. Mitrie FGD šķidrie notekūdeņi var būt piesātināti ar sulfītu un sulfātu savienojumiem, un vides apsvērumi parasti ierobežo to nonākšanu upēs, strautos vai citās ūdenstecēs. Turklāt notekūdeņu/šķidruma pārstrāde atpakaļ skruberī var izraisīt izšķīdušu nātrija, kālija, kalcija, magnija vai hlorīdu sāļu uzkrāšanos. Šīs vielas var galu galā kristalizēties, ja vien netiek nodrošināta pietiekama atplūde, lai izšķīdušo sāļu koncentrācija būtu zem piesātinājuma. Papildu problēma ir atkritumu cietvielu lēnais nosēšanās ātrums, kā rezultātā ir nepieciešami lieli, liela tilpuma stabilizācijas dīķi. Tipiskos apstākļos nosēdušais slānis stabilizācijas dīķī var saturēt 50 procentus vai vairāk šķidrās fāzes pat pēc vairāku mēnešu uzglabāšanas.

No absorbētāja pārstrādātā suspensijas atgūtais kalcija sulfāts var saturēt daudz nereaģējuša kaļķakmens un kalcija sulfīta pelnu. Šie piesārņotāji var liegt kalcija sulfātu pārdot kā sintētisko ģipsi izmantošanai sienu plātņu, ģipša un cementa ražošanā. Nereaģējis kaļķakmens ir galvenais piemaisījums sintētiskajā ģipšā, un tas ir arī bieži sastopams piemaisījums dabiskajā (iegūtajā) ģipšā. Lai gan pats kaļķakmens neietekmē sienu plātņu gala produktu īpašības, tā abrazīvās īpašības rada nodiluma problēmas apstrādes iekārtām. Kalcija sulfīts ir nevēlams piemaisījums jebkurā ģipša sastāvā, jo tā smalko daļiņu izmērs rada lobīšanās problēmas un citas apstrādes problēmas, piemēram, kūkas mazgāšanu un atūdeņošanu.

Ja LSFO procesā radušās cietās vielas nav komerciāli tirgojamas kā sintētiskais ģipsis, tas rada ievērojamu atkritumu apglabāšanas problēmu. 1000 MW katlam, kas dedzina 1% sēra ogles, ģipša daudzums ir aptuveni 550 tonnas (īstermiņa)/dienā. Tajā pašā iekārtā, kas dedzina 2% sēra ogles, ģipša ražošana palielinās līdz aptuveni 1100 tonnām/dienā. Pievienojot aptuveni 1000 tonnas/dienā pelnu ražošanai, kopējais cieto atkritumu daudzums sasniedz aptuveni 1550 tonnas/dienā 1% sēra ogļu gadījumā un 2100 tonnas/dienā 2% sēra ogļu gadījumā.

EADS priekšrocības

Pārbaudīta LSFO attīrīšanas tehnoloģijas alternatīva aizstāj kaļķakmeni ar amonjaku kā reaģentu SO2 atdalīšanai. Cietā reaģenta malšanas, uzglabāšanas, apstrādes un transportēšanas komponenti LSFO sistēmā tiek aizstāti ar vienkāršām uzglabāšanas tvertnēm ūdens vai bezūdens amonjakam. 2. attēlā parādīta JET Inc. nodrošinātās EADS sistēmas plūsmas shēma.

Amonjaks, dūmgāzes, oksidējošais gaiss un tehniskais ūdens nonāk absorbētājā, kas satur vairākus smidzināšanas sprauslu līmeņus. Sprauslas ģenerē smalkus amonjaku saturoša reaģenta pilienus, lai nodrošinātu reaģenta ciešu saskari ar ienākošajām dūmgāzēm saskaņā ar šādām reakcijām:

(1) SO2 + 2NH3 + H2O → (NH4)2SO3

(2) (NH₄)₂SO₃ + ½O₂ → (NH₄)₂SO₄

Dūmgāzu plūsmā esošais SO2 reaģē ar amonjaku trauka augšējā pusē, veidojot amonija sulfītu. Absorbcijas trauka apakšdaļa kalpo kā oksidācijas tvertne, kur gaiss oksidē amonija sulfītu par amonija sulfātu. Iegūtais amonija sulfāta šķīdums tiek iesūknēts atpakaļ uz smidzināšanas sprauslu kolektoriem vairākos absorbētāja līmeņos. Pirms attīrītās dūmgāzes iziet no absorbētāja augšdaļas, tās iziet cauri miglotājam, kas savāc visus iesūktos šķidruma pilienus un uztver smalkās daļiņas.

Amonjaka reakcija ar SO2 un sulfīta oksidēšana par sulfātu sasniedz augstu reaģenta izmantošanas līmeni. Uz katru patērēto amonjaka mārciņu tiek saražotas četras mārciņas amonija sulfāta.

Tāpat kā LSFO procesā, daļu no reaģenta/produkta recirkulācijas plūsmas var izsūknēt, lai iegūtu komerciālu blakusproduktu. EADS sistēmā produkta šķīdums tiek iesūknēts cietvielu atgūšanas sistēmā, kas sastāv no hidrociklona un centrifūgas, lai koncentrētu amonija sulfāta produktu pirms žāvēšanas un iepakošanas. Visi šķidrumi (hidrociklona pārplūde un centrifūgas koncentrāts) tiek novadīti atpakaļ uz suspensijas tvertni un pēc tam atkārtoti ievadīti absorbētāja amonija sulfāta recirkulācijas plūsmā.

• EADS sistēmas nodrošina augstāku SO2 atdalīšanas efektivitāti (>99%), kas dod ogļu spēkstacijām lielāku elastību sajaukt lētākas, augstāka sēra satura ogles.
• Lai gan LSFO sistēmas rada 0,7 tonnas CO2 uz katru noņemto SO2 tonnu, EADS process neražo CO2.
• Tā kā kaļķakmens un kaļķakmens ir mazāk reaģējoši SO2 atdalīšanai salīdzinājumā ar amonjaku, lai sasniegtu augstu cirkulācijas ātrumu, ir nepieciešams lielāks procesa ūdens patēriņš un sūknēšanas enerģija. Tas rada augstākas LSFO sistēmu ekspluatācijas izmaksas.
• EADS sistēmu kapitālizmaksas ir līdzīgas LSFO sistēmas būvniecības izmaksām. Kā minēts iepriekš, lai gan EADS sistēmai ir nepieciešams amonija sulfāta blakusproduktu apstrādes un iepakošanas aprīkojums, malšanai, apstrādei un transportēšanai nav nepieciešamas ar LSFO saistītās reaģentu sagatavošanas iekārtas.

Visizteiktākā EADS priekšrocība ir gan šķidro, gan cieto atkritumu likvidēšana. EADS tehnoloģija ir process bez šķidruma izplūdes, kas nozīmē, ka nav nepieciešama notekūdeņu attīrīšana. Cietais amonija sulfāta blakusprodukts ir viegli pārdodams; amonija sulfāts ir pasaulē visvairāk izmantotais mēslošanas līdzeklis un mēslošanas līdzekļu sastāvdaļa, un tā tirgus izaugsme visā pasaulē tiek prognozēta līdz 2030. gadam. Turklāt, lai gan amonija sulfāta ražošanai nepieciešama centrifūga, žāvētājs, konveijers un iepakošanas iekārtas, šīs ierīces nav patentētas un ir komerciāli pieejamas. Atkarībā no ekonomiskajiem un tirgus apstākļiem amonija sulfāta mēslošanas līdzeklis var kompensēt uz amonjaka bāzes veidotās dūmgāzu desulfurizācijas izmaksas un potenciāli nodrošināt ievērojamu peļņu.

Efektīva amonjaka desulfurizācijas procesa shēma

Shandong Zhongpeng Special Ceramics Co., Ltd ir viens no lielākajiem silīcija karbīda keramikas jauno materiālu risinājumiem Ķīnā. SiC tehniskā keramika: Moha cietība ir 9 (Jaunā Moha cietība ir 13), ar lielisku izturību pret eroziju un koroziju, lielisku nodilumizturību un antioksidācijas īpašībām. SiC izstrādājuma kalpošanas laiks ir 4 līdz 5 reizes ilgāks nekā 92% alumīnija oksīda materiālam. RBSiC MOR ir 5 līdz 7 reizes ilgāks nekā SNBSC, to var izmantot sarežģītākām formām. Cenu noteikšanas process ir ātrs, piegāde atbilst solītajam, un kvalitāte ir nepārspējama. Mēs vienmēr neatlaidīgi cenšamies sasniegt savus mērķus un atdodam savu sirdi sabiedrībai.