Spalanie węgla w elektrowniach wytwarza odpady stałe, takie jak popiół denny i lotny oraz gazy spalinowe emitowane do atmosfery. Wiele zakładów musi usuwać emisje SOx ze spalin za pomocą systemów odsiarczania spalin (FGD). Trzy wiodące technologie FGD stosowane w USA to mokre oczyszczanie (85% instalacji), suche oczyszczanie (12%) i wtrysk suchego sorbentu (3%). Mokre oczyszczacze usuwają zazwyczaj ponad 90% SOx, w porównaniu do suchych oczyszczaczy, które usuwają 80%. W tym artykule przedstawiono najnowocześniejsze technologie oczyszczania ścieków generowanych przez mokre oczyszczanieSystemy odsiarczania spalin.
Podstawy mokrego FGD
Mokre technologie FGD mają wspólną sekcję reaktora szlamowego i sekcję odwadniania ciał stałych. W sekcji reaktora stosowano różne typy absorberów, w tym wieże wypełnione i półkowe, skrubery Venturiego i skrubery natryskowe. Absorbery neutralizują kwaśne gazy za pomocą alkalicznej zawiesiny wapna, wodorotlenku sodu lub wapienia. Z wielu powodów ekonomicznych nowsze skrubery mają tendencję do stosowania zawiesiny wapiennej.
Gdy wapień reaguje z SOx w warunkach redukujących absorbera, SO2 (główny składnik SOx) przekształca się w siarczyn, a powstaje szlam bogaty w siarczyn wapnia. Wcześniejsze systemy FGD (nazywane systemami utleniania naturalnego lub utleniania inhibicyjnego) wytwarzały produkt uboczny w postaci siarczynu wapnia. NowszeSystemy odsiarczania spalinwykorzystują reaktor utleniający, w którym szlam siarczynu wapnia jest przekształcany w siarczan wapnia (gips); takie systemy nazywane są systemami FGD z wymuszonym utlenianiem wapienia (LSFO).
Typowe nowoczesne systemy FGD LSFO wykorzystują albo absorber wieży natryskowej z integralnym reaktorem utleniania w podstawie (rysunek 1), albo system bełkotki strumieniowej. W każdym z nich gaz jest absorbowany w zawiesinie wapienia w warunkach beztlenowych; zawiesina przechodzi następnie do reaktora tlenowego lub strefy reakcji, gdzie siarczyn jest przekształcany w siarczan, a gips wytrąca się. Czas zatrzymania hydraulicznego w reaktorze utleniania wynosi około 20 minut.
1. System FGD z wymuszonym utlenianiem wapienia w kolumnie natryskowej (LSFO). W skruberze LSFO szlam przechodzi do reaktora, gdzie dodawane jest powietrze w celu wymuszonego utleniania siarczynu do siarczanu. To utlenianie wydaje się przekształcać selenit w selenian, co powoduje późniejsze trudności w oczyszczaniu. Źródło: CH2M HILL
Te systemy zazwyczaj działają z zawiesiną stałą wynoszącą od 14% do 18%. Zawiesina stała składa się z drobnych i grubych cząstek gipsu, popiołu lotnego i materiału obojętnego wprowadzonego z wapieniem. Gdy cząstki stałe osiągną górną granicę, szlam jest usuwany. Większość systemów LSFO FGD wykorzystuje mechaniczne systemy separacji i odwadniania cząstek stałych w celu oddzielenia gipsu i innych cząstek stałych od wody oczyszczającej (rysunek 2).
2. System odwadniania gipsu metodą FGD. W typowym systemie odwadniania gipsu cząstki w procesie odwadniania są klasyfikowane lub rozdzielane na frakcje grube i drobne. Drobne cząstki są rozdzielane w przelewie z hydrocyklonu, aby wytworzyć dolny przepływ, który składa się głównie z dużych kryształów gipsu (do potencjalnej sprzedaży), które można odwodnić do niskiej zawartości wilgoci za pomocą próżniowego systemu odwadniania taśmowego. Źródło: CH2M HILL
Niektóre systemy FGD wykorzystują zagęszczacze grawitacyjne lub osadniki do klasyfikacji ciał stałych i odwadniania, a niektóre wykorzystują wirówki lub obrotowe systemy odwadniania bębnowego, ale większość nowych systemów wykorzystuje hydroklony i pasy próżniowe. Niektóre mogą wykorzystywać dwa hydroklony szeregowo, aby zwiększyć usuwanie ciał stałych w systemie odwadniania. Część przelewu hydroklonu może zostać zawrócona do systemu FGD w celu zmniejszenia przepływu ścieków.
Oczyszczanie może być również rozpoczęte, gdy w szlamie FGD dojdzie do nagromadzenia chlorków, co jest konieczne ze względu na ograniczenia narzucone przez odporność korozyjną materiałów konstrukcyjnych systemu FGD.
Charakterystyka ścieków z FGD
Na skład ścieków z FGD wpływa wiele zmiennych, takich jak skład węgla i wapienia, rodzaj skrubera i stosowany system odwadniania gipsu. Węgiel dostarcza kwaśne gazy — takie jak chlorki, fluorki i siarczany — a także lotne metale, w tym arsen, rtęć, selen, bor, kadm i cynk. Wapień dostarcza żelazo i aluminium (z minerałów ilastych) do ścieków z FGD. Wapień jest zazwyczaj rozdrabniany w mokrym młynie kulowym, a erozja i korozja kul dostarczają żelazo do szlamu wapiennego. Gliny mają tendencję do dostarczania obojętnych drobnych cząstek, co jest jednym z powodów, dla których ścieki są usuwane ze skrubera.
Od: Thomasa E. Higginsa, doktora, inżyniera; A. Thomasa Sandy'ego, inżyniera; i Silasa W. Givensa, inżyniera.
Email: caroline@rbsic-sisic.com
Czas publikacji: 04-08-2018