A combustão de carvão em usinas de geração de energia produz resíduos sólidos, como cinzas de fundo e cinzas volantes, além de gases de combustão que são lançados na atmosfera. Muitas usinas precisam remover as emissões de SOx dos gases de combustão usando sistemas de dessulfurização de gases de combustão (FGD). As três principais tecnologias de FGD utilizadas nos EUA são a lavagem úmida (85% das instalações), a lavagem a seco (12%) e a injeção de sorvente a seco (3%). Os lavadores úmidos normalmente removem mais de 90% do SOx, em comparação com os lavadores a seco, que removem 80%. Este artigo apresenta tecnologias de ponta para o tratamento de águas residuais geradas pela lavagem úmida.Sistemas FGD.
Noções básicas sobre FGD úmido
As tecnologias de FGD úmidas têm em comum uma seção de reator de polpa e uma seção de desidratação de sólidos. Diversos tipos de absorvedores têm sido utilizados, incluindo torres compactadas e de bandeja, lavadores venturi e lavadores por aspersão na seção do reator. Os absorvedores neutralizam os gases ácidos com uma polpa alcalina de cal, hidróxido de sódio ou calcário. Por uma série de razões econômicas, os lavadores mais novos tendem a utilizar polpa de calcário.
Quando o calcário reage com o SOx nas condições redutoras do absorvedor, o SO2 (o principal componente do SOx) é convertido em sulfito, produzindo uma pasta rica em sulfito de cálcio. Os sistemas FGD anteriores (chamados de sistemas de oxidação natural ou oxidação inibida) produziam um subproduto, o sulfito de cálcio.Sistemas FGDempregam um reator de oxidação no qual a pasta de sulfito de cálcio é convertida em sulfato de cálcio (gesso); estes são chamados de sistemas FGD de oxidação forçada de calcário (LSFO).
Os sistemas modernos típicos de FGD LSFO utilizam um absorvedor de torre de pulverização com um reator de oxidação integrado na base (Figura 1) ou um sistema de borbulhamento a jato. Em cada um deles, o gás é absorvido em uma pasta de calcário sob condições anóxicas; a pasta então passa para um reator aeróbico ou zona de reação, onde o sulfito é convertido em sulfato e o gesso precipita. O tempo de detenção hidráulica no reator de oxidação é de aproximadamente 20 minutos.
1. Sistema de FGD de oxidação forçada de calcário em coluna de pulverização (LSFO). Em um depurador LSFO, a lama passa para um reator, onde ar é adicionado para forçar a oxidação do sulfito em sulfato. Essa oxidação parece converter selenito em selenato, resultando em dificuldades posteriores no tratamento. Fonte: CH2M HILL
Esses sistemas normalmente operam com sólidos em suspensão de 14% a 18%. Os sólidos em suspensão consistem em sólidos de gesso finos e grossos, cinzas volantes e material inerte introduzido com o calcário. Quando os sólidos atingem um limite superior, a polpa é purgada. A maioria dos sistemas de FGD LSFO utiliza sistemas mecânicos de separação e desidratação de sólidos para separar o gesso e outros sólidos da água de purga (Figura 2).
2. Sistema de desidratação de gesso com purga FGD. Em um sistema típico de desidratação de gesso, as partículas presentes na purga são classificadas, ou separadas, em frações grossas e finas. As partículas finas são separadas no transbordamento do hidroclone para produzir um subfluxo que consiste principalmente de grandes cristais de gesso (para potencial venda) que podem ser desidratados até um baixo teor de umidade com um sistema de desidratação de correia a vácuo. Fonte: CH2M HILL
Alguns sistemas de desidratação por gravidade (FGD) utilizam espessadores por gravidade ou lagoas de decantação para classificação e desidratação de sólidos, e alguns utilizam centrífugas ou sistemas de desidratação por tambor rotativo a vácuo, mas a maioria dos sistemas novos utiliza hidroclones e correias de vácuo. Alguns podem utilizar dois hidroclones em série para aumentar a remoção de sólidos no sistema de desidratação. Uma parte do transbordamento do hidroclone pode ser devolvida ao sistema de desidratação por gravidade para reduzir o fluxo de águas residuais.
A purga também pode ser iniciada quando há acúmulo de cloretos na pasta de FGD, necessário devido aos limites impostos pela resistência à corrosão dos materiais de construção do sistema de FGD.
Características das águas residuais FGD
Muitas variáveis afetam a composição das águas residuais de FGD, como a composição do carvão e do calcário, o tipo de depurador e o sistema de desidratação com gesso utilizado. O carvão contribui com gases ácidos — como cloretos, fluoretos e sulfatos —, bem como com metais voláteis, incluindo arsênio, mercúrio, selênio, boro, cádmio e zinco. O calcário contribui com ferro e alumínio (de minerais de argila) para as águas residuais de FGD. O calcário é normalmente pulverizado em um moinho de bolas úmido, e a erosão e a corrosão das bolas contribuem com ferro para a lama de calcário. As argilas tendem a contribuir com os finos inertes, que é uma das razões pelas quais as águas residuais são purgadas do depurador.
De: Thomas E. Higgins, PhD, PE; A. Thomas Sandy, PE; e Silas W. Givens, PE.
Email: caroline@rbsic-sisic.com
Horário da postagem: 04/08/2018