A combustão de carvão em usinas termelétricas produz resíduos sólidos, como cinzas de fundo e cinzas volantes, e gases de combustão que são emitidos para a atmosfera. Muitas usinas são obrigadas a remover as emissões de SOx dos gases de combustão utilizando 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 seca (12%) e a injeção de sorvente seco (3%). Os lavadores úmidos normalmente removem mais de 90% do SOx, em comparação com os lavadores secos, que removem 80%. Este artigo apresenta tecnologias de ponta para o tratamento das águas residuais geradas pela lavagem úmida.sistemas FGD.
Noções básicas de FGD úmido
As tecnologias de dessulfurização de gases de combustão úmida (FGD úmida) têm em comum uma seção de reator de suspensão e uma seção de desidratação de sólidos. Vários tipos de absorvedores têm sido utilizados, incluindo torres de enchimento e de pratos, lavadores Venturi e lavadores de pulverização na seção do reator. Os absorvedores neutralizam os gases ácidos com uma suspensão alcalina de cal, hidróxido de sódio ou calcário. Por uma série de razões econômicas, os lavadores mais modernos tendem a utilizar suspensão 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 mais antigos (denominados sistemas de oxidação natural ou oxidação inibida) produziam sulfito de cálcio como subproduto. Os sistemas mais recentes...sistemas FGDUtiliza-se um reator de oxidação no qual a suspensão de sulfito de cálcio é convertida em sulfato de cálcio (gesso); esses são chamados de sistemas de dessulfurização de gases de combustão por oxidação forçada de calcário (LSFO FGD).
Os sistemas modernos típicos de dessulfurização de gases de combustão (FGD) com baixo teor de enxofre (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 ambos, o gás é absorvido em uma suspensão de calcário sob condições anóxicas; a suspensão passa então 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 cerca de 20 minutos.
1. Sistema de dessulfurização de gases de combustão (FGD) com oxidação forçada de calcário em coluna de pulverização (LSFO). Em um lavador LSFO, a lama passa para um reator, onde ar é adicionado para forçar a oxidação do sulfito a 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 gesso fino e grosso, cinzas volantes e material inerte introduzido com o calcário. Quando os sólidos atingem um limite superior, a lama é purgada. A maioria dos sistemas LSFO FGD utiliza sistemas mecânicos de separação de sólidos e desidratação para separar o gesso e outros sólidos da água de purga (Figura 2).
2. Sistema de desidratação de gesso proveniente da purga do 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 efluente do hidrocloro para produzir um efluente 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 por correia a vácuo. Fonte: CH2M HILL
Alguns sistemas de dessulfurização de gases de combustão (FGD) utilizam espessadores por gravidade ou lagoas de decantação para a classificação e desidratação de sólidos, enquanto outros utilizam centrífugas ou sistemas de desidratação com tambor rotativo a vácuo. No entanto, a maioria dos sistemas modernos utiliza hidrocloroelétricos e correias de vácuo. Alguns podem utilizar dois hidrocloroelétricos em série para aumentar a remoção de sólidos no sistema de desidratação. Uma parte do efluente do hidrocloroelétrico pode ser recirculada para o sistema FGD, reduzindo o fluxo de efluentes.
A purga também pode ser iniciada quando há um acúmulo de cloretos na lama do sistema de dessulfurização de gases de combustão (FGD), devido aos limites impostos pela resistência à corrosão dos materiais de construção do sistema FGD.
Características das águas residuais do FGD
Muitas variáveis afetam a composição das águas residuais do processo de dessulfurização de gases de combustão (FGD), como a composição do carvão e do calcário, o tipo de lavador de gases e o sistema de desidratação de gesso utilizado. O carvão contribui com gases ácidos — como cloretos, fluoretos e sulfatos — bem como metais voláteis, incluindo arsênio, mercúrio, selênio, boro, cádmio e zinco. O calcário contribui com ferro e alumínio (provenientes de minerais argilosos) para as águas residuais do FGD. O calcário é tipicamente pulverizado em um moinho de bolas úmido, e a erosão e corrosão das bolas contribuem com ferro para a lama de calcário. As argilas tendem a contribuir com partículas finas inertes, o que é um dos motivos pelos quais as águas residuais são purgadas do lavador de gases.
De: Thomas E. Higgins, PhD, PE; A. Thomas Sandy, PE; e Silas W. Givens, PE.
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Horário da postagem: 04/08/2018