Сжигание угля на электростанциях приводит к образованию твердых отходов, таких как зола и летучая зола, а также дымовых газов, выбрасываемых в атмосферу. Многие электростанции обязаны удалять выбросы SOx из дымовых газов с помощью систем десульфуризации дымовых газов (ДПГ). Три ведущие технологии ДПГ, используемые в США, — это мокрая очистка (85% установок), сухая очистка (12%) и впрыскивание сухого сорбента (3%). Мокрые скрубберы обычно удаляют более 90% SOx, по сравнению с сухими скрубберами, которые удаляют 80%. В этой статье представлены современные технологии очистки сточных вод, образующихся при мокром сжигании угля.системы очистки дымовых газов.
Основы мокрой десульфуризации дымовых газов
Технологии мокрой десульфуризации дымовых газов имеют общие черты: секцию реактора для суспензии и секцию обезвоживания твердых частиц. В реакторной секции используются различные типы абсорберов, включая насадочные и тарельчатые колонны, скрубберы Вентури и распылительные скрубберы. Абсорберы нейтрализуют кислые газы щелочной суспензией извести, гидроксида натрия или известняка. По ряду экономических причин в более новых скрубберах, как правило, используется известняковая суспензия.
При взаимодействии известняка с оксидами серы (SOx) в восстановительных условиях абсорбера SO₂ (основной компонент SOx) превращается в сульфит, и образуется суспензия, богатая сульфитом кальция. Более ранние системы десульфуризации дымовых газов (так называемые системы естественного окисления или ингибированного окисления) производили побочный продукт — сульфит кальция. Более новые системысистемы очистки дымовых газовВ таких системах используется окислительный реактор, в котором суспензия сульфита кальция превращается в сульфат кальция (гипс); они называются системами принудительной десульфуризации дымовых газов с использованием известняка (LSFO).
В современных типичных системах очистки дымовых газов от низкосернистого мазута используется либо абсорбер с распылительной башней и встроенным окислительным реактором в основании (рис. 1), либо система струйного барботирования. В каждой из них газ абсорбируется в известняковой суспензии в анаэробных условиях; затем суспензия поступает в аэробный реактор или реакционную зону, где сульфит превращается в сульфат, а гипс выпадает в осадок. Время гидравлического удержания в окислительном реакторе составляет около 20 минут.
1. Система принудительной очистки дымовых газов с использованием известняка методом распылительного окисления (LSFO). В скруббере LSFO суспензия поступает в реактор, где к ней добавляется воздух для принудительного окисления сульфита до сульфата. Это окисление, по-видимому, превращает селенит в селенат, что приводит к трудностям при последующей обработке. Источник: CH2M HILL
Эти системы обычно работают с содержанием взвешенных твердых частиц от 14% до 18%. Взвешенные твердые частицы состоят из мелкого и крупного гипса, золы-уноса и инертного материала, добавляемого вместе с известняком. Когда содержание твердых частиц достигает верхнего предела, суспензия удаляется. В большинстве систем очистки дымовых газов от низкосернистого мазута используются механические системы разделения твердых частиц и обезвоживания для отделения гипса и других твердых частиц от промывочной воды (рис. 2).
2. Система обезвоживания гипса после промывки дымовых газов. В типичной системе обезвоживания гипса частицы в промывочной жидкости классифицируются, или разделяются, на крупную и мелкую фракции. Мелкие частицы отделяются в переливе из гидроклона, образуя нижний поток, состоящий в основном из крупных кристаллов гипса (для потенциальной продажи), который можно обезводить до низкого содержания влаги с помощью вакуумной ленточной системы обезвоживания. Источник: CH2M HILL
В некоторых системах очистки дымовых газов используются гравитационные сгустители или отстойники для классификации твердых частиц и обезвоживания, в других — центрифуги или роторные вакуумные барабанные системы обезвоживания, но в большинстве новых систем используются гидроклоны и вакуумные ленты. В некоторых системах могут использоваться два гидроклона, соединенных последовательно, для повышения эффективности удаления твердых частиц в системе обезвоживания. Часть перелива из гидроклона может возвращаться в систему очистки дымовых газов для уменьшения объема сточных вод.
Продувка также может быть инициирована при накоплении хлоридов в суспензии системы очистки дымовых газов, что обусловлено ограничениями, накладываемыми коррозионной стойкостью конструкционных материалов системы очистки дымовых газов.
Характеристики сточных вод после десульфуризации дымовых газов
На состав сточных вод установок очистки дымовых газов влияет множество факторов, таких как состав угля и известняка, тип скруббера и используемая система обезвоживания гипса. Уголь содержит кислые газы — такие как хлориды, фториды и сульфаты, — а также летучие металлы, включая мышьяк, ртуть, селен, бор, кадмий и цинк. Известняк добавляет в сточные воды установок очистки дымовых газов железо и алюминий (из глинистых минералов). Известняк обычно измельчают в шаровой мельнице мокрого помола, а эрозия и коррозия шаров добавляют железо в известняковую суспензию. Глины, как правило, содержат инертные мелкие частицы, что является одной из причин удаления сточных вод из скруббера.
От: Томаса Э. Хиггинса, доктора философии, инженера-строителя; А. Томаса Сэнди, инженера-строителя; и Сайласа В. Гивенса, инженера-строителя.
Email: caroline@rbsic-sisic.com
Дата публикации: 04.08.2018