ระบบและหัวฉีดกำจัดกำมะถันในก๊าซไอเสีย

การเผาไหม้ถ่านหินในโรงไฟฟ้าก่อให้เกิดของเสียที่เป็นของแข็ง เช่น เถ้าก้นเตาและเถ้าลอย และก๊าซไอเสียที่ถูกปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศ โรงไฟฟ้าหลายแห่งจำเป็นต้องกำจัดก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SOx) จากก๊าซไอเสียโดยใช้ระบบกำจัดซัลเฟอร์ไดออกไซด์ในก๊าซไอเสีย (FGD) เทคโนโลยี FGD ชั้นนำสามประเภทที่ใช้ในสหรัฐอเมริกา ได้แก่ การขัดแบบเปียก (85% ของการติดตั้ง) การขัดแบบแห้ง (12%) และการฉีดสารดูดซับแบบแห้ง (3%) โดยทั่วไปแล้ว เครื่องขัดแบบเปียกจะกำจัด SOx ได้มากกว่า 90% เมื่อเทียบกับเครื่องขัดแบบแห้งซึ่งกำจัดได้ 80% บทความนี้จะนำเสนอเทคโนโลยีที่ทันสมัยที่สุดสำหรับการบำบัดน้ำเสียที่เกิดจากกระบวนการขัดแบบเปียกระบบ FGD.

หลักการพื้นฐานของ Wet FGD

เทคโนโลยีการกำจัดก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์แบบเปียก (Wet FGD) มีส่วนประกอบที่เหมือนกันคือ ส่วนเครื่องปฏิกรณ์แบบสารละลายข้น และส่วนการแยกน้ำออกจากของแข็ง มีการใช้ตัวดูดซับหลายประเภท เช่น หอบรรจุและหอถาด เครื่องขัดแบบเวนทูรี และเครื่องขัดแบบสเปรย์ ในส่วนของเครื่องปฏิกรณ์ ตัวดูดซับจะทำให้ก๊าซที่เป็นกรดเป็นกลางด้วยสารละลายด่าง เช่น ปูนขาว โซเดียมไฮดรอกไซด์ หรือหินปูน ด้วยเหตุผลทางเศรษฐกิจหลายประการ เครื่องขัดรุ่นใหม่ๆ มักใช้สารละลายหินปูน

เมื่อหินปูนทำปฏิกิริยากับ SOx ในสภาวะรีดิวซ์ของเครื่องดูดซับ SO2 (ส่วนประกอบหลักของ SOx) จะถูกเปลี่ยนเป็นซัลไฟต์ และจะได้สารละลายข้นที่มีแคลเซียมซัลไฟต์เป็นองค์ประกอบหลัก ระบบกำจัดก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์รุ่นก่อนๆ (เรียกว่าระบบออกซิเดชันตามธรรมชาติหรือระบบออกซิเดชันแบบยับยั้ง) จะผลิตแคลเซียมซัลไฟต์เป็นผลพลอยได้ ระบบรุ่นใหม่กว่าระบบ FGDใช้เครื่องปฏิกรณ์ออกซิเดชันซึ่งจะเปลี่ยนสารละลายแคลเซียมซัลไฟต์ให้เป็นแคลเซียมซัลเฟต (ยิปซัม) ระบบเหล่านี้เรียกว่าระบบกำจัดก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์แบบใช้ออกซิเดชันโดยบังคับด้วยหินปูน (LSFO)

ระบบกำจัดก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (FGD) LSFO สมัยใหม่ทั่วไปมักใช้หอดูดซับแบบพ่นสเปรย์ที่มีเครื่องปฏิกรณ์ออกซิเดชันในตัวที่ฐาน (รูปที่ 1) หรือระบบพ่นฟองแบบเจ็ท ในแต่ละระบบ ก๊าซจะถูกดูดซับในสารละลายหินปูนภายใต้สภาวะปราศจากออกซิเจน จากนั้นสารละลายจะผ่านไปยังเครื่องปฏิกรณ์แบบใช้ออกซิเจนหรือโซนปฏิกิริยา ซึ่งซัลไฟต์จะถูกเปลี่ยนเป็นซัลเฟต และยิปซัมจะตกตะกอน ระยะเวลาการกักเก็บของเหลวในเครื่องปฏิกรณ์ออกซิเดชันประมาณ 20 นาที

1. ระบบกำจัดก๊าซซัลไฟต์แบบคอลัมน์พ่นปูนขาว (LSFO) ในระบบ LSFO สารละลายจะไหลผ่านไปยังเครื่องปฏิกรณ์ ซึ่งจะมีการเติมอากาศเพื่อบังคับให้ซัลไฟต์เปลี่ยนเป็นซัลเฟต การออกซิเดชันนี้ดูเหมือนจะเปลี่ยนซีลีไนต์เป็นซีลีเนต ส่งผลให้เกิดปัญหาในการบำบัดในภายหลัง แหล่งที่มา: CH2M HILL

โดยทั่วไป ระบบเหล่านี้ทำงานโดยมีของแข็งแขวนลอยอยู่ที่ 14% ถึง 18% ของแข็งแขวนลอยประกอบด้วยอนุภาคยิปซัมละเอียดและหยาบ เถ้าลอย และวัสดุเฉื่อยที่ผสมมากับหินปูน เมื่อปริมาณของแข็งถึงขีดจำกัดสูงสุด สารละลายจะถูกระบายออก ระบบ LSFO FGD ส่วนใหญ่ใช้ระบบแยกของแข็งเชิงกลและระบบระบายน้ำเพื่อแยกยิปซัมและของแข็งอื่นๆ ออกจากน้ำที่ใช้ระบาย (รูปที่ 2)

2. ระบบแยกน้ำออกจากยิปซัมหลังการกำจัดก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (FGD) ในระบบแยกน้ำออกจากยิปซัมทั่วไป อนุภาคในน้ำเสียจะถูกจำแนกหรือแยกออกเป็นส่วนหยาบและส่วนละเอียด อนุภาคละเอียดจะถูกแยกออกในส่วนที่ล้นออกมาจากไฮโดรโคลน ทำให้เกิดส่วนที่ไหลลงมาซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยผลึกยิปซัมขนาดใหญ่ (เพื่อการจำหน่ายในอนาคต) ซึ่งสามารถแยกน้ำออกจนมีความชื้นต่ำได้ด้วยระบบแยกน้ำแบบสายพานสุญญากาศ ที่มา: CH2M HILL

ระบบกำจัดก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (FGD) บางระบบใช้ถังตกตะกอนแบบใช้แรงโน้มถ่วงหรือบ่อตกตะกอนเพื่อแยกประเภทของแข็งและระบายน้ำออก บางระบบใช้เครื่องเหวี่ยงแยกหรือระบบระบายน้ำแบบดรัมสุญญากาศหมุน แต่ระบบใหม่ส่วนใหญ่ใช้ไฮโดรโคลนและสายพานสุญญากาศ บางระบบอาจใช้ไฮโดรโคลนสองเครื่องต่อกันเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการกำจัดของแข็งในระบบระบายน้ำออก ส่วนหนึ่งของน้ำที่ล้นจากไฮโดรโคลนอาจถูกส่งกลับไปยังระบบ FGD เพื่อลดปริมาณน้ำเสีย

นอกจากนี้ อาจเริ่มกระบวนการไล่ก๊าซเมื่อมีการสะสมของคลอไรด์ในสารละลาย FGD ซึ่งจำเป็นต้องทำเนื่องจากข้อจำกัดด้านความต้านทานการกัดกร่อนของวัสดุที่ใช้ในการก่อสร้างระบบ FGD

ลักษณะของน้ำเสียจากระบบกำจัดก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (FGD)

องค์ประกอบของน้ำเสียจากระบบกำจัดก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (FGD) มีหลายปัจจัย เช่น องค์ประกอบของถ่านหินและหินปูน ชนิดของเครื่องดักจับก๊าซ และระบบแยกน้ำออกจากยิปซัมที่ใช้ ถ่านหินก่อให้เกิดก๊าซที่เป็นกรด เช่น คลอไรด์ ฟลูออไรด์ และซัลเฟต รวมถึงโลหะระเหยง่าย เช่น สารหนู ปรอท ซีลีเนียม โบรอน แคดเมียม และสังกะสี ส่วนหินปูนก่อให้เกิดเหล็กและอะลูมิเนียม (จากแร่ดินเหนียว) ในน้ำเสีย FGD โดยทั่วไปแล้ว หินปูนจะถูกบดละเอียดในเครื่องบดลูกบอลแบบเปียก และการสึกกร่อนของลูกบอลจะทำให้เกิดเหล็กในสารละลายหินปูน ส่วนดินเหนียวมักจะก่อให้เกิดอนุภาคละเอียดที่ไม่ทำปฏิกิริยา ซึ่งเป็นหนึ่งในเหตุผลที่น้ำเสียถูกระบายออกจากเครื่องดักจับก๊าซ

จาก: ดร. โทมัส อี. ฮิกกินส์, วิศวกรโยธา; เอ. โทมัส แซนดี้, วิศวกรโยธา; และ ไซลาส ดับเบิลยู. กิฟเวนส์, วิศวกรโยธา

Email: caroline@rbsic-sisic.com