หัวฉีด FGD ที่ทำจากซิลิคอนคาร์ไบด์ สำหรับการกำจัดกำมะถันในโรงไฟฟ้า

หัวฉีดดูดซับก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (FGD)
การกำจัดซัลเฟอร์ออกไซด์ หรือที่เรียกกันทั่วไปว่า SOx ออกจากก๊าซไอเสียโดยใช้สารละลายด่าง เช่น สารละลายหินปูนเปียก

เมื่อใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลในกระบวนการเผาไหม้เพื่อเดินเครื่องหม้อไอน้ำ เตาเผา หรืออุปกรณ์อื่นๆ เชื้อเพลิงเหล่านั้นอาจปล่อย SO2 หรือ SO3 ออกมาในก๊าซไอเสีย สารประกอบซัลเฟอร์ออกไซด์เหล่านี้ทำปฏิกิริยากับธาตุอื่นๆ ได้ง่าย ก่อให้เกิดสารประกอบที่เป็นอันตราย เช่น กรดซัลฟิวริก และอาจส่งผลเสียต่อสุขภาพของมนุษย์และสิ่งแวดล้อม ด้วยเหตุนี้ การควบคุมสารประกอบนี้ในก๊าซไอเสียจึงเป็นส่วนสำคัญของโรงไฟฟ้าพลังงานถ่านหินและอุตสาหกรรมอื่นๆ

เนื่องจากความกังวลเกี่ยวกับการกัดเซาะ การอุดตัน และการสะสมตัว ระบบที่เชื่อถือได้มากที่สุดระบบหนึ่งในการควบคุมการปล่อยมลพิษเหล่านี้คือกระบวนการกำจัดกำมะถันในก๊าซไอเสียแบบเปียก (FGD) ในหอเปิด โดยใช้หินปูน ปูนขาวไฮเดรต น้ำทะเล หรือสารละลายด่างอื่นๆ หัวฉีดพ่นสามารถกระจายสารละลายเหล่านี้เข้าไปในหอดูดซับได้อย่างมีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้ โดยการสร้างรูปแบบหยดน้ำที่มีขนาดเหมาะสมอย่างสม่ำเสมอ หัวฉีดเหล่านี้สามารถสร้างพื้นที่ผิวที่จำเป็นสำหรับการดูดซับอย่างเหมาะสม ในขณะเดียวกันก็ลดการปนเปื้อนของสารละลายขัดล้างเข้าไปในก๊าซไอเสียให้น้อยที่สุด

การเลือกหัวฉีดดูดซับก๊าซ FGD:
ปัจจัยสำคัญที่ควรพิจารณา:

ความหนาแน่นและความหนืดของสารขัดถู
ขนาดหยดน้ำที่ต้องการ
ขนาดหยดน้ำยาที่เหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญในการรับประกันอัตราการดูดซึมที่เหมาะสม
วัสดุหัวฉีด
เนื่องจากก๊าซไอเสียมักมีฤทธิ์กัดกร่อน และของเหลวที่ใช้ในการขจัดก๊าซไอเสียมักเป็นสารละลายข้นที่มีปริมาณของแข็งสูงและมีคุณสมบัติในการขัดถู การเลือกวัสดุที่ทนต่อการกัดกร่อนและการสึกหรอที่เหมาะสมจึงมีความสำคัญ
ความต้านทานการอุดตันของหัวฉีด
เนื่องจากของเหลวที่ใช้ในการขัดถูมักเป็นสารละลายข้นที่มีปริมาณของแข็งสูง การเลือกหัวฉีดที่คำนึงถึงความต้านทานต่อการอุดตันจึงมีความสำคัญ
รูปแบบการพ่นและตำแหน่งหัวฉีด
เพื่อให้มั่นใจได้ว่าการดูดซับเป็นไปอย่างเหมาะสม จำเป็นต้องครอบคลุมกระแสแก๊สทั้งหมดโดยไม่มีการรั่วไหลและมีระยะเวลาการคงอยู่เพียงพอ
ขนาดและประเภทการเชื่อมต่อหัวฉีด
อัตราการไหลของของเหลวขัดถูที่ต้องการ
แรงดันตกคร่อม (∆P) ที่เกิดขึ้นจริงบริเวณหัวฉีด
∆P = ความดันจ่ายที่ทางเข้าหัวฉีด – ความดันกระบวนการภายนอกหัวฉีด
วิศวกรผู้มากประสบการณ์ของเราสามารถช่วยคุณพิจารณาว่าหัวฉีดแบบใดเหมาะสมกับรายละเอียดการออกแบบของคุณมากที่สุด
การใช้งานและอุตสาหกรรมทั่วไปของหัวฉีดดูดซับก๊าซ FGD:
โรงไฟฟ้าถ่านหินและโรงไฟฟ้าพลังงานฟอสซิลอื่นๆ
โรงกลั่นปิโตรเลียม
เตาเผาขยะเทศบาล
เตาเผาปูนซีเมนต์
โรงถลุงโลหะ

เอกสารข้อมูลวัสดุ SiC

ข้อเสียของปูนขาว/หินปูน

ดังแสดงในรูปที่ 1 ระบบกำจัดก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (FGD) ที่ใช้การออกซิเดชันแบบบังคับด้วยปูนขาว/หินปูน (LSFO) ประกอบด้วยระบบย่อยหลัก 3 ระบบ:

• การเตรียม การจัดการ และการเก็บรักษาสารเคมี
• ภาชนะดูดซับ
• การจัดการของเสียและผลิตภัณฑ์พลอยได้

การเตรียมสารเคมีประกอบด้วยการลำเลียงหินปูนบด (CaCO3) จากไซโลเก็บไปยังถังป้อนที่มีการกวน จากนั้นสารละลายหินปูนที่ได้จะถูกสูบไปยังถังดูดซับพร้อมกับก๊าซไอเสียจากหม้อไอน้ำและอากาศออกซิไดซ์ หัวฉีดพ่นจะพ่นละอองสารเคมีขนาดเล็กออกมา ซึ่งจะไหลสวนทางกับก๊าซไอเสียที่เข้ามา ก๊าซ SO2 ในก๊าซไอเสียจะทำปฏิกิริยากับสารเคมีที่มีแคลเซียมสูงเพื่อสร้างแคลเซียมซัลไฟต์ (CaSO3) และ CO2 อากาศที่ป้อนเข้าไปในถังดูดซับจะช่วยส่งเสริมการออกซิเดชันของ CaSO3 ไปเป็น CaSO4 (ในรูปไดไฮเดรต)

ปฏิกิริยาพื้นฐานของ LSFO มีดังนี้:

CaCO3 + SO2 → CaSO3 + CO2 · 2H2O

สารละลายออกซิไดซ์จะสะสมอยู่ที่ด้านล่างของถังดูดซับ และจะถูกนำกลับมาใช้ใหม่พร้อมกับสารเคมีใหม่กลับไปยังหัวฉีดพ่น ส่วนหนึ่งของกระแสที่นำกลับมาใช้ใหม่จะถูกดึงไปยังระบบจัดการของเสีย/ผลิตภัณฑ์พลอยได้ ซึ่งโดยทั่วไปประกอบด้วยไฮโดรไซโคลน ตัวกรองแบบดรัมหรือแบบสายพาน และถังเก็บน้ำเสีย/ของเหลวที่มีการกวน น้ำเสียจากถังเก็บจะถูกนำกลับมาใช้ใหม่ไปยังถังป้อนสารเคมีสำหรับหินปูน หรือไปยังไฮโดรไซโคลน ซึ่งส่วนที่ล้นจะถูกกำจัดออกไปเป็นน้ำทิ้ง

แผนผังแสดงกระบวนการขจัดคราบเปียกด้วยออกซิเดชั่นแบบบังคับสำหรับปูนขาว/หินปูนโดยทั่วไป

โดยทั่วไป ระบบ LSFO แบบเปียกสามารถกำจัด SO2 ได้อย่างมีประสิทธิภาพ 95-97 เปอร์เซ็นต์ อย่างไรก็ตาม การบรรลุระดับที่สูงกว่า 97.5 เปอร์เซ็นต์เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดการควบคุมการปล่อยมลพิษนั้นทำได้ยาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับโรงงานที่ใช้ถ่านหินที่มีกำมะถันสูง สามารถเติมตัวเร่งปฏิกิริยาแมกนีเซียมหรือเผาหินปูนให้เป็นปูนขาวที่มีปฏิกิริยาสูงขึ้น (CaO) ได้ แต่การดัดแปลงดังกล่าวเกี่ยวข้องกับอุปกรณ์โรงงานเพิ่มเติมและค่าใช้จ่ายด้านแรงงานและพลังงานที่เกี่ยวข้อง ตัวอย่างเช่น การเผาให้เป็นปูนขาวต้องติดตั้งเตาเผาปูนขาวแยกต่างหาก นอกจากนี้ ปูนขาวยังตกตะกอนได้ง่าย ซึ่งจะเพิ่มโอกาสในการเกิดคราบตะกรันในระบบดักจับมลพิษ

ต้นทุนการเผาปูนขาวด้วยเตาเผาปูนขาวสามารถลดลงได้โดยการฉีดหินปูนเข้าไปในเตาเผาหม้อไอน้ำโดยตรง ในวิธีนี้ ปูนขาวที่เกิดขึ้นในหม้อไอน้ำจะถูกพาไปกับก๊าซไอเสียไปยังเครื่องดักจับมลพิษ ปัญหาที่อาจเกิดขึ้น ได้แก่ การเกิดคราบสกปรกในหม้อไอน้ำ การรบกวนการถ่ายเทความร้อน และการเสื่อมสภาพของปูนขาวเนื่องจากการเผาไหม้มากเกินไปในหม้อไอน้ำ นอกจากนี้ ปูนขาวจะลดอุณหภูมิการไหลของเถ้าหลอมเหลวในหม้อไอน้ำที่ใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิง ส่งผลให้เกิดการสะสมของของแข็งซึ่งหากไม่มีปูนขาวจะไม่เกิดขึ้น

โดยทั่วไปแล้วของเหลวเสียจากกระบวนการ LSFO จะถูกส่งไปยังบ่อบำบัดพร้อมกับของเหลวเสียจากส่วนอื่นๆ ของโรงไฟฟ้า ของเหลวเสียจากกระบวนการกำจัดก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (FGD) ที่เปียกชื้นอาจอิ่มตัวด้วยสารประกอบซัลไฟต์และซัลเฟต และข้อพิจารณาด้านสิ่งแวดล้อมมักจำกัดการปล่อยลงสู่แม่น้ำ ลำธาร หรือแหล่งน้ำอื่นๆ นอกจากนี้ การนำน้ำเสีย/ของเหลวกลับไปใช้ในเครื่องดักจับก๊าซ (scrubber) อาจทำให้เกิดการสะสมของเกลือโซเดียม โพแทสเซียม แคลเซียม แมกนีเซียม หรือคลอไรด์ที่ละลายอยู่ สารเหล่านี้อาจตกผลึกได้ในที่สุด เว้นแต่จะมีการระบายน้ำออกอย่างเพียงพอเพื่อรักษาระดับความเข้มข้นของเกลือที่ละลายอยู่ให้ต่ำกว่าจุดอิ่มตัว ปัญหาเพิ่มเติมคืออัตราการตกตะกอนของของแข็งเสียที่ช้า ทำให้ต้องใช้บ่อบำบัดขนาดใหญ่และมีปริมาตรมาก ในสภาวะปกติ ชั้นตะกอนในบ่อบำบัดอาจมีของเหลวมากกว่า 50 เปอร์เซ็นต์ แม้ว่าจะเก็บไว้นานหลายเดือนแล้วก็ตาม

แคลเซียมซัลเฟตที่ได้จากการรีไซเคิลสารละลายดูดซับอาจมีหินปูนที่ยังไม่ทำปฏิกิริยาและเถ้าแคลเซียมซัลไฟต์ในปริมาณสูง สารปนเปื้อนเหล่านี้อาจทำให้แคลเซียมซัลเฟตไม่สามารถจำหน่ายเป็นยิปซัมสังเคราะห์เพื่อใช้ในการผลิตแผ่นผนัง ปูนฉาบ และซีเมนต์ได้ หินปูนที่ยังไม่ทำปฏิกิริยาเป็นสิ่งเจือปนหลักที่พบในยิปซัมสังเคราะห์ และยังเป็นสิ่งเจือปนทั่วไปในยิปซัมธรรมชาติ (ที่ได้จากการขุด) แม้ว่าหินปูนเองจะไม่รบกวนคุณสมบัติของผลิตภัณฑ์แผ่นผนัง แต่คุณสมบัติที่กัดกร่อนของมันทำให้เกิดปัญหาการสึกหรอของอุปกรณ์ในการผลิต แคลเซียมซัลไฟต์เป็นสิ่งเจือปนที่ไม่พึงประสงค์ในยิปซัมทุกชนิด เนื่องจากขนาดอนุภาคที่ละเอียดทำให้เกิดปัญหาการเกาะตัวเป็นก้อนและปัญหาในการแปรรูปอื่นๆ เช่น การล้างก้อนและการแยกน้ำ

หากของแข็งที่เกิดขึ้นในกระบวนการ LSFO ไม่สามารถนำไปจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ในรูปของยิปซัมสังเคราะห์ได้ จะก่อให้เกิดปัญหาการกำจัดของเสียขนาดใหญ่ สำหรับหม้อไอน้ำขนาด 1000 เมกะวัตต์ที่ใช้ถ่านหินกำมะถัน 1 เปอร์เซ็นต์ ปริมาณยิปซัมจะอยู่ที่ประมาณ 550 ตันต่อวัน สำหรับโรงงานเดียวกันที่ใช้ถ่านหินกำมะถัน 2 เปอร์เซ็นต์ ปริมาณยิปซัมจะเพิ่มขึ้นเป็นประมาณ 1100 ตันต่อวัน เมื่อรวมกับเถ้าลอยอีกประมาณ 1000 ตันต่อวัน ปริมาณของเสียของแข็งทั้งหมดจะอยู่ที่ประมาณ 1550 ตันต่อวันสำหรับกรณีที่ใช้ถ่านหินกำมะถัน 1 เปอร์เซ็นต์ และ 2100 ตันต่อวันสำหรับกรณีที่ใช้ถ่านหินกำมะถัน 2 เปอร์เซ็นต์

ข้อดีของ EADS

เทคโนโลยีทางเลือกที่ได้รับการพิสูจน์แล้วซึ่งใช้แทนการขจัดซัลเฟอร์ไดออกไซด์ด้วย LSFO คือการใช้แอมโมเนียแทนหินปูนเป็นสารเคมีในการกำจัด SO2 ส่วนประกอบในการบด การจัดเก็บ การจัดการ และการขนส่งสารเคมีที่เป็นของแข็งในระบบ LSFO จะถูกแทนที่ด้วยถังเก็บแอมโมเนียแบบง่ายๆ ทั้งในรูปของสารละลายหรือแบบปราศจากน้ำ ภาพที่ 2 แสดงแผนผังการไหลของระบบ EADS ที่จัดหาโดย JET Inc.

แอมโมเนีย ก๊าซไอเสีย อากาศออกซิไดซ์ และน้ำในกระบวนการผลิต ไหลเข้าสู่เครื่องดูดซับที่มีหัวฉีดพ่นหลายระดับ หัวฉีดเหล่านี้สร้างละอองสารเคมีที่มีแอมโมเนียเป็นส่วนประกอบอย่างละเอียด เพื่อให้สารเคมีสัมผัสกับก๊าซไอเสียที่ไหลเข้ามาอย่างทั่วถึงตามปฏิกิริยาต่อไปนี้:

(1) SO2 + 2NH3 + H2O → (NH4)2SO3

(2) (NH4)2SO3 + ½O2 → (NH4)2SO4

ก๊าซ SO2 ในกระแสไอเสียจะทำปฏิกิริยากับแอมโมเนียในส่วนบนของถังดูดซับเพื่อผลิตแอมโมเนียมซัลไฟต์ ส่วนล่างของถังดูดซับทำหน้าที่เป็นถังออกซิเดชันซึ่งอากาศจะออกซิไดซ์แอมโมเนียมซัลไฟต์ให้กลายเป็นแอมโมเนียมซัลเฟต สารละลายแอมโมเนียมซัลเฟตที่ได้จะถูกปั๊มกลับไปยังหัวฉีดพ่นที่ระดับต่างๆ ในถังดูดซับ ก่อนที่ไอเสียที่ผ่านการบำบัดแล้วจะออกจากด้านบนของถังดูดซับ มันจะผ่านตัวดักจับละอองน้ำซึ่งจะรวมตัวละอองของเหลวที่ปะปนอยู่และดักจับอนุภาคขนาดเล็ก

ปฏิกิริยาของแอมโมเนียกับ SO2 และการออกซิเดชันของซัลไฟต์ไปเป็นซัลเฟตทำให้ได้อัตราการใช้สารตั้งต้นสูง โดยจะได้แอมโมเนียมซัลเฟต 4 ปอนด์ต่อแอมโมเนียที่ใช้ไป 1 ปอนด์

เช่นเดียวกับกระบวนการ LSFO ส่วนหนึ่งของกระแสการรีไซเคิลสารตั้งต้น/ผลิตภัณฑ์สามารถดึงออกมาเพื่อผลิตผลิตภัณฑ์พลอยได้เชิงพาณิชย์ ในระบบ EADS สารละลายผลิตภัณฑ์ที่ดึงออกมาจะถูกสูบไปยังระบบกู้คืนของแข็งซึ่งประกอบด้วยไฮโดรไซโคลนและเครื่องเหวี่ยงแยกสาร เพื่อเพิ่มความเข้มข้นของผลิตภัณฑ์แอมโมเนียมซัลเฟตก่อนการอบแห้งและบรรจุภัณฑ์ ของเหลวทั้งหมด (ของเหลวที่ล้นจากไฮโดรไซโคลนและของเหลวที่ได้จากเครื่องเหวี่ยงแยกสาร) จะถูกส่งกลับไปยังถังผสม และจากนั้นจึงนำกลับเข้าสู่กระแสการรีไซเคิลแอมโมเนียมซัลเฟตของเครื่องดูดซับอีกครั้ง

• ระบบ EADS ให้ประสิทธิภาพการกำจัด SO2 ที่สูงกว่า (>99%) ซึ่งช่วยให้โรงไฟฟ้าพลังงานถ่านหินมีความยืดหยุ่นมากขึ้นในการผสมถ่านหินที่มีราคาถูกกว่าและมีกำมะถันสูงกว่า
• ในขณะที่ระบบ LSFO สร้างก๊าซ CO2 0.7 ตันต่อการกำจัด SO2 1 ตัน กระบวนการ EADS ไม่ก่อให้เกิดก๊าซ CO2 เลย
• เนื่องจากปูนขาวและหินปูนมีปฏิกิริยาน้อยกว่าแอมโมเนียในการกำจัด SO2 จึงต้องใช้น้ำในกระบวนการและพลังงานในการสูบน้ำมากขึ้นเพื่อให้ได้อัตราการหมุนเวียนสูง ส่งผลให้ต้นทุนการดำเนินงานของระบบ LSFO สูงขึ้น
• ต้นทุนการลงทุนสำหรับระบบ EADS นั้นคล้ายคลึงกับต้นทุนการสร้างระบบ LSFO ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น ระบบ EADS ต้องการอุปกรณ์แปรรูปและบรรจุภัณฑ์แอมโมเนียมซัลเฟตซึ่งเป็นผลพลอยได้ แต่สิ่งอำนวยความสะดวกในการเตรียมสารเคมีที่เกี่ยวข้องกับระบบ LSFO นั้นไม่จำเป็นสำหรับการบด การจัดการ และการขนส่ง

ข้อได้เปรียบที่โดดเด่นที่สุดของ EADS คือการกำจัดของเสียทั้งของเหลวและของแข็ง เทคโนโลยี EADS เป็นกระบวนการที่ไม่ก่อให้เกิดของเสียของเหลว ซึ่งหมายความว่าไม่จำเป็นต้องบำบัดน้ำเสีย ผลิตภัณฑ์พลอยได้ที่เป็นของแข็งคือแอมโมเนียมซัลเฟตนั้นสามารถจำหน่ายได้ง่าย แอมโมเนียมซัลเฟตเป็นปุ๋ยและส่วนประกอบปุ๋ยที่ใช้มากที่สุดในโลก โดยคาดว่าตลาดโลกจะเติบโตไปจนถึงปี 2030 นอกจากนี้ ในขณะที่การผลิตแอมโมเนียมซัลเฟตต้องใช้เครื่องปั่นเหวี่ยง เครื่องอบแห้ง สายพานลำเลียง และอุปกรณ์บรรจุภัณฑ์ แต่สิ่งเหล่านี้ไม่ใช่กรรมสิทธิ์เฉพาะและมีจำหน่ายทั่วไป ขึ้นอยู่กับสภาวะเศรษฐกิจและตลาด ปุ๋ยแอมโมเนียมซัลเฟตสามารถชดเชยต้นทุนสำหรับการกำจัดกำมะถันในก๊าซไอเสียโดยใช้แอมโมเนีย และอาจสร้างผลกำไรจำนวนมากได้

แผนผังกระบวนการกำจัดกำมะถันด้วยแอมโมเนียอย่างมีประสิทธิภาพ

บริษัท ซานตง จงเผิง สเปเชียล เซรามิกส์ จำกัด เป็นหนึ่งในบริษัทผู้ให้บริการโซลูชั่นวัสดุเซรามิกซิลิคอนคาร์ไบด์รายใหม่ที่ใหญ่ที่สุดในประเทศจีน เซรามิกทางเทคนิค SiC มีความแข็งโมห์ 9 (ความแข็งโมห์แบบใหม่คือ 13) ทนทานต่อการกัดกร่อนและการสึกกร่อนได้ดีเยี่ยม ทนทานต่อการสึกหรอและการเกิดออกซิเดชันได้ดีเยี่ยม อายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์ SiC ยาวนานกว่าวัสดุอลูมินา 92% ถึง 4-5 เท่า ค่า MOR ของ RBSiC สูงกว่า SNBSC ถึง 5-7 เท่า สามารถใช้กับรูปทรงที่ซับซ้อนกว่าได้ กระบวนการเสนอราคาเร็ว การจัดส่งตรงตามกำหนด และคุณภาพเป็นเลิศ เรามุ่งมั่นที่จะพัฒนาเป้าหมายของเราอย่างต่อเนื่องและตอบแทนสังคมด้วยความตั้งใจจริง