 |
Сухая технология очистки дымовых газов от диоксида серы
|
|
|
|
Дымовые газы очищаются реакцией газообразных загрязнителей (SO2, НСl, НF и SО3) с сухим сорбентом, который добавляется путем впрыскивания. Продукты, которые получаются в процессе очистки, удаляются как сухие соли с помощью пылеуловителя (фильтра).
Известь (Са(ОН)2), известняк (СаО) и доломит (СаСО3*МgСО3) используются в качестве присадки. Они могут добавляться в топливо, дополнительно в воздух и над областью сгорания. При этом первая возможность добавления присадок в топливо используется достаточно редко или вообще не используется.
Рисунок 2.2 показывает принципиальную схему очистки дымовых газов с использованием сухого метода [22, 23].
Дополнительными компонентами процесса очистки является:
- состав для хранения присадок и / или продуктов и буферный бункер;
- система впрыскивания и дозирования.
Система впрыскивания и дозирования предназначена для распределения присадок и создания постоянного и гомогенного течения присадок и дымовых газов. Количество форсунок и уровней впрыскивания зависит от специфических условий котла, например, может использоваться сажа, которая образуется в процессе сгорания топлива. Скорость впрыскивания (больше 60 м/с) нужно регулировать для того, чтобы струя присадки (абсорбента) имела возможность биться о поверхность стен топки.
Абсорбент впрыскивается вместе с постоянным количеством воздуха в топку, где дисперсные частицы вступают в контакт с дымовым газом. Диоксид серы реагирует с сухими твердыми частицами абсорбента, при этом этот процесс зависит от следующих параметров:
1) температура дымового газа. Максимальная скорость реакции для извести и известняка составляет 850 °С. Сорбент добавляется главным образом при температуре 800 – 1000 °С. На поверхности присадки образуется окалина при температуре выше 1250 °С, кроме того сама присадка может реагировать с золой. Как результат, эффективность удаления SО2 уменьшается. Вот почему температура дымовых газов не должна превышать 1250 °С на стадии впрыскивания. Присадки сами по себе уменьшают температуру в котле на 60 °С, при этом их эффективность повышается на 20 % [22];
|
|
|
2) время, за которое происходит реакция присадок с диоксидом серы. Главным образом, оно не превышает 1-2 секунды в пределах температур, при которых происходит эта реакция [22];
3) тип присадки и размер ее частиц. В сравнении с карбонатом кальция гидроксид кальция имеет большую специфическую поверхность и реакционность. Благодаря минимизации энергии, которая используется для размалывания и максимизации специфической поверхности, размер частиц гидроксида кальция будет составлять 5 мкм. При использовании карбоната кальция диаметр частиц будет составлять 20 мкм [22];
4) качество присадки. Эффективность удаления зависит главным образом от содержимого серы в топливе и нагрузки котла. Рисунок 2.1 показывает влияние на эти параметры эффективности удаления SО2.
Рабочее молярное значение отношения Са/S составляет 2-4,5, благодаря чему эффективность удаления диоксида серы равняется 50 %. Повышение значения отношения Са/S, то есть увеличение количества присадки, приводит к значительному снижению уровня температуры и мощности котла. Поэтому поддержание значения Са/S на уровне выше за 4,5 необходимо [22].
Состав шлака не зависит от присадки, потому что присадка и продукты реакции выносятся с дымовыми газами.
Рисунок 2.1 - Влияние сорбента и нагрузки котлу на абсорбционную эффективность диоксида серы
Рисунок 2.2 – Принципиальная схема очистки дымовых газов от диоксида серы с использованием сухого метода
1 – добавление присадки к топливу
|
|
|
2 – добавление дополнительного воздуха
3 – добавление над площадью горения
Побочные продукты, сульфат кальция, карбонат кальция и сорбент, который не прореагировал, удаляются с помощью пылеуловителей. Обычно в качестве пылеуловителей используют электрофильтры, некоторые из которых не нужно улучшать в связи с тем, что они могут работать с дополнительным количеством твердых частиц. Перед тем, как попасть к дымовой трубе дымовые газы нужно повторно нагреть.
Часть побочных продуктов (до 50 %) можно рециркулировать в котел для повышения эффективности присадок, то есть для снижения состава присадки, которая не прореагировала.
Зола, которая входит в состав побочного продукта, главным образом зависит от золы, которая входит в состав топлива. Остаток побочного продукта (40-80 % по весу) составляют соли кальция, количество которых зависит от рабочих условий и операционных параметров сухого процесса очистки.
Таблица 2.1 - Состав побочного продукта сухого метода очистки
| Фаза сорбента | СаСО3 | Са(ОН)2 |
| Летучая зола | 20-40 | 25-50 |
| СаСО3 | 10-20 | 5-15 |
| СаSО4 | 20-25 | 25-30 |
| СаО | 25-35 | 25-35 |
На сегодня побочный продукт сухого метода очистки дымовых газов от SО2 может использоваться в качестве:
- материал для строительства дорог;
- нейтрализующий агент в промышленных процессах
Параметры, которые характеризуют сухой процесс очистки дымовых газов показанные в таблице 2.2.
Изменения нагрузки котла и температуры в топке имеют негативное влияние на эффективность удаления диоксида серы. Для того, чтобы избежать такого влияния присадки должны впрыскиваться на разных уровнях, согласно нагрузкам котла. Сухой метод очистки снижает эффективность котла на 0,7-1,0 %.
Рисунок 2.3 – Инвестиции для сухого метода очистки дымовых газов от SO2.
Рисунок 2.4 – Общие средства для сухого метода очистки дымовых газов от SО2.
Таблица 2.2 — Характеристические параметры сухого процесса очистки дымовых газов от диоксида серы
| Параметр | Единица измерения | Числовое значение |
| Содержимое серы в топливе | % | 0,5-1 |
| Расход дымовых газов | м3/год | До 300000 |
| Значение отношения Са/S (эффективность удаления SО2 50 %) | - | Са(ОН)2: 2-2,5 СаСО3: 2,5-3,5 Доломит: > 3,5 |
| Эффективность удаления SO2 | % | Максимально 50% |
| Расход энергии | кВт/МВт | Приблизительно 1,0 |
| Эффективность | % | Больше 98 |
| Побочный продукт | кг побочного продукта / кг осажденного SО2 | 5-8 |
Инвестиции для сухого метода очистки дымовых газов от диоксида серы (рисунок 2.3) заключают в себе, главным образом, инвестиции на:
|
|
|
- системы дозирования и впрыскивания;
- вентиляторы для подачи дымовых газов;
- пылеуловители;
- системы для удаления побочных продуктов (система транспортировки, силосные башни и др.).
Общие средства на большинство оборудования с высокой затратой дымовых газов включают в себя средства на сорбенты (до 50 % общего количества средств) и средства для удаления побочных продуктов (до 40 %) [22, 23].
Летучая зола, продукты реакции и присадка, которая не прореагировала, удаляются вместе, потому состав топлива (Сl, F, тяжелые металлы) и присадки (например, силикаты) прямо влияет на состав побочного продукта. Системы дозирования и впрыскивания должны устанавливаться в зависимости от специфических условий котла, благодаря тому, что особенности сжигания топлива в топке котла и распределение сорбента по дымовым газам могут привести к уменьшению эффективности удаления диоксида серы.
|
|
|
