Комбинация методов очистки

Во многих странах в последнее время разрабатываются альтернативные методы очистки, которые комбинируют очистку дымовых газов от диоксида серы и окислов азота. Одним из таких методов есть процесс Десонокс. Очистка газов по этому методу основывается на последовательном каталитическом превращении NO в азот (возобновление NO) и каталитическом окислении SО₂ в SО₃. Конечным продуктом процесса является серная кислота. Она имеет концентрацию 70 % по массе [22, 29].

Десонокс процесс содержит в себе следующие основные элементы: высокотемпературный электрофильтр, реактор возобновления NO или NO_x подогреватель и скруббер для получения серной кислоты. Комбинированный процесс очистки дымовых газов от диоксида серы и окислов азота (Десонокс) можно изобразить следующим образом (рисунок 2.11).

Дымовые газы поступают через высокотемпературный электрофильтр I в каталитический реактор II, III – промежуточный подогреватель, IV – скруббер для вытяжки из дымовых газов триоксида серы и получения серной кислоты, V – мокрый электрофильтр.

СКВ – селективное каталитическое возобновление

СКО – селективное каталитическое окисление

Рисунок 2.11 – Схема комбинированного метода очистки дымовых газов от окислов азота и диоксида серы (Десонокс)

 

Расход газов составляет 125000 м³/ч, SО₂ – 1700 мг/м³, NO_х – 850 мг/м³, пыли – 50 мг/м газы на входе имеют тот же состав, за исключением того, что концентрация пыли составляет 1500 мг/м³ [22, 29]. После высокотемпературного электрофильтра удаляется приблизительно 180 кг/ч летучей золы. В селективном каталитическом реакторе на первой стадии процесса происходит возобновление NO_х за счет прохождения газов через сотовый катализатор, ячейки которого приблизительно равняются 4,2 мм. В реакторе установлены два типа катализаторов: первый – сотовый, для возобновления NO_x, и второй, что состоит из двух слоев – для окисления SO₂ в SО₃. Объемная скорость пропуска газов на одном катализаторе составляет 4200 м³/м³ч. Температура на первом катализаторе поддерживается на уровне 400–460 °С, а на втором – 390–450 °С. Около 70 % SО₂, проходя сквозь слои катализатора, окисляются в SО₃, при этом реакция сильно зависит от температурных условий (оптимальные температурные условия для катализатора 400–460 °С). Катализатор окисляет аммиак, который проходить после первой части каталитического реактора, таким способом исключаются опасность загрязнения газовых выбросов аммиаком. При отмеченном расходе дымовых газов, которые очищаются, расход аммиака равняется 27 кг/ч.

Дымовые газы, которые покидают каталитический реактор, содержат пары воды, SО₃, кроме этого они имеют высокую температуру. При охлаждении газов ниже точки росы SО₃ выделяется в форме серной кислоты. Серная кислота очень агрессивна, потому возникает необходимость использования дорогих конструкционных материалов, например, титана.

Охлаждение дымовых газов происходит в две стадии: на первой стадии к температуре 460-140 °С, при которой выделяется до 25 % серной кислоты, что сконденсировались на второй стадии 120-100 °С [22, 29]. Распределение охлаждения на две стадии предопределено необходимостью снижения расходов высоко коррозийно-стойких конструкционных материалов. На первой стадии могут быть использованы конструкционные материалы из углеродных сталей.

Вторая стадия охлаждения на большинстве установок иностранных фирм выполняется с использованием стеклянных труб. Реактор или скруббер для получения серной кислоты выполняется из стекловолоконных материалов, ламинируемых пластиком. Сборник серной кислоты обычно выполняется из материалов, в средине покрытых свинцом.

Скруббер состоит из трех стадий поглощения: на первой стадии дымовые газы охлаждаются, при этом происходит последующее поглощение SО₃; орошение первой стадии осуществляется сепаратором. Между первой и второй стадиями скруббера устанавливается брызгоуловитель для удаления концентрированной части серной кислоты. На второй стадии скруббера происходят удаление соляной и плавиковой кислот, которые содержатся в дымовых газах. Этот процесс заканчивается при температуре 50 °С. НСl и НF удаляются за счет сепарации и нейтрализуются щелочными агентами (СаСО₃, Са(ОН)₂).

SО₃ и пары кислоты формируют аэрозоли, которые относительно летучие и достаточно сложно удаляются из скруббера. Для соблюдения норм на выбросы нужно удалить аэрозоли в электрофильтрах, которые работают во влажном режиме, при этом концентрация паров кислоты снижается до 10 мг/м³ [22, 29].

На третьей стадии дымовые газы подогреваются до 80 °С за счет теплообмена с серной кислотой, полученной после первой стадии. Обычно серная кислота используется в промышленности для получения минеральных удобрений. Очищенный газ содержит SО₂ < 220 мг/м³, NO_x - 150 мг/м³ и пыли < 20 мг/м³. Затрата очищенного газа 125000 м³/ч на нить. Эта технология позволяет получить относительно дорогой продукт, который в значительной мере компенсирует расходы на очистку газов.

 

Таблица 2.7 - Характеристические параметры процесса Десонокс

Параметр	Единица измерения	Числовое значение
Затрата газов на нить очистки	м3/ч	120000-130000
Температура газов в реакторе II	°C
Объемная скорость прохождения газов сквозь катализатор	1/ч	Катализатор СКВ - 4200 СКО - 2800
Степень превращения SО2 в SО3	%	93 (для СКО)
Дозирование NН3 и NОx	моль/моль	0,8-0,9
Степень снижения NOх	%
Затрата энергии на очистку газов	кВт*ч/1000 м3 дымовых газов	9-10
Содержимое серы в топливе	%	1-1,2

 

Для выполнения процесса Десонокс для блоков приблизительно 100 МВт установленной мощности требуются расходы 28-30 млн. немецких марок [22, 29]. Вместо свинцовых подогревателей III и емкостей, ламинируемых свинцом, могут быть использованы графитовые подогреватели и емкости. Из отмеченных расходов капитальные расходы составляют 3,9 млн. немецких марок ежегодно, переменные расходы - 1 млн. немецких марок ежегодно, расходы на катализатор 450000 немецких марок.

Этот процесс пригоден для установок средней мощности для расходов газа 120-150 тыс. м³/ч газа при содержании серы в топливе 1-1,5 %. При дезактивации катализатора в самом реакторе чаще всего применяют дозирование перекиси водорода, что позволяет окислить SO₂ в SО₃ даже на дезактивированном катализаторе. Преимущества процесса Десонокс:

- возможность приспособления этих установок для старого оборудования;

- относительная простота конструкций и аппаратов;

- высокая степень удаления NО_x и SО₂;

- высокая селективность катализаторов NO_x;

- дорогой конечный продукт - серная кислота;

- отсутствие стоков.

В методе Вальтера в качестве поминального раствора используется аммиак, при этом в скрубберах орошения осуществляется аммиачной водой. Конечным продуктом реакции является сульфат и нитрат аммония. Этот модифицированный метод был использован на Молдавской ГРЭС. На этой установке дымовые газы пропускались через аппарат, в котором происходило окисление NO_x и SО₂ озоном. При этом продукты реакции NO₂, NН₃ и пары воды реагировали с образованием NH₄ и NO₃.

NO + O₃ → NO₂ + O₂;

NO₂ + H₂O + NH₃ → NH₄NO₃;

SO₂ + O₃ + H₂O + NH₃ → (NH₄)₂SO₄

Для окисления токсичных компонентов дымовых газов используется озон, который образуется на озонаторах.

Кроме рассмотренных методов комбинации очистки дымовых газов от диоксида серы и окислов азота применяется еще электронно-лучевая технология, которая на сегодня работает на Славянской ТЭС. При этом методе происходят следующие реакции:

SO₂ + 0,5O₂ → SO₃;

NO + 0,5O₂ → NO₂;

SO₃ + NO₂ + 2NH₃ → (NH₄)₂SO₄ + NH₄NO₃

Недостатками этой технологии является:

- высокие расходы энергии;

- опасность облучения персонала;

- высокая коррозийная активность газов, которые получаются в процессе очистки;

- сложность аппаратурного оформления и как результат этого высокие капитальные затраты;

- для получения товарных удобрений из продуктов очистки нужно упаривание поглощающих растворов;

- образующиеся удобрения имеют ограниченную область применения.

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: