Способы снижения выбросов so2
Для снижения выбросов диоксида серы с дымовыми газами основными методами защиты воздушного бассейна являются:
- усреднение состава перерабатываемых нефтей и, соответственно, остаточных фракций, используемых в качестве нефтезаводского топлива;
- использование малосернистых остаточных топлив;
- увеличение доли газа в топливе;
- очистка топливных газов.
Известные методы сероочистки составляют две основные группы:
- мокрые способы (с использование абсорбентов, суспензий);
- сухие способы (хемосорбция, адсорбция, катализ).
Наиболее распространенным способом мокрой очистки промышленных газов от диоксида серы является использование растворов и суспензий соединений щелочных, шелочно-земельных металлов, алюминия, органических веществ (сульфит-бисульфитные методы). При использовании 9,5-10% раствора гидроксида натрия для повышения поглотительной способности добавляют 0,05-0,08% перманганата калия. В случае очистки газов с помощью растворов соды происходит накопление тиосульфата натрия. Чтобы этого избежать, в раствор добавляют 1-3% органических соединений (спиртов, альдегидов). В таком растворе скорость образования тиосульфата в 8-9 раз ниже.
Опробован промышленный абсорбционный метод очистки газов от диоксида серы с использованием сульфита натрия. Охлажденный газ, очищенный от твердых частиц, направляют в абсорбер, орошаемый раствором сульфита натрия. Отработанный раствор регенерируют в выпарном аппарате. При этом выделяемый концентрированный диоксид серы направляют на получение серы или серной кислоты, а сухой остаток растворяют в воде и направляют в абсорбер для повторного использования. Если вместо сульфита натрия использовать сульфит калия, то образующийся в результате очистки газа сульфат калия можно использовать в качестве удобрения.
Большое количество работ посвящено изучению очистки газов от диоксида серы с использованием растворов и суспензии оснований и солей щелочно-земельных элементов.
Для очистки газов от SO2 предлагается использовать гидроксид магния, известковую суспензию (20-30% СаСl2). Полученный гипс можно использовать в качестве стройматериалов. Степень очистки — до 98%. Предложена очистка дымовых газов с использованием суспензии СаСО3. Очистку ведут в колонном аппарате высотой 36 м и диаметром 14 м. Степень очистки 90%. Фактором, определяющим надежную работу колонны, является рН суспензии. Наибольшая эффективность достигается при рН суспензии 3,5-4,5. Для поддержания заданного значения рН вводят в требуемом количестве растворы янтарной, уксусной, молочной, сульфопропионовой кислот.
В качестве компонентов суспензии используют также СаО + СаСО3, СаО + Са(ОН)2, СаО + MgSO4. С целью повышения эффективности известковых способов очистки газов от диоксида серы в абсорбент добавляют различные органические соединения, например, дикарбоновые кислоты с величинами констант диссоциации между значениями констант сернистой и угольной кислот. При этом поглощающая способность суспензии в отношении SO2 повышается в 7-30 раз.
Очистка отходящих газов от кислых примесей возможна с использованием аммиачного метода. В газовую смесь впрыскивают аммиак, который, взаимодействуя c кислыми веществами, образует соединения аммония. Собранная на электрофильтре твердая фаза направляется на регенерацию аммиака, благодаря чему расход аммиака в процессе невелик.
Предложен цитратный способ обессеривания дымовых газов, содержащих до 30% масс, диоксида серы. Очищаемый газ контактирует при 15-80°С с водным раствором моноди или трикалий-цитрата или с их смесью. Десорбцию диоксида серы осуществляют нагреванием раствора. Газ направляют на получение серной кислоты, элементной серы или жидкого диоксида серы. Для повышения эффективности цитратного способа в раствор добавляют лимонную кислоту.
Имеется ряд эффективных способов очистки отходящих газов с использованием отходов (шламов) различных производств. Например, очистку газов от диоксида серы ведут обработкой газового потока суспензией красного шлама (отход процесса Байера), состоящего из окислов кремния, железа, титана, алюминия и натрия. Степень очистки газа от диоксида серы ≥ 90%.
Запатентован способ и состав абсорбентов для удаления диоксида серы из дымовых газов с использованием раствора сульфата железа(III) и сульфата алюминия.
Сероводород удаляют из газа в контактной зоне водным раствором соединений кальция и натрия при рН = 7-10. Абсорбционный раствор содержит хелатные соединения поливалентных металлов (каталитические методы очистки в жидкой фазе), например, железа (катализатор окисления). В зоне окисления образуется элементная сера. Абсорбент подвергают регенерации и используют повторно.
Абсорбцию сероводорода проводят также абсорбентом, содержащим гидроксид железа(III) с последующей регенерацией насыщенного абсорбента воздухом с образованием смеси элементной серы и гидроксида железа(III) с последующим ее разделением. Для снижения расхода реагентов смесь элементной серы и гидроксида железа(III) обрабатывают углеводородным конденсатом при 110-120°С. Образующийся углеводородный раствор серы отделяют от Fe(OH)3. Fe(OH)3 подают на первоначальную стадию очистки, а из углеводородного раствора охлаждением выделяют элементную серу, после чего углеводородный конденсат возвращают в цикл.
Очистку газовых потоков, содержащих сероводород, осуществляют обработкой раствором железа(III). При этом образуется элементная сера. Образующийся раствор сульфата железа(II) регенерируют с помощью кислородфиксирующих бактерий.
Описан процесс удаления из дымовых газов сероводорода в скруббере, заполненном абсорбентом-катализатором, содержащим карбонат натрия, пятиокись ванадия и органические азотсодержащие соединения. Регенерацию абсорбционного раствора осуществляют путем окисления V +4 до V +5 . При этом сероводород количественно переходит в элементную серу, которую выделяют фильтрованием или центрифугированием. После плавления получают серу с чистотой 99,8%.
Значительное количество работ посвящено очистке газов с использованием органических сорбентов. Для очистки газов от сероводорода предложен поглотительный растворитель, содержащий органическое основание, диметилформамид и фталоцианин кобальта.
Запатентован способ удаления диоксида серы из газовых потоков контактированием с оксоалканами. Образующийся аддукт с диоксидом серы гидролизуют с образованием серной кислоты и исходного абсорбента, который возвращают в цикл.
Предложен процесс сероочистки дымовых газов с повышенным содержанием углекислого газа с использованием таких растворителей,как метанол, N-метилпирролидон или диметиловый эфир полиэтиленгликоля. На первой стадии очистки идет поглощение сероводорода и части углекислого газа. На второй стадии ведут доочистку газа от СО2 и H2S. Растворитель регенерируют повышением температуры насыщенного примесями раствора. Из газового потока, обогащенного сероводородом, после регенерации по методу Клауса получают элементную серу.
Большинство сухих хемосорбционных способов очистки газов от кислых компонентов основано на химическом взаимодействии вредных примесей с основаниями, окислами и солями щелочных и щелочноземельных элементов. Для удаления вредных примесей из газов с одновременной осушкой используют смесь гидрокарбонатов натрия, калия, аммония и магния, нанесенную на диоксид кремния или бентонит.
Очистку дымовых газов проводят с помощью порошкообразных гидрокарбоната натрия, карбоната кальция, оксида кальция, гидроксида кальция, которые вводят распылением непосредственно в камеру сгорания или трубопровод дымовых газов. Степень очистки от диоксида серы достигает 85%. Твердые частички отделяются на фильтрах, циклонах вместе с пылью.
В качестве носителя для поглотителя кислых газов используют древесные стружки, пропитанные раствором щелочи и силикатом натрия в количестве 0,13-0,78%.
Для более полной очистки от диоксида серы предварительно охлажденные до 100°С дымовые газы пропускают через слои гидроксида натрия, соды, известняка, активированного угля и пористого стекла. Степень очистки от диоксида серы составляет 90%.
Предложен способ очистки от диоксида серы и других кислых газов с помощью хемосорбента, приготовленного на основе гидроксида магния. Смесь гидроокиси магния и связующего (бентонит, каолинит, силикат натрия, диоксид кремния) гранулируют и прокаливают при 350-800°С. Содержание связующего 3-50% в расчете на гидроксид магния. Предложен способ приготовления хемосорбента на основе оксида бария. В качестве носителя используют техническую полуторную окись алюминия с 10% диоксида кремния.
Очищать газы от сероводорода и диоксида серы возможно контактированием газа с хемосорбентом в псевдоожиженном слое. Хемосорбент получают смешением 10-70% цемента с известняком или доломитом (90-30%) и водой с последующим затвердеванием смеси. Полученный продукт дробят и используют фракцию 0,7-2 мм.
Разработаны эффективные сухие способы очистки газов от вредных примесей с использованием органических нетканых материалов, являющихся сильными основаниями (акриловые ткани, волокнистые ткани, изготовленные из ароматического моновинилового полимера).
В адсорбционных способах очистки дымовых газов преимуществом цеолитных адсорбентов по сравнению с аморфными является их высокая адсорбционная емкость даже в случае очень малых концентраций сернистых соединений в газах, что позволяет осуществлять их глубокую очистку. Из синтетических цеолитов общего назначения (NaA, CaA, NaX) лучшими свойствами по отношению к сернистым соединениям обладает цеолит СаА.
Возможно использование специальным образом приготовленной волокнистой глины, содержащей до 50% полуторной окиси алюминия и 20-25% меди, а также поглотители, приготовленные пропиткой γ-А12О3 соединениями марганца или железа с последующей прокалкой.
Чисто адсорбционные установки используют для концентрирования кислых газов, в сочетании с каталитическими установками — с целью получения серной кислоты.
Различные методы уменьшения выбросов диоксида серы разработаны применительно к установкам каталитического крекинга. При переработке сырья с содержанием серы 1,65% концентрация диоксида серы в отходящих газах регенерации катализатора достигает до 2000 мл/м3. Уменьшение выбросов диоксида серы на установках каталитического крекинга может быть достигнуто увеличением подачи пара для отпарки катализатора, транспортируемого из реактора в регенератор. Однако для уменьшения выбросов на 80% расход пара при крекинге на природных алюмосиликатах должен быть увеличен примерно в 10 раз. При крекинге на цеолит-содержащих катализаторах достигаемое снижение выбросов даже при таком расходе пара составляет 20%.
Одним из методов снижения выбросов серосодержащих газов является гидрообессеривание сырья. Развивающимся направлением снижения выбросов диоксида серы является применение катализаторов, содержащих оксиды металлов и связывающих серу в сульфаты. Последние вместе с катализатором переносятся в реактор, где восстанавливаются до сероводорода. Выход последнего повышается примерно на 10%, что, как правило, не требует изменения схемы газофракционирования и аппаратуры извлечения сероводорода. Различают два вида катализаторов: модифицированные — бифункциональные («перемешивающие SOx») и добавки к основному катализатору («восстанавливающие SOx»). Так как при связывании сернистых соединений предпочтительно наличие серного ангидрида, то при осуществлении процесса подбирают соответствующие режимы: полный дожиг сернистых соединений в регенераторе, избыток кислорода в газах выжига кокса, ограниченный диапазон температур регенерации, эффективную отпарку, ограничения на содержание в сырье никеля, ванадия, кремния.
Показано, что применение катализатора ПС-17 для связывания оксидов серы в сочетании с катализатором КО-9М для окисления оксида углерода обеспечивает значительное сокращение выбросов в атмосферу, и, следовательно, улучшение экологической обстановки. Кроме того, из сырья с 0,4-1,5% серы благодаря увеличению содержания сероводорода в газах крекинга можно дополнительно получить 500-1500 т/год элементной серы.
Источник
Решение проблемы снижения выбросов диоксида серы с дымовыми газами тепловых электростанций
Борис Владимирович Некрасов, Старший научный сотрудник, Всероссийский НИИ теплотехники (ВТИ), Россия, С.К. Федоров, Старший научный сотрудник, ВТИ, Россия, А.Н. Епихин, Старший научный сотрудник, ВТИ, Россия, В.И. Угначев, Старший научный сотрудник, ВТИ, Россия, А.М. Володин, Старший научный сотрудник, ВТИ, Россия
Одним из основных загрязнителей атмосферы является двуокись, выбрасываемая с дымовыми газами ТЭС, работающими на сернистом твердом или жидком топливах.
Диоксид серы наносит большой вред здоровью людей, отрицательно действует на растительный и животный мир, способствует усиленной коррозии металлических конструкций, разрушающе действует на памятники архитектуры.
Впервые решение проблемы снижения выбросов диоксида серы в атмосферу тепловыми электростанциями было начато в бывшем СССР и России в конце тридцатых годов прошлого века. На Каширской ГРЭС было сооружены две пилотные установки производительностью по газу 5 тыс. м³/ч. На установках планировалось отработать мокрый известняковый процесс и магнезитовый метод очистки. Первые испытания показали, что в процессе абсорбции интенсивно зарастает оборудование кристаллическими отложениями. Работы были свёрнуты в связи с началом Отечественной войны.
В послевоенный период на ТЭЦ-12 Мосэнерго, работающая на высокосернистом угле Подмосковного бассейна, была построена сероулавливающая установка производительностью по газу 200 тыс. м³/ч.
Очистка дымовых газов осуществлялась аммиачно-циклическим способом. Отличительной особенностью сероулавливающей установки состояло в том, что дымовые газы охлаждались ниже точки росы до 32°С. Конденсат, в котором растворялась двуокись серы нейтрализовался известью и сбрасывался в Москву — реку.
Образовавшиеся в процессе абсорбции в газовой фазе образовывались твердые частички сульфита аммония, которые улавливались в мокром электрофильтре. Отработанный поглотительный раствор нагревался в отгонной колонне, десорбированная двуокись серы осушалась, сжижалась, после чего отгружалась на химический комбинат для производства серной кислоты.
В процессе эксплуатации была решена важная задача- предотвращение образования аэрозолей сульфита аммония путем снижения температуры очищаемых газов.
Эта задача актуальна и в настоящее время, так как единственным препятствием для внедрения метода с использованием аммиака в качестве сорбента – это образование аэрозолей на выходе очищенных газов в атмосферу.
Установка проработала несколько лет и была остановлена из-за замены угля природным газом.
В шестидесятые годы прошлого столетия была построена крупная сероулавливающая установка на Магнитогорском металлургическом комбинате производительностью по газу 3,5 млн. м³/ч.
Для поглощения двуокиси серы использовалась суспензия известняка. Для улавливания двуокиси серы применялись полые форсуночные абсорберы.
За более сорокалетнюю эксплуатацию установки технология очистки не претерпела никаких изменений. Работает установка следующим образом: отходящие газы от агломерационных машин подают на несколько абсорберов, орошаемых суспензии известняка.
Очищенные газы выбрасывают через дымовую трубу без подогрева.
Отработанную суспензию сбрасывают в котлован. Особенностью технологии очистки является то, что при эксплуатации происходит обводнение системы за счет подачи большого количества воды в сальниковое уплотнение циркуляционных насосов, что является причиной низкого использования известняка, которое составляет 30-40 %.
При эксплуатации подвергаются коррозионному и эрозионному износу форсунки и рабочее колесо циркуляционных насосов.
В последние годы была поведена реконструкция газоходов по замене стальных труб на трубы, изготовленные из стекловолокнистого материала.
В эти же годы была построена опытно-промышленная сероулавливающая установка производительностью по очищаемому газу 30 тыс. м³/ч. на Северодонецкой ТЭЦ (Украина), работающая на высокосернистом Донецком угле.
На установке были проведены испытания различных абсорберов: аппарат распыливающего типа (АРТ), горизонтальная труба Вентури, аппарат с шаровой насадкой и полый форсуночный абсорбер.
В качестве сорбента использовались известняк, обожженный магнизит и кальцинированная сода. На основании полученных данных было проведено технико- экономическое сравнение исследуемых аппаратов.
Сравнение показало, что полый форсуночный абсорбер является наиболее перспективным. На установке отрабатывалась технология мокрого известнякового процесса и циклического магнезитового метода.
Были определены температурные условия образования кристаллогидратов сульфита мания шестиводных и трехводных. Проведены испытания различных аппаратов для вывода кристаллов сульфита магния из суспензии.
В восьмидесятых годах на Молдавской ГРЭС, работающая на сернистом угле, была сооружена опытная установка по одновременной очистке дымовых газов от диоксидов серы и азота озонным способом.
Производительность по газу составляла 10 тыс. м³/ч. Очистка газов осуществлялась в абсорберах двух типов: трёхступенчатая труба Вентури и насадочный скруббер.
В качестве абсорбента использовался аммиак. Экспериментально было установлено, при вводе озона в газоход окись азота окислялась до двуокиси азота. однако, а двуокись серы не окислялась. Поступая в абсорбер, орошаемый водным раствором аммиака, оксиды азота и серы улавливались раствором с образованием аммонийных солей сульфита и нитрата аммония. Нитрит аммония частично восстанавливался до молекулярного азота, окисляя сульфит аммония до сульфата.
Химизм процесса до конца не был изучен. Установка проработала несколько лет.
В конце 90-х годов по контракту с ЧССР была сооружена промышленная сероулавливающая установка для блока 200 МВт на электростанции Тушимиче-2, работающая на сернистом твердом топливе.
Сероулавливающая установка работала по циклическому магнезитовому методу с получением продукционной серной кислоты. В состав установки входило следующее оборудование отечественного производства: абсорбер полый форсуночный, циркуляционные насосы, отстойник для сгущения мелких кристаллов сульфита магния, сушилка для обезвоживания твердой фазы, печь кипящего слоя для термической диссоциации сульфита и сульфата магния с получением концентрированной двуокиси серы 5-6% об. и окиси магния, которая возвращалась в цикл абсорбции, фильтр для отделения уловленной золы в абсорбере. Концентрированная двуокись серы должна была перерабатываться в серную кислоту. Первые пуски установки показали, что степень очистки дымовых газов составляла более 90 %. Сгущение мелких кристалловсульфита магния было 1000 г/л. Влажные дымовые газы после абсорбера подогревались горячим воздухом путем смешения и сбрасывались в существующую трубу.
В связи с сокращением сроков пуско-наладочных работ не были достигнуты проектные показатели по сушке и обжигу кристаллов сульфита и сульфата магния. По известным причинам все работы были прекращены.
В 1993г. по инициативе Минэнерго СССР был создан консорциум с участием зарубежной Германской фирмы «SHL» и организацией АСГЭ по строительству сероулавливающей установки на Рязанской ГРЭС, работающей на высокосернистом угле Подмосковного бассейна.
Для очистки дымовых газов была принята мокрая известняковая технология с получением в качестве продукта утилизации гипса. Этот метод один из самых применяемых в мире технологий. Совместно АСГЭ и SHL выполнена проектная документация сероулавливающей установки для блока 300 МВт. В состав установки входило следующее основное оборудование:
1. Абсорбер, разработанный фирмой SHL, представлял собой двухступенчатый скруббер с двумя ступенями контакта фаз (прямоточная и противоточная) с форсуночным орошением прямоугольного сечения высотой 35 м.
Внутренняя поверхность абсорбера защищалось от коррозионного воздействия среды путем покрытия листами резины. Внутри абсорбера на выходе очищенного газа размещался брызгоуловитель. В средней части размещались коллектора с форсунками для разбрызгивания суспензии. Для поддержания твердых частиц во взвешенном состоянии в период остановок были установлены консольные мешалки. Для принудительного окисления сульфита кальция в сульфат подавался сжатый воздух от компрессора.
2. Циркуляционные насосы большой производительности 2500м 3 /ч, изготовленные из коррозионно — эрозионностойких материалов.
3. Ленточный вакуум-фильтр для отделения твердой фазы сульфата кальция и промывки водой осадка от растворенного хлористого кальция.
4. Выпарные аппараты для упарки раствора хлористого кальция для захоронения.
5. Емкости с перемешивающими устройствами различных объемов.
Подогрев очищенного газа перед выбросом в дымовую трубу осуществлялся путем подогрева части очищенного газа в паровом трубчатом теплообменники. Полученный двухводный сульфат кальция отправлялся на завод по получению гипсовяжущих материалов. Запроектированная степень очистки составляла 200 мг/нм 3 .
Было начато строительство сероочистной установки, которое было остановлено из-за перевода энергоблоков на малосернистое топливо.
В 90-х годах была построена сероулавливающая установка на Губкинской ТЭЦ, работающая на сернистом донецком угле с подсветкой мазута производительностью по газу 100 тыс. м³/ч. Была запроектирована очистка дымовых газов мокрым известняковым способом с получением двухводного сульфата кальция с переводом его в высокопрочный ангидрит.
Сущность этого метода заключалась в том, процесс улавливания осуществлялся в двух последовательно расположенных аппаратах. В первом абсорбере по ходу газа поддерживалось низкое значение рН с подачей катализатора окиси марганца, для увеличения скорости окисления сульфита кальция в сульфат. Во втором абсорбере поддерживалось значение рН суспензии выше, чем в первом аппарате.
Степень очистки составляла 90 %. При работе установки были проблемы, которые состояли в том, что очистка газов от золы и остатков недожога мазута в мокрых золоуловителях была низкой, что приводило к попаданию их в циркуляционные контура первого и второго абсорбера. Суспензию, содержащую двухводный сульфат кальция, направляли в автоклав для перекристаллизации с добавлением малеиновой кислоты. Твердую составляющую отделяли на центрифуге, сушили в барабанной сушилке. Полученный продукт был низкого качества серого цвета и соответствовал марки Г-0. Из ангидрита делали блоки для гаражного строительства. Причиной столь низкого качества получаемого продукта явилось образование очень мелких кристаллов сульфата кальция. Из-за недостаточного финансирования установка была остановлена.
В эти же годы была спроектирована и построена сероулавливающая опытно- промышленная установка на Дорогобужской ТЭЦ производительностью по очищаемому газу 500 тыс. м³/ч. Энергоблоки работали на высокосернистом угле Подмосковного бассейна. Концентрация двуокиси серы в дымовых газах составляла 12 г/нм 3 .
Для этих газов была принята очистка аммиачно-циклическим методом с получение жидкой двуокиси серы.
Была построена установка в двух вариантах: с охлаждением очищаемых газов до температуры 32°С путём конденсации и без охлаждения. Вариант с охлаждением газа был прототипом установки, которая работала на ТЭЦ-12.
При первых пусках установки с охлаждение газа возникли проблемы, которые состояли в том, что охлаждающая вода поглощала двуокись серы, которую нейтрализовали известью. После нейтрализации воду направляли в градирню для охлаждения и возврата её в первую ступень абсорбера. В результате испарения воды в градирне и повышения температуры воды в зоне охлаждения происходило пересыщение раствора по солям кальция, что вызвало интенсивное зарастание оборудования и трубопроводов.
К моменту проведения пуско-наладочных работ на установке без охлаждения газа концентрация двуокиси серы в дымовых газах снизилась до 6 г/нм 3 . В связи с этим циклический аммиачный метод стал малопригоден из-за больших расходов пара на регенерацию сульфит – бисульфитных растворов, кроме того из неорганизованных присосов воздуха концентрация кислород в очищаемых газах увеличилась до 10% об. В результате этого более 60% аммиачных растворов окислялось с образование сульфата аммония.
Установка была переведена на режим по укороченной схеме, то есть, получение только сульфата аммония.
Раствор сульфата выпаривался. Кристаллы сульфата аммония отделялись на фильтрующей центрифуге, сушились и продавались как товарный продукт.
Установка проработала несколько лет. Было произведено несколько сот тонн сульфата аммония, используемого в сельском хозяйстве. Из-за перевода ТЭЦ на природный газ установка была утилизирована.
Одним из основных недостатков аммиачно-сульфатного способа очистки без охлаждения газа является образование непрозрачного, не рассеиваемого аэрозоля сульфита аммония на выходе из дымовой трубы.
Исследователи зарубежных странах в настоящее время работают над проблемой предотвращения образования аэрозолей аммонийных солей.
В настоящее время в России нет ни одной промышленной сероулавливающей установки, однако есть намерения по сооружению установок в России для энергоблоков 660 МВт с использованием угля Кузнецкого месторождения.
В 2007 году разработаны технические предложения по улавливанию двуокиси мокрым известняковым способом. Длительное время исследователи зарубежных стран искали пути по преодолению процесса зарастания оборудования отложениями сульфата и сульфита кальция, которые представляют собой соединения, которые ни в кислотах ни в щелочах не растворяются.
Единственным способом удаления отложений с поверхностей было механическое. Были попытки применять различные типы аппаратов: абсорберы с шаровой насадкой трубы Вентури и другие, чтобы исключить зарастание поверхностей оборудования, однако, это не дало желаемых результатов.
В конце 70-х годов было найдено решение этой проблемы путем снижения рН суспензии с увеличением плотности орошения. Удельная плотность орошения в зависимости от количества улавливаемой двуокиси серы может колебаться от 3 до 20 литров суспензии на один м³ газа.
При этих параметрах зарастание не происходит. При эксплуатации сероулавливающих установок было установлено так же, что для надежной работы требуется постоянная нагрузка котла при постоянном составе угля по теплоте сгорания и по содержанию серы.
При изменениях нагрузок котла и состава топлива появляются условия для кристаллизации солей кальция на поверхностях оборудования. После того как был достигнут высокий уровень надежности, мокрый известняковый способ стал самым распространённым методом сероочистки в мире. В настоящее время в эксплуатации находятся несколько сот установок.
На основании отечественного и зарубежного опыта разработана технологическая схема и аппаратурное оформление мокрой известняковой технологии.
Преимущества рекомендуемого способа:
-доступность сорбента, широко распространённого природного известняка;
-простота технологической схемы;
-получаемый продукт утилизации двуокиси серы – двухводный сульфат кальция является сырьем в производстве вяжущего строительного материала гипса или при отсутствии потребителя его можно сбрасывать его вместе с золой на золоотвал не загрязняя грунтовые воды и способствуя герметизации днища хранилища.
-использование оборотной воды.
Остаточное содержание двуокиси серы в очищенных газах составляет 200 мг/нм 3 , что соответствует нормативным показателям
Краткое описание технологического процесса
Структурная схема системы сероулавливания дана на слайде.
Дымовые газы от двух котлов после электрофильтров отбираются отдельными
дымососами (3) из общего короба газохода котлов и подаются на очистку в два параллельно работающих абсорбера (1).
Такое техническое решение не препятствует непрерывной работе котла при вынужденных остановках в работе сероочистной системы и, кроме того, место для размещения оборудования может быть выбрано в пределах промплощадки.
В противотоке с орошающей суспензией известняка очищенные газы выбрасываются в атмосферу через дымовую трубу после предварительного подогрева путем смешения с нагретым воздухом в калорифере (11).
Абсорберы представляет собой полые аппараты с форсуночным орошением с встроенными брызгоуловителями, обеспечивающие остаточное содержание капельной влаги 70-100 мг/м 3 .
Орошение абсорберов осуществляют циркуляционными насосами (2), которые подают суспензию на эвольвентные форсунки, расположенные в три яруса.
Для поглощения двуокиси серы используют известняк мелкого помола, который из силоса (8) подают в ёмкость (6) для приготовления известнякового молока с концентрацией 15% масс. Из ёмкости (6) известняковое молоко насосом подают в ёмкость (5), количество которого контролируется по количеству поступающего двуокиси серы в абсорбер с корректировкой рН циркулирующей суспензии.
Что бы не происходило кристаллизации солей кальция на поверхности оборудования содержание твердой фазы в суспензии должно поддерживаться на уровне 100-120 г/л.
После достижения содержания твердой фазы указанной концентрации в циркулирующей суспензии её насосом откачивают из подскрубберных ёмкостей абсорберов и направляют в общую ёмкость (4).
Далее суспензию насосом направляют на гидроциклон для отделения крупных кристаллов сульфата кальция, которые в виде сгущенной суспензии (пески) поступают на ленточный вакуум – фильтр (7) для выделения влажных кристаллов.
Кристаллы по транспортёру направляют на склад (9) для отгрузки потребителю. Фильтрат направляют в ёмкость (5) и насосом откачивают в подсрубберную ёмкость абсорберов.
Для поддержания во взвешенном состоянии твердых частиц сульфата кальция в нижней части подскрубберной ёмкости устанавливают по периметру ряд мешалок консольного типа.
Для окисления сульфита кальция в сульфат под слой суспензии подают сжатый воздух от компрессора.
Технико-экономические показатели установки сероочистки блока 660 МВт
Объем очищаемых дымовых газов, нм³/ч– 2000000.
Концентрация SO2 на входе в установку, г/нм³ – 1,3.
Концентрация SO2 на выходе с установки, г/нм³ – 0,2.
Температура газа на входе, °С –115.
Температура газа на выходе, °С – 51.
Гидравлическое сопротивление абсорбера, Па– 700.
Количество уловленного SO2, кг/ч –2200.
Расход известняка, кг/ч –4244 кг/ч.
Количество влажного двухводного
сульфата кальция, кг/ч –7400.
Количество потребляемой воды для компенсации потерь, м3/ч-90.
Расход пара для подогрева очищенных газов, т/ч – 30
Установленная мощность машин и механизмов, квт– 7000.
Экономические показатели установки сероочистки блока 660 МВт.
По предварительным данным удельные капитальные вложения в систему сероочистки мокрым известняковым способом для энергоблока 660 МВт составляют 1635 руб./кВт установленной мощности. Общая сумма капитальных вложений составляет 1079 млн. руб.
В настоящее время ведутся лабораторные исследования по применению аммиачно- сульфатной технологии для очистки дымовых газов от двуокиси серы в направлении предотвращения образования аэрозолей сульфита аммония на выходе очищенных газов в атмосферу. Так же ведутся работы по получению сульфата магния в процессе очистки дымовых газов от двуокиси серы магнезитом или окисью магния. Сульфат магния является ценным высокоэффективным удобрением, он также применим для производства высокопрочного бетона.
Источник
