🗊Презентация Снижение выбросов диоксида серы

Снижение выбросов диоксида серы

Снижение выбросов диоксида серы Диоксид серы представляет собой бесцветный газ с резким удушливым запахом. Повышение концентрации в атмосферном воздухе приводит к раздражению слизистых оболочек глаз, органов дыхания живых существ, включая человека, вплоть до возникновения хронических респираторных заболеваний.

Расчеты показывают Расчеты показывают, что около 90% выпадает из дымовых газов на почву в радиусе примерно 15–35 высот дымовых труб. И только 10 % переносится в другие регионы под действием атмосферных потоков. В атмосферном воздухе «живет» до 3-х суток и весь выпадает на растительность, почву, водоемы и сооружения.

В атмосфере под действием озона диоксид серы окисляется до триоксида, и, соединяясь с водяными парами, образует пары серной кислоты. В атмосфере под действием озона диоксид серы окисляется до триоксида, и, соединяясь с водяными парами, образует пары серной кислоты. Озон окисляет также окислы азота с конечным образованием паров азотной кислоты . Пары обеих кислот имеют плотность в 3 - 4 раза больше плотности воздуха, что обеспечивает их интенсивное осаждение. Атмосферные осадки ускоряют поступление этих кислот в почву и водоемы, что приводит к их закислению.

Время существования оксидов серы и продуктов их трансформации в атмосфере составляет (по данным различных исследований) от нескольких часов до нескольких суток и за это время воздушными потоками они могут быть перенесены на расстояния (до 1000 км). Время существования оксидов серы и продуктов их трансформации в атмосфере составляет (по данным различных исследований) от нескольких часов до нескольких суток и за это время воздушными потоками они могут быть перенесены на расстояния (до 1000 км). По этой причине в некоторых странах Европы сложилась парадоксальная ситуация, когда, например, Норвегия, Швеция, Швейцария и некоторые другие страны получают в результате переноса больше оксидов серы, чем выбрасывают сами.

С целью сокращения огромного экономического ущерба, наносимого выбросами оксидов серы, в 1983 г. была подписана конвенция ЕЭК ООН по сокращению трансграничного переноса оксидов серы на территории Европы. С целью сокращения огромного экономического ущерба, наносимого выбросами оксидов серы, в 1983 г. была подписана конвенция ЕЭК ООН по сокращению трансграничного переноса оксидов серы на территории Европы. В соответствии с этой Конвенцией страны участницы (в том числе СНГ) обязались сократить выбросы сернистых соединений в атмосферу к 1993 г. на 30% (по сравнению с 1980 г.). Россия свои обязательства выполнила.

На отечественных ТЭС нет промышленных сероулавливающих установок. На отечественных ТЭС нет промышленных сероулавливающих установок. Снижение выбросов окислов серы происходит за счет замещения сжигаемых на электростанциях серосодержащих топлив (в основном мазута) природным газом. Однако это не может окончательно решить проблему сокращения оксидов серы, учитывая положение с добычей газа и его расходом на нужды других отраслей промышленности. Необходимо учитывать также и то, что обеспечить круглогодичную подачу газа на ТЭС, как правило, не удается. По этой причине, например, ряд московских ТЭЦ в осенне-зимний период (от 5 до 25% годового рабочего времени) вынуждены работать на мазуте или твердом топливе. Поэтому проблема снижения оксидов серы стоит очень остро.

На сегодня можно говорить лишь о нескольких опытно-промышленных установках (ОПУ). На сегодня можно говорить лишь о нескольких опытно-промышленных установках (ОПУ). В стадии освоения находится установка на Дорогобужской ТЭЦ производительностью 1 млн. м3/ч газа по аммиачно-циклическому методу и опытно-экспериментальная установка Губкинской ТЭЦ, производительностью 106 тыс. м3/ч газа по мокрому известняковому способу. Введена и испытана ОПУ на Молдавской ГРЭС, использующая аммиачно-озонный метод одновременной очистки газов от окислов азота и серы производительностью 10 тыс. м3/ч газа, на Северодонецкой ТЭЦ испытывалась установка по магнезитово-циклическому методу.

На зарубежных электростанциях (в Германии, Японии, США, Австрии, скандинавских странах и др.) с начала 70-х годов успешно эксплуатируются и сооружаются новые установки по улавливанию окислов серы из дымовых газов. Национальные прграммы по оснащению ТЭС сероочистными установками на ближайшие 10 лет оцениваются в несколько сотен млн. $, в ряде случаев до 2…3 млрд. $. На зарубежных электростанциях (в Германии, Японии, США, Австрии, скандинавских странах и др.) с начала 70-х годов успешно эксплуатируются и сооружаются новые установки по улавливанию окислов серы из дымовых газов. Национальные прграммы по оснащению ТЭС сероочистными установками на ближайшие 10 лет оцениваются в несколько сотен млн. $, в ряде случаев до 2…3 млрд. $. Несмотря на то, что оснащение сероочистными установками повышает стоимость ТЭС на 25…30% и на 5…15% повышает стоимость тарифов на электроэнергию в США, Японии, Германии, Австрии и др. странах эти установки обязательны для всех новых угольных блоков. Подлежат оснащению сероочистными установками и большинство действующих энергоблоков. Всего в мире оснащено сероочистными установками оборудование установленной мощностью более 135 ГВт.

В Германии к 1995 г. завершена программа десульфуризации выбросов от действия ТЭС. Эти мероприятия обошлись только по капиталовложениям более чем в 13 млрд. DM. Программа охватила оснащение сероулавливающими установками практически все ТЭС общей мощностью около 50 ГВт. В Германии к 1995 г. завершена программа десульфуризации выбросов от действия ТЭС. Эти мероприятия обошлись только по капиталовложениям более чем в 13 млрд. DM. Программа охватила оснащение сероулавливающими установками практически все ТЭС общей мощностью около 50 ГВт. При этом стоимость одного кВтч электроэнергии для оснащенных сероулавливающими установками энергоблоков возрасла на 1,0…2,2 пф., что соответствует повышению общего уровня цен на электроэнергию по стране на 0,5 пфенинг. на 1 кВтч.

В нашей стране из-за узковедомственного подхода к экономическому обоснованию затрат на сооружение электростанций, остаточному принципу выделения средств на природохрану внедрению систем очистки дымовых газов от окислов серы и азота не уделялось должного внимания. В нашей стране из-за узковедомственного подхода к экономическому обоснованию затрат на сооружение электростанций, остаточному принципу выделения средств на природохрану внедрению систем очистки дымовых газов от окислов серы и азота не уделялось должного внимания. По этой причине до настоящего времени разработанные различными организациями технологии очистки выбросов от SО2 и NOX не проверены в условиях эксплуатации, их проектные показатели уступают зарубежным, промышленное производство отечественных катализаторов не налажено. Так же не проводилась работа по изучению и использованию зарубежного опыта путем закупки лицензий и организации совместного производства оборудования.

В углях сера содержится в трех формах: Колчеданная Органическая (в составе сложных молекул органической массы) И незначительное количество сульфатной серы (сернокислые соли кальция, щелочных металлов). В жидком топливе сера присутствует в основном в составе органических полигетероциклических соединений.

Предварительная подготовка топлива Предварительная подготовка топлива перед сжиганием в котлах предполагает: Механическое обогащение топлив; Термохимическую обработку топлива; Модификацию топлива.

Обогащение углей - это разделение горючей массы и балластных примесей различными механическими методами. Колчеданную серу из твердого топлива можно удалить механическим путем, используя её большую плотность (около 5 т/м3) по сравнению с углем (2 т/м3).

В Кузнецком бассейне более 65 % углей подвергается механической обработке. Исходный уголь – малосернистый, зольность 2125 %. В процессе переработки получают: В Кузнецком бассейне более 65 % углей подвергается механической обработке. Исходный уголь – малосернистый, зольность 2125 %. В процессе переработки получают: 63 % концентрата с зольностью 8,5 %; 35 % промпродукта с зольностью 34 % и 02 % отсева породы. В энергетике применяется промпродукт.

Канско-ачинские бурые угли Характеризуются низкой зольностью и небольшим содержанием серы и считаются экологически чистыми. Они не требуют обогащения, но значительное содержание в них балластной влаги ограничивает применение. В настоящее время ведутся работы по освоению новой технологии автоклавно-брикетной технологии производства высококалорийного, механически прочного, атмосферо- и влагоустойчивого кускового топлива и брикетов из канско-ачинских углей.

В Печорском бассейне работает девять фабрик, на которых обогащается весь добываемый уголь, в результате зольность снижается до 17,5 %. В Печорском бассейне работает девять фабрик, на которых обогащается весь добываемый уголь, в результате зольность снижается до 17,5 %. В бассейне применяются все методы обогащения: тяжелосредние сепараторы и гидроциклоны; отсадка; крутонаклонные и пневматические сепараторы; сушка в трубах-сушилках и аэроклассификаторах. В Подмосковном бассейне, где добывается высокосернистый бурый уголь, около 30 % угля охвачено всеми видами обогащения.

Взрывная технология Одна из новых технологий – взрывная. Процесс идет в жидких средах, которые могут проникнуть внутрь тонких пор в угле при высоких давлениях. При сбросе давления и расширении жидкости уголь распадается на микроскопические частицы. Поскольку минеральные включения в угле являются относительно беспоровыми, они абсорбируют жидкость в меньшей степени и, следовательно, в большей степени остаются укрупненными. Вследствие разницы в размерах частиц уголь и минеральные включения могут быть отделены друг от друга одним из механических способов.

Биологическая очистка Разрабатывается принципиально новый метод – биологическая очистка. Определены естественно существующие бактерии, которые могут десульфурировать уголь. Делаются попытки улучшить сероотделяющие характеристики этих микробов, особенно скорость «поедания» ими органической серы. Другие исследователи работают над идеями использования грибков, которые имеют преимущества перед бактериями. Химическая или биологическая угольная очистка позволяет отделять до 90 % общей серы и 99 % золы угля.

Термохимическая обработка угля – один из эффективных способов извлечения из топлива органической серы. Термическая переработка топлив (газификация, пиролиз) на ТЭС перед сжиганием в энергетических котлах предполагает энерготехнологическое комплексное (ЭТК) использование органических топлив, при котором обеспечивается извлечение ценного химического сырья – различных смол и ароматических углеводородов. Сернистые соединения топлив в процессе термической переработки при температурах 900−1300 оС переходят в основном в газообразный сероводород Метод очистки газов от сероводорода в технике достаточно отработаны и эффективны. Они позволяют выделить до 95 % сероводорода из газа и использовать его для получения нужных народному хозяйству продуктов. В энергетических котлах сжигаются только очищенный от вредных примесей горючий газ и полукокс, что и обеспечивает чистоту окружающей среды.

К достоинствам топок с ЦКС в отношении экологии следует отнести высокую степень связывания и снижение концентрации в уходящих газах за счет низкотемпературного сжигания. К достоинствам топок с ЦКС в отношении экологии следует отнести высокую степень связывания и снижение концентрации в уходящих газах за счет низкотемпературного сжигания. Одним из наиболее серьезных недостатков ЦКС являются трудности с использованием золошлаков ТЭС. К настоящему времени прошли экспериментальную проверку следующие методы: изготовление безобжигового гравия и бетона на его основе; для производства мелкозернистого бетона; для закладки выработанных шахт угледобывающей промышленности; для наращивания дамб существующих золоотвалов.

Классификация способов сероочистки

Абсорбционные При которых сернистый ангидрид связывается химически в промывочной жидкости физическим путем посредством молекулярного притяжения (абсорбция – поглощение вещества из растворов или газов твердыми телами или жидкостями, которое происходит во всем объеме поглотителя – абсорбента), например, абсорбция на основе соединений аммиака (NН3) к которым можно отнести процесс «IFP» (Французский институт нефти) по которому работает более 40 установок в мире (в том числе 10 в США), процесс Cominco (Cominco Engineering Services Limited), Британская Колумбия, Канада; процессы «Соксал», «Сульф-икс», США; процесс «Elsorb», Норвегия; процессы «E-SOX», «Lids», кампания Бабкок-Вилклкс, США и др.

Адсорбционные При которых происходит связывание сернистого ангидрида с поверхностью твердого материала чисто физическими силами взаимодействия (адсорбция – поглощение вещества из растворов или газов твердыми телами или жидкостями, которое происходит только на поверхности поглотителя –адсорбента, например активированного угля)

Хемосорбционные При которых происходит химическое связывание с твердым материалом.

К сухим способам очистки можно отнести Сухой аддитивный метод (хемосорбция), при котором щелочно-земельные соединения (в основном известняк) непосредственно вдуваются в топку или подаются туда вместе с топливом. Метод имеет относительно низкую эффективность, процессы «bergbau frschung», Германия; «HOKCO», США и др.; Хемосорбция so2 с применением окиси меди (метод «уоп-шель»); Каталитическое окисление SO2 в SO3, с получением в результате процесса серной кислоты, процесс «WSA», разработанный фирмой «haldor topse» Дания ; Адсорбция SO2 с применением активированного угля или кокса, с получением конечного продукта разбавленной серной кислоты или гипса; Радиационно-химическая очистка дымовых газов от окислов серы и азота (радиолиз), разрабатывается фирмой «штейнмюллер», Германия, также и в России, СО РАН («институт ядерной физики»). Поток дымовых газов после ввода в него аммиака облучается пучком ускоренных электронов. Конечным продуктом является сульфат и нитрат аммония.

Полусухой метод связывания Все более широкое применение находит постоянно совершенствующийся полусухой метод связывания SO2 – метод распылительной абсорбции, при котором связывание SO2 происходит каплями суспензии извести Са(ОН)2, распыляемой в потоке дымовых газов. Сдерживающим фактором для широкого распространения этого эффективного и относительно несложного метода является ограниченное применение, получаемого в результате процесса конечного продукта – сульфито-сульфатной смеси.

Мокрые абсорбционные методы Мокрые абсорбционные методы, использующие для связывания сернистого ангидрида промывочные растворы со щелочными свойствами, получили наиболее широкое распространение. К этим методам относятся: абсорбция SO2 с помощью основных щелочных соединений (NaOH, Na2CO3, Na2SO3), абсорбция SO2 с помощью щелочно-земельных соединений (Ca(OH)2, CaCO3, Mg(OH)2). абсорбция SO2 с помощью так называемого двойного щелочного способа, при котором щелочной абсорбент регенерируется с помощью щелочно-земельного соединения с выделением конечного продукта, пригодного для дальнейшего применения абсорбция SO2 с помощью соединений аммония (NH4OH и (NH4)2SO3).

Абсорбция SO2 с помощью основных щелочных соединений (NAOH, NA2CO3, NA2SO3) Абсорбция SO2 с помощью основных щелочных соединений (NAOH, NA2CO3, NA2SO3), например, процесс «wellman-lord», США, Япония. Связывание SO2 в этом процессе проходит без каких-либо осложнений так как во всем диапазоне ph промывочного раствора образуются хорошо растворимые соли. Этот метод экономически оправдан только тогда, когда возможна регенерация абсорбента, так как эти соединения относительно дороги, а образующиеся в результате реакции легкорастворимые соли не подлежат хранению и дальнейшему использованию

Абсорбция SO2 с помощью щелочно-земельных соединений (CA(OH)2, CACO3, MG(OH)2) Абсорбция SO2 с помощью щелочно-земельных соединений (CA(OH)2, CACO3, MG(OH)2). В этих процессах связывание SO2 производится при помощи суспензии, поскольку растворимость упомянутых веществ в воде сильно зависит от значения ph раствора. На этих установках имеется серьезная опасность зарастания оборудования трудноудаляемыми отложениями. Это явление наблюдалось у известняковых установок первого поколения и оно послужило причиной отказа от их дальнейшего распространения. Конечным продуктом этих методов, как правило, является гипс, пригодный к дальнейшему применению

Абсорбция SO2 с помощью так называемого двойного щелочного способа Абсорбция SO2 с помощью так называемого двойного щелочного способа, при котором щелочной абсорбент регенерируется с помощью щелочно-земельного соединения с выделением конечного продукта, пригодного для дальнейшего применения. Этот способ получил наибольшее распространение в США и Японии в 1975...1983 гг., однако из-за сложности и высокой стоимости не нашел пока широкого применения, хотя старые установки (в том числе и крупные функционируют)

Абсорбция SO2 с помощью соединений аммония (NH4OH и (NH4)2SO3) Абсорбция SO2 с помощью соединений аммония (NH4OH и (NH4)2SO3). В результате процесса получается серная кислота и сера

Классификация установок сероочистки

Сухая известняковая технология (СИТ). При температуре 1000—1100ºС происходит обжиг тонко размолотого известняка в топочной камере до образования активной извести с последующим ее взаимодействием с диоксидом серы. Основные химические реакции этой технологии: Схема установки сероочистки СИТ, рекомендованная УралВТИ

Установка работает следующим образом. Размолотый известняк из стационарной силосной башни 1 подают в расходный бункер 2, а из него — в верхнюю часть топочной камеры, где имеется зона с температурой дымовых газов 1000—1100 ºС. Частицы известняка при этой температуре разлагаются с образованием извести, которая взаимодействует с при температуре газов около 850 ºС. При температуре газов приблизительно 500 ºС связывание диоксида серы прекращается, и летучая смесь золы с отходами сероочистки уходит с дымовыми газами в золоуловитель. В результате реакции образуется безводный гипс (ангидрид). Установка работает следующим образом. Размолотый известняк из стационарной силосной башни 1 подают в расходный бункер 2, а из него — в верхнюю часть топочной камеры, где имеется зона с температурой дымовых газов 1000—1100 ºС. Частицы известняка при этой температуре разлагаются с образованием извести, которая взаимодействует с при температуре газов около 850 ºС. При температуре газов приблизительно 500 ºС связывание диоксида серы прекращается, и летучая смесь золы с отходами сероочистки уходит с дымовыми газами в золоуловитель. В результате реакции образуется безводный гипс (ангидрид). Наличие в продуктах сгорания безводного гипса может привести к образованию в скрубберах-пылеуловителях трудно удаляемых отложений, поэтому необходимо обеспечивать точный химический баланс в золоуловителях. Отходами в этой технологии является смесь золы с безводным гипсом и оксидом кальция, которые можно применить для дорожного строительства или заполнения земельных неудобиц.

Принципиальная схема СИТ 1 — силосная башня для хранения размолотого известняка; 2 — расходный бункер; 3 — система пневмотранспорта известняка в топку котла и его распределения в поперечном сечении топочной камеры

Применение СИТ имеет ряд особенностей: в ней можно использовать известняк любой степени кристаллизации, включая отходы кристаллизованного известняка и мраморного производства; ввод в дымовые газы известняка изменяет химический состав золы и снижает в результате этого температуру начала деформации золы, что может привести к увеличению шлакования поверхностей нагрева; известь реагирует в первую очередь с триоксидом серы так что температура сернокислотной точки росы снижается. Уменьшение температуры точки росы сказывается на работе котельной установки двояко: во-первых, это позволяет снизить температуру уходящих газов и тем самым частично компенсировать затраты на сероочистку; во-вторых, электрофизические свойства дымовых газов ухудшаются, что особенно важно при использовании на котле электрофильтра, поскольку в этом аппарате возможно появление обратной короны

Этот метод опробован во многих странах в различных модификациях, как на стендовых, так и промышленных установках. Ввод аддитива в топку осуществлялся по различным схемам: Этот метод опробован во многих странах в различных модификациях, как на стендовых, так и промышленных установках. Ввод аддитива в топку осуществлялся по различным схемам: путем добавки к топливу; вдуванием в надфакельное пространство; через горелки в периферийную область факела. Сухой аддитивный метод технологически наиболее простой из всех известных на сегодня методов обессеривания дымовых газов. По сравнению с другими методами он требует наименьших капитальных и эксплуатационных затрат, легко реализуется в условиях действующей электростанции. Фактором, сдерживающим применение метода, является его низкая эффективность, составляющая в среднем 30...40%. Из-за того, что конечный продукт содержит химически активный сульфит возникает проблема складирования отходов.

Метод «Лифак» Процесс «Лифак», разработанный финской фирмой «Тампелла» по существу является совмещением сухого аддитивного и полусухого методов сероулавливания. Известняк а виде мелкодисперсной пыли, 80% фракций которой имеют размер не более 32 мкм, вводится с помощью пневматических сопл в поток дымовых газов с температурой 950...1100 °С. В этом интервале происходят кальцинирование известняка по реакции СаСО3  СаО + СО2. Дальше по тракту котла происходит связывание части диоксида серы по реакциям СаО + SО2  СаSО3 и СаSО3 + 0,5О2  СаSО4. Степень улавливания диоксида в этой фазе процесса составляет 30...35%. На этом этапе и не ставится задача достижения максимальной степени связывания SО2. Не менее важно обеспечить оптимальный процесс кальцинирования - максимально возможный переход известняка в окись кальция. С изменением нагрузки зона оптимальных для кальцинирования газовых температур перемещается. Поэтому узлы ввода известняка целесообразно выполнять по крайней мере в двух сечениях газового тракта.

После котла дымовые газы, содержащие смесь твердых веществ в виде золы, сульфита и сульфата кальция и непрореагировавшей извести поступает в активационный реактор, в который впрыскивается вода. Распыливание воды до оптимального размера капель обеспечивается при помощи системы сопл, разработанной фирмой Тампелла. После котла дымовые газы, содержащие смесь твердых веществ в виде золы, сульфита и сульфата кальция и непрореагировавшей извести поступает в активационный реактор, в который впрыскивается вода. Распыливание воды до оптимального размера капель обеспечивается при помощи системы сопл, разработанной фирмой Тампелла. В реакторе негашеная известь СаО в результате контакта с водой переходит в активную гашеную, которая соединяется с SО2 с образованием сульфита кальция: СаО + Н2О  Са(ОН)2; Са(ОН)2 + SО2 = СаSО3 + Н2О.

Схема установки «Лифак» 1 - бункер известняка; 2 - котел; 3 - регенеративный воздухоподогреватель; 4 - дутьевой вентилятор; 5 - горелочные устройства; 6 - активационный реактор; 7 - электрофильтр; 8 - дымосос; 9 - труба; 10 - подвод воды; 11 - ввод известняка в топку

Зависимость степени очистки SО2 дымовых газов от сернистого ангидрида от соотношения Са/S По мере движения газового потока в реакторе капли жидкости испаряются, температура газов понижается. На выходе из реактора остается сухая смесь золы, сульфита и сульфата кальция, которая затем улавливается в электрофильтре или в рукавном фильтре. Общая степень очистки достигает величины при молярном соотношении Са/S равном 2 . Эффективность очистки тем выше, чем ближе температура потока к температуре точки росы. Температура дымовых газов в реакторе поддерживается на 10...15°С выше температуры точки росы, что обеспечивает получение продуктов реакции в сухом виде.

Состав конечного сухого продукта в процессе «Лифак», %: Состав конечного сухого продукта в процессе «Лифак», %: летучая зола - 50...70; сульфат кальция - 10...15; сульфит кальция - 10...15; Остаток аддитива (СаО, СаСО3, Са(ОН)2) - 10...20. Основные объекты автоматизации процесса следующие: Ввод известняка регулируется в зависимости от количества подаваемого топлива. Ввиду того, что качество поступающего топлива (серосодержание, влажность, зольность и др.) меняется, количество подаваемого известняка автоматически корректируется по концентрации SО2 в дымовых газах после котла; Количество вводимой в реактор воды регулируется в зависимости от конечной температуры газов в реакторе, превышающей на 10...15°С температуру точки росы. Высокая степень автоматизации установки, дистанционное управление оборудованием со щита управления упрощает ее обслуживание, осуществляемое, как правило, только обходчиками. Дополнительно требующиеся площади оказываются минимальными, так как реактор размещается в несколько модифицированном газоходе котла, что особенно важно в случае оснащения сероулавливающими установками действующих ТЭС. Капитальные и эксплуатационные затраты на установку «Лифак» значительно ниже затрат на сероочистные установки по любому другому методу.

Удельные затраты Удельные затраты в финских марках на 1 МВт установленной электрической мощности по методу «Лифак» для блока 100 МВт составляют: капитальные затраты - 4,77; эксплуатационные расхода (известняк. вода, электроэнергия, обслуживание) - 6,4; общие затраты - 11,2. По фактическим данным на начало 1989г. общие удельные затраты на установки по методу «Лифак» колеблются в пределах 8,9-15,2 мк/МВт для ТЭС мощностью от 120 до 1200 МВт.

Сухой метод В сухой известковой технологии используется тонко размолотая негашеная или гашеная известь, которую вводят перед конвективной шахтой котла в зону температур примерно 8500С. В результате протекающих реакций получают безводный или полуводный гипс Применение извести оказывает такое же влияние на работу электрофильтров и скрубберов. Кроме того, известь дороже известняка. Сухая содовая технология может применяться для очистки кислых дымовых газов. Сода является весьма активным, но дорогостоящим реагентом. Связывание происходит по химической реакции

Кроме сода нейтрализует и другие кислые компоненты дымовых газов – хлорид и фторид водорода по реакциям Кроме сода нейтрализует и другие кислые компоненты дымовых газов – хлорид и фторид водорода по реакциям Установка газоочистки состоит из сухого абсорбера, установленного перед рукавным фильтром. Вводимая в дымовые газы размолотая сода связывает кислые компоненты, образовавшиеся твердые отходы и летучая зола улавливаются фильтрующим материалом рукавных фильтров. Причем реакция связывания продолжается в осажденном слое в течении межрегенерационного периода рукавов.

Мокросухой (МСС) метод называется такой способ, когда реагент вводится в дымовые газы в виде тонко диспергированной жидкости (водной суспензии или водного раствора), которая связывает диоксид серы и за счет теплоты дымовых газов полностью испаряется. Способ основан на эффективном поглощении известью или содой При этом имеют место реакции с образованием сульфитов кальция или натрия:

Дымовые газы из котла проходят предварительную очистку от твердых частиц в двух- трехпольном электрофильтре 7 и направляются в полый абсорбер-сушилку 1. Дымовые газы из котла проходят предварительную очистку от твердых частиц в двух- трехпольном электрофильтре 7 и направляются в полый абсорбер-сушилку 1. Во входном патрубке абсорбера устанавливаются специальные направляющие устройства, обеспечивающие закрутку газовых потоков таким образом, чтобы капли суспензии не попадали на стенки аппарата. Узел приготовления известковой суспензии состоит из силоса извести 4, емкости для приготовления и хранения суспензии 5, насоса 6 и механического разбрызгивающего устройства 2. Образовавшиеся отходы и оставшаяся зола улавливаются в электрофильтре или рукавном фильтре 3. Большой объём аппарата при малой скорости газа позволяет глубоко охлаждать дымовые газы, что обеспечивает высокую эффективность сероулавливания и повышает надежность работы электрофильтра. Если запыленность дымовых газов после котла велика (более 5–7 г/м3), то перед абсорбером-сушилкой устанавливается предвключенный золоуловитель. Продукты сероочистки вместе с летучей золой улавливаются в золоуловителе, установленном за абсорбером и складируются на золоотвале. За счет увеличения времени контакта реагента и эффективность сероулавливания возрастает до 90–92 % при полном испарении воды.

Схема сероочистки с полым абсорбером-сушкой 1- абсорбер-сушилка; 2 – разбрызгивающее устройство; 3,7 – электрофильтр; 4 – силос для хранения извести; 5 – емкость для хранения известковой суспензии; 6 - насос

Преимущества и недостатки МСС К преимуществам МСС относятся простота технологической схемы; меньший расход тепловой энергии на подогрев дымовых газов по сравнению со схемой МИС; отсутствие сточных вод. высокая степень использования реагента; высокая надежность и простота обслуживания; простота аппаратного выполнения; меньшие, чем при мокром способе, капитальные и эксплуатационные затраты (примерно на 25...30% при SО2=75...80%); Недостатками способа являются: значительное энергопотребление (3 — 6 % мощности ТЭС); повышенный расход дорогих реагентов (извести или соды); низкое качество сухих отходов (отсутствие гипсовых вяжущих веществ); необходимость установки системы очистки дымовых газов от твердых частиц (продуктов реакций) после абсорбера.

Упрощенная мокросухая технология Е- основана на связывании оксидов серы тонко диспергированной водно-известковой суспензией с последующим высушиванием этой суспензии с использованием теплоты очищенных дымовых газов. Основные химические реакции технологии Е-

Сероочистки по технологии Е- работает следующим образом. В форкамеру электрофильтра при помощи пневмомеханических форсунок вводят диспергированную известковую суспензию. При большой поверхности контакта с дымовыми газами, обеспечивается быстрое поглощение оксидов серы из газов и быстрое высушивание капель до поступления газов в первое поле электрофильтра. Технология Е- позволяет наряду с улавливанием оксидов серы улучшить работу электрофильтра. Это достигается охлаждением дымовых газов при высушивании капель суспензии и увеличением их влагосодержания, что улучшает электрофизические свойства газов. Однако объём дымовых газов уменьшается на 15–18 %, что увеличивает скорость газов и уменьшает время пребывания газов в активной зоне электрофильтров.

Проект головной сероочистки по технологии Е- Тонкодисперсное разбрызгивание создают путем использования сжатого воздуха или перегретого пара. Негашеную комовую или размолотую известь подают в аппарат гашения 5, откуда концентрированную суспензию сливают в бак для приготовления реагента 2, где ее смешивают с водой и доводят до нужных параметров. Сухие продукты сероочистки вместе с золой дымовых газов улавливаются в электрофильтре. Уловленная смесь летучей золы с полуводным сульфитом кальция, двуводным сульфатом кальция и гидроксидом кальция может использоваться в дорожном строительстве, при заполнении неудобиц, в качестве заполнителя при производстве строительных изделий. Разрабатывается ВТИ совместно с ЕРА и SR1 применительно к электрофильтру Дорогобужской ТЭЦ.

Принципиальная схема упрощенной мокросухой известковой сероочистки Е- 1 — система тонкодисперсных форсунок в форкамере электрофильтра или в подводящем газоходе; 2 — емкость для хранения суспензии; 3 — насос подачи суспензии к форсункам; 4 — силос извести; 5 — установка гашения извести

Дымовые газы после золоуловителя поступают в противоточный абсорбер 1, орошаемый сульфит-бисульфитным раствором. Абсорбер полый или насадочный состоит из нескольких ступеней орошения, куда подается аммиак для восполнения потерь. Насыщенный диоксидом серы раствор подают в десорбционную колонну 3, в которой поддерживают температуру 97оС и вакуум около 47 кПа. В результате разложения бисульфата аммония образуется сульфитный раствор, который возвращается в абсорбер, и газообразный Дымовые газы после золоуловителя поступают в противоточный абсорбер 1, орошаемый сульфит-бисульфитным раствором. Абсорбер полый или насадочный состоит из нескольких ступеней орошения, куда подается аммиак для восполнения потерь. Насыщенный диоксидом серы раствор подают в десорбционную колонну 3, в которой поддерживают температуру 97оС и вакуум около 47 кПа. В результате разложения бисульфата аммония образуется сульфитный раствор, который возвращается в абсорбер, и газообразный Из абсорбера смесь диоксида серы с водяными парами пропускают через конденсатор 4, где удаляют основную часть влаги, затем через сушильную башню 5. Осушенный путем охлаждения сжижают, сливают в цистерны и транспортируют потребителям. Очищенные газы после подогрева в подогревателе 2 сбрасываются в атмосферу.

Принципиальная схема аммиачно-циклической сероочистки 1 –абсорбер; 2 - теплообменник; 3 – десорбционная колонна; 4 – конденсатор; 5 – сушильная башня

Достоинством способа является практическое отсутствие затрат реагентов и небольшой расход тепловой энергии на восстановление Достоинством способа является практическое отсутствие затрат реагентов и небольшой расход тепловой энергии на восстановление Этот метод рентабелен при содержании в дымовых газах не менее 0,5 %. К недостаткам следует отнести то, что все оборудование должно иметь кислостойкое исполнение, кроме того, достаточно сложна эксплуатация установки. Данный способ находится в стадии освоения.

Очистка по магнезитовому способу При очистке по магнезитовому способу дымовые газы поступают в абсорбер типа трубы Вентури, где орошаются суспензией, содержащей оксид магния. При этом происходит химическая реакция Полученный кристаллический сульфит магния обезвоживается и подвергается термическому разложению при температуре 900ºС с образованием концентрированного сернистого ангидрида и оксида магния: Концентрированный используется для приготовления серной кислоты или элементарной серы, используется повторно в установке сероочистки.

Достоинствами способа являются незначительный расход химических реагентов (только на восполнение потерь в технологическом цикле), получение высококачественных побочных продуктов: серной кислоты или элементарной серы. Достоинствами способа являются незначительный расход химических реагентов (только на восполнение потерь в технологическом цикле), получение высококачественных побочных продуктов: серной кислоты или элементарной серы. Недостатки способа — невысокая степень улавливания серы (до 90 %), и большой расход тепловой энергии на разложение сульфита магния. Способ не нашел широкого применения.

Технология использования скрубберов Вентури (ТСВ) Технология использования скрубберов Вентури (ТСВ) для сероочистки предусмотрена промывка дымовых газов раствором соды с последующей конверсией известью в сульфат кальция. Основными химическими реакциями являются

В трубу-коагулятор Вентури впрыскивается раствор соды, который одновременно удаляет из дымовых газов диоксид серы и коагулирует летучую золу. В трубу-коагулятор Вентури впрыскивается раствор соды, который одновременно удаляет из дымовых газов диоксид серы и коагулирует летучую золу. В каплеуловителе за счет закрутки потока газов происходит отделение пульпы, которая стекает по стенкам вниз и сливается в конвертер. Очищенные дымовые газы при необходимости подогреваются до температуры выше температуры точки росы и выбрасываются в атмосферу. Пульпа в конвертере смешивается с известковой суспензией, в результате чего сульфит натрия переходит в сульфат кальция. Двухводный сульфат кальция и зола транспортируются на золоотвал. Сброс гипса на золоотвал способствует герметизации ложе золоотвала. Поскольку скруббер орошается раствором соды, исключается отложения трудноудаляемых гипсовых отложений. Данная технология может быть применена и на других мокрых золоуловителях: ИРО и эмульгаторах

Натрий-сульфит-бисульфитная сероочистка Натрий-сульфит-бисульфитная сероочистка аналогична аммиачно-циклическому, только вместо аммиака используется сернокислые соли натрия: Образовавшийся бисульфит натрия поступает в отгонную колонну, где при нагревании раствора реакция идет в обратном направлении. Так как соли натрия связывают в более прочные соединения, расход тепла на регенерацию выше, чем в аммиачно-циклическом способе. Присутствующий в дымовых газах кислород вызывает образование нерегенерируемых соединений (сульфата аммония, тиосульфата аммония, серы), которые необходимо выводить из цикла. Это увеличивает расход реагента и количество отходов. Как показали расчеты, циклические методы рентабельны, если содержание в дымовых газах не менее 0,5 %. Сейчас по циклическим технологиям работают всего несколько установок, причем регенерацию продукта сероочистки проводят на специальном химическом производстве

Метод фирмы Ниро-Атомайэер Метод фирмы Ниро-Атомайэер Несколько таких установок было сооружено в США. Дымовые газы после котла без предварительной очистки от золы поступают и распылительную сушилку абсорбер. Туда же через специальный ротационный дисковый распылитель подается известняковая суспензия. Дымовые газы, содержащие SО2 смешиваются с каплями суспензии. Для улучшения смесеобразования дымовые газы закручиваются с помощью специального аппарата. Развитая поверхность контакта мелких капель суспензии с газами обеспечивает быстрое поглощение двуокиси серы. За счет тепла дымовых газов капли воды испаряются и дымовые газы охлаждаются до температуры 60 ОС.

Метод фирмы Ниро-Атомайэер Схема установки сероулавливания по методу распылительной абсорбции, разработанная фирмой Ниро-Атомайзер: 1 - котел; 2 - фильтр предварительной очистки; 3 - распылительная сушилка; 4 - фильтр окончательной очистки; 5 - труба; 6 - промежуточная емкость для конечного продукта; 7 - бункер конечного продукта; 8 - смесительная емкость; 9, 13 - насосы; 10 - бункер извести; 11 - емкость для гашения извести; 12 - дозировочная емкость

Аппарат для закручивания потока дымовых газов 1 - вход газа; 2 - закручивающее устройство; 3 - ротационный распылитель; 4 - абсорбент; 5 - корпус абсорбера; 6 - выход газа; 7 - выход продуктов реакции

Сухие продукты реакции, состоящие из 70% летучей золы и 30% смеси сульфита и сульфата кальция, обладающие тонкозернистой структурой, хорошей текучестью, частично оседают на дне абсорбера и удаляются из него. Сухие продукты реакции, состоящие из 70% летучей золы и 30% смеси сульфита и сульфата кальция, обладающие тонкозернистой структурой, хорошей текучестью, частично оседают на дне абсорбера и удаляются из него. Остальная их часть улавливается в золоуловителе. В качестве золоуловителя могут применяться рукавные фильтры. Считается, что предпочтительнее использовать рукавные фильтры, так как в сформированном на поверхности фильтрующего материала слое улавливается дополнительно непрореагировавшей известью до 15% первоначального количества SО2. Общая степень сероулавливания составляет по различным источникам от 80 до 90%.

При методе распылительной абсорбции продукты реакции содержат химически активный сульфит кальция. При методе распылительной абсорбции продукты реакции содержат химически активный сульфит кальция. По этой причине отходы необходимо складировать на специальных шламоотвалах или дооборудовать установку устройствами термического окисления сульфита кальция в нейтральный сульфат, что приводит к удорожанию этого метода сероулавливания. Важной частью установки является высокооборотный ротационный распылитель известковой суспензии. Это достаточно сложный механизм. В связи с повышенными требованиями к механической прочности распыливающего диска он выполнен из высокопрочного титанового сплава. Сопла распыливающего диска изготавливаются из оксидокерамических, сплавов, обеспечивающих их высокую износостойкость.

Метод «Драйпак» Очистка дымовых газов от сернистого ангидрида по методу «Драйпак» шведской фирмы «Флект» принципиально не отличается от метода распылительной абсорбции, предлагаемого другими фирмами (Ниро-Атомайзер, Лурги, Штайнмюллер и др.) Схема установки очистки дымовых газов от сернистого ангидрида по методу «Драйпак»: 1 - котел с РВП; 2 - электрофильтр предварительной очистки; 3 - абсорбер - распылительная сушилка; 4 - электрофильтр окончательной очистки; 5 - дымосос; 6 - труба; 7 - силос сухой зоны; 8 - силос извести; 9 - емкость для гашения извести; 10 - емкость для готовой известковой суспензии; 11 - силос рециркулирующих продуктов реакции и сухой извести; 12 - смеситель; 13 - дозировочная емкость; 14 - силос продуктов реакции; 15 - компрессор; 16, 17, 18, 19 - насос

После котла дымовые газы проходят электрофильтр предварительной очистки со степенью улавливания 99% и поступают в абсорбционный реактор. После котла дымовые газы проходят электрофильтр предварительной очистки со степенью улавливания 99% и поступают в абсорбционный реактор. Степень очистки дымовых газов от SО2 в установке составляет 85...90%. Метод рекомендуется для установок, сжигающих топливо с умеренным серосодержанием (SР=0,8...1.5%). Основное отличие метода заключается в способах организации подвода очищаемого газа к реактору и распыливания известковой суспензии. Подвод дымовых газов рассредоточенный, в верхнюю крышку абсорбера через отдельные патрубки. Так, для установки производительностью 450000 м3/ч подход газов осуществляется через 11 патрубков круглого сечения. Для распыливания известковой суспензии используются специально разработанные для этих целей форсунки. Распыливающим агентом в них является сжатый воздух. В каждый патрубок подвода газа встроена одна форсунка. Опыт эксплуатация форсунок показал их достаточно высокую надежность. Фирма гарантирует нормальную работу форсунок в течение 18 мес.

После котла дымовые газы проходят электрофильтр предварительной очистки со степенью улавливания 99% и поступают в абсорбционный реактор. После котла дымовые газы проходят электрофильтр предварительной очистки со степенью улавливания 99% и поступают в абсорбционный реактор. Степень очистки дымовых газов от SО2 в установке составляет 85...90%. Метод рекомендуется для установок, сжигающих топливо с умеренным серосодержанием (SР=0,8...1.5%). Основное отличие метода заключается в способах организации подвода очищаемого газа к реактору и распыливания известковой суспензии. Подвод дымовых газов рассредоточенный, в верхнюю крышку абсорбера через отдельные патрубки. Так, для установки производительностью 450000 м3/ч подход газов осуществляется через 11 патрубков круглого сечения. Для распыливания известковой суспензии используются специально разработанные для этих целей форсунки. Распыливающим агентом в них является сжатый воздух. В каждый патрубок подвода газа встроена одна форсунка. Опыт эксплуатация форсунок показал их достаточно высокую надежность. Фирма гарантирует нормальную работу форсунок в течение 18 мес.

Дымовые газы после электрофильтра и дымососа 1 направляются через регенеративный газовый подогреватель (РГП) 3 к промывочной башне 4. Необходимость охлаждения дымовых газов перед промывочной башней вызвана тем, что взаимодействие карбоната кальция Дымовые газы после электрофильтра и дымососа 1 направляются через регенеративный газовый подогреватель (РГП) 3 к промывочной башне 4. Необходимость охлаждения дымовых газов перед промывочной башней вызвана тем, что взаимодействие карбоната кальция с диоксидом серы происходит эффективно только при относительно низких температурах (приблизительно 50 ºС). В то же время температура уходящих газов перед дымовой трубой должна быть не ниже 70—80 ºС.

Принципиальная схема включения сероочистки, работающая по технологии МИС 1,2 – дымососы; 3 – регенеративный газовый подогреватель (РГП); 4 – промывочная башня (абсорбер или скруббер); 5 – байпасная линия

Для регулирования температуры уходящих газов предусмотрена байпасная линия 5. Для подачи очищенных газов в дымовую трубу используется вспомогательный дымосос 2. Для регулирования температуры уходящих газов предусмотрена байпасная линия 5. Для подачи очищенных газов в дымовую трубу используется вспомогательный дымосос 2. Принципиальная схема установки МИС с абсорбером представлена на рис. Основным элементом МИС является абсорбер. Дымовые газы поступают в нижнюю часть абсорбера и движутся снизу вверх, проходя последовательно две зоны очистки: первую 1, где происходит реакция связывания поступают в нижнюю часть абсорбера, где в результате барботажа воздуха доокисляются в гипс. Образовавшиеся частицы последовательно в слое частично отработанного известняка, и вторую 2, где очистка осуществляется в зоне свежей известняковой суспензии. Затем газы проходят зону промывки технической водой 3, где удаляются механические включения. Далее очищенный газ подается в каплеуловитель 4, где он практически полностью освобождается от капель воды.

Из нижней части абсорбера суспензия гипса подается в гидроциклон 10, в котором происходит отделение суспензии гипса от воды, а более мелкие частицы известняка с водой возвращаются в абсорбер. Для повышения эффективности связывания и снижения расхода известняка в абсорбере обеспечена многократная циркуляция известняковой суспензии с помощью циркуляционного насоса 6. Из нижней части абсорбера суспензия гипса подается в гидроциклон 10, в котором происходит отделение суспензии гипса от воды, а более мелкие частицы известняка с водой возвращаются в абсорбер. Для повышения эффективности связывания и снижения расхода известняка в абсорбере обеспечена многократная циркуляция известняковой суспензии с помощью циркуляционного насоса 6. Обычно башенный абсорбер устанавливают за электрофильтром, что обеспечивает высокую чистоту гипса.

Принципиальная схема мокрой известняковой очистки МИС 1 – абсорбер; 2 – сборно-окислительная емкость; 3 – насосы рециркуляции; 4 – насос известняковой суспензии; 5 – насос откачки гипсовой суспензии; 6 – насос; 7 – гидроциклон; 8 – вакуум-фильтр; 9 – теплообменник; 10 – дымосос; 11 – склад известняка; 12 – узел подготовки размолотого известняка; 13 – мешалка; 14 – шламоотвал

Аммиачно-сульфатная технология (АСТ) Основана на связывании диоксида и триоксида серы водным раствором аммиака с последующим окислением образовавшихся продуктов взаимодействия до стабильного сульфата аммония Продуктом сероочистки является насыщенный раствор сульфата аммония, который может быть использован по двум направлениям: расфасовка в цистерны и отправка потребителям в жидком виде – более дешевый вариант, но требует постоянной отгрузки; получение сухого сульфата аммония, складирование, расфасовка и отгрузка потребителям, что требует установки дополнительного оборудования (фильтр, выпарной аппарат, центрифуга, барабанная сушилка и т.п.). Эффективность сероочистки – 99% Удельные капвложения 60-180 долл/кВт Удельные эксплуатационные затраты 1,5-7,5 цент/(кВтч) Доля потребляемой энергии 1,4-1,5%

Установка работает следующим образом Обеспыленные дымовые газы поступают в нижний контур абсорбера, где наряду с улавливанием рабочий раствор упаривается теплом дымовых газов до насыщения жидкости сульфатом аммония. Основная абсорбция происходит в верхних контурах, орошаемых аммиачно-сульфитным раствором. В последний по ходу газа контур подается слабый раствор аммонийных солей. Раствор из каждого верхнего контура самотеком сливается в расположенный ниже контур. В сборную ёмкость каждого контура вводится газообразный аммиак, полученный в паровом испарителе. Для повышения степени улавливания и предотвращения образования сульфатно-аммиачных аэрозолей, выбрасываемых с очищенными газами, в нижней части сульфит-бисульфитные соли принудительно доокисляются до сульфатных. Это обеспечивает повышение эффективности сероулавливания до 98−99 %. Очищенные газы проходят через каплеуловитель, затем нагреваются на 20−25 оС в теплообменнике и выбрасываются в атмосферу.

Принципиальная схема аммиачно-сульфатной сероочистки (не циклическая). 1 – абсорбер; 2 – каплеуловитель; 3 – устройство для нагрева дымовых газов; 4 – сборные емкости контуров орошения; 5 – циркуляционные насосы; 6 – насос для откачки насыщенного раствора; 7 – фильтр; 8 – дымосос; 9 – хранилище жидкого аммиака; 10 – испаритель; 11 – барабанная сушилка; 12 –выпарной аппарат; 13 - эжектор; 14 – центрифуга

Преимущество и недостатки метода С применением извести в США работают около 35% мокрых сероочистных установок, в Германии – 20%, в Японии – 11%. Преимуществом метода является: применением в качестве реагента недорогих и недефицитных природных материалов; относительная простота технологии при высокой степени очистки газов от SO2, достигающая в современных установках 95…98%; получение конечного продукта, пригодного для дальнейшего использования; сравнительно невысокие капитальные затраты на сооружение установки. Недостатки метода: охлаждение дымовых газов в процессе очистки до температуры насыщения, что требует их повторного подогрева в специальном подогревателе, усложняющего технологическую схему; наличие сточных вод, требующих очистки; большие габариты установки.

Процесс мокрой известняковой сероочистки непрерывно совершенствуется. Процесс мокрой известняковой сероочистки непрерывно совершенствуется. В Японии, США, Германии и других странах в настоящее время эксплуатируются установки второго поколения с совершенной технологией, высокой степенью автоматизации процесса, позволяющей использовать минимум обслуживающего персонала (1…3 оператора в смену). В качестве конечного продукта на этих установках получают товарный гипс. На Губкинской ТЭЦ введена в действие сероочистная установка, работающая по мокрому известняковому методу. Эта установка по технологии соответствует мировым тенденциям, но существенно уступает зарубежным образцам по уровню автоматизации и механизации. При эвивалентной мощности 15 МВт для ее обслуживания предполагается использовать 72 чел, тогда как аналогичные установки мощностью более 200 МВт в Германии и Японии обслуживает 1…2 чел в смену. Кроме того зарубежные установки намного коппактнее.

Функциональные блоки и схемы При всем многообразии конструктивных, аппаратных, схемных решений действующих на сегодня и проектируемых сероочистных установок по мокрому известняковому способу в каждой из них можно выделить следующие функциональные блоки: подготовка, хранение и дозирование суспензии известняка или известкового молока; абсорбция сернистого ангидрида и окисления сульфита кальция в сульфат (гипс); получения, обезвоживания и обработки гипса; очистки сточных вод. Полученный в результате очистки конечный продукт – двухводный гипс (CaSO42H2O) отделяется от воды и затем может быть использован по одной из следующих схем: отгрузка необработанного двухводного гипса с 10…15% влажности непосредственно потребителю или его складирование и хранение; высушивание при температуре около 100 ОС, гранулирование и отгрузка потребителю; обжиг при температуре 170…190 С для получения высококачественного полуводного гипса (CaSO4(1/2)H2O), используемого для строительных целей в качестве вяжущего материала.

Опытно-экспериментальная установка (ОЭУ) мокрого известнякового метода Губкинской ТЭЦ Схема опытно-экспериментальной установки губкинской ТЭЦ 1 – дымовые газы от котла; 2 – абсорбер первой ступени; 3 – абсорбер второй ступени; 4 – выход очищенных газов к дымовой трубе; 5, 6 – циркуляционные сборники; 7 – линия подачи известняковой суспензии; 8 – сгуститель пульпы; 9 – сборник сгущенной пульпы; 10 – автоклав; 11 – вакуумный фильтр; 12 – сушилка; 13 – гипс на склад

Технологический процесс удаления SO2 Технологический процесс удаления SO2 основан на методе абсорбции диоксида серы путем промывки газов суспензией известняка . Установка сероочистки состоит из следующих основных узлов: отделения приготовления известняковой суспензии, отделения абсорбции, отделения приготовления гипса. В отделении приготовления известняковой суспензии установлены: аппарат приготовления крепкого раствора известнякового молока, сборник известнякового раствора и мельница мокрого помола. В отделении абсорбции смонтированы два абсорбера (2 и 3) внутренним диаметром 3 м и высотой 12,6 м с каплеуловителями, гидрозатворы, циркуляционные сборники (5 и 6) и циркуляционные насосы. В отделении приготовления полуводного гипса установлены: сгуститель 8, сборник сгущенной пульпы 9, репульпаторы, автоклав 10, вакуумфильтр 11, барабанная газовая сушилка 12, транспортная система, шаровая мельница, силос готовой продукции.

Дымовые газы от одного из котлов БКЗ-75-39Ф (станционные номера 5 и 6) объемом до 150 000 м3/ч очищаются от золы в мокрых золоуловителях, где их температура снижается до 75 ОС. Газы подаются в абсорбционное отделение специальным дымососом и последовательно проходят две ступени очистки, промываясь суспензией известняка. Дымовые газы от одного из котлов БКЗ-75-39Ф (станционные номера 5 и 6) объемом до 150 000 м3/ч очищаются от золы в мокрых золоуловителях, где их температура снижается до 75 ОС. Газы подаются в абсорбционное отделение специальным дымососом и последовательно проходят две ступени очистки, промываясь суспензией известняка. Суспензия из отделения приготовления поступает в циркуляционный сборник второго по ходу газа абсорбера и циркуляционным насосом подается на форсунки этого абсорбера. Во втором по ходу газов абсорбере окислы серы дымовых газов, реагируя с известняком, превращаются в сульфит кальция СаСО3+SO2=СаSО3+СО2

Частично в сульфат кальция, а также непрореагировавший известняк, через циркуляционные сборники подается в абсорбер первой ступени, где проходит реакция окисления сульфита в сульфат кальция за счет кислорода дымовых газов Частично в сульфат кальция, а также непрореагировавший известняк, через циркуляционные сборники подается в абсорбер первой ступени, где проходит реакция окисления сульфита в сульфат кальция за счет кислорода дымовых газов 2СаSO3+О2=2СаSО4. Из абсорбера первой ступени суспензия, содержащая до 90% сульфата кальция выводится в сгуститель и далее в сборник сгущенной пульпы, из которого она поступает в репульпаторы, куда подается портландцемент (для связывания примесей и увеличения показателя водостойкости материала) и малеиновая кислота в качестве регулятора кристаллизации гипса. После репульпаторов сгущенная суспензия направляется в автоклав-реактор, где при температуре 1275 ОС происходит перекристаллизация двухводного гипса в полуводный гипс (CaSO40,5H2O). Далее гипс проходит отжим на ленточном вакуумфильтре, сушку в сушильном барабане (до влажности не более 20%) и размол в мельнице тонкого помола. Готовый гипс поступает на склад готовой продукции. За три года эксплуатации (1990…1993 гг.) число часов использования установки составило около 6000, максимальная длительность непрерывной работы – 30 суток.

Данный период эксплуатации показал, что: основное оборудование отделения приготовления известняковой суспензии работает надежно, что позволяет исключить из схемы некоторые элементы (мельницу мокрого помола, гидроциклоны и сборник известнякового ратсвора); степень очистки дымовых газов от диоксида серы составляет 85…90%; применение мазута для подсвета ингибирует процессы абсорбции и уменьшает степень очистки до 70%; после 6000 часов работы 80% форсунок абсорберов вышли из строя; отмечена ненадежная работа арматуры, соединительных трубок, регулирующей аппаратуры практически на всех участках установки; высокий абразивный износ насосов-дозаторов.

Опытно промышленная установка по аммиачно-циклическому методу (Дорогобужская ТЭЦ) В основу ОПУ Дорогобужской ТЭЦ положен аммиачно-циклический способ очистки дымовых газов от диоксида серы . Установка выполнена в виде двух параллельных блоков (ниток), расчитанных на очистку 100 000 м3/ч от четырех котлов ПК-20. Один из блоков выполнен по схеме с предварительным охлаждением дымовых газов до 28 ОС водой специального цикла, включающего в себя бак нейтрализатор, осветлитель, двухсекционую вентиляторную градирню и насосное оборудование. Нейтрализация закисленной в результате контакта с дымовыми газами охлаждающей воды осуществляется известковым молоком. Во втором блоке охлаждение дымовых газов перед подачей их для абсорбции SO2 до 65 ОС происходит за счет испарения части циркулирующего раствора (блок без охлаждения). Общим для обоих блоков являются: отделение сушки и снижения сернистого ангидрида, цикл оборотного производственного водоснабжения с градирней, компрессорная, узел осушки сульфата аммония, отделение разложения аммиачное хозяйство.

Дымовые газы после первой ступени очистки от золы (батарейные циклоны) поступают в электрофильтр 3. Дымососом 4 обеспыленные дымовые газы подаются в нижнюю секцию “а” абсорбера 5, где они орашаются водой и охлаждаются до 28 ОС. Верхние секции абсорбера “б” и “в” орошаются в свою очередь поглотительным раствором, содержащим сульфит-бисульфит аммония образующимся при контакте дымовых газов, содержащих SO2, и промывочного раствора, насыщенного аммиаком по реакциям: Дымовые газы после первой ступени очистки от золы (батарейные циклоны) поступают в электрофильтр 3. Дымососом 4 обеспыленные дымовые газы подаются в нижнюю секцию “а” абсорбера 5, где они орашаются водой и охлаждаются до 28 ОС. Верхние секции абсорбера “б” и “в” орошаются в свою очередь поглотительным раствором, содержащим сульфит-бисульфит аммония образующимся при контакте дымовых газов, содержащих SO2, и промывочного раствора, насыщенного аммиаком по реакциям: 2NH3+SO2+H2O(NH4)2SO3; (NH4)2SO3+SO2+H2O2NH4HSO3.

Очищенные от SO2 дымовые газы поступают в “мокрый” электрофильтр 6, где освобождаются от тумана раствора аммонийных солей, после чего выбрасываются через дымовую трубу в атмосферу. Из секции “б” абсорбера поглотительный раствор самотеком поступает в сборник 13, откуда насосом 14 через подогреватель 17 подается в десорбер 18, где при температуре 96…97 ОС и разрежении 210 мм рт. ст. происходит разложение раствора бисульфита аммония с выделением газообразного сернистого ангидрида по реакции: Очищенные от SO2 дымовые газы поступают в “мокрый” электрофильтр 6, где освобождаются от тумана раствора аммонийных солей, после чего выбрасываются через дымовую трубу в атмосферу. Из секции “б” абсорбера поглотительный раствор самотеком поступает в сборник 13, откуда насосом 14 через подогреватель 17 подается в десорбер 18, где при температуре 96…97 ОС и разрежении 210 мм рт. ст. происходит разложение раствора бисульфита аммония с выделением газообразного сернистого ангидрида по реакции: 2NH4HSO3 (NH4)2SO3+SO2+H2O.

Схема установки очистки дымовых газов по аммиачно-циклическому методу (Дорогобужская ТЭЦ) 1 - котел; 2 - циклоны; 3 - сухой электрофильтр; 4 - дымосос; 5 - абсорбер; 6 - мокрый электрофильтр; 7 - нейтрализатор; 8 - осветлитель; 9 - бак осветленной воды; 10, 12, 15, 16 - насосы; 11 - градирня; 13 - сборник насыщенного раствора; 14 - сборник регенерированного раствора; 17 - теплообменник; 18 - десорбер; 19, 20 - сушильная башня; 21, 22 - сборник серной кислоты; 23 вакуум-насос; 24, 25 - теплообменник; 26 - танк жидкого сернистого ангидрида; 27 - фильтр; - 28 - выпарной аппарат; 29 - центрифуга; - сушильный барабан

Регенерированный раствор сульфита аммония стекает через теплообменник 17 в сборник 14. Сюда же подается газообразный аммиак для поддержания поглотительной способности раствора в регламентированных пределах. Регенерированный раствор сульфита аммония стекает через теплообменник 17 в сборник 14. Сюда же подается газообразный аммиак для поддержания поглотительной способности раствора в регламентированных пределах. Из сборника 14 насосом 15 регенерированный раствор подается в секцию “в” абсорбера, замыкая цикл. Влажный газообразный диоксид серы транспортируется вакуум-насосм 23 через сушильные башни 19 и 20, орошаемые 93 и 98%-ной серной кислотой соответственно. Осушенный диоксид серы поступает в отделение сжижения, где в теплообменнике 24 охлаждается оборотной водой до 35 ОС и в холодильнике 25 сжижается раствором хлористого кальция СаCl2 при отрицательных температурах. Сжиженный диоксид серы стекает в танк-хранилище 26, откуда отгружается в ж/д цистерны потребителю.

В процессе абсорбции диоксида серы за счет содержащегося в дымовых газах триоксида серы и кислорода в промывочном растворе образуется сульфат аммония, а также накапливается зола. В процессе абсорбции диоксида серы за счет содержащегося в дымовых газах триоксида серы и кислорода в промывочном растворе образуется сульфат аммония, а также накапливается зола. Поэтому часть регенерированного раствора непрерывно выводится из цикла на очистку от золы в фильтре 27. Часть фильтрата отводится для выпаривания влаги и получения кристаллического сульфата аммония в выпарном аппарате 28. Кристаллы сульфата аммония в центрифуге 29 отделяются от маточного раствора, подаются в сушильный барабан 30 и затем на склад готовой продукции

Технико-экономические характеристики ОПУ При пуско-наладочных работах установки, которые проводились в три этапа с 1988 до конца 1990 года, был выявлен рад недостатков: в результате ошибки при проектировании была занижена вдвое пропускная способность газоходов; система пневмозолоудаления электрофильтров оказалась неработоспособной по причинам как проектного, так и эксплуатационного характера; проектная плотность орошения абсорбера поглотительным раствором (2 м3/ч раствора на 1 м2 сечения абсорбера) оказалась недостаточной, вследсвие чего около 60% уловленного в абсорбере диоксида серы выбрасывалось в атмосферу; др.

В итоге после третьего этапа испытаний удалось вывести установку на устойчивый режим работы. В итоге после третьего этапа испытаний удалось вывести установку на устойчивый режим работы. При этом степень очистки дымовых газов от диоксда серы составила 80…93%. Однако из-за частых неполадок оборудования, низкой надежности арматуры, нарушения химзащитных покрытий, разгерметизации тракта сушки и некоторых других была остановлена и больше в работу не включалась. Было принято решение о проведении дальнейших работ по освоению установки с учетом полученного опыта.

Некоторые зарубежные методы «мокрой»сероочистки Метод «Хемико» Дымовые газы после котла очищаются от золы в электрофильтре и дымососом направляются в абсорбер, причем перед абсорбером дымовые газы разделяются на два потока: 80% поступает в абсорбер, а 20% по байпасу поступает в газоход после абсорбера. Сделано это для того, чтобы нагреть очищенные газы, так как они охлаждаются в процессе очистки до температуры точки росы.

Схема установки известнякового метода обессеривания дымовых газов 1 - котел; 2 - электрофильтр; 3 - дымосос; 4 - абсорбер; 5, 10, 13, 15 - насосы; 6 - бункер извести; 7 - емкость для гашения извести; 8 - вода; 9 - емкость для известковой суспензии; 11 - сгуститель; 12 - центрифуга; 14 - отстойник; 16 - дымовая труба

Суспензия известняка готовится в специальной емкости и оттуда подается в нижнюю часть абсорбера, откуда насосом перекачивается в 4 яруса форсунок, расположенных в верхней части абсорбера.. Проходя через орошающую жидкость, двуокись серы вступает в реакцию с известняком: Суспензия известняка готовится в специальной емкости и оттуда подается в нижнюю часть абсорбера, откуда насосом перекачивается в 4 яруса форсунок, расположенных в верхней части абсорбера.. Проходя через орошающую жидкость, двуокись серы вступает в реакцию с известняком: СаСО3 + SO2 + 1/2 Н2О = СаS03·1/2Н2О+СО2. Сульфит кальция и непрореагировавший известняк вновь подаются со дна абсорбера в форсунки, а часть этой суспензии откачивается в специальный сгуститель, из которого поступает в центрифуги. Обезвоженный сульфит кальция направляется в отвал. Такие установки работают на нескольких электростанциях США. По такой схеме работают установки обессеривания газов на Магнитогорском металлургическом комбинате.

Метод Саарберг-Хельтер-Лурги (СХЛ) Этот метод разработанный фирмами Саарберг-Хельтер Умвельттехник и Лурги (Германия) является типичным мокрьм абсорбционным способом сероочистки второго поколения с получением в качестве конечного продукта товарного гипса. В качестве сорбента применяется известняк (СаСО3) или гидроокись кальция Са(ОН)2. В основе технологии по методу СХЛ лежат следующие химические реакции: 2НСООН+СаСО3Са(НСОО)2+Н2О+СО2; (1) 2SО2+2Н2О2Н2SО3; (2) Са(НСОО)2+2Н2SО3Са(НSО3)2+НСООН; (3) Са(НSО3)2+О2+2Н2ОСаSО42Н2О+Н2SО4; (4) Са(НСОО)2+Н2SО4+2Н2ОСаSО42Н2О+2НСООН; (5) Са(НСО3)2+Н2SО4+2Н2ОСаSО42Н2О+2Н2О+2СО2.(6)

Процесс оксидирования и получения гипса происходит в результате реакции (4), как в движущемся потоке дымовых газов за счет наличия в них кислорода, так и в отстойниках абсорбера куда подведен сжатый воздух. При этом имеет место также и побочные процессы (реакция 5, 6), в результате которых также получается двухводный гипс. Процесс оксидирования и получения гипса происходит в результате реакции (4), как в движущемся потоке дымовых газов за счет наличия в них кислорода, так и в отстойниках абсорбера куда подведен сжатый воздух. При этом имеет место также и побочные процессы (реакция 5, 6), в результате которых также получается двухводный гипс. Отличительная особенность процесса очистки по методу СХЛ заключается в том, что в нем применяется прозрачный щелочной раствор промывочной жидкости, обладающей буферными свойствами. Существующие мокрые системы очистки, использующие известь или известняки, вследствие их плохой растворимости в воде работают на водной суспензии сорбента с определенной долей твердой фазы, что всегда связано с опасностью появления отложений, забивания трубок или сопл. В способе СХЛ добавка в суспензию сорбента -карбоновой (муравьиной) кислот приводит к образованию хорошо растворимого в воде формиата кальция. В свою очередь это способствует повышению концентрации в промывочном растворе ионов кальция, необходимых для связывания SО2.

Схема очистки дымовых газов на ТЭЦ Лихтерфельд (Германия) 1 - котел; 2 - электрофильтр; 3 - дымосос; 4 - абсорбер; 5 - каплеуловитель; 6 - подогреватель дымовых газов; 7 - бункер известняка; 8 - емкость с карбоновой кислотой; 9 - емкость приготовления свежего промывочного раствора; 10 - узел обезвоживания гипса

Второй особенностью процесса СХЛ является использование в схеме двухступенчатого абсорбера. В первой ступени промывочный раствор подается по ходу дымовых газов (прямоток), а во второй - навстречу потоку (противоток). Второй особенностью процесса СХЛ является использование в схеме двухступенчатого абсорбера. В первой ступени промывочный раствор подается по ходу дымовых газов (прямоток), а во второй - навстречу потоку (противоток). Дымовые газы после котла очищаются в электрофильтре и дымососом подаются в абсорбер. Пройдя две ступени очистки от SО2, дымовые газы освобождаются от капельной влаги в специальных каплеуловителях, проходят газовый подогреватель и через трубу выбрасываются в атмосферу. В другом варианте дымовые газы после очистки вбрасываются в атмосферу без дополнительного подогрева через специальную градирню.

Свежий промывочный раствор приготовляется в специальной смесительной емкости. Свежий промывочный раствор приготовляется в специальной смесительной емкости. В нее из бункера дозируются сорбент (известняк или известь) и карбоновая (муравьиная) кислота. Сюда же добавляется промывочная жидкость из отстойника второй ступени абсорбера. Из смесительной емкости свежеприготовленная промывочная жидкость подается в оросительную систему первой ступени абсорбера. На оросительную систему второй ступени абсорбера промывочная жидкость поступает из отстойника первой ступени (верхние сопла) и второй ступени (нижние сопла). Непрерывная циркуляция промывочного раствора в обеих ступенях абсорбера осуществляется специальными насосами. Часть промывочного раствора с гипсовой суспензией отбирается из отстойника второй ступени и направляется в узел фильтрации, где происходит отделение кристаллов гипса от промывочной влаги с помощью центрифуги или другим способом. Оттуда двухводный гипс поступает на промежуточный склад, а фильтрат возвращается в абсорбер.

По мнению специалистов фирмы предложенный метод сероочистки вследствие специфических особенностей технологии имеет определенные преимущества по сравнению с методами других фирм. По мнению специалистов фирмы предложенный метод сероочистки вследствие специфических особенностей технологии имеет определенные преимущества по сравнению с методами других фирм. В основном это связано с использованием в процессе карбоновой (муравьиной) кислоты и сводится к следующему: использование в качестве промывочной жидкости прозрачного раствора вследствие перевода суспензии известняка (извести) в легкорастворимый формиат кальция; повышение активности промывочного раствора из-за увеличения концентрации ионов кальция в растворе; придание раствору буферных свойств, что, при обеспечении высокой стабильности значения рН, облегчает и упрощает процесс регулирования, позволяет надежно организовать процесс промывки в диапазоне значений рН =5,5...3,5.

По данным фирмы для установок СХЛ характерен пониженный удельный расход циркулирующего в абсорбере промывочного раствора, что несколько снижает эксплуатационные расходы. По данным фирмы для установок СХЛ характерен пониженный удельный расход циркулирующего в абсорбере промывочного раствора, что несколько снижает эксплуатационные расходы. Расход промывочного раствора составляет около 1 литра на 1 м3 очищаемого газа. На аналогичных установках фирмы Бишофф, работающих по мокрому известняковому методу, этот показатель доходит до 10...11 л/м3. Эффективность очистки для установок СХЛ колеблется в диапаэоне 80...95%. Общая стоимость сероочистной установки по методу СХЛ для электростанции мощностью 500 МВт (США) при содержании серы в угле до 3,5% и степени обессеривания 90% составляет около 40 млн. $ или 80 $ на 1 кВт установленной мощности (по цене 1979 г). Годовые эксплуатационные затраты составляют в среднем 0,4...0,5 цента на 1 кВтч.

Метод -Хитачи Японской фирмой "Хитачи" разработано несколько совершенных систем очистки дымовых газов, нашедших применение как в самой Японии, так и за ее пределами. Установки эти хорошо зарекомендовали себя в эксплуатации с точки зрения эффективности очистки и надежности. Дымовые газы после котла очищаются в электрофильтре 2 и при температуре 125...130 ОС насосом 3 подаются в теплообменник 4, где они, отдав часть тепла очищенному газу, охлаждаются до 90...95 ОС, после чего поступают в предвключенный скруббер с трубой Вентури 5. Здесь дымовые газы охлаждаются до температуры насыщения и дополнительно очищаются от частиц золы и недожога.

Кроме того, в скруббере адсорбируется некоторое количество окислов серы (SО2 и SО3), а также других вредных примесей, мешающих процессу сероочистки (НCl и НF). Кроме того, в скруббере адсорбируется некоторое количество окислов серы (SО2 и SО3), а также других вредных примесей, мешающих процессу сероочистки (НCl и НF). Вода для орошения скруббера поступает из его рециркуляционного бака 6 с помощью специального насоса 7. На выходе из скруббера установлен каплеуловитель. Уловленные капли жидкости с частицами золы, механического недожога и других примесей собираются в нижней части скруббера, откуда сливаются в рециркуляционный бак. Часть золовой пульпы отбирается после насоса 7 и направляется на обработку или в отвал. Далее дымовые газы поступают в абсорбер 8.

Схема сероочистной установки, работающей по мокрому известняковому методу (фирмы Хитачи) 1 - котел; 2 - электрофильтр; 3 - дымосос; 4 - регенеративный газовый подогреватель; 5 - предвключенный скруббер; 6 - циркуляционная емкость скруббера; 7, 10, 12, 16, 20, 22, 25 - насосы; 8 - абсорбер; 9 - дымовая труба; 11 - окислительная емкость; 13 - окислительная башня; 14 - сгуститель; 15 - емкость сгустителя; 17 - центрифуги; 18 - конвейер; 19 - емкость центрифуг; 21 - емкость осветленной воды; 23 - емкость известняка; 24 - емкость для приготовления суспензии; 26 - переключающий шибер

Промывочная жидкость - суспензия известняка подается в верхнюю часть абсорбера, где системой сопл она равномерно распределяется по сечению абсорбера. Дымовые газы, двигающиеся в абсорбере снизу-вверх, контактируют о распыленной суспензией известняка, в результате чего сернистый ангидрид реагирует с известняком с образованием сульфита кальция: Промывочная жидкость - суспензия известняка подается в верхнюю часть абсорбера, где системой сопл она равномерно распределяется по сечению абсорбера. Дымовые газы, двигающиеся в абсорбере снизу-вверх, контактируют о распыленной суспензией известняка, в результате чего сернистый ангидрид реагирует с известняком с образованием сульфита кальция: СаСО3 + SO2 + 1/2 Н2О = СаS03·1/2Н2О + СО2. Кроме того, в абсорбере за счет наличия в дымовых газах кислорода образуется также незначительное количество сульфата кальция: СаСО3 + SO2 + 1/2 Н2О + ЅО2 = СаS04·2Н2О+СО2. Очищенные от SO2 дымовые газы при температуре 50...55 ОС проходят каплеуловитель, где они освобождаются от капельной влаги, подогреваются до 95...05 ОС в теплообменнике 4 и выбрасываются через дымовую трубу 9 в атмосферу.

Прошедшая абсорбер суспензия известняка вместе с продуктами реакции собирается в нижней части абсорбера в циркуляционной емкости. Отсюда насосом 10 снова подается на 4 яруса распыливающих сопл, расположенных вверху. Таким образом обеспечивается непрерывная циркуляция промывочного раствора. Прошедшая абсорбер суспензия известняка вместе с продуктами реакции собирается в нижней части абсорбера в циркуляционной емкости. Отсюда насосом 10 снова подается на 4 яруса распыливающих сопл, расположенных вверху. Таким образом обеспечивается непрерывная циркуляция промывочного раствора. Часть пульпы после насоса 10 отбирается и подается в систему получения гипса. Сначала в окислительную емкость 11, куда добавляется также некоторое количество серной кислоты для окисления остатков карбоната кальция, а также для обеспечения необходимого значения рН. Затем насосом 12 в окислительную башню 13, в нижнюю часть которой подается сжатый воздух. В башне происходит окончательное окисление кислородом воздуха сульфита кальция в сульфат: СаСО3·1/2Н2О + 1/2O2 + 3/2 Н2О = СаS04·2Н2О.

Из окислительной башни пульпа поступает в сгуститель 14, из нижней части которого концентрированная масса сульфата кальция направляется сначала в бак 15, оттуда - на центрифуги 17. Из окислительной башни пульпа поступает в сгуститель 14, из нижней части которого концентрированная масса сульфата кальция направляется сначала в бак 15, оттуда - на центрифуги 17. Осветленная вода отводится в бак 21, из него в бак 6, или направляется в систему подготовки известняковой суспензии. В центрифугах гипс отделяется от воды, остаточное содержание которой не превышает 10%, затем конвейером 18 направляется на склад. Отделенная в центрифугах вода, имеющая рН=4, поступает в продувочную емкость 19 и оттуда - в нижнюю часть абсорбера. Система подготовки суспензии известняка включает в себя бункер известняка 23 с измельчителем и бак 24 для приготовления промывочного раствора. В бак 24 подводится как свежая вода, так и вода из системы получения гипса с рН=4. Продувка системы (сточные воды) осуществляется из линии после насоса рециркуляции.

Все емкости, в которых могут оказаться взвешенные вещества, снабжены перемешивающими устройствами для предотвращения образования отложений. Все емкости, в которых могут оказаться взвешенные вещества, снабжены перемешивающими устройствами для предотвращения образования отложений. Для предотвращения образования твердых трудноудаляемых отложений на стенках абсорбера часть мелких кристаллов гипса после центрифуги вместе с отделенной водой и непрореагировавшим известняком снова возвращаются в цикл и подается в нижнюю часть абсорбера. Эти мелкие частицы гипса, являясь центрами кристаллизации, уменьшают степень перенасыщенности промывочного раствора. Кроме того, внутренняя поверхность абсорбера постоянно орошается водой для смыва рыхлых отложений.

Полученный на установке гипс (95% СаSО4, 5% других примесей) идет для производства различных строительных материалов, поскольку в Японии мало его приречных месторождений. Однако не исключена возможность затоваривания рынка этим материалом. (Электростанция мощностью 750 МВт, работающая на каменном угле с содержанием серы 1,3%, при снижении выбросов SО2 до 400 мг/м3 требует 9 т/ч известняка. В качестве конечного продукта производятся 15,2 т/ч гипса. Полученный на установке гипс (95% СаSО4, 5% других примесей) идет для производства различных строительных материалов, поскольку в Японии мало его приречных месторождений. Однако не исключена возможность затоваривания рынка этим материалом. (Электростанция мощностью 750 МВт, работающая на каменном угле с содержанием серы 1,3%, при снижении выбросов SО2 до 400 мг/м3 требует 9 т/ч известняка. В качестве конечного продукта производятся 15,2 т/ч гипса. При 5000 ч работы образуется более 75000 т гипса в год). Эффективность очистки дымовых газов от SО2 составляет 90...95%. Установка полностью автоматизирована. Управление двумя сероочистными установками осуществляется со специального щита управления, дежурный персонал - 2 оператора. На щите управления постоянно регистрируется содержание сернистого ангидрида на входе в установку и выходе из нее, аэродинамическое сопротивление отдельных элементов установки, температура газового потока, работа насосов и другие параметры.

Фирмой поставляется оборудование для мокрых известняковых установок на электростанции, сжигающие уголь, жидкое топливо и их смесь. Максимальное содержание серы в топливе для которого фирма рекомендует процесс SР=3%. Фирмой поставляется оборудование для мокрых известняковых установок на электростанции, сжигающие уголь, жидкое топливо и их смесь. Максимальное содержание серы в топливе для которого фирма рекомендует процесс SР=3%. При этом может быть достигнута эффективность очистки газов от SO2 - 90...96%. Полная стоимость установки составляет примерно 15% от стоимости энергоблока, оборудованного сероочистной установкой. Эксплуатационые расходы электроэнергии достигают 2% от электрической мощности энергоблока. Потеря эксплуатационных затрат компенсируется за счет продажи гипса. Первая сероулавливающая установка фирмы такого типа была введена в 1974 г. Накопленный за это время опыт эксплуатации позволяет постоянно совершенствовать конструкцию этих установок.

Метод фирмы Бишофф Фирма Бишофф одна из самых старых фирм Германии, занимающихся вопросами охраны окружающей среды. Фирмой созданы установки сероулавливания в различных вариантах для энергетических установок общей электрической мощностью более 23 000 МВт. Уже созданы установки обеспечивающие степень очистки от сернистого ангидрида до 98% и расходом газов в одном аппарате до 3106 м3/ч. Во всех вариантах сероочистные установки состоят из следующих основных узлов: узел разгрузки измельченного до необходимой величины сорбента в специальные силоса; абсорбер, оборудованный насосами рециркуляции, оросительной системой, сборной емкостью для окисления продуктов сероочистки в гипс, брызгоуловителями; подогрева очищенных газов; обезвоживания гипса; приготовление гипса, включая его складирование и при необходимости обработку (подсушка, обжиг и т.д.); очистки сточных вод.

Сероочистные установки более позднего выпуска Сероочистные установки более позднего выпуска комплектуются дополнительными дымососами для компенсации аэродинамического сопротивления сероочистной установки. С целью повышения надежности и компактности фирмой разработан и организован выпуск в кооперации с другими фирмами осевых дымососов, предназначенных для вертикальной установки между абсорбером и газовым подогревателем. Уже выпускаются агрегаты с производительностью, позволяющей отказаться от установки обычного дымососа за котлом.

Принципиальная технологическая схема одного из вариантов установок созданных фирмой, показана на рис.6. Дымовые газы после котла 1 при температуре около 130 ОС очищаются от золы в электрофильтре 2, проходят регенеративный газовый подогреватель 4, после чего поступают в абсорбер 6, орошаемый известняковой суспензией. Принципиальная технологическая схема одного из вариантов установок созданных фирмой, показана на рис.6. Дымовые газы после котла 1 при температуре около 130 ОС очищаются от золы в электрофильтре 2, проходят регенеративный газовый подогреватель 4, после чего поступают в абсорбер 6, орошаемый известняковой суспензией. Движение дымовых газов и промывочной жидкости противоточное. В абсорбере происходит связывание сернистого ангидрида известняком по реакциям: СаСО3 + СО2 + Н2О  Са(НСО3)2; (1) Са(НСО3)2 + 2SО2  Са(НSО3)2 + 2СО2; (2) Са(НСО3)2 + 2SО2  СаSО3 + 2СО2 + Н2О при рН>5; (3) Са(НSО3)2 + О2  СаSО2 + Н2SО4; (4) Н2SО4 + СаСО3  СаSО4 + Н2О + СО2; (5) СаSО4 + 2Н2О  СаSО42Н2О. (6) Суммирующая реакция: СаСО3 + SО2 + 1/2О2 + 2Н2О  СаSО42Н2О + СО2. (6)

Схема очистки дымовых газов, разработанная фирмой Бишофф 1 - котел с РВП; 2 - электрофильтр; 3 - дымосос; 4 - газовый регенеративный подогреватель; 5 - смеситель; 6 - абсорбер; 7 - бункер известняка; 8 - емкость для приготовления суспензии; 9 - емкость для готовой суспензии; 10 - гидроциклон 1-ой ступени; 11 - гидроциклон 2-ой ступени; 12 - центрифуги; 13 - бункер гипса; 14 - узел очистки сточных вод установки; 15 - камерный фильтр; 16 - дымовая труба; 17-20 - насосы; 21 - компрессорная установка

Для максимального использования известняка организовано циркуляционное орошение абсорбера с помощью насосов 19 и 20. Удельные расходы суспензии составляют 10...12 л на 1 м3 дымовых газов. Для максимального использования известняка организовано циркуляционное орошение абсорбера с помощью насосов 19 и 20. Удельные расходы суспензии составляют 10...12 л на 1 м3 дымовых газов. Степень очистки от SО2 - 80...95%. В абсорбере в процессе очистки дымовые газы охлаждаются до 45 ОС. Очищенные домовые газы проходят две ступени очистки от капельной влаги, смешиваются с небольшим количеством неочищенного газа для их подогрева примерно до 53 ОС и выпаривания оставшихся капель жидкости, подогреваются в газовом регенеративном подогревателе до 100 ОС и выбрасываются через дымовую трубу в атмосферу.

Узел приготовления известняковой суспензии состоит из бункера известняка, емкостей для приготовления и хранения готовой известняковой суспензии и насосов подачи суспензии в абсорбер. Узел приготовления известняковой суспензии состоит из бункера известняка, емкостей для приготовления и хранения готовой известняковой суспензии и насосов подачи суспензии в абсорбер. Прошедшая абсорбер суспензия вместе с продуктами реакции попадает в сборную емкость абсорбера, в которую через специальную распыливающую вставку подводится реагент и сжатый воздух для окисления сульфита кальция в нейтральный сульфат-гипс. Из сборной емкости часть прореагировавшей суспензии-пульпы отбирается и насосом подается в две ступени гидроциклонов, в которых крупные кристаллы гипса отделяются и поступают на дальнейшую обработку. Мелкие кристаллы гипса вместе с непрореагировавшим известняком возвращаются в абсорбер. Крупные фракции гипса поступают на центрифуги, где обезвоживаются до остаточного содержания влаги не более 10%, собираются в бункер хранения гипса и отправляются на дальнейшую переработку или непосредственно потребителю.

Поскольку продукты сгорания каменных углей содержат некоторое количество хлоридов и тяжелых металлов, часть воды (после гидроциклонов II ступени) выводится из цикла и поступает в узел очистки сточных вод, расположенный в отдельном здании. Здесь сточные воды нейтрализуются, обрабатываются хлорным железом и флокулянтом для перевода растворимых вредных примесей в шлам. После этого шлам проходит камерный фильтропресс и в твердом виде удаляется. Очищенные воды направляются в природные водоемы или возвращаются в цикл. Поскольку продукты сгорания каменных углей содержат некоторое количество хлоридов и тяжелых металлов, часть воды (после гидроциклонов II ступени) выводится из цикла и поступает в узел очистки сточных вод, расположенный в отдельном здании. Здесь сточные воды нейтрализуются, обрабатываются хлорным железом и флокулянтом для перевода растворимых вредных примесей в шлам. После этого шлам проходит камерный фильтропресс и в твердом виде удаляется. Очищенные воды направляются в природные водоемы или возвращаются в цикл. Для установки характерно совмещение всех основных процессов абсорбции SО2, включая доокисление сульфита кальция в сульфат. Этот принцип совмещения в одном аппарате большой высоты всего комплекса технологических процессов, которого сейчас придерживаются наиболее передовые фирмы, позволяет сократить размеры площадей, требуемых под сероочистные установки.

Компоновка узла Для экономии площади компоновка узла приготовления гипса выполнена в виде единой конструкции с расположением гидроциклонов I ступени и центрифуг над бункером гипса. Полная автоматизация установки позволяет стабилизировать значение рН в диапазоне 4,5...5,5 и таким образом исключить образование в абсорбере сульфитных или гипсовых отложений и обеспечить высокие товарные свойства гипса. Высота абсорбера зависит от производительности установки по газу. Например, при производительности около 200 м3/ч высота примерно 30 м, при 1500 м3/ч, высота абсорбера 60 м.

Метод Кнауфф-Ресерч-Кортель Принципиальная технологическая схема мокрой известняковой сероочистной установки, предлагаемая фирмой в части подготовки абсорбента, получения и обработки конечного продукта не отличается от описанных ранее. Особенностью метода является применение абсорбента с двумя циклами орошения. Конструктивно это выполнено путем установки внутри абсорбера специальной разделительной воронки, делящей его на две ступени.

Дымовые газы после котла и электрофильтра подаются в нижнюю часть абсорбера и, поднимаясь вверх, последовательно проходят обе абсорбционные ступени, каплеуловитель, газовый подогреватель и через дымовую выбрасываются в атмосферу. Дымовые газы после котла и электрофильтра подаются в нижнюю часть абсорбера и, поднимаясь вверх, последовательно проходят обе абсорбционные ступени, каплеуловитель, газовый подогреватель и через дымовую выбрасываются в атмосферу. Суспензия известняка, приготовленная в специальной емкости, насосом 14 подается в емкость 5, откуда насосом 13 на распылительные сопла верхней ступени абсорбции. Промывочная жидкость после верхней ступени собирается на разделительной воронке и отводится из нее в емкость 5. Циркуляция промывочной жидкости в нижнем цикле абсорбции осуществляется насосом 12. Подпитка нижней ступени осуществляется из емкости 5.

Схема известняковой сероочистной установки по методу Кнауфф-Ресерч-Кортелль 1 - котел; 2 - электрофильтр; 3 - дымосос; 4 - абсорбер; 5 - промежуточная емкость; 6 - гидроциклон; 7 - емкость для гипса; 8 - барабанный фильтр; 9 - бункер известняка; 10 - емкость для приготовления суспензии; 11 - труба; 12, 13, 14, 15 - насосы

В отстойник абсорбера подается сжатый воздух для окисления образующегося сульфита кальция в сульфат (гипс). В отстойник абсорбера подается сжатый воздух для окисления образующегося сульфита кальция в сульфат (гипс). В верхней ступени абсорбера процесс связывания SO2 проходит при некотором избытке известняка по отношению к уже частично очищенным от SO2 газам. Реакция проходит при рН=6,0...7,0 по уравнению: 2СаСО3 + SO2 + 0,5Н2О  (СаСО3/СаSО3)0,5Н2О + СО2 В нижней ступени абсорбера, в которой процесс проходит при недостатке известняка по отношению к сравнительно богатым SO2 дымовым газам, связывание SO2 происходит при рН=4,0...5,0 по уравнению: 2 SO2 + (СаСО3/СаSО3)0,5Н2О+О2+7/2Н2О  СаSО42Н2О+ SO2 В целом процесс проходит при почти стехиеметрическом обороте известняка и характеризуется высокой степенью использования абсорбента.

Озонный метод Дымовые газы после очистки от золы подаются в абсорбционный аппарат, где вступают в контакт с жидкостью, насыщенной озоном. Содержащиеся в дымовых газах низшие окислы серы (SO2) и азота (NOX) окисляются до высших (SO2 и N2O5), растворяются в воде и образуют смесь слабоконцентрированных серной и азотной кислот. Очищенные газы освобождаются от влаги в каплеуловителе и выбрасываются в дымовую трубу.

Принципиальная схема опытно-промышленной установки (ОПУ) для очистки дымовых газов озонным методом 1 - подача дымовых газов; 2 - трехступенчатый коакулятор Вентури; 3 - форсунки; 4 - каплеуловитель; 5 - отвод очищенных дымовых газов; 6 - циркуляционная емкость; 7 - насос; 8 - подача поглотительного раствора; 9 - узел очистки воздуха; 10 - узел осушки воздуха; 11 - озонатор; 12 - подача озона; 13 - насос; 14 - бак готовой продукции

Дымовые газы от энергоблока мощностью 200 МВт, сжигающего донецкие угли, пройдя очистку от золы в мокром золоуловителе с эффективностью 94...96 %, по газоходу направляются на ОПУ. Дымовые газы от энергоблока мощностью 200 МВт, сжигающего донецкие угли, пройдя очистку от золы в мокром золоуловителе с эффективностью 94...96 %, по газоходу направляются на ОПУ. В качестве абсорбционного устройства использован аппарат, состоящий из трехступенчатого коагулятора Вентури и каплеуловителя. Газы поступают в коагулятор, куда одновременно через двухканальные эжекционные форсунки подаются орошающая жидкость и озон. В каплеуловителе происходит разделение двухфазного потока: очищенные дымовые газы направляются в дымовую трубу, а орошающая жидкость - в циркуляционную емкость. Затем раствор циркуляционными насосами вновь подается на орошение газов в коагулятор Вентури.

В результате окисления озоном низшие оксиды азота NO и NO2 переходят в высшие, главным образом в N2O5. Одновременно окисляется и диоксид серы до SО3. В результате окисления озоном низшие оксиды азота NO и NO2 переходят в высшие, главным образом в N2O5. Одновременно окисляется и диоксид серы до SО3. При контакте с водой образуется смесь азотной и серной кислот. Эту смесь нейтрализуют вводом аммиачной воды в циркуляционную емкость. Полученные в результате нейтрализации кислот нитриты и сульфаты выводят из цикла для последующего использования в качестве удобрений в виде смеси из аммиачной селитры NН4NО3 и сульфата аммония (NН4)2SО4. Одновременно эти удобрения обогащаются биогенными микроэлементами из золы (медь, марганец, бор, фосфор и др.), которые стимулируют рост растений. Основные недостатки озонного метода: высокая энергоемкость производства озона, достигающая 6...10% мощности энергоблока и коррозионная агрессивность смеси серной и азотной кислот.

Технико-экономические показатели технологий сероочистки при изготовлении оборудования российскими заводами

Определение массового выброса диоксида серы Количество диоксида серы и в пересчете на (г/с), выбрасываемое в атмосферу в единицу времени, вычисляется по формуле: где - доля , уловленная золовыми частицами в газоходе котла (см. табл); %; - доля , уловленная в золоуловителях: для сухих золоуловителей , для мокрых при орошении нейтральной водой %, а при орошении щелочной водой (щелочность 510 мг-зкв/л) – эффективность работы сероулавливающей установки, %; − число часов работы сероулавливающей установки и котла, соответственно, час/год.

Величина

Спасибо за внимание!