Защо амонячната десулфуризация е подходяща и за въглища с ниско съдържание на сера

От дълго време в десулфуризацията на електроцентрали съществува проста предпоставка: въглища с високо съдържание на сера изискват амонячна технология, докато въглищата с ниско съдържание на сера могат да се обработват икономично чрез калциево-базирана десулфуризация.

Тази предпоставка става все по-трудно да се оправдае.

Поради по-строгите изисквания за емисии, по-строгото управление на твърдите отпадъци и нарастващото внимание към разходите за въглерод електроцентралите не само проверяват дали съществуващата им система може да отговаря на днешните граници за емисии. Те също се питат дали системата ще остане икономически и операционно устойчива в бъдещите години.

Точно тук амонячната десулфуризация заслужава по-внимателно проучване.

Защо амонячната десулфуризация може да обработва различни видове въглища?

Адаптивността на амонячната десулфуризация се дължи предимно на нейния механизъм на реакция.

Традиционната калциева десулфуризация включва газово-твърдо-течни реакции. Скоростта на разтваряне на варовика и ефективността на масовия пренос могат да повлияят върху целия реакционен процес. При увеличаване на концентрацията на диоксида на сярата системата може да изисква по-високи скорости на циркулация на суспензията и по-изискани експлоатационни условия.

Десулфуризацията с амоняк, за разлика от нея, е предимно газово-течна реакция. Диоксидът на сярата се разтваря лесно и реагира бързо с амоняка, което позволява абсорбционният процес да протича ефективно, без ограниченията, свързани със скоростта на реакцията при системите, базирани на варовик.

Това прави технологиите, основани на амоняк, подходящи за широк спектър от качества на въглища.

В практически приложения напредналите системи за десулфуризация с амоняк могат да постигнат ефективност на десулфуризацията над 95 % при въглища с ниско, средно и високо съдържание на сярата. Степени на възстановяване на амоняка от 97 % или по-високи също могат да допринесат за поддържане на икономическата ефективност на системата.

За електроцентрали, при които качеството на въглищата се променя с времето, тази гъвкавост може да бъде особено ценна. Централата не е необходимо да преосмисля основната си стратегия за десулфуризация всеки път, когато се промени съдържанието на сера в горивото.

Дори нискосернистите въглища изискват пълно изчисление на разходите

Често срещан аргумент е прост: ако нискосернистите въглища вече водят до относително ниски емисии на SO₂ и калциевата система може да отговаря на приложимите гранични стойности, защо да се променя процесът?

Отговорът се крие в общата операционна цена, а не само в концентрацията на сера.

1. Отстраняването на гипса остава операционен разход

Калциевата десулфуризация води до образуване на гипс като страничен продукт. Електроцентрала, използваща нискосернисти въглища, може да произвежда по-малко гипс от централа, използваща високосернисти въглища, но свързаните с това изисквания за обработка, съхранение, транспортиране и отстраняване не изчезват.

С увеличаването на строгостта на изискванията за управление на твърдите отпадъци тези разходи трябва да бъдат включени във всяка дългосрочна оценка на система за десулфуризация на димните газове.

2. Стоимостта на въглерода не зависи само от типа въглище

Друг аспект, който трябва да се вземе предвид, е въглеродният ефект, свързан с калциевата десулфуризация.

Според химичната стехиометрия, описана за този процес, абсорбирането на една тонна SO₂ освобождава приблизително 0.75 тона CO₂. Тази зависимост е свързана с реакцията сама по себе си, а не с това дали електроцентралата изгаря въглище с високо или ниско съдържание на сяра.

По мярка на развитието на пазарите на въглерод икономическите последици от тези емисии могат да станат все по-важни за операторите на електроцентрали.

3. Икономиката на страничните продукти може да промени уравнението

Икономиката на системата за десулфуризация трябва също така да взема предвид какво става с нейните странични продукти.

При калциевите системи гипсът обикновено представлява материал, който трябва да се управлява. При амонячната десулфуризация сярата може да бъде възстановена под формата на амониев сулфат.

Дори когато електроцентрала, използваща въглища с ниско съдържание на сера, произвежда относително малко количество амониев сулфат, този страничен продукт има потенциална търговска стойност. Това променя начина, по който могат да се оценяват експлоатационните икономически показатели на системата.

Качеството на въглищата става по-малко предсказуемо

Закупуването на гориво е друга причина, поради която е важна адаптивността към различни видове въглища.

Много електроцентрали не могат да гарантират използването на един и същ, последователен по качество въглищен вид през целия експлоатационен живот на обекта. Пазарните условия, наличността на доставки и разходите за гориво могат да доведат до използването на различни класове въглища или смесени горива.

Следователно десулфуризационната система трябва да може да компенсира промените в концентрацията на входящия SO₂, без да се компрометира стабилността на експлоатацията.

Това е една от областите, в която амонячната десулфуризация може да осигури оперативна гъвкавост.

Поради бързите си кинетични реакции амонячната технология може ефективно да реагира на промените в концентрацията на диоксида на сярата. Вместо да проектират системата въз основа на един фиксиран вид въглища, операторите могат да разполагат с по-голяма гъвкавост при избора и смесването на горива.

В този смисъл преходът от калциеви към амонячни технологии не е просто модернизация на процеса. Той също така може да осигури на електроцентралата по-голяма гъвкавост при бъдещото набавяне на гориво.

Наистина ли амонячната десулфуризация вече е преодоляла бариерата между различните видове въглища?

Идеята, че амонячната обработка на димните газове е подходяща само за въглища с високо съдържание на сярата, вече не отразява пълния спектър от приложения на тази технология.

Амонячната десулфуризация е прилагана при различни видове въглища и експлоатационни условия, включително електроцентрали, използващи относително високосерни горива, както и обекти, работещи предимно с нискосерни въглища.

Следователно за установена електроцентрала решението да се внедри амонячен FGD системен комплекс не трябва да се основава единствено на съдържанието на сярата.

По-пълна оценка трябва да вземе предвид:

• Концентрацията на SO₂ и очакваната ѝ вариация

• Ефективността на съществуващата система за газово пречистване (FGD)

• Изискванията за производство и отстраняване на гипс

• Изисквания за третиране на отпадъчни води

• Операционните разходи, свързани с въглерода

• Потреблението и регенерацията на амоняк

• Използване на странични продукти

• Гъвкавостта при бъдещото набавяне на гориво

• Дългосрочното съответствие с екологичните изисквания

Преобразуване на калций в амоняк: Повече от модернизация на десулфуризацията

За електроцентрали, които в момента използват калциеви десулфуризационни системи, преходът към амонячна технология може да се оцени като по-широк проект за оптимизация, а не просто като замяна на един абсорбент с друг.

Целта не е само да се постигне изискваната ефективност на отстраняване на диоксида на сярата. Тя включва и подобряване на общото равновесие между екологичните показатели, експлоатационните разходи, управлението на страничните продукти и бъдещата гъвкавост по отношение на горивата.

MingSheng Environmental Protection разполага с десетилетия опит в областта на химическото инженерство и седем поколения развитие на технологията за пречистване на димни газове въз основа на амоняк. Технологията е прилагана при различни условия на качеството на въглищата, което осигурява стабилна десулфуризация и възстановяване на амоняка.

Ключовият момент е прост: съдържанието на сяра във въглищата не трябва да е единственият фактор, който се взема предвид при оценката на пригодността на амонячната десулфуризация.

За днешните електроцентрали по-важният въпрос е дали съществуващата система за десулфуризация на димни газове (FGD) може да продължи да осигурява стабилни екологични показатели, като едновременно с това контролира общите експлоатационни разходи при променящи се регулаторни, въглеродни и пазарни условия за горива.

Затова преобразуването на калций в амоняк привлича внимание не само от електроцентрали, използващи въглища с високо съдържание на сера, но и от оператори, използващи въглища със средно и ниско съдържание на сера.