Soustava odstraňování sírovodíku vápencem a sádrou: ověřené řešení pro omezení emisí SO₂ v velkém měřítku

Klíčová slova: limestone gypsum FGD, limestone FGD system, wet limestone desulfurization, flue gas desulfurization system, limestone gypsum process

Meta Description: Zjistěte, jak systémy FGD na bázi vápence a sádry odstraňují SO₂ z průmyslových spalin a proč se tato technologie stále široce používá v elektrárnách, ocelárnách, cementárnách a jiných velkých průmyslových zařízeních.

Proč je FGD na bázi vápence a sádry stále tak rozšířená

Při posuzování technologií odstraňování sírových oxidů ze spalin průmyslové společnosti obvykle jako jednu z prvních uvažují o FGD na bázi vápence a sádry.

Důvod k tomu není obtížné pochopit.

Tato technologie se již desítky let hojně používá v rozsáhlých průmyslových zařízeních. Vápenec je ve mnoha oblastech široce dostupný, proces je dobře zavedený a vzniklý sádrovec lze využít v vhodných aplikacích.

Mokré odstraňování sírového oxidu vápencem a sádrovcem je zvláště časté v rozsáhlých zařízeních pro výrobu elektrické energie, avšak jeho uplatnění není omezeno pouze na energetický sektor.

Ocelářský, metalurgický, chemický a další průmysl mohou rovněž vyžadovat odstraňování SO₂ v rozsáhlém měřítku.

Cílem těchto projektů není pouze instalace absorberu. Celý proces musí běžet nepřetržitě za podmínek se měnícího průtoku plynu, sírové zátěže a provozních podmínek.

Společnost MirShine Environmental Group dodává přizpůsobené systémy odstraňování sírového oxidu vápencem a sádrovcem na základě skutečných podmínek každého průmyslového zařízení.

Jak funguje mokré odstraňování sírového oxidu vápencem a sádrovcem?

V tomto procesu se jako činidlo pro odstraňování sírového oxidu používá vápenec, převážně uhličitan vápenatý (CaCO₃).

Vápenec je připraven ve formě suspenze a cirkuluje absorberem.

Horký kouřový plyn vstupuje do absorberu a přichází do kontaktu se suspenzí vápence.

SO₂ je absorbován do kapalné fáze a reaguje s vápníkem obsahujícími sloučeninami.

Zjednodušenou celkovou reakci lze nakonec vyjádřit jako:

SO₂ + CaCO₃ + O₂ → CaSO₄ + CO₂

Síran vápenatý může za řízených provozních podmínek vytvořit sádru.

Vzniklá sádrová suspenze je oddělena od kapaliny a může být dále odvodněna.

Přesná chemická cesta zahrnuje meziprodukty ve formě siřičitanů a hydrogensiřičitanů, avšak praktickým cílem je převést plynný SO₂ na stabilní pevný produkt.

Hlavní zařízení v systému čištění spalin vápencem

Kompletní systém čištění spalin vápencem a sádrou obsahuje několik hlavních podsystémů.

Příprava vápence

Vápenci je třeba rozdrtit a připravit na požadovanou velikost částic.

V závislosti na projektu lze vápenec zakoupit buď ve vhodné práškové formě, nebo jej zpracovat na místě.

Kvalita a jemnost vápence ovlivňují rychlost jeho reakce a využití.

Absorber

Absorber je hlavní součástí mokrého systému odstraňování SO₂ (FGD).

Spalinový plyn vstupuje do absorberu a kontaktuje cirkulující vápencovou suspenzi.

Úroveň postřiku, rozložení kapek, cirkulace kapaliny, rychlost plynu a doba pobytu všechny ovlivňují odstraňování SO₂.

Systém oběhu kaše

Cirkulační čerpadla přečerpávají absorpční suspenzi skrz systém postřiku.

Spolehlivý provoz čerpadel je nezbytný, protože absorber obvykle pracuje nepřetržitě.

Oxidační systém

Absorbované sírové sloučeniny je třeba oxidovat za vzniku síranu vápenatého.

Do suspenze se přivádí vzduch, aby podporoval oxidaci.

Stabilní oxidace je důležitá pro výrobu sádry se vhodnými vlastnostmi.

Odvlhčování sádry

Po oxidaci se suspenze sádry oddělí od kapalné fáze.

Zařízení pro odvlhčování snižují obsah vody a připravují sádru na skladování nebo další využití.

Proč je vápenec vhodný pro FGD?

Jednou z největších výhod vápence je jeho dostupnost.

Ložiska vápence se vyskytují ve mnoha částech světa a tento materiál je obecně levnější než některé alternativní činidla.

Zralý dodavatelský řetězec činí FGD na bázi vápence atraktivní pro rozsáhlé průmyslové projekty, kde spotřeba činidla může být významná.

Další výhodou je možnost využití sádry.

V závislosti na čistotě a kvalitě může být sádra z procesu odstraňování síry (FGD) použita například v stavebních materiálech nebo při výrobě cementu.

Odstraňování síry pomocí vápence v elektrárnách

Velké uhelné elektrárny byly historicky jedním z nejdůležitějších uplatnění mokrého odstraňování síry pomocí vápence.

Velké kotle produkují významné objemy spalin a koncentrace oxidu siřičitého se může lišit podle vlastností paliva.

Správně navržený systém odstraňování síry (FGD) musí umožnit přizpůsobení se změnám v následujících parametrech:

• Zatížení kotle

• Obsah síry v palivu

• Průtok kouřového plynu

• Teplota plynu

Absorber a oběhový systém proto vyžadují dostatečnou provozní pružnost.

Odstraňování síry pomocí vápence v ocelárnách

Ocelárenské provozy mohou mít několik zdrojů emisí obsahujících síru.

V závislosti na výrobním procesu lze použít odprašování na bázi vápence, pokud je mokrá úprava plynu technicky vhodná.

Návrh systému musí brát v úvahu koncentraci prachu a další složky plynu, které mohou ovlivnit provoz suspenze a opotřebení zařízení.

Odprašování na bázi vápence v cementárnách

Cementárny produkují velké množství výfukových plynů z pecí a souvisejících procesů.

Složení a teplota plynů se mohou výrazně lišit od těch u konvenčních parních kotlů.

Proto musí být systém odprašování navržen podle skutečných podmínek v peci.

Faktory ovlivňující výkon odprašování na bázi vápence

Několik faktorů ovlivňuje konečnou účinnost odstraňování SO₂.

Reaktivita vápence

Kvalita vápence ovlivňuje rychlost jeho rozpouštění a reakce.

Poměr kapalina–plyn

Množství štěrku cirkulujícího absorberem musí být dostatečné pro účinný kontakt mezi plynem a kapalinou.

Rychlost plynu

Rychlost plynu ovlivňuje dobu pobytu, tlakovou ztrátu a výkon absorberu.

pH

Štěrk v absorberu je třeba udržovat v příslušném provozním rozsahu.

Oxidace

Stabilní oxidace je nezbytná pro přeměnu sírových sloučenin na sádru.

Rekonstrukce projektů odstraňování síry pomocí vápence

Mnoho stávajících průmyslových zařízení již disponuje nějakým typem zařízení pro odstraňování síry, avšak musí splňovat novější požadavky na emise.

Rekonstrukce může zahrnovat:

• Úpravu absorberu

• Modernizaci systému postřiku

• Výměna oběhového čerpadla

• Zlepšení přípravy vápence

• Úprava oxidačního systému

• Modernizace odvodnění sádry

• Modernizace řídicího systému

Přesné rozsahy závisí na stávajícím systému.

Retrofitové inženýrské práce jsou často složitější než instalace na zelené louce, protože nové zařízení je třeba integrovat se stávajícími konstrukcemi a potrubími.

Jak MirShine přistupuje k projektům vápencových FGD

MirShine Environmental Group poskytuje přizpůsobená řešení pro odstraňování síry z flue gas (FGD) průmyslovým zákazníkům.

Návrhový proces začíná základními provozními údaji.

To zahrnuje:

• Průtok kouřového plynu

• Koncentrace SO₂

• Teplota

• Koncentrace prachu

• Požadovaná koncentrace na výstupu

• Provozní hodiny

• Vlastnosti vápence

Zohledňují se také dostupný prostor na provozu a stávající zařízení.

U projektů rekonstrukce jsou zvláště důležité uspořádání areálu a stávající výkresy systémů.

Vápencové odsořování (FGD) versus jiné technologie odsořování

Vápencovo-gipsové odsořování (FGD) je pouze jednou z možností dostupných průmyslovým zákazníkům.

V závislosti na projektu mohou být zahrnuty i jiné technologie, například:

• Amoniakové odsořování (FGD)

• Polosuché odsořování

• Suché odsíření

Výběr by měl zohlednit jak technické, tak ekonomické faktory.

Pro velké zařízení s přístupem k levnému vápenci a potenciálním trhem pro sádru může být odstraňování SO₂ pomocí vápence a sádry atraktivním řešením.

Pro elektrárnu s garantovaným dodávkami amoniaku a zájmem o získávání síranu amonného může být odstraňování SO₂ pomocí amoniaku vhodnou možností k zvážení.

Správná volba závisí na konkrétním projektu.

Závěr

Odstraňování SO₂ pomocí vápence a sádry zůstává důležitou technologií pro průmyslovou kontrolu emisí SO₂ v širokém měřítku díky svému zralému procesu, široké dostupnosti činidel a možnosti využití sádry.

Spolehlivý provoz však závisí na správném inženýrském řešení.

Návrh absorberu, kvalita vápence, cirkulace suspenze, oxidace, manipulace se sádrou i řídicí systémy všechny přispívají ke konečnému výsledku.

Společnost MirShine poskytuje průmyslovým zákazníkům přizpůsobená řešení pro odstraňování SO₂ pomocí vápence a sádry, včetně nových instalací i rekonstrukcí stávajících zařízení.

Společnost MirShine se zaměřuje na komplexní hodnocení celého procesu, nikoli pouze na absorber, aby poskytovala praktické systémy schopné spolehlivého provozu po dlouhou dobu.

Nejčastější dotazy

Co je vápencovo-sádrový proces odstraňování síry z kouřových plynů (FGD)?

Jedná se o mokrý proces odstraňování síry z kouřových plynů (FGD), při němž se k absorpci SO₂ používá vápencová suspenze a síra se přemění na síran vápenatý, který se obvykle získává ve formě sádry.

Proč se pro FGD používá vápenec?

Vápenec je široce dostupný a obecně ekonomický. Jeho zralý dodavatelský řetězec jej činí vhodným pro průmyslové odstraňování síry v velkém měřítku.

Co je FGD sádra?

FGD sádra je síran vápenatý vznikající během mokrého vápencového procesu odstraňování síry. V závislosti na její kvalitě může být vhodná pro aplikace související se stavebnictvím.

Jaké jsou hlavní zařízení v vápencovém FGD?

Hlavní zařízení zahrnují přípravu vápence, absorber, čerpadla pro cirkulaci suspenze, oxidační systém, zařízení pro odvodnění sádry, potrubí a řídicí systémy.

Lze vápencový FGD použít v již existujících elektrárnách?

Ano. Stávající FGD systémy lze modernizovat nebo rozšířit, aby se zlepšila účinnost odstraňování SO₂ a splnily se přísnější emisní požadavky.

Co ovlivňuje účinnost odstraňování sírového oxidu pomocí vápence?

Důležitými faktory jsou reaktivita vápence, cirkulace suspenze, rychlost plynu, pH, teplota, oxidace a návrh absorberu.

Je odstraňování sírového oxidu pomocí vápence vhodné pro ocelárenské závody?

Může být vhodné pro určité procesy výroby oceli a související procesy, v závislosti na složení plynu a požadovaném stupni odstranění SO₂.

Může společnost MirShine dodat kompletní systém pro odstraňování sírového oxidu pomocí vápence?

Společnost MirShine může poskytnout přizpůsobená inženýrská řešení a zařízení pro odstraňování sírového oxidu podle podmínek kouřových plynů zákazníka, požadavků na emise a podmínek na místě.