Ammoniak-desulfurering til industriel røggas: Fra SO₂-fjerning til svovlressourceretning

Fokusnøgleord: ammoniakdesulfurering, ammoniak-FGD, industrielle skorstensgasdesulfurering, SO₂-fjernelsessystem, ammoniumsulfatgenvinding

Meta Beskrivelse: Undersøg ammoniakdesulfureringsteknologien til industrielle skorstensgasser, herunder SO₂-fjernelse, ammoniumsulfatgenvinding, procesfordele og anvendelser inden for energi-, stål-, kemisk- og metallurgiske industrier.

Industriel SO₂-kontrol ændrer sig

I mange år blev industrielle desulfureringssystemer primært betragtet som en slutrør-miljøbeskyttelsesproces.

Målet var simpelt: fjerne svovldioxid fra røggas, inden den nåede op til skorstenen.

Dette mål forbliver vigtigt, men mange industrielle virksomheder ser nu på hele procesens materialebalance. Hvis en forurening kan omformes til et brugbart produkt, kan det miljømæssige system muligvis skabe yderligere økonomisk værdi.

Her bliver ammoniak-desulfurisering særligt interessant.

I stedet for at bruge kalksten som hovedabsorbent bruges ammoniak til at fange svovldioxid. Den absorberede svovl kan derefter omformes til ammoniumsulfat.

For passende industrielle anlæg kan processen derfor kombinere SO₂-udledningskontrol med genindvinding af svovl og kvælstof.

MirShine Environmental Group leverer ammoniakbaserede desulfuriseringsløsninger, der er designet ud fra industrielle kunders reelle procesforhold.

Grundprincippet bag ammoniak-desulfurisering

Ammoniak har en stærk evne til at reagere med sure svovlforbindelser.

Når svovldioxid træder ind i absorberen, kommer det i kontakt med en væske, der indeholder ammoniak.

SO₂ absorberes i væskefasen og reagerer med ammoniak, hvilket danner ammoniumsulfit og ammoniumbisulfit.

Disse forbindelser kan efterfølgende oxideres til ammoniumsulfat.

Den forenklede proces kan forstås som:

SO₂ → absorption → ammoniumsulfit/bisulfit → oxidation → ammoniumsulfat

Processen kan justeres i henhold til den ønskede produktform og anlæggets forhold.

Hvorfor ammoniak er et interessant desulfuriseringsmiddel

Valget af reagens har direkte indflydelse på både processen og økonomien for et FGD-system.

Kalksten er billig og bredt tilgængelig, hvilket er en af årsagerne til, at kalksten-gips-FGD er blevet almindelig ved store anvendelser.

Ammoniak har en anden fordel.

Det kan deltage direkte i dannelse af ammoniumsulfat, et kommersielt anvendeligt materiale.

Dette betyder, at svovlen, der fjernes fra røggassen, ikke nødvendigvis kun skal behandles som affald.

For anlæg, hvor ammoniak er let tilgængelig og ammoniumsulfat har værdi, kan dette ændre økonomien ved desulfuriseringsprocessen.

Anvendelser inden for stålindustrien

Stålproduktion omfatter flere processer, hvor svovldioxidemissioner kan blive en miljømæssig bekymring.

Afhængigt af produktionsruten samt brændslets eller råmaterialets egenskaber kan SO₂ dannes ved sintering, opvarmning og andre forbrændingsrelaterede operationer.

Et ammoniakbaseret desulfureringssystem kan vurderes til disse anvendelser, når gasforholdene er kompatible med processen.

En fordel er, at systemet potentielt kan integreres med andre miljøteknologier.

For eksempel kan et stålplantes krav være:

• Afsølfangning

• Denitrifikation

• Fjernelse af støv

• Gasafkøling

• Affaldsvarmegenvinding

En koordineret design kan hjælpe med at undgå at behandle hvert forureningskontrolsystem som en helt uafhængig installation.

Anvendelser i kemiske og petrokemiske anlæg

Kemiske og petrokemiske anlæg kan have relativt komplekse gasstrømme.

Nogle anlæg har allerede infrastruktur relateret til ammoniak, hvilket kan forenkle integrationen af et ammoniakbaseret FGD-system.

Imidlertid skal tilstedeværelsen af andre gasser og forureninger vurderes omhyggeligt.

Før der vælges en ammoniakdesulfuriseringsproces, bør ingeniører gennemgå:

• SO₂-koncentration

• Røggasstrøm

• Temperatur

• Fugt

• Støv

• Klorider

• Andre sure komponenter

Målet er at udforme absorptions- og efterfølgende behandlingsprocessen ud fra den faktiske gas sammensætning i stedet for at antage en standard-sammensætning.

Anvendelser inden for kraftproduktion

Elproduktion forbliver en af de største industrielle anvendelser af røggasdesulfurering.

Hvor svovlholdige brændsler anvendes, er SO₂-fjernelse en væsentlig del af emissionkontrolsystemet.

Ammoniak-FFD kan overvejes, når anlægget har:

• En pålidelig ammoniakforsyning

• Passende røggasforhold

• Behov for ammoniumsulfat

• Passende infrastruktur til produktbehandling

Økonomisk vurdering er især vigtig, fordi ammoniakpriser og gødningværdier kan ændre sig over tid.

Resourceretention ændrer måden, hvorpå FFD vurderes

Et konventionelt miljøprojekt vurderes ofte ud fra kapitalinvestering og driftsomkostninger.

Ved ammoniakdesulfurering kan beregningen være bredere.

Projektet kan omfatte:

Ammoniakforbrug + energiforbrug + vedligeholdelsesomkostninger

men muligvis også:

Produktionsværdi af ammoniumsulfat

Dette betyder ikke, at ethvert ammoniak-FGD-projekt automatisk bliver mere økonomisk end kalkstens-FGD.

Det endelige resultat afhænger af lokale forhold.

For eksempel kan ammoniakomkostningerne være høje på ét sted, mens der er stærk lokal efterspørgsel efter ammoniumsulfat. På et andet sted kan kalksten være billig, og gips kan allerede have et etableret marked.

Derfor er en stedsspecifik gennemførlighedsanalyse afgørende.

Proceskontrol er afgørende

Stabil drift kræver mere end blot at tilføje ammoniak til røggas.

Absorptionsprocessen skal opretholde passende driftsbetingelser.

Vigtige parametre omfatter:

• Væske-til-gas-forhold

• Ammoniakkoncentration

• pH

• Oxidationsbetingelser

• Gastemperatur

• Gasstrømningshastighed

Hvis disse parametre ikke kontrolleres korrekt, kan reagensudnyttelsen falde, og produktkvaliteten kan blive ustabil.

Dette er særligt vigtigt, når ammoniumsulfat er beregnet til kommerciel anvendelse.

Ammoniakgennemtrængning og procesoptimering

Et af de problemer, der skal kontrolleres omhyggeligt i ammoniakbaserede processer, er overskydende ammoniak.

Hvis ammoniak tilføres langt over den krævede reaktionsmængde, kan systemet opleve øget ammoniakforbrug og potentielt højere ammoniakgennemtrængning.

God procesudformning sigter mod at opnå tilstrækkelig fjernelse af SO₂ uden unødigt overdosering af ammoniak.

Dette kræver pålidelig måling, passende styringslogik og god gas-væske-kontakt.

Integreret røggasbehandling

Moderne industrielle anlæg har sjældent kun én forurening, der skal kontrolleres.

Et typisk anlæg kan være nødt til at håndtere:

• NOX

• SO₂

• Støv

• VOC'er

• Sure gasser

MirShines miljøteknologipakke omfatter desulfurering, denitrifikation, støvfjerning, VOC-behandling og relaterede systemer.

Dette gør det muligt at overveje forskellige processer samlet, når et projekt kræver omfattende røggasbehandling.

For eksempel kan et industriel anlæg kombinere ammoniakbaseret FGD med SCR-denitrifikation.

Den endelige konfiguration afhænger af processekvensen og de faktiske røggasforhold.

Hvorfor samarbejde med en erfaren FGD-ingeniør Selskab ?

Absorberen selv er kun én del af et desulfureringssystem.

Det komplette system kan omfatte:

• Absorptionsudstyr

• Cirkulationspumper

• Ammoniakforsyning

• Oxidation

• Produktgenindvinding

• Instrumentation

• Kontrolsystem

• Rørledning

• Understøttende udstyr

En leverandør med bredere ingeniørerfaring kan vurdere forholdet mellem disse systemer.

MirShine leverer ingeniørdesign og udstyrsløsninger til industrielle røggasbehandlinger med fokus på skræddersyrede systemer frem for en én-størrelse-passer-alle-pakke.

Konklusion

Ammoniakdesulfurering giver en alternativ tilgang til industrielt SO₂-kontrol.

Dens vigtigste funktion er muligheden for at genvinde svovl i form af ammoniumsulfat i stedet for kun at generere en affaldsstrøm.

For anlæg med passende tilførsel af ammoniak, passende gasforhold og et marked for ammoniumsulfat kan teknologien levere en interessant kombination af miljøbeskyttelse og ressourcegenvinning.

MirShine Environmental Group udvikler skræddersyede, ammonia-baserede FGD-løsninger til industrielle kunder og kan integrere desulfurering med andre røggasbehandlingsteknologier, når det er nødvendigt.

Ofte stillede spørgsmål

Hvordan fjerner ammoniak SO₂?

Ammoniak reagerer med absorberet svovldioxid og danner ammoniumsulfit og ammoniumbisulfit. Disse forbindelser kan derefter oxideres til ammoniumsulfat.

Hvad er fordelene ved ammoniak-desulfurering?

Den primære fordel er, at svovlen, der fjernes fra røggassen, potentielt kan genindvindes som ammoniumsulfat i stedet for kun at blive håndteret som affald.

Er ammoniak-FGD egnet til stålplantes anlæg?

Det kan være egnet til bestemte stålproduktionsprocesser, afhængigt af SO₂-koncentrationen, gasstrømmen, temperaturen, støvindholdet og andre gasegenskaber.

Hvad bruges ammoniumsulfat til?

Ammoniumsulfat bruges almindeligvis som en kvælstof- og svovlholdig gødning, når produktet opfylder de gældende kvalitetskrav.

Er ammoniak-FGD bedre end kalkstens-FGD?

Ingen af teknologierne er universelt bedre. Den passende løsning afhænger af reagenspriserne, produktets værdi, gasforholdene, anlæggets infrastruktur og miljøkravene.

Kan ammoniak-FGD og SCR kombineres?

Ja. Ammoniakbaseret FGD og SCR-deoxidation kan integreres i et omfattende industrielt røggasbehandlingssystem.

Hvilken information kræves der for et ammoniak-FGD-forslag?

Typisk information omfatter gasstrøm, SO₂-koncentration, gastemperatur, støvkoncentration, fugtighed, krævet udløbsudledningsniveau, driftstid og tilgængelig anlægsopstilling.

Producerer MirShine FGD-udstyr?

MirShine leverer miljøtekniske løsninger og udstyr til behandling af industrielle skorstensgasser, herunder tilpassede desulfureringssystemer.