Kostea kalkkikivi-POK-teknologia: käytännöllinen SO₂:n hallinta teollisuusvoimaloissa, terästeollisuudessa ja raskas teollisuudessa

Kohdeavainsanat: kostea kalkkikivi-POK, kalkkikivi-POK-teknologia, teollinen rikkidioksidin poistojärjestelmä, SO₂-poistojärjestelmä, kostea savukaasun rikkidioksidin poisto

Meta-kuvaus: Tutustu siihen, kuinka kostea kalkkikivi-POK-teknologia hallitsee SO₂-päästöjä voimalaitoksissa, terästehtaissa, sementtilaitoksissa ja muissa raskas teollisuuden aloilla, mukaan lukien järjestelmän suunnittelu, toiminta, uudistamisen näkökohdat ja gipsin talteenotto.

Tarkemmin kostean kalkkikivi-POK:n toiminnasta

Savukaasun rikkidioksidin poisto on olennainen osa ympäristönsuojelua teollisuudessa, jossa poltetaan rikkiä sisältäviä polttoaineita tai käsitellään rikkiä sisältäviä raaka-aineita.

Nykyään saatavilla olevien eri kaasunpuhdistusteknologioiden joukossa kostea kalkkikividesulfurointi on edelleen yksi vakiintuneimmista ratkaisuista suuritehoisiin teollisiin sovelluksiin.

Teknologia on erityisen merkityksellinen siellä, missä suuria määriä savukaasua on käsiteltävä jatkuvasti.

Kostea kalkkikividesulfurointijärjestelmä käyttää kalkkikivisuspensioita rikkidioksidin absorbointiin savukaasusta. Absorptiota, kemiallista reaktiota, hapettumista ja kiinteän aineen ja nesteen erotusta käyttäen rikki saadaan lopulta talteen pääasiassa gipsimuodossa.

Prosessi on suhteellisen kypsä, mutta se ei tarkoita, että jokainen hanke voisi käyttää samaa suunnittelua.

Sähkövoimala, terästehtaan, sementtitehtaan ja kemiateollisuuden laitoksen savukaasun lämpötilat, pölypitoisuudet, rikkipitoisuudet, käyttöajat ja käytettävissä oleva tila voivat vaihdella huomattavasti.

Hyvä kaasunpuhdistussuunnittelu alkaa näistä eroavaisuuksista.

Perusprosessi

Ensimmäinen vaihe on kalkkikiven valmistelu.

Kalkkikivi murskataan ja jauhetaan tai toimitetaan sopivassa jauheessa ennen veden lisäämistä, jolloin muodostuu liuosta.

Liuos pumpataan absorboijaan.

Absorboijan sisällä savukaasu kulkee suihkualueen läpi, jossa kalkkikiviliuos jakautuu useille suihkutasoille.

Savukaasun SO₂-liukenee nestepisaroiksi.

Se reagoi sen jälkeen kalsiumia sisältävien yhdisteiden kanssa.

Rikkiyhdisteet hapettuvat myöhemmin, mikä johtaa kalsiumsulfaatin muodostumiseen.

Sopivissa olosuhteissa gipsikiteitä muodostuu liuoksessa.

Gipsi erotetaan ja kuivataan.

Tämä prosessi mahdollistaa kaasumaisen saasteen muuntamisen vakaaksi kiinteäksi tuotteeksi.

Miksi kaasu-neste-kosketus on tärkeää

Absorberi on kostean kalkkikiven FGD:n suorituskyvyn keskipisteessä.

Järjestelmän on saatava suuri kaasumäärä tiukkaan kosketukseen kierrätettävän lietteen kanssa.

Suihkunruiskujen sijoittelu, pisaran koko, kaasun nopeus, nesteen jakautuminen ja absorberin mitat vaikuttavat tähän kosketukseen.

Jos lietteen jakautuminen on epätasainen, osa kaasusta saattaa jäädä saamatta riittävää kosketusta absorboivan aineen kanssa.

Jos kaasun nopeus on liian korkea, painehäviö ja mukana kulkeutuminen voivat kasvaa.

Siksi absorberin suunnittelu on insinööritehtävä, jossa on otettava huomioon useita keskenään kilpailevia tekijöitä.

Kalkkikiven laatu ja hienontaminen

Kaikki kalkkikivet eivät käyttäydy täsmälleen samalla tavalla.

Erilaisilla kalkkikiven lähteillä on erilaiset kemialliset koostumukset, kovuudet, puhtaustasot ja reaktiivisuudet.

FGD:n suunnittelun on siksi otettava huomioon käytettävä kalkkikivi.

Jos kalkkikivi valmistetaan paikan päällä, jauhintilaite muodostaa osan kokonaisjärjestelmästä.

Vaadittu hienojakoisuus vaikuttaa reaktiosuoritukseen, kun taas jauhinteho vaikuttaa käyttökustannuksiin.

Tämän vuoksi kalkkikiven valintaa ja valmistusta tulisi arvioida projektisuunnittelun varhaisessa vaiheessa.

Liukoksen kemian hallinta

Absorptioliuos ei ole pelkkää vettä, johon on sekoitettu kalkkikiveä.

Sen kemiallinen koostumus muuttuu jatkuvasti, kun SO₂:ta absorboituu ja kalsiumyhdisteet reagoivat.

KäyttöpH:tä on säädettävä sopivalla alueella.

Jos pH laskee liian alhaiseksi, SO₂:n absorptiosuorituskyky voi kärsiä.

Jos kalkkikiveä lisätään liiallisesti ilman asianmukaista säätöä, reagenssin hyötykäyttö voi tulla tehottomaksi.

Järjestelmän on siksi varustettava mittauslaitteistolla ja automaattisella säädöllä, jotta käyttöolosuhteet pysyvät vakaina.

Happamuksen ja gipsin muodostuminen

Sulfaattiyhdisteet, jotka muodostuvat absorptiovaiheessa, eivät muodusta välittömästi gipsiä.

Liemi vaatii hapettumisvaiheen.

Ilmaa johdetaan imeyttimeen tai erilliseen hapettumisalueeseen, jotta sulfiitilajit muuttuisivat sulfaateiksi.

Tämä prosessi on tärkeä, koska vakaan gipsin muodostuminen riippuu tehokkaasta hapettumisesta.

Lopullisen gipsin laatuun voivat vaikuttaa hapettumisolosuhteet, kiinteän aineen pitoisuus, kiteytyminen, epäpuhtaudet ja vedenpoistotehokkuus.

Kipsin kuivatus

Kun gipsi on tuotettu, sen on erotettava liemistä.

Vedenpoistolaitteet voivat vähentää vesisisältöä ja tuottaa materiaalia, joka on helpommin varastoitavissa, kuljetettavissa tai mahdollisesti uudelleenkäytettävissä.

Projektista riippuen laitteistoon voivat kuulua esimerkiksi hydrokyklonit, tyhjiöhihnasuodattimet tai muut kiinteän aineen ja nesteen erotusteknologiat.

Sopiva konfiguraatio riippuu gipsivaatimuksista ja kokonaismuotoilusta.

Kostea kalkkikivi-FGD-järjestelmä voimalaitoksille

Voimalaitokset vaativat yleensä suuritehoisia FGD-järjestelmiä, koska niiden savukaasuvirta on suuri.

Kosteaa kalkkikivi-järjestelmää voidaan suunnitella jatkuvan käytön ja kattilakuorman muutosten käsittelyyn.

Suunnittelun tulisi ottaa huomioon:

• Suurin ja pienin kaasuvirta

• SO₂-konsentraatio

• Polttokaasun lämpötila

• Pölykuormitus

• Kalkkikiven laatu

• Vaadittu päästöraja

Järjestelmällä tulee myös olla riittävä varajärjestelmä kriittisille laitteille, jos jatkuvaa laitoksen toimintaa pidetään tärkeänä.

Kostea kalkkikivi-FGD-järjestelmä teräs- ja metallurgisissa sovelluksissa

Teräs- ja metallurgiset prosessit voivat tuottaa savukaasuja, jotka sisältävät SO₂:ta sekä korkeita pölyn ja muiden aineiden pitoisuuksia.

Nämä olosuhteet voivat aiheuttaa lisähaasteita kostealle FGD-järjestelmälle.

Pöly, joka pääsee absorboijaan, voi vaikuttaa liuoksen ominaisuuksiin ja lisätä laitteiston kulumista.

Siksi pölyn torjunta ennen absorboijaa ja liuoksen hallinta on otettava huomioon yhdessä.

Kosteaa kalkkikiven FGD-järjestelmää teollisuuskuivureihin

Teollisuuskuivurit ovat toinen tärkeä sovellusalue.

Eri kuin hyvin suurissa voimalaitoksissa, teollisuuskuivurilaitosten asennustila voi olla suhteellisen rajoitettu.

Tämä tekee laitteiston sijoittelusta erityisen tärkeän.

Tiukat suunnittelut, sopiva kanavien suunnittelu, pumpun valinta ja huoltotilaus on otettava huomioon.

FGD-järjestelmän uudelleenvarustaminen: Mitä siinä on erilaista?

Kostean kalkkikiven FGD-järjestelmän uudelleenvarustaminen toimivassa teollisuuslaitoksessa vaatii enemmän kuin vain absorboijan valinnan.

Insinöörien on ymmärrettävä olemassa oleva tehdas.

Esimerkiksi:

Missä absorboija voidaan asentaa?

Kohteleeako olemassa oleva tuuletin lisäpaineen laskua?

Onko kalkkikiven valmistukseen riittävästi tilaa?

Miten gipsi poistetaan?

Voiko tehdas tarjota riittävästi prosessivesiä?

Miten uusi ohjausjärjestelmä viestii olemassa olevan tehtaan kanssa?

Nämä kysymykset voivat vaikuttaa merkittävästi lopulliseen suunnitteluun.

Retrofit-hanke saattaa sisältää muutoksia olemassa oleviin kanaviin, tuulensiipiin, pumppuihin, sähköjärjestelmiin, rakenteellisiin tukirakenteisiin ja ohjausjärjestelmiin.

Energiankulutus ja painehäviö

FGD-järjestelmä kuluttaa energiaa.

Merkitsevimmät energiankuluttajat voivat olla:

• Lietteen kierrätyspumput

• Kalkkikiven jauhintaan käytettävä laitteisto

• Hapetusilman tuulipuhaltimet

• Gipsin kuivatuslaitteita

Absorboija ja putkistojärjestelmä aiheuttavat myös painehäviön.

Siksi tehokkaan FGD-järjestelmän suunnittelun ei pitäisi keskittyä pelkästään SO₂:n poistotehoon.

Insinööritavoitteena pitäisi olla vaaditun ympäristösuorituskyvyn saavuttaminen samalla kun energiankulutus ja käyttökustannukset pysytetään hallinnassa.

MirShine:n FGD-insinöörikokemus

MirShine Environmental Group tarjoaa teollisia rikkidioksidin poistoratkaisuja, kuten kalkkikivi-gipsi-FGD-järjestelmiä, ammoniakkipohjaisia FGD-järjestelmiä ja muita savukaasujen käsittelytekniikoita.

Yritys tekee yhteistyötä asiakkaiden kanssa eri teollisuuden aloilla ja arvioi jokaisen projektin todellisten prosessivaatimusten mukaan.

Kalkkikiven käyttöön perustuvien rikkidioksidin poistojärjestelmien (FGD) projekteissa suunnittelun laajuus voi kattaa:

• Prosessisuunnittelu

• Absorberin suunnittelu

• Lietteen kierrätys

• Kalkkikiven valmistus

• Oksidointi

• Gipsin käsittely

• Putkisto

• Hallintajärjestelmät

• Laitteiden valmistus

• Projektin integrointi

Olemassa oleviin voimalaitoksiin tehtävissä uusintaprojekteissa rakennemuutokset otetaan huomioon suunnittelun alussa.

Oikean rikkidioksidin poistoteknologian valinta

Kostea kalkkikiven käyttöön perustuva rikkidioksidin poistojärjestelmä (FGD) on hyvin vakiintunut, mutta se ei automaattisesti ole parhaan ratkaisun kaikille voimalaitoksille.

Aidosta teknologiavertailua tulisi sisältää:

• SO₂-konsentraatio

• Poistokaasuvirta

• Vaadittu poistotehokkuus

• Reagenssien saatavuus

• Reagenssin hinta

• Sivutuotteen arvo

• Veden saatavuus

• Käytettävissä oleva tila

• Energiankulutus

• Olemassa oleva laitteisto

Joidenkin tehtaiden kohdalla kalkkikivi-FGD voi tarjota parhaan tasapainon.

Toisille taas ammoniakki-FGD tai puoksu/kuiva prosessi saattaa olla soveltuvampi.

Paras ratkaisu on se, joka sopii todelliseen projektiin.

Yhteenveto

Kostea kalkkikivi-FGD säilyy tärkeänä teknologiana teollisten SO₂-päästöjen hallinnassa suurilla teollisuuslaitoksilla.

Sen pitkä käyttöhistoria, vakiintunut laitehuoltoketju, laajalti saatavilla oleva kalkkikivi ja mahdollinen gipsin hyödyntäminen tekevät siitä käytännöllisen valinnan moniin sovelluksiin.

Samalla on huomattava, että onnistuneet FGD-projektit vaativat yksityiskohtaista suunnittelua.

Absorberin suunnittelu, liuoksen kemiallinen koostumus, kalkkikiven laatu, hapettaminen, gipsin käsittely, painehäviö, energiankulutus ja uudelleenrakennusehdot kaikki vaativat huomiota.

MirShine Environmental Group tarjoaa teollisuusasiakkaille räätälöityjä rikkidioksidin poistoratkaisuja voimalaitoksille, terästehtaille, sementtitehtaille, kemiatehtaille ja muihin teollisuuslaitoksiin.

Yhdistämällä kalkkikivi-gipsi-POK-järjestelmän muiden ympäristötekniikoiden kanssa MirShine voi tukea asiakkaita, jotka etsivät integroituja savukaasun käsittelyratkaisuja eikä erillisiä laitteita.

Usein kysytyt kysymykset

Mikä on kostea kalkkikivi-POK?

Kostea kalkkikivi-POK on savukaasun rikkidioksidin poistoteknologia, jossa käytetään kalkkikiviliukoista rikkidioksidin sitomiseen ja sen muuttamiseen kalsiumsulfaatiksi, joka voidaan usein taltaa gipsiksi.

Mikä on kostean kalkkikivi-POK:n pääreagenssi?

Pääreagenssina käytetään kalkkikiveä, joka yleensä valmistetaan vesisuspensioksi ennen sen syöttämistä absorboijaan.

Mikä on kalkkikivi-POK:n sivutuote?

Pääasiallinen kiinteä sivutuote on gipsi, jota voidaan mahdollisesti hyödyntää sen laadun ja paikallisien markkinavaatimusten mukaan.

Kuluttaako kostea kalkkikivi-POK paljon vettä?

Kosteissa POK-järjestelmissä tarvitaan prosessivesiä, ja veden kulutus riippuu järjestelmän konfiguraatiosta, savukaasun olosuhteista, höyrystymisestä, poistovaatimuksista ja gipsin käsittelystä.

Missä teollisuuden aloissa käytetään kosteaa kalkkikivi-POK:ia?

Yleisiä sovelluksia ovat sähkön tuotanto, teräksen valmistus, metallurgia, sementin tuotanto, kemiallinen käsittely ja muut rikkidioksidia päästävät teollisuusprosessit.

Voiko kostea kalkkikivi-FGD-poistaa korkeita SO₂-pitoisuuksia?

Kostea kalkkikivi-FGD voidaan suunnitella laajalle SO₂-pitoisuuksien alueelle. Soviva konfiguraatio riippuu tulokaasun ominaisuuksista ja vaaditusta poistopäästörajoituksesta.

Voiko olemassa olevaa voimalaitosta päivittää kalkkikivi-FGD:llä?

Kyllä. Uudelleenrakennusprojektit voivat lisätä tai päivittää FGD-järjestelmiä olemassa oleviin teollisuustiloihin, vaikka sijaintipaikan asettelu, painehäviö, rakenteelliset olosuhteet ja olemassa oleva laitteisto on arvioitava huolellisesti.

Mitä MirShine tarjoaa kalkkikivi-FGD-projekteihin?

MirShine tarjoaa mukautettuja insinööri- ja laitetarjoituksia, jotka kattavat prosessisuunnittelun, absorbaattorijärjestelmät, lietteen kierrätyksen, kalkkikiven valmistuksen, hapettamisen, gipsin käsittelyn sekä integroinnin olemassa oleviin teollisuustiloihin.