Tecnologia FGD a calcare umido: controllo pratico delle emissioni di SO₂ per il settore energetico, siderurgico e dell’industria pesante

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Meta Description: Scopri come la tecnologia FGD a calcestruzzo umido controlla le emissioni di SO₂ nelle centrali elettriche, negli impianti siderurgici, nelle cementerie e in altri settori industriali pesanti, compresi la progettazione del sistema, il funzionamento, le considerazioni per interventi di adeguamento e il recupero del gesso.

Un’analisi approfondita della desolforazione a calcestruzzo umido

La desolforazione dei fumi di combustione è una componente essenziale del controllo ambientale nei settori industriali che bruciano combustibili contenenti zolfo o che lavorano materie prime contenenti zolfo.

Tra le diverse tecnologie FGD disponibili oggi, la desolforazione umida a calcare rimane una delle soluzioni più consolidate per applicazioni industriali ad alta capacità.

Questa tecnologia è particolarmente rilevante quando è necessario trattare continuamente grandi quantità di gas di scarico.

Un sistema FGD umido a calcare utilizza una sospensione di calcare per assorbire il biossido di zolfo dai gas di scarico. Attraverso l’assorbimento, la reazione chimica, l’ossidazione e la separazione solido-liquido, lo zolfo viene infine recuperato principalmente sotto forma di gesso.

Il processo è relativamente maturo, ma ciò non significa che ogni progetto possa adottare lo stesso progetto.

Una centrale elettrica, un impianto siderurgico, un impianto cementiero e un impianto chimico possono presentare temperature dei gas, concentrazioni di polveri, carichi di zolfo, programmi operativi e spazi disponibili molto diversi.

Una buona ingegnerizzazione FGD parte proprio da queste differenze.

Il processo base

Il primo passo consiste nella preparazione del calcare.

La calcare viene frantumata e macinata oppure fornita sotto forma di polvere adeguata prima di essere mescolata con acqua per creare una sospensione.

La sospensione viene pompata nell’assorbitore.

All’interno dell’assorbitore, i fumi passano attraverso una zona di nebulizzazione in cui la sospensione di calcare viene distribuita tramite più livelli di nebulizzazione.

L’anidride solforosa (SO₂) presente nei fumi si dissolve nelle goccioline liquide.

Successivamente reagisce con composti contenenti calcio.

I composti dello zolfo vengono quindi ossidati, formando solfato di calcio.

In condizioni adeguate, si sviluppano cristalli di gesso nella sospensione.

Il gesso viene quindi separato e disidratato.

Questo processo consente di convertire un inquinante gassoso in un prodotto solido stabile.

Perché il contatto gas-liquido è fondamentale

L’assorbitore è al centro delle prestazioni del sistema FGD a calce umida.

Il sistema deve portare un grande volume di gas a stretto contatto con la sospensione circolante.

La disposizione degli ugelli di spruzzo, le dimensioni delle gocce, la velocità del gas, la distribuzione del liquido e le dimensioni dell’assorbitore influenzano tutti questo contatto.

Se la distribuzione della sospensione è irregolare, alcune porzioni del gas potrebbero non entrare in contatto sufficiente con l’assorbente.

Se la velocità del gas è troppo elevata, le perdite di pressione e l’entrainment possono aumentare.

Pertanto, la progettazione dell’assorbitore è un problema ingegneristico che coinvolge diversi fattori contrastanti.

Qualità e macinazione della calcare

Non tutti i calcari si comportano esattamente allo stesso modo.

Le diverse fonti di calcare presentano composizioni chimiche, durezza, purezza e reattività differenti.

La progettazione del sistema FGD deve quindi tenere conto del calcare effettivamente utilizzato.

Se la calcite viene preparata in loco, anche le attrezzature per la macinazione diventano parte integrante dell’intero sistema.

La finezza richiesta influisce sulle prestazioni della reazione, mentre la potenza di macinazione contribuisce ai costi operativi.

Per questo motivo, la selezione e la preparazione della calcite devono essere valutate nelle fasi iniziali della progettazione del progetto.

Gestione della chimica della sospensione

La sospensione assorbente non è semplicemente acqua mescolata con calcite.

La sua composizione chimica cambia continuamente man mano che l’SO₂ viene assorbito e i composti del calcio reagiscono.

Il pH di esercizio deve essere controllato entro il campo di valori appropriato.

Se il pH diventa troppo basso, le prestazioni di assorbimento dell’SO₂ possono risentirne.

Se viene aggiunta una quantità eccessiva di calcite senza un adeguato controllo, l’utilizzo del reagente può risultare inefficiente.

Il sistema necessita quindi di strumentazione e di controllo automatico per mantenere condizioni operative stabili.

Ossidazione e formazione del gesso

I composti di zolfo formatisi durante l'assorbimento non diventano immediatamente gesso.

La sospensione richiede una fase di ossidazione.

L'aria viene introdotta nell'assorbitore o in una zona di ossidazione dedicata per convertire le specie solfito in solfato.

Questo processo è importante perché la formazione stabile del gesso dipende da un'ossidazione efficace.

La qualità del gesso ottenuto può essere influenzata dalle condizioni di ossidazione, dalla concentrazione di solidi, dalla cristallizzazione, dalle impurità e dalle prestazioni della disidratazione.

Disidratazione del gesso

Una volta prodotto il gesso, deve essere separato dalla sospensione.

Le apparecchiature per la disidratazione possono ridurre il contenuto di acqua e produrre un materiale più facile da immagazzinare, trasportare o potenzialmente riutilizzare.

A seconda del progetto, le apparecchiature possono includere idrocicloni, filtri a nastro sottovuoto o altre tecnologie di separazione solido-liquido.

La configurazione appropriata dipende dai requisiti del gesso e dal progetto complessivo del processo.

Desolforazione a umido con calcare per centrali elettriche

Le centrali elettriche richiedono tipicamente sistemi di desolforazione ad alta capacità a causa dei grandi volumi di gas di scarico.

Un sistema a umido con calcare può essere progettato per gestire il funzionamento continuo e le variazioni del carico della caldaia.

Il progetto deve considerare:

• Portata massima e minima del gas

• Concentrazione di SO₂

• Temperatura dei fumi

• Carico di polveri

• Qualità del calcare

• Limite di emissione richiesto

Il sistema necessita inoltre di una ridondanza sufficiente per le apparecchiature critiche, laddove sia fondamentale il funzionamento continuo dell’impianto.

Desolforazione a umido con calcare per applicazioni siderurgiche e metallurgiche

I processi siderurgici e metallurgici possono produrre gas di scarico contenenti SO₂ insieme a elevati livelli di polveri e altri componenti.

Queste condizioni possono creare ulteriori sfide per i sistemi FGD a umido.

La polvere che entra nell’assorbitore può influenzare le proprietà della sospensione e aumentare l’usura delle apparecchiature.

Pertanto, il controllo della polvere a monte e la gestione della sospensione devono essere considerati congiuntamente.

FGD a calcare umido per caldaie industriali

Le caldaie industriali rappresentano un’altra applicazione importante.

A differenza di centrali elettriche di grandi dimensioni, gli impianti con caldaie industriali possono disporre di uno spazio di installazione relativamente limitato.

Ciò rende particolarmente importante la disposizione delle apparecchiature.

Occorre valutare attentamente soluzioni compatte, percorsi adeguati dei canali di ventilazione, scelta delle pompe e accessibilità per la manutenzione.

Retrofittaggio FGD: cosa lo rende diverso?

Installare un sistema FGD a calcare umido in un impianto industriale già in esercizio richiede più della semplice scelta di un assorbitore.

Gli ingegneri devono comprendere l’impianto esistente.

Ad esempio:

Dove può essere installato l’assorbitore?

Il ventilatore esistente può gestire la caduta di pressione aggiuntiva?

C’è spazio sufficiente per la preparazione della calcite?

Come verrà rimosso il gesso?

L’impianto può fornire acqua di processo sufficiente?

Come si collegherà il nuovo sistema di controllo con l’impianto esistente?

Queste domande possono influenzare in modo significativo il progetto finale.

Un progetto di retrofit potrebbe richiedere modifiche ai condotti, ai ventilatori, alle pompe, ai sistemi elettrici, ai supporti strutturali e ai sistemi di controllo esistenti.

Consumo energetico e caduta di pressione

Un sistema FGD consuma energia.

I principali utilizzatori di energia possono includere:

• Pompe per la circolazione della sospensione

• Impianti per la macinazione della calcite

• Ventilatori per l’aria di ossidazione

• Attrezzature per la disidratazione del gesso

L’assorbitore e il sistema di condotti generano inoltre una perdita di pressione.

Pertanto, un progetto efficiente di un sistema FGD non dovrebbe concentrarsi esclusivamente sull’efficienza di rimozione dell’SO₂.

L’obiettivo ingegneristico deve essere quello di raggiungere le prestazioni ambientali richieste, mantenendo al contempo i consumi energetici e i costi operativi sotto controllo.

Esperienza ingegneristica MirShine nei sistemi FGD

MirShine Environmental Group fornisce soluzioni industriali per la desolforazione, tra cui sistemi FGD a calcite-gesso, sistemi FGD a base di ammoniaca e altre tecnologie per il trattamento dei fumi.

L'azienda collabora con clienti appartenenti a diversi settori industriali e valuta ogni progetto in base ai requisiti effettivi del processo.

Per i progetti FGD a calcare, l'ambito di ingegneria può includere:

• Progettazione del processo

• Progettazione dell'assorbitore

• Circolazione della sospensione

• Preparazione della calcarea

• Ossidazione

• Gestione del gesso

• Canalizzazione

• Sistemi di controllo

• Produzione di attrezzature

• Integrazione del progetto

Per gli impianti esistenti, le condizioni di retrofit sono integrate fin dall'inizio nella progettazione.

Selezione della tecnologia di desolforazione appropriata

L'FGD a calcare umido è una tecnologia molto consolidata, ma non rappresenta automaticamente la soluzione migliore per ogni impianto.

Un confronto adeguato tra tecnologie dovrebbe includere:

• Concentrazione di SO₂

• Portata dei fumi

• Efficienza di rimozione richiesta

• Disponibilità dei reagenti

• Prezzo del reagente

• Valore del sottoprodotto

• Disponibilità di acqua

• Spazio disponibile

• Consumo energetico

• Apparecchiature esistenti

Per alcune centrali, la desolforazione umida con calcare può offrire il miglior compromesso.

Per altre, invece, la desolforazione con ammoniaca o i processi semiasciutti/asciutti potrebbero risultare più adeguati.

La soluzione migliore è quella che si adatta effettivamente al progetto specifico.

Conclusione

La desolforazione umida con calcare rimane una tecnologia importante per il controllo delle emissioni di SO₂ su larga scala nell’industria.

La sua lunga storia operativa, la consolidata catena di fornitura degli impianti, la diffusa disponibilità del calcare e la possibilità di utilizzare il gesso prodotto ne fanno una scelta pratica per molte applicazioni.

Allo stesso tempo, i progetti di desolforazione di successo richiedono un ingegneria dettagliata.

Occorre considerare attentamente la progettazione dell’assorbitore, la chimica della sospensione, la qualità del calcare, l’ossidazione, la gestione del gesso, le perdite di carico, il consumo energetico e le condizioni di retrofit.

MirShine Environmental Group fornisce soluzioni personalizzate di desolforazione per centrali elettriche, acciaierie, cementifici, impianti chimici e altri clienti industriali.

Combinando la desolforazione umida a base di calcare-gesso con altre tecnologie ambientali, MirShine può anche supportare i clienti che cercano soluzioni integrate per il trattamento dei fumi, anziché apparecchiature isolate.

Domande frequenti

Che cos’è la desolforazione umida a base di calcare?

La desolforazione umida a base di calcare è una tecnologia di desolforazione dei fumi che utilizza una sospensione acquosa di calcare per assorbire l’SO₂ e convertirlo in solfato di calcio, comunemente recuperato come gesso.

Qual è il reagente principale utilizzato nella desolforazione umida a base di calcare?

Il reagente principale è il calcare, generalmente preparato sotto forma di sospensione acquosa prima di entrare nell’assorbitore.

Qual è il sottoprodotto della desolforazione a base di calcare?

Il principale sottoprodotto solido è il gesso, che può essere potenzialmente riutilizzato, a seconda della sua qualità e dei requisiti del mercato locale.

La desolforazione umida a base di calcare consuma molta acqua?

I sistemi di desolforazione umida richiedono acqua di processo; il consumo idrico dipende dalla configurazione dell’impianto, dalle condizioni dei fumi, dall’evaporazione, dai requisiti di spurgo e dalla gestione del gesso.

In quali settori industriali viene utilizzata la desolforazione umida a base di calcare?

Le applicazioni comuni includono la generazione di energia, la produzione dell’acciaio, la metallurgia, la produzione del cemento, la lavorazione chimica e altri processi industriali che emettono zolfo.

Il sistema FGD a calcestruzzo umido può rimuovere concentrazioni elevate di SO₂?

Il sistema FGD a calcestruzzo umido può essere progettato per un’ampia gamma di concentrazioni di SO₂. La configurazione appropriata dipende dalle condizioni del gas in ingresso e dal limite di emissione richiesto in uscita.

È possibile potenziare un impianto esistente con un sistema FGD a calcestruzzo?

Sì. I progetti di retrofit possono integrare o aggiornare i sistemi FGD presso impianti industriali esistenti, sebbene sia necessario valutare attentamente la disposizione del sito, la caduta di pressione, le condizioni strutturali e le apparecchiature già presenti.

Cosa fornisce MirShine per i progetti FGD a calcestruzzo?

MirShine fornisce soluzioni personalizzate di ingegneria e di equipaggiamento, che coprono la progettazione del processo, i sistemi di assorbimento, la circolazione della sospensione, la preparazione della calce, l’ossidazione, la gestione del gesso e l’integrazione con gli impianti industriali esistenti.