Desiarkalizacja amoniakalna przemysłowych gazów odlotowych: od usuwania SO₂ do odzysku siarki jako surowca

Słowa kluczowe: desiarkalizacja amoniakalna, FGD amoniakalna, desiarkalizacja przemysłowych gazów odlotowych, system usuwania SO₂, odzysk siarczanu amonu

Meta Description: Poznaj technologię desiarkalizacji amoniakalnej przemysłowych gazów odlotowych, w tym usuwanie SO₂, odzysk siarczanu amonu, zalety procesu oraz zastosowania w branżach energetycznej, stalowniczej, chemicznej i hutniczej.

Kontrola emisji SO₂ w przemyśle ulega zmianie

Przez wiele lat przemysłowe usuwanie siarki uznawano głównie za proces ochrony środowiska typu „końcowy punkt”.

Cel był prosty: usunięcie dwutlenku siarki z gazów odlotowych przed ich wprowadzeniem do komina.

Ten cel nadal pozostaje ważny, ale wiele firm przemysłowych bada obecnie bilans materiałowy całego procesu. Jeśli zanieczyszczenie można przekształcić w użyteczny produkt, system ochrony środowiska może generować dodatkową wartość ekonomiczną.

Właśnie w tym miejscu desulfuryzacja amoniakowa staje się szczególnie interesująca.

Zamiast wapniaka jako głównego środka pochłaniającego stosuje się amoniak do wiązania dwutlenku siarki. Pochłoniętą siarkę można następnie przekształcić w siarczan amonu.

Dla odpowiednich zakładów przemysłowych proces ten umożliwia więc jednoczesne ograniczanie emisji SO₂ oraz odzysk siarki i azotu.

MirShine Environmental Group dostarcza rozwiązań opartych na desulfuryzacji amoniakowej, zaprojektowanych z uwzględnieniem rzeczywistych warunków procesowych klientów przemysłowych.

Podstawowa zasada desulfuryzacji amoniakowej

Amiak ma silną zdolność reagowania z kwasowymi związkami siarki.

Gdy dwutlenek siarki wpływa do absorbera, wchodzi w kontakt z cieczą zawierającą amoniak.

SO₂ jest pochłaniany w fazie ciekłej i reaguje z amoniakiem, tworząc siarczan(VI) amonu i wodorosiarczan(VI) amonu.

Te związki mogą być następnie utlenione do siarczanu(VI) amonu.

Uproszczony przebieg procesu można zrozumieć jako:

SO₂ → absorpcja → siarczan(VI)/wodorosiarczan(VI) amonu → utlenianie → siarczan(VI) amonu

Proces można dostosować w zależności od pożądanego kształtu produktu oraz warunków elektrowni.

Dlaczego amoniak jest interesującym odsiarczaczem

Wybór odczynnika ma bezpośredni wpływ zarówno na przebieg procesu, jak i na ekonomię systemu FGD.

Wapień jest tani i powszechnie dostępny, co jest jednym z powodów, dla których stosowanie wapienia i gipsu w systemach FGD stało się powszechne w zastosowaniach skali wielkiej.

Amiak ma inną zaletę.

Może on bezpośrednio uczestniczyć w tworzeniu siarczanu amonu, materiału o wartości handlowej.

Oznacza to, że siarka usuwana z gazów odlotowych nie musi koniecznie być traktowana wyłącznie jako odpad.

W przypadku zakładów, w których amiak jest łatwo dostępny, a siarczan amonu ma wartość, może to zmienić opłacalność procesu desiarkowania.

Zastosowania w przemyśle stalowniczym

W produkcji stali występuje kilka procesów, w których emisje dwutlenku siarki mogą stanowić zagrożenie dla środowiska.

W zależności od ścieżki produkcyjnej oraz charakterystyki paliwa lub surowców, SO₂ może powstawać podczas spiekania, nagrzewania i innych operacji związanych z spalaniem.

Dla tych zastosowań można ocenić system desiarkowania oparty na amiacie, gdy warunki gazowe są zgodne z wymaganiami procesu.

Jedną z zalet jest potencjalna możliwość integracji systemu z innymi technologiami ochrony środowiska.

Na przykład zakłady stalownicze mogą wymagać:

• Odsiarczanie

• Denitryfikacja

• Usuwanie kurzu

• Chłodzenie gazu

• Odzysk ciepła odpadowego

Zgodny projekt może pomóc uniknąć traktowania każdego systemu kontroli zanieczyszczeń jako całkowicie niezależnej instalacji.

Zastosowania w obiektach chemicznych i petrochemicznych

Zakłady chemiczne i petrochemiczne mogą generować stosunkowo złożone strumienie gazów.

Niektóre obiekty posiadają już infrastrukturę związaną z amoniakiem, co może uprościć integrację systemu odsiarczania opartego na amoniaku.

Jednak obecność innych gazów i zanieczyszczeń wymaga starannego oceniania.

Przed wybraniem procesu desiarkowania z użyciem amoniaku inżynierowie powinni przeanalizować:

• Stężenie SO₂

• Przepływ spalin

• Temperatura

• Wilgoć

• Kurzem

• Chlorki

• Inne składniki kwasowe

Celem jest zaprojektowanie procesu absorpcji i dalszego oczyszczania w oparciu o rzeczywisty skład gazu, a nie przyjmując standardowy skład.

Zastosowania w generowaniu energii elektrycznej

Generowanie energii elektrycznej pozostaje jednym z największych przemysłowych zastosowań odsiarczania spalin.

Gdy stosowane są paliwa zawierające siarkę, usuwanie SO₂ jest niezbędną częścią systemu kontroli emisji.

Odsiarczanie spalin za pomocą amoniaku może być rozważane, gdy elektrownia spełnia następujące warunki:

• Nieprzerwane zaopatrzenie w amoniak

• Odpowiednie parametry spalin

• Popyt na siarczan amonu

• Dostępna infrastruktura do obsługi produktu końcowego

Szczególnie istotna jest ocena ekonomiczna, ponieważ ceny amoniaku oraz wartości nawozów mogą ulec zmianie w czasie.

Odzysk surowców zmienia sposób oceny systemów odsiarczania spalin

Konwencjonalny projekt środowiskowy jest często oceniany pod kątem inwestycji kapitałowych i kosztów eksploatacji.

W przypadku odsiarczania za pomocą amoniaku zakres obliczeń może być szerszy.

Projekt może obejmować:

Zużycie amoniaku + zużycie energii + koszty konserwacji

ale potencjalnie także:

Wartość produkcji siarczanu amonu

Nie oznacza to, że każdy projekt odsiarczania za pomocą amoniaku będzie automatycznie bardziej opłacalny niż projekt odsiarczania wapieniem.

Ostateczny wynik zależy od warunków lokalnych.

Na przykład cena amoniaku może być wysoka w jednym miejscu, podczas gdy siarczan amonu cieszy się tam silnym popytem. W innym miejscu wapień może być tanim surowcem, a gips może już mieć ugruntowany rynek.

Dlatego niezbędne jest przeprowadzenie szczegółowej analizy wykonalności dla danego miejsca.

Kontrola procesu jest kluczowa

Stabilna praca wymaga więcej niż tylko dodawania amoniaku do gazu odlotowego.

Proces absorpcji wymaga utrzymania odpowiednich warunków eksploatacyjnych.

Istotne parametry obejmują:

• Stosunek cieczy do gazu

• Stężenie amoniaku

• pH

• Warunki utleniania

• Temperatura gazu

• Natężenie przepływu gazu

Jeśli te parametry nie będą odpowiednio kontrolowane, wykorzystanie odczynnika może się obniżyć, a jakość produktu może stać się niestabilna.

Jest to szczególnie ważne, gdy siarczan amonu przeznaczony jest do użytku komercyjnego.

Ucieczka amoniaku i optymalizacja procesu

Jednym z problemów, które należy starannie kontrolować w procesach opartych na amoniaku, jest nadmiar amoniaku.

Jeśli amoniak jest dostarczany w znacznie większej ilości niż wymagana do reakcji, system może zużywać więcej amoniaku i wystąpić wyższy poziom jego ucieczki.

Dobrze zaprojektowany proces ma na celu osiągnięcie wystarczającego usuwania SO₂ bez niepotrzebnego nadmiernego dozowania amoniaku.

Wymaga to niezawodnego pomiaru, odpowiedniej logiki sterowania oraz skutecznego kontaktu między fazą gazową a ciekłą.

Zintegrowane oczyszczanie spalin

Współczesne obiekty przemysłowe rzadko muszą kontrolować tylko jeden zanieczyszczenie.

Typowy zakład może być zobowiązany do ograniczenia:

• NOX

• SO₂

• Kurzem

• VOC

• Gazów kwasowych

Portfel technologii środowiskowych firmy MirShine obejmuje odsiarczanie, denitryfikację, usuwanie pyłów, oczyszczanie spalin z lotnych związków organicznych (VOC) oraz powiązane systemy.

Umożliwia to rozważanie różnych procesów łącznie, gdy projekt wymaga kompleksowego oczyszczania spalin.

Na przykład zakład przemysłowy może łączyć odsiarczanie spalin oparte na amoniaku z denitryfikacją SCR.

Ostateczna konfiguracja zależy od kolejności procesów oraz rzeczywistych warunków spalin.

Dlaczego warto współpracować z doświadczonym inżynierem systemów FGD Firma ?

Absorber sam w sobie stanowi jedynie jedną część systemu odsiarczania.

Kompletny system może obejmować:

• Sprzęt absorpcyjny

• Pompy cyrkulacyjne

• Dostawę amoniaku

• Oksydacja

• Odzysk produktu

• Instrumentarium

• System sterowania

• Instalacja kanałów wentylacyjnych

• Sprzęt pomocniczy

Dostawca posiadający szersze doświadczenie inżynierskie może ocenić powiązania między tymi systemami.

MirShine oferuje usługi projektowania inżynierskiego i rozwiązania sprzętowe do oczyszczania spalin przemysłowych, skupiając się na systemach dostosowanych do indywidualnych potrzeb, a nie na uniwersalnych pakietach.

Podsumowanie

Desulfuryzacja amoniakalna zapewnia alternatywne podejście do kontroli dwutlenku siarki w przemyśle.

Jej kluczową cechą jest możliwość odzysku siarki w postaci siarczanu amonu zamiast generowania wyłącznie strumienia odpadów.

Dla elektrowni i zakładów posiadających odpowiednie zaopatrzenie w amoniak, odpowiednie warunki gazowe oraz rynek zbytu dla siarczanu amonu technologia ta może stanowić interesującą kombinację ochrony środowiska i odzysku surowców.

MirShine Environmental Group opracowuje dostosowane do potrzeb klientów przemysłowych rozwiązania oparte na amoniaku do odsiarczania spalin i może integrować proces odsiarczania ze sprzętem do innych metod oczyszczania spalin, jeśli wymaga tego sytuacja.

Często zadawane pytania

W jaki sposób amoniak usuwa SO₂?

Amoniak reaguje z pochłoniętym dwutlenkiem siarki, tworząc siarczan amonu i wodorosiarczan amonu. Te związki mogą następnie ulec utlenieniu do siarczanu amonu.

Jaka jest zaleta desulfuryzacji amoniakalnej?

Główną zaletą jest możliwość odzysku siarki usuniętej ze spalin w postaci siarczanu amonu zamiast jej traktowania wyłącznie jako odpadu.

Czy odsiarczanie spalin za pomocą amoniaku (FGD) jest odpowiednie dla hut żelaza i stali?

Może być odpowiednie dla niektórych procesów wytwarzania stali, w zależności od stężenia SO₂, przepływu gazu, temperatury, zawartości pyłu oraz innych cech gazowych.

Do czego służy siarczan amonu?

Siarczan amonu jest powszechnie stosowany jako nawóz zawierający azot i siarkę, pod warunkiem spełnienia obowiązujących wymagań jakościowych.

Czy odsiarczanie spalin za pomocą amoniaku (FGD) jest lepsze niż odsiarczanie wapieniem (FGD)?

Żadna z tych technologii nie jest uniwersalnie lepsza. Odpowiedni wybór zależy od cen odczynników, wartości produktu końcowego, parametrów gazu, infrastruktury elektrowni lub zakładu oraz wymogów środowiskowych.

Czy można połączyć odsiarczanie spalin za pomocą amoniaku (FGD) z katalizacyjnym redukowaniem azotanów (SCR)?

Tak. Odsiarczanie spalin oparte na amoniaku (FGD) oraz katalizacyjne redukowanie azotanów (SCR) mogą zostać zintegrowane w kompleksowy system oczyszczania spalin przemysłowych.

Jakie informacje są potrzebne do przygotowania oferty dotyczącej odsiarczania spalin za pomocą amoniaku (FGD)?

Typowe informacje obejmują przepływ gazu, stężenie SO₂, temperaturę gazu, stężenie pyłu, zawartość wilgoci, wymagany poziom emisji na wyjściu, czas pracy oraz dostępną układówkę instalacji.

Czy MirShine produkuje sprzęt do odsiarczania spalin (FGD)?

MirShine dostarcza rozwiązań inżynieryjnych i sprzętowych w zakresie ochrony środowiska przeznaczonych do przemysłowego oczyszczania spalin, w tym systemów desulfuracji zaprojektowanych na zamówienie.