Класс опасности Вещества 1. Чрезвычайно опасные: Б(а)П, V 2 O 5, О 3 2. Высоко опасные: H 2 S, летучая зола при содержании CaO 35% 3. Умеренно опасные: NO, NO 2, SO 2, SO 3, сажа, летучая зола при содержании CaO 35%, пыль неорганическая 4. Малоопасные: NH 3, CO
Нормативы удельных выбросов в атмосферу оксидов серы для твердых и жидких топлив Тепловая мощность котлов Q, MВт ( паропроизводи-тельность котла D, т/ч) Приведенное содержание серы, S пр, % кг/МДж Ввод котельных установок на ТЭС до 31.12.2000 г. Ввод котельных установок на ТЭС с 01.01.2001 г. Массовый выброс SO x на единицу тепловой энергии, г/МДж Массовый выброс SО x, кг/т.у.т. Массовая *) концентрация SO x, в дымовых газах при a = 1.4, мг/м 3 Массовый выброс SO x на единицу тепловой энергии, г/МДж Массовый выброс SO x, кг/т.у.т. Массовая*) концентрация SO x, в дымовых газах при a = 1.4, мг/м 3 До 199 МВт (до 320 т/ч) 0,045 и менее 0,875 25,7 2000 0,5 14,7 1200 более 0,045 1,5 44,0 3400 0,6 17,6 1400 200 – 249 МВт (320 – 400 т/ч) 0,045 и менее 0,875 25,7 2000 0,4 11,7 950 более 0,045 1,5 44,0 3400 0,45 13,1 1050 250 – 299 МВт (400 – 420 т/ч) 0,045 и менее 0,875 25,7 2000 0,3 8,8 700 более 0,045 1,5 44,0 3400 0,3 8,8 700 300 МВт и более (420 т/ч и более) 0.045 и менее 0,875 25,7 2000 0,3 8,8 700 более 0,045 1,3 38,0 3000 0,3 8,8 700 *) при нормальных условиях (температура 0 º С, давление 101,3 кПа), сухие газы
Месторождение и марка угля Исходная концентрация вещества, г/нм 3 Степень очистки, % (до содержания 200 мг/нм 3 ) Экибастузский 2,06 90,36 Донецкий АШ 4,22 95,26 Кузнецкий, Д 0,93 78,49 Берёзовский, 2Б 0, 51 60.82 Назаровский, 2Б 0,68 70,44 Каннский, 2Б 1,07 81,13 Интинский, Д,ДР 7,43 97,27
АБСОРБЦИОННЫЕ СПОСОБЫ СЕРООЧИСТКИ ДЫМОВЫХ
МОКРО-СУХАЯ СЕРООЧИСТКА ДЫМОВЫХ ГАЗОВ
МОКРО-СУХАЯ СЕРООЧИСТКА Мокро-сухим или полусухим называется такой способ, когда в абсорбер, продуваемый дымовыми газами, впрыскивают суспензию, которая связывает диоксид серы, а жидкость суспензии за счет теплоты дымовых газов полностью испаряется. Ca/S в пределах 1,2 1,5 При этом имеют место реакции с образованием сульфитов сульфатов кальция: Ca(OH) 2 + SO 2 CaSO 3 + H 2 O Ca(OH) 2 + SO 3 CaSO 4 + H 2 O
МОКРО-СУХАЯ СЕРООЧИСТКА Абсорбер Реагенты вводятся в поток газов через специальные форсунки, обеспечивающие хорошее качество распыла и малый диаметр капель. Это позволяет обеспечить хорошее качество перемешивания водяных капель реагента с потоком дымовых газов и увеличить эффективность сероочистки. При этом вода вводится в ограниченном количестве, в процессе реакции вода полностью испаряется, что приводит к отсутствию загрязнённых сточных вод.
МОКРО-СУХАЯ СЕРООЧИСТКА Подача известкового молока Ca(OH) 2 перед ЗУ и удаление твердой фазы в ЗУ Абсорбер
1 – Неочищенные газы 2 – Чистые газы 3 – Реактор (абсорбер) 4 – Распылительная форсунка 5 – Золоуловитель 6 – Дымосос 7 – Буферная емкость 8 – Техническая вода 9 – Сжатый воздух 10 – Бункер негашенной извести CaO 11 – Станция гашенной извести Ca(OH) 2 12 – Выгрузка материала СХЕМА МОКРО-СУХОЙ СЕРООЧИСТКИ Датчики Т Г SO 2
УПРОЩЕННАЯ МОКРО-СУХАЯ СЕРООЧИСТКА ГАЗОВ
УПРОЩЕННАЯ МОКРО-СУХАЯ СЕРООЧИСТКА Технология Е – SO х основана на связывании оксидов серы тонко диспергированной * водно-известковой суспензии, имеющую большую поверхность контакта с дымовыми газами, с последующим быстрым высушиванием этой суспензии с использованием теплоты очищенных дымовых газов. * ) Диспергирование — тонкое измельчение твердых, жидких тел в какой-либо среде, в результате чего получают порошки, суспензии, эмульсии Основные химические реакции технологии Е – SO х : SO 2 + Ca ( OH ) 2 Ca SO 3 • H 2 O SO 2 + Ca(OH) 2 +1/2 O 2 + H 2 O Ca SO 4 • 2H 2 O
УПРОЩЕННАЯ МОКРО-СУХАЯ СЕРООЧИСТКА Е – SO х Подача известкового молока в форкамеру электрофильтра (перед ЗУ) Эффективность 50 – 55% Форкамера
УПРОЩЕННАЯ МОКРО-СУХАЯ СЕРООЧИСТКА ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ: Степень сероочистки – 50-60 % Доля потребляемой энергии блока - < 0,3 % ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ: Использование извести- пушонки Снижение объёма очищаемых газов в электрофильтре за счет снижения температуры газов Работа электрофильтра в режиме влажностного кондиционирования (подавление обратного коронирования ) Состав отхода сероочистки: CaSO 4 •2 H 2 O – 11-35 % CaSO 3 • 1 / 2 H 2 O – 45-55 % Ca(OH) 2 - 17-22 % С aCO 3 - 7-8 %
ТЕХНОЛОГИЯ NID ПОЛУСУХОЙ СЕРООЧИСТКИ КОМПАНИИ ALSTOM
ТЕХНОЛОГИЯ NID ПОЛУСУХОЙ СЕРООЧИСТКИ КОМПАНИИ ALSTOM NID представляет собой технологию полусухой десульфуризации газов, основанную на реакции между SO 2 и CaO, Ca(OH) 2 в условиях повышенной влажности. Часть золы, уловленной в ЗУ, в который также добавляется свежая известь. Количество рециркулирующего реагента значительно выше, чем в обычном полусухом (мокро-сухом) процессе, в результате поверхность и объем капель значительно возрастают. Для сушки рециркулирующего реагента (золы и гашенной извести), вводимого в очищаемые газы, требуется очень мало времени, что делает возможным использовать значительно меньший по размерам реактор, по сравнению с традиционным полусухим методом. После этапа сушки высушенная рециркулирующая зола улавливается в высокоэффективном пылеуловителе - в рукавном фильтре или электрофильтре.
Конечный продукт представляет собой летучую золу, которая затвердевает при добавлении воды и образует смесь золы и кальциевых соединений, которые химически связывают хлорные соединения и тяжелые металлы. Свойства конечного продукта позволяют использовать его для отсыпки грунта, а так же: для засыпки шахт; в качестве щелочных удобрений; в качестве изолирующего материала; для отсыпки полотна при строительстве дорог; в качестве строительных материалов. ТЕХНОЛОГИЯ NID ПОЛУСУХОЙ СЕРООЧИСТКИ КОМПАНИИ ALSTOM
ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ NID Система NID может применяться как для новых, так и для модернизируемых установок. Улучшение работы электрофильтров за счёт уменьшения физических объёмов очищаемых газов и влажностного кондиционирования (снижение температуры очищаемых газов до 50-60 ° С). Увеличение запылённости газов перед электрофильтром в результате рециркуляции реагента. Сопротивление газового тракта возрастает до 350 мм вод.ст. Большое количество кальциевых соединений в уловленных твёрдых продуктах. Необходимость применения сухих систем сбора твёрдых продуктов, их транспортировки на отвал и складирования. Экономически эффективная система обеспечивает высокую производительность.
ПРЕИМУЩЕСТВА ТЕХНОЛОГИИ NID Простота технологии гарантирует техническую надежность; Возможность быстрой и полностью автоматизированной регулировки с учетом изменений условий эксплуатации; Низкая стоимость оборудования благодаря простоте конструкции и использованию стандартных стальных компонентов; Не требует много места, т.к. использует небольшие стандартизованные подсистемы; Низкий расход извести за счет рециркуляции неиспользованной в реакции извести; Низкое потребление воды и электроэнергии; Минимальный уровень технического обслуживания и ремонта, который можно осуществлять во время работы, что обеспечивает 99%-ную эксплуатационную готовность установки; Отсутствие отработанной воды – минимальное воздействие на окружающую среду; Участвующий в реакции продукт отнесен к неопасным Управлением по охране окружающей среды США и соответствующими органами в Европе; Универсальные конечные продукты, которые можно применять в различных отраслях промышленности и в строительстве.
ТЕХНОЛОГИЯ УПРОЩЕННАЯ МОКРО-СУХАЯ ИЗВЕСТКОВАЯ ЦИРКУЛИРУЮЩАЯ ИНЕРТНАЯ МАССА, ИЗВЕСТКОВАЯ СТЕПЕНЬ УЛАВЛИВАНИЯ SO 2, % УДЕЛЬНАЯ ПЛОЩАДЬ, м 2 /(1000 нм 3 /ч) РАСХОД ЭНЕРГИИ, % УДЕЛЬНЫЕ КАПИТАЛЬНЫЕ ВЛОЖЕНИЯ, $/ кВт 50 – 60 < 0,125 0,03 1,8 ÷ 5,7 до 93 0,125 0,4 15 ÷ 17
МОКРАЯ СЕРООЧИСТКА ДЫМОВЫХ ГАЗОВ
Абсорбция – объемное поглощение газов жидкостью (абсорбентом) с образованием раствора Основные преимущества мокрой сероочистки: - высокая эффективность (≥ 95%); - низкий расход реагента ( Ca/S ≤ 1,1 ); - конечный продукт - гипс, широко используемый в строительстве.
МОКРЫЙ ИЗВЕСТКОВЫЙ (ИЗВЕСТНЯКОВЫЙ)МЕТОД 55 º С ≥80 º С 1-ая стадия CaSO 3 •2H 2 O t p H2O
МОКРЫЙ ИЗВЕСТКОВЫЙ (ИЗВЕСТНЯКОВЫЙ) МЕТОД 55 º С ≥80 º С 2-ая стадия CaSO 4 •2H 2 O
УСТАНОВКА МОКРОЙ СЕРООЧИСТКИ δ ≤ 60 мкм На пресс-фильтр Совмещение всех процессов в одном корпусе. Внутренний объем скруббера разделяется на несколько зон, соответствующих тем физико-химическим процессам, которые в них протекают: каплеотделители, абсорбционная зона, окислительная зона и нейтральная зона.
ТОВАРНЫЙ ГИПС – КОНЕЧНЫЙ ПРОДУКТ МОКРОЙ СЕРООЧИСТКИ 1 – котел; 2 – золоуловитель; 3 – теплообменник; 4 – сепаратор
Pressurized Spray Nozzles DCFS Nozzles Conventional Spray Tower MHI Scrubber Tray Type Spray Tower Spray Nozzles and Tray VIEW Mist Eliminator Single Stage Nozzles VIEW Mist Eliminator Multi Stage Nozzles VIEW Mist Eliminator Tray Simple Absorber
УСТАНОВКА МОКРОЙ СЕРООЧИСТКИ Каплеуловитель Мешалки с системой подачи воздуха
Full Load Spray System Load Adjustment 50 ～ 70% Load Minimum Load Energy Saving for Partial Load Liquid column height is adjusted by changing the number of recirculation pumps according to boiler load, thus for energy saving. Clean Gas Dirty Gas Absorbent Liquid
Clean Gas Dirty Gas Clean Gas Dirty Gas Single Tower DCFS Twin Tower DCFS SO 2 Removal up to 97% Particulate Removal above 80% SO 2 Removal maximum 99.9% Particulate Removal above 90%
БАЛАНС МАССЫ И ЭНЕРГИИ ПРИ РАБОТЕ УСТАНОВКИ МОКРОЙ СЕРООЧИСТКИ (2,2%)
Мокрая сероочистка ЭФ
НИУ СЕРООЧИСТКА ГАЗОВ В МОКРЫХ ЗУ
Назва-ние техно-логии Используе-мый реагент Сте-пень улавли-вания SO 2, % Расход реагента по отношению к стехиометри-ческому Особенности технологии и условия ограничения ее применения Сухая извест-няко-вая Известняк любой степени кристалли-зации 30-35 2,0-2,5 Снижение температуры начала размягчения золы и увеличение шлакования ширмовых и конвективных поверхностей нагрева котла. Запыленность дымовых газов на каждый 1 г/м 3 диоксида серы возрастает на 3-3,5 г/м 3. Ухудшается работа электрофильтра и мокрого золоуловителя. Упро-щен-ная мокро-сухая Известь комовая или размолотая, гашеная или негашеная 50-55 1,3-1,5 Применима только при использовании электрофильтров или рукавных фильтров. Более глубокая степень сероочистки ограничена температурой газов, которая должна быть выше водяной точки росы на 25-30 °С. Мокро-сухая Известь комовая или размолотая, гашеная или негашеная до 92 1,2-1,4 Применима только при использовании электрофильтров или рукавных фильтров. Требуется специальный абсорбер-сушилка, размещаемый между котлом и золоуловителем. Температура очищенных газов должна быть выше водяной точки росы на 25-30 °С. Мокрая извест-ковая Известь комовая или размолотая, гашеная или негашеная до 96 1,01-1,03 Требуется высокая степень обеспыливания газов для получения товарных отходов сероочистки и высокий уровень автоматизации процесса. Применима при степени сероочистки более 70 %. Мокрая извест-няко-вая Известняк с низкой степенью кристал-лизации до 94 1,02-1,05 Требуется высокая степень обеспыливания газов для получения товарных отходов сероочистки и высокий уровень автоматизации процесса. Применима при степени сероочистки более 70 %.
1 - мокрая известняковая; 2 – мокро-сухая; 3 – сухая с подачей известняка в топку и последующим увлажнением ( LIFAC) ; 4 – упрощенная мокро-сухая (Е – SO х ) ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ МЕТОДОВ СЕРООЧИСТКИ 98 95 50 30 70 50 90 80 160 120 50 40 240 150 60 30 а) Эффективность связывания оксидов серы, % 550 500 650 450 530 650 350 1 2 3 4 в) Стоимость удаления SO 2, долл. США/т б) Удельные капитальные затраты, долл. США/кВт
ГАЗЫ С БОЛЬШИМ СОДЕРЖАНИЕМ S0 2 : Мокрая известняковая с получением гипса. Мокрая известковая с получением гипса. Аммиачно-сульфатная с получением сульфата аммония – удобрения и сырья для производства кормовых дрожжей. Сульфатно-магниевая с получением сырья для текстильной и целлюлозно-бумажной промышленности, а также для получения особо прочного цемента. Мокро-сухая с использованием циркулирующей инертной массы. ГАЗЫ С МАЛЫМ СОДЕРЖАНИЕМ S0 2 : Мокро-сухая с использование циркулирующей инертной массы. Упрощенная мокро-сухая. С использованием различных скрубберов ( Вентури, мокро-прутковых, эмульгаторов).
