Основы современной малой энергетики

Мокроизвестняковый способ (МИС) очистки дымовых газов от SO2

Мокроизвестняковый способ основан на интенсивной промывке дымовых газов в абсорбере, установленном за высокоэффективным золоуловителем, известняковой суспензией с получением двухводного гипса. Эта технология является абсолютно безопасной, поскольку и известняк, и гипс - нейтральные малорастворимые вещества.

В основе этого процесса лежит химическая реакция, протекающая при контакте дымовых газов с известняком в объеме распыленной суспензии известняка с образованием твердого сульфита кальция и углекислого газа:

Процесс протекает в абсорбере башенного циркуляционного типа. В нижней части абсорбера накапливается суспензия сульфита кальция. При барботаже воздуха через слой этой суспензии проходит доокисление сульфита кальция в двуводный сульфат кальция (гипс) по реакции

Рассмотрим схему включения сероочистки, работающей по МИС, в систему газоходов котельного агрегата (рис. 5.1).

Дымовые газы после электрофильтра и дымососа 1 направляются через регенеративный газовый подогреватель (РГП) 3 к промывочной башне 4. Необходимость охлаждения дымовых газов пред промывочной башней вызвана тем, что взаимодействие карбоната кальция CaCO3 с диоксидом серы SO2 происходит эффективно только при относительно низких температурах (приблизительно 50 °С). В то же время температура уходящих газов перед дымовой трубой должна быть не ниже 70 - 80 °С. Для регулирования температуры уходящих газов предусмотрена байпасная линия 6. Для подачи очищенных газов в дымовую трубу используется вспомогательный дымосос 2.

Рис. 5.1. Принципиальная схема включения сероочистки, работающая по МИС

На рисунке обозначено: 1,2 – дымососы; 3 – регенеративный газовый подогреватель (РГП); 4 – промывочная башня (абсорбер или скруббер); 5 – дымовая труба; 6 – байпасная линия

Принципиальная схема установки МИС с абсорбером представлена на рис. 5.2. Основным элементом МИС является абсорбер. Дымовые газы поступают в нижнюю часть абсорбера и движутся снизу вверх, проходя последовательно две зоны очистки: первую 1, где происходит реакци связывания SO2 последовательно в слое частично отработанного известняка, и вторую 2, где очистка осуществляется в зоне свежей известняковой суспензии. Затем газы проходят зону промывки технической водой 3, где удаляются механические включения. Далее очищенный газ подается в каплеуловитель 4, где он практически полностью освобождается от капель воды. Образовавшиеся частицы CaSO3 поступают в нижнюю часть абсорбера, где в результате барботажа воздуха доокисляются в гипс. Из нижней части абсорбера суспензия гипса подается в гидроциклон 10, в котором происходит отделение суспензии гипса от воды, а более мелкие частицы известняка с водой возвращаются в абсорбер. Для повышения эффективности связывания SO, и снижения расхода известняка в абсорбере обеспечена многократная циркуляция известняковой суспензии с помощью циркуляционного насоса 6.

Рис. 5.2. Принципиальная схема установки удаления серы по МИС

На рисунке обозначено: 1 – первая зона очистки газов в слое частично обработанного известняка; 2 – вторая зона очистки газов в слое свежей известняковой суспензии; 3 – зона промывки газов от механических частиц; 4 – каплеуловитель; 5 – воздуходувка; 6 – циркуляционный насос; 7 – дробилка извести; 8 – мешалка; 9 – насос подачи известняковой суспензии; 10 – гидроциклон.

На рис. 5.3 показана схема установки для получения товарного продукта из суспензии гипса. Суспензия гипса из бака 1 подается на обезвоживание и промывку в вакуумный барабанный или ленточный фильтр 2 (остаточная влажность после фильтра около 10 %). Затем она проходит сушку горячим воздухом в воздушной сушилке 3. После этого в циклоне 4 из порошка гипса удаляется загрязненный воздух, который возвращается в абсорбер на доокисление сульфита кальция в сульфат. Товарный гипс из сушилки и циклона поступает в башню для хранения гипса 5. Сточная вода отводится из вакуумного фильтра в бак сточных вод 6. Оттуда она частично возвращается обратно в абсорбер, а небольшое количество стоков (продувка) направляется на обязательную очистку.

К достоинствам рассмотренного способа сероочистки следует отнести его высокую надежность и эффективность (из дымовых газов можно удалить до 98 % SO2), а также получение конечного высококачественного товарного гипса.

Рис. 5.3. Схема установки для получения товарного гипса по МИС

На рисунке обозначено: 1 – бак суспензии гипса; 2 – вакуумный фильтр; 3 – сушилка; 4 – циклон; 5 – башня для гипса; 6 – бак сточных вод; 7 – возврат сточных вод со шламом в абсорбер; 8 – сточные воды на очистку.

Из гипса получают алебастр (CaSO4 ∙ 1/2Н2О), применяемый в строительстве как вяжущее средство. Для этого его обжигают в печах при температуре 150-170 °С, где происходит следующая реакция:

Таблица 5.1

Состав гипса, %, полученного из дымовых газов ТЭО в Германии

Обычно башенный абсорбер устанавливают за электрофильтром, что обеспечивает высокую чистоту гипса.

Данный способ сероочистки получил широкое распространение в ФРГ в связи с очень высокой степенью связывания SO2 и возможностью получения ценного конечного товарного продукта. В США с 1978 г. установка скрубберов похожего типа стала обязательной для всех строящихся ТЭО на пылевидном топливе. В результате этого в энергетике США сейчас больше скрубберных установок, чем во всех остальных странах. В отличие от Германии в США в ряде случаев не производят товарный гипс, а ограничиваются получением инертного сульфита кальция, который в дальнейшем поступает на захоронение.

К недостаткам МИС следует отнести большое количество образующихся минерализованных сточных вод и большие размеры установки. Однако основным недостатком способа являются большие капитальные затраты, составляющие 150 – 200 долл. на 1 кВт установленной мощности; также возрастает расход электроэнергии на собственные нужды ТЭО (на 3-5 %). Еще один недостаток - большой дополнительный расход технической воды.

Выше приведен состав гипса, полученного по МИС, в сопоставлении с требованиями к строительному гипсу, принятыми в Германии (табл. 5.1).

Эти результаты достигнуты при обезвоживании гипса на вакуумных фильтрах с промывкой его в слое технической воды. Как видно из табл. 5.1, гипс, полученный по МИС, вполне пригоден для использования его в строительстве.