Emissiebeheersingstechnologie
Sproeidroogabsorber
Met sproeidroogabsorbers kunnen zure vervuilende stoffen, zware metalen en stof uit rook- en afvalgassen worden verwijderd bij krachtcentrales, afvalverbrandingsinstallaties en industriële installaties die werken op fossiele brandstoffen.
Het SDA-proces
Voordelen
Sproeidroogabsorptie, het unieke gebruik van de sproeidroogtechnologie voor absorptie van zuur gas, werd uitgevonden door GEA in de jaren '70. Sindsdien is deze technologie voortdurend verder ontwikkeld en geoptimaliseerd om te beantwoorden aan veranderende condities en vereisten. Hierdoor geldt het proces als een efficiënte, veelzijdige en grondig geteste technologie. Elk sproeidroogabsorptieproces is aangepast aan de eisen van de klant en de geldende milieuwetgeving. De absorbers beschikken over uitgebreid geteste systeemfuncties, zoals piek-controle en injectie met actieve kool, die speciaal zijn ontwikkeld om een lage kwik- en dioxine-uitstoot te garanderen.
Voordelen
• Zeer efficiënt in het verwijderen van zure gassen
• Lage kapitaal-, bedrijfs- en onderhoudskosten
• Laag energie- en waterverbruik – werkt op water van mindere kwaliteit
• Hoge beschikbaarheid van de installatie
Het sproeidroogabsorptieproces
Het sproeidroogabsorptieproces is een halfdroog ontzwavelingsproces voor rookgassen. In het proces wordt gebluste kalk Ca(OH)2 als absorberende stof gebruikt. Dit resulteert in een stabiel en droog eindproduct, dat voornamelijk bestaat uit vliegas en verschillende kalkbestanddelen.
Heet, onbehandeld rookgas komt de sproeidroogabsorber binnen via een rookgasverspreider en komt vervolgens in aanraking met een zeer reactieve absorberende stof, die verneveld wordt door een roterende vernevelaar. Een efficiënt contact tussen het rookgas en de absorberende stof zorgt voor snelle massaoverdracht van zure bestanddelen uit het rookgas in de basische absorberende stof. De absorberende stof neutraliseert het geabsorbeerde zuur (SO2 + Ca(OH)2 -> CaSO3/CaSO4 + H2O). Terwijl deze reactie plaatsvindt, wordt het water verdampt, waardoor een droog poeder wordt gevormd. Een fractie van het droge poeder wordt afgezet op de bodem van de absorberkamer en van daaruit afgevoerd, terwijl het grootste deel naar de stofvanger verderop in het proces wordt gevoerd en het gekoelde rookgas de kamer verlaat. Het nu schone rookgas stroomt van de stofvanger naar het rookkanaal, zonder dat het opnieuw verwarmd wordt.
Het Ca(OH)2 – aangekocht als gebluste kalk of (vaker en rendabeler) ter plaatse gemaakt uit gebrande kalk, CaO – wordt uit een buffertank naar de roterende vernevelaar gepompt. Na separatie wordt het poeder ofwel getransporteerd naar een opslagfaciliteit voor eindproduct, ofwel gerecycled in het proces voor een betere benutting van overtollige absorberende stof. Het eindproduct van het proces is een stabiel en droog poeder. Dit poeder wordt overal ter wereld gebruikt, met name in de aanleg van wegen, als bouwmateriaal en voor andere doeleinden in de bouw.
De sproeidroogabsorptietechnologie behaalt uitstekende prestaties met betrekking tot absorptie, niet alleen van primaire vervuilende stoffen als SO2 en HCl. Dankzij de fijn vernevelde absorberende stof die in de rookgasstroom wordt gesproeid en de daaropvolgende stofverwijdering worden vervuilende stoffen zoals SO3, HF, etc. praktisch geheel verwijderd. Hierdoor kan koolstofstaal als constructiemateriaal worden gebruikt in het rookgaskanaal. En er zijn nog twee voordelen: In de eerste plaats kan er water van lage kwaliteit worden gebruikt in het proces, zoals afvalwater of zelfs zeewater; en ten tweede is er geen verdere behandeling of verwerking van afvalwater nodig, omdat het proces geen water genereert.
Meer dan 200 referenties
Wereldwijd zijn er meer dan 200 sproeidroogabsorptie-installaties geïnstalleerd in krachtcentrales, staalfabrieken, afvalverbrandingsinstallaties en installaties waarin gevaarlijk afval wordt verbrand. Ze hebben allemaal één gemeenschappelijk kenmerk: Ze werken in overeenstemming met of zelfs beter dan de vereiste prestatienormen zoals opgelegd door de plaatselijke autoriteiten. Zelfs de allereerste installaties, geïnstalleerd in de jaren '80, werken vandaag de dag nog steeds succesvol en naar tevredenheid.
• Totaal aantal gebouwde installaties: > 200
• Totaal aantal absorbers: > 350
• Totaal aantal vernevelaars: > 450
• Proces geïnstalleerd in capaciteiten van bijna 25.000 MWe en 4300 MWt in krachtcentrales
• Proces geïnstalleerd in meer dan 160 verbrandingslijnen wereldwijd
• Proces geïnstalleerd in meer dan 10.000 m2 sinterband wereldwijd
Belangrijkste componenten
De sproeidroogarbsorber, bestaande uit de roterende vernevelaar, de gasverspreider en de absorberkamer, vormt het hart van het sproeidroogabsorptieproces.Roterende vernevelaar
Vernevelingswiel
De roterende vernevelaar is het belangrijkste element in de sproeidroogabsorber. Dit onderdeel van de apparatuur vernevelt de absorberende vloeistof in het rookgas, in principe door de absorberende vloeistof toe te voeren naar het vernevelingswiel, dat draait met een snelheid van ongeveer 10.000 tpm. Door de vloeistof naar buiten te slingeren breekt het sneldraaiende wiel de vloeistof in een vernevelde damp van uitzonderlijk kleine druppeltjes (minder dan 50 micron) met immense oppervlaktegebieden.
Met behulp van slijtbestendige wielen en wielinzetstukken van speciale typen roestvrij staal zijn de roterende vernevelaars die gebruikt worden in de sproeidroogabsorptieprocessen (typen F-100, F-360, F-800 en F-1000) gemodificeerd om bestand te zijn tegen de vaak ruwe omgevingen en schurende absorberende stoffen.
De structuur van de roterende vernevelaar bestaat uit een bovenste en een onderste gedeelte, gescheiden door een steunplaat in het midden. In het bovenste gedeelte bevinden zich de tandwielkast en het smeersysteem, samen met het bovenste oliereservoir. De vernevelaar wordt aangedreven door een verticale flensmotor boven de tandwielkast. Een flexibele koppeling brengt de energie van de motor over naar de drijvende as van de tandwielkast. Het onderste gedeelte van de vernevelaar, dat blootgesteld wordt aan het hete medium in de absorberkamer, bestaat hoofdzakelijk uit een flexibele spil, spillagers, toevoer- en spoelleidingen, de vloeistofverdeler en het vernevelingswiel. De onderdelen van de vernevelaar en het vernevelingswiel zijn gemaakt van keramische materialen vanwege de slijtbestendigheid van dit materiaal. Omdat deze onderdelen blootstaan aan een grote mate van slijtage door de toevoer van absorberende stof, zijn ze verwisselbaar.
De gasverspreiders
Gasverspreiders dienen om de verdeling van rookgas in de absorberkamer te optimaliseren, waardoor het beste contact tussen het rookgas en de vernevelde druppeltjes van de absorberende stof tot stand wordt gebracht. De standaard gasverspreider, type DGA, is een dakgasverspreider met instelbare leischoepen. Hij wordt gebruikt voor rookgas met slechts kleine hoeveelheden schurende of kleverige vliegas. Bij rookgassen met hogere concentraties schurende vliegas wordt de erosiebestendige gasverspreider type DGR gebruikt. Deze gasverspreider wordt in tal van sproeidroogabsorbers in gemeentelijke afvalverbrandingsinstallaties gebruikt.
Samengestelde gasverspreiders worden gebruikt bij rookgasvolumes van 400.000 Nm3/u en hoger. Hierbij wordt het rookgas in twee stromen gesplitst, waarbij ongeveer 60% door de dakgasverspreider gaat, terwijl het overige rookgas door een centrale gasverspreider wordt gevoerd. Dit ontwerp wordt vaak gebruikt bij krachtcentrales en sinterinstallaties. De meeste gasverspreiders zijn vervaardigd van zacht staal.
De sproeidroogabsorber-kamer
De sproeidroogabsorber-kamer is een cilindrische constructie met een conische bodem, over het algemeen gemaakt van zacht staal. Het rookgas komt de kamer binnen via de gasverspreider(s) en verlaat deze door een uitgangskanaal in de conische bodem. De roterende vernevelaar is in het midden van de kamer geïnstalleerd, omsloten door de uitlaat van de dakgasverspreider, waardoor het gas kan mengen met de toevoer van vernevelde absorberende slurry. De centrale gasverspreider is direct onder de vernevelaar geplaatst, waardoor de vernevelde damp kan opstijgen voor een beter contact tussen gas en vloeistof.
De grootte van de kamer is afhankelijk van de hoeveelheid en eigenschappen van het rookgas; en de vorm varieert met het type gasverspreider. In de conische bodem van de absorber bevindt zich een uitlaat voor grotere deeltjes.
GEA is voortdurend bezig met het ontwikkelen en verbeteren van het ontwerp en de grootte van zowel de sproeidroogabsorberkamer als de gasverspreider. Wij bieden nu de capaciteit voor het behandelen van meer dan 2.000.000 Nm3/u in één absorberkamer; en wij streven ernaar de SDA te ontwerpen voor nog hogere gasbelastingen.
TOEPASSINGEN IN KRACHTCENTRALES
Aangezien een aanzienlijk deel van de kosten van een krachtcentrale gerelateerd is aan emissiebeheersing, verminderen de juiste technologieën niet alleen de gevolgen voor het milieu, maar bieden ze ook verdere concurrerende voordelen.
Het SDA krachtcentraleproces
Het eindproduct van sproeidroogabsorptie bestaat uit de reactieproducten, overtollige absorberende stof en vliegas. De SO2/HCl-verhouding van het inlaatgas is hoog, waardoor werking dichtbij de adiabatische verzadigingstemperatuur mogelijk is en het kalkgehalte in het eindproduct tot een minimum wordt beperkt. Een sproeidroogabsorptiesysteem kan zeer hoge ontzwavelingspercentages bereiken, die praktisch alleen beperkt worden door het geaccepteerde gehalte aan overtollige kalk in het eindproduct.
Wat betreft de gashoeveelheid en -compositie zijn de normale veranderingen in werking van de bovenstroomse rookgasgenerator over het algemeen zo gelijkmatig, dat beheersing van de uitlaattemperaturen en emissies bereikt wordt door de toevoerstromen van absorberende en gerecyclede slurry (of water) eenvoudigweg te mengen in de hoofdtank. De absorberende stof die gebruikt wordt voor toepassingen in krachtcentrales wordt grotendeels gekocht en opgeslagen als CaO en vervolgens ter plaatse geblust.
(animatie invoegen)
Het hete onbehandelde rookgas wordt via gasverspreiders in de absorbermodule geïntroduceerd voor een optimale verdeling van de gasstroom; en het contact met de absorberende stof wordt tot stand gebracht door de sproeiing van de roterende vernevelaar. Het efficiënte contact tussen het gas en de vernevelde absorberende slurry zorgt voor snelle massaoverdracht van zure bestanddelen, die tijdens het proces van een gasvormige toestand overgaan naar een vloeibare toestand.
De basische absorberende stof neutraliseert het geabsorbeerde zuur, en het gewenste reactieproduct wordt gegenereerd door gelijktijdige waterverdamping. Een fractie van het droge eindproduct wordt afgezet op de bodem van de absorberkamer en van daaruit afgevoerd, terwijl het grootste deel naar de stofvanger verderop in het proces wordt gevoerd, samen met het gekoelde rookgas, en uit het gas wordt verwijderd. Het nu schone gas stroomt van de stofvanger naar het rookkanaal, zonder dat het opnieuw verwarmd wordt.
Na de chemische reactie van absorptie van zure bestanddelen en de uiteindelijke droging wordt het poederachtige eindproduct gescheiden van het gas en getransporteerd naar een opslagfaciliteit voor eindproduct, of hergebruikt in het SDA-proces voor een betere benutting van overtollige absorberende stof. Of de SDA-installatie ontworpen moet worden als enkelvoudig systeem of als recycle-systeem hangt af van de kwaliteit van het inlaatgas en de emissievereistens.
Sinterinstallaties en vergelijkbare toepassingen
Sproeidroogabsorptie is de ideale oplossing voor het verwijderen van stof en zuur afvalgas uit sinterinstallaties.
Het SDA sinterproces
Variaties in gaskwaliteit kunnen relatief snel optreden, en daarom moet het besturingssysteem ontworpen worden om daarop te reageren. De absorberende stof die gebruikt wordt voor toepassingen in sinterinstallaties wordt grotendeels gekocht en opgeslagen als CaO en vervolgens ter plaatse geblust. De roterende vernevelaars die toegepast worden in sinterinstallaties zijn over het algemeen F-360, F-800 en F-1000, voorzien van roestvrijstalen wielen en centrale onderdelen.
(animatie invoegen)
Het hete onbehandelde rookgas wordt via gasverspreiders in de absorbermodule geïntroduceerd voor een optimale verdeling van de gasstroom; en het contact met de absorberende stof wordt verkregen door de sproeiing van de roterende vernevelaar. Het efficiënte contact tussen het gas en de vernevelde absorberende slurry zorgt voor snelle massaoverdracht van zure bestanddelen van een gasvormige toestand naar een vloeibare toestand.
De basische absorberende stof neutraliseert het geabsorbeerde zuur, en het product uit deze reactie wordt gevormd terwijl water gelijktijdig wordt verdampt. Een fractie van het droge eindproduct wordt afgezet op de bodem van de absorberkamer en van daaruit afgevoerd, terwijl het grootste deel naar de stofvanger verderop in het proces wordt gevoerd, samen met het gekoelde rookgas, en uit het gas wordt verwijderd. Het schone gas stroomt van de stofvanger naar het rookkanaal, zonder dat het opnieuw verwarmd wordt.
Na de absorptie van zure bestanddelen, de chemische reactie, en de uiteindelijke droging wordt het poederachtige eindproduct gescheiden van het gas en getransporteerd naar een opslagfaciliteit voor eindproduct, of hergebruikt in het sproeidroogabsorptieproces voor een betere benutting van overtollige absorberende stof. Of de installatie ontworpen moet worden als enkelvoudig systeem of als recycle-systeem hangt af van de kwaliteit van het inlaatgas en de emissievereistens.
Toepassingen in afvalverbrandingsinstallaties
Sproeidroogabsorptie is een manier om te voldoen aan de strenge emissievoorschriften die gelden voor afvalverbrandingsinstallaties.
Het SDA afvalverbrandingsproces
Het hoge HCl-percentage in het gas veroorzaakt een aanzienlijk hogere temperatuur van het inlaatgas dan bij toepassingen in krachtcentrales. Daardoor vertonen ook de eindproducten andere gedragspatronen. Verder is het vocht- en O2-percentage van het afvalgas hoger. De droogeigenschappen van de absorber, het hoge chloorpercentage in het eindproduct, de enkelvoudige modus enz. vragen om een ontwerp met een langere retentietijd in de absorberkamer, en daarom worden de installaties gebruikt met hogere uitlaattemperaturen.
Er kan een piekcontrolesysteem worden opgenomen in het ontwerp, met als doel het vermogen van het sproeidroogabsorbersysteem om extreme verschillen in de inlaatcondities te verwerken, te verbeteren. Bij deze functie wordt een droge absorberende stof, poederachtig Ca(OH)2, rechtstreeks in de rookgasstroom geblazen. Ook kan een adsorberend systeem op basis van injectie van fijngemalen actieve kool worden gebruikt om de uitstoot van met name kwik en dioxinen efficiënt te beperken. De absorberende stof die gebruikt wordt voor afvalverbrandingstoepassingen kan CaO en Ca(OH)2 zijn, afhankelijk van de plaatselijke voorraden en kosten.
(animatie invoegen)
Het hete onbehandelde rookgas wordt via de dakgasverspreider in de absorbermodule geïntroduceerd voor een optimale verdeling van de gasstroom; en het contact met de absorberende stof wordt verkregen door de sproeiing van de roterende vernevelaar. Het efficiënte contact tussen het gas en de vernevelde absorberende slurry zorgt voor snelle massaoverdracht van zure bestanddelen van een gasvormige toestand naar een vloeibare toestand.
De basische absorberende stof neutraliseert het geabsorbeerde zuur, waardoor het gewenste reactieproduct wordt verkregen. Tegelijk met deze reactie wordt het water verdampt, waardoor een droog poeder wordt gevormd. Een fractie van het droge poeder wordt afgezet op de bodem van de absorberkamer en van daaruit afgevoerd, terwijl het grootste deel naar de stofvanger verderop in het proces wordt gevoerd, samen met het gekoelde rookgas, en uit het gas wordt verwijderd. Het schone gas stroomt van de stofvanger naar het rookkanaal, zonder dat het opnieuw verwarmd wordt.
Na de chemische reactie, waardoor de absorptie van zure bestanddelen in gang wordt gezet, en de uiteindelijke droging wordt het poederige eindproduct gescheiden van het gas en getransporteerd naar een opslagfaciliteit voor het eindproduct. Voor efficiënte verwijdering van dioxinen en kwik uit het gas wordt tevens fijngemalen actieve kool in de gasstroom geïnjecteerd. Het piekcontrolesysteem, dat gebaseerd is op de injectie van gehydrateerde kalk in de gasstroom, kan eveneens worden opgenomen in ontwerpen die gericht zijn op snelle controle van grote variaties in de kwaliteit van het inlaatgas. De meeste sproeidroogabsorptiesystemen in afvalverbrandingsinstallaties zijn ontworpen als enkelvoudige systemen.
Aanverwante producten
Removal of SOx by dry scrubbing
The dry sorption process removes acid gases like sulfur oxides (SOx) and hydrogen chloride (HCl) through two basic steps. The first step is injection of a dry sorbent into the entrained flow reactor. The second one removes the formed compounds through a downstream particulate matter control device such as a baghouse filter, electrostatic precipit...
Removal of SOx by wet scrubbing
For the wet desulphurization of flue gas, a scrubbing liquid is recirculating and injected to the exhaust where SOx is absorbed in the liquid and reacts. Simultaneously, the flue gas is saturated with water vapor. The reagent is fed to the sump of the scrubber unit and intermittent dewatering is used to drain the reaction agent.
GEA-inzichten
De koudeketen toekomstbestendig maken met duurzame koeltechniek
Het belang van een kwaliteitsbeheer van de koudeketen mag niet worden onderschat. Ervoor zorgen dat bederfelijke voedingsmiddelen op het moment van consumptie veilig en van hoge kwaliteit zijn, is een enorme verantwoordelijkheid...
Hoe groepsmelken de moderne melkveehouderij ondersteunt
De nieuwste evolutie in automatisch melken introduceert groepsmelken; een praktijk in de melkveehouderij waarbij koeien, meestal twee of drie keer per dag, op vaste tijden in groepen worden gemolken. Met de automatiseringstechnologie...
Uit de lucht gegrepen
Toegang tot veilig water en sanitaire voorzieningen vormt in veel landen nog steeds een uitdaging. In verband met ziekte door vervuild drinkwater en dagelijkse tochten om het te gaan halen, kunnen veel kinderen niet naar school....
