Technologia kontroli emisji firmy GEA Spray Dryer Absorber

Absorbery z suszarnią natryskową ułatwiają usuwanie zanieczyszczeń kwasowych, metali ciężkich oraz pyłu z gazów spalinowych i odlotowych w elektrowniach zasilanych paliwami kopalnymi, spalarniach odpadów i instalacjach przemysłowych.

Proces absorpcji z suszeniem natryskowym — półsuchy proces odsiarczania i oczyszczania spalin — umożliwia reakcję skutecznego przekształcania zanieczyszczeń gazowych, takich jak np. SO2, SO3, HCl, Hg oraz dioksyn w będące absorbentem wapno gaszone Ca(OH)2 w celu utworzenia stabilnego i suchego sproszkowanego produktu, łatwego do przechowywania i transportowania.

Korzyści

Elektrownia SDA 1200x675

Absorpcja z suszeniem natryskowym — unikalne wykorzystanie technologii suszenia natryskowego dla absorpcji kwasów i gazów — została wynaleziona przez GEA w latach 70 XX wieku. Od tamtej pory technologia ta była rozwijana i optymalizowana w celu sprostania zmieniającym się warunkom i wymogom. Tym samym proces ten stanowi wydajne, kompleksowe i gruntownie przetestowane rozwiązanie. Każdy proces absorpcji z suszeniem natryskowym dostosowany jest do indywidualnych wymogów klienta oraz obowiązującego otoczenia legislacyjnego. Absorbery mogą się pochwalić sprawdzonymi funkcjami, takimi jak kontrola mocy szczytowej i wtryskiwanie węgla aktywowanego, które zostały zaprojektowane tak, aby zapewnić niską emisję rtęci i dioksyn.

Korzyści
• Wysoka skuteczność usuwania kwasów i gazów
• Niskie koszty kapitałowe, operacyjne i eksploatacyjne
• Niskie zużycie energii i wody — wykorzystanie wody o niskiej jakości
• Wysoka dostępność instalacji

Proces absorpcji z suszeniem natryskowym

Mechanizm rozpyłowy SDA 1200x675

Proces absorpcji z suszeniem natryskowym to półsuchy proces odsiarczania spalin. Proces wykorzystuje wapno gaszone Ca(OH)2 jako absorbent i pozwala otrzymać stabilny i suchy produkt końcowy, składający się głównie z popiołu lotnego oraz różnych związków wapnia.

Gorący, nieprzetworzony gaz spalinowy wprowadzany jest do absorbera z suszarnią natryskową poprzez dozownik gazu spalinowego, a następnie wchodzi w kontakt z wysoce reaktywnym absorbentem, rozpylanym przez mechanizm rozpyłowy. Skuteczny kontakt pomiędzy gazem spalinowym a absorbentem pozwala na szybki transfer masy związków kwasowych z gazu spalinowego do absorbentu zasady. Absorbent neutralizuje absorbowany kwas (SO2 + Ca(OH)2 -> CaSO3/CaSO4 + H2O). Podczas tej reakcji następuje odparowanie wody, co skutkuje utworzeniem się suchego proszku. Niewielka część suchego proszku zostanie odłożona na dnie komory absorbera i stamtąd odprowadzona, natomiast główna część zostanie przetransportowana do systemu zbierania pyłu położonego niżej, podczas gdy ochłodzony gaz spalinowy opuści komorę. Gaz spalinowy — już oczyszczony — przepływa z systemu zbierania pyłu do komina bez ponownego nagrzewania.

 
Personel SDA 1200x675

Ca(OH)2 — zakupiony jako wapno gaszone lub (częściej i ekonomiczniej) przygotowany na miejscu z wapna palonego, CaO — wtłaczany jest do mechanizmu rozpyłowego ze zbiornika buforowego. Po oddzielaniu proszek transportowany jest do instalacji magazynowania produktu końcowego lub ponownie użyty w procesie mającym na celu lepsze wykorzystanie nadmiaru absorbentu. Produkt końcowy z tego procesu to stabilny i suchy proszek. Proszek ten używany jest na całym świecie, głównie przy budowie dróg jako materiał budowlany oraz w innych celach w branży budowlanej.

Technologia absorpcji z suszeniem natryskowym daje znakomite wyniki absorpcji — nie tylko w przypadku podstawowych zanieczyszczeń, takich jak SO2 i HCl. Dzięki drobno rozpylanemu absorbentowi wtryskiwanemu do strumienia gazu spalinowego oraz usuwaniu pyłów zanieczyszczenia, takie jak SO3, HF itp., zostają praktycznie w całości usunięte. To pozwala na zastosowanie stali węglowej jako materiału konstrukcyjnego na całej drodze przepływu gazu spalinowego. Kolejne dwie korzyści to: Po pierwsze proces pozwala na użycie niskiej jakości wody procesowej, takiej jak np. woda ściekowa lub nawet woda morska, a po drugie ponieważ proces nie generuje wody ściekowej, nie jest potrzebne dalsze oczyszczanie ani przetwarzanie wody ściekowej.

Ponad 200 referencji
Na całym świecie zainstalowano ponad 200 systemów absorpcji z suszeniem natryskowym w elektrowniach, stalowniach, spalarniach odpadów oraz zakładach spalania niebezpiecznych odpadów. Wszystkie je łączy jedna cecha: Instalacje te działają zgodnie z normami lub powyżej norm ustalonych przez lokalne organy władzy. Nawet dziś pierwsze instalacje z lat 80 XX wieku ciągle działają skutecznie i zadowalająco.

• Łączna liczba instalacji: > 200
• Łączna liczba absorberów > 350
• Łączna liczba mechanizmów rozpyłowych > 450
• Procesy zainstalowane w elektrowniach o mocy około 25 000 MWe i 4300 MWt
• Procesy zainstalowane w ponad 160 spalarniach na całym świecie
• Procesy zainstalowane na taśmach spiekalniczych o powierzchni ponad 10 000 m2 na całym świecie

Kontakt

Jak możemy pomóc?

Absorber z suszarnią natryskową — mechanizm rozpyłowy, dozownik gazu i komora absorbera — to serce procesu absorpcji z suszeniem natryskowym.

Od momentu wynalezienia pierwszych absorberów z suszarnią natryskową zarówno proces jak i jego kluczowe komponenty poddawane są ciągłym udoskonaleniom — i nadal będą rozwijane.

Mechanizm rozpyłowy

Koło mechanizmu rozpyłowego kluczowe komponenty SDA
Koło mechanizmu rozpyłowego

Mechanizm rozpyłowy jest kluczowym elementem absorberów z suszarnią natryskową. Ta część urządzenia rozpyla absorbent w postaci płynnej do gazu spalinowego po prostu poprzez podawanie absorbentu do koła mechanizmu rozpylania, które obraca się w tempie 10 000 rpm. Wyrzucając ciecz na zewnątrz, szybko obracające się koło rozbija ciecz i tworzy mgłę niezwykle małych kropelek (poniżej 50 mikronów) o dużej powierzchni.

Dzięki wykorzystaniu specjalnych dysków i wkładek do dysków ze stali szlachetnej odpornych na ścieranie mechanizmy rozpyłowe stosowane w procesach absorpcji z suszeniem natryskowym — typu F-100, F-360, F-800 i F-1000 — zostały dostosowane do surowego środowiska i absorbentów ściernych.

Konstrukcja mechanizmu rozpyłowego składa się z górnej i dolnej części, oddzielonych centralną płytą podporową. W górnej części znajduje się przekładnia i system smarowania wraz z górną miską olejową. Mechanizm zasilany jest poprzez pionowy silnik kołnierzowy umiejscowiony powyżej przekładni. Elastyczne połączenie przekazuje energię z silnika do wału wejściowego przekładni. Dolna część mechanizmu, która narażona jest na działanie gorących mediów wewnątrz komory mechanizmu, składa się głównie z wrzeciona, łożysk wrzeciona, rur podających i wypłukujących, dystrybutora cieczy i dysku mechanizmu. Z uwagi na odporność produktów na ścieranie zarówno części samego mechanizmu, jak i dysku wykonane są z materiałów ceramicznych. Ponieważ te części narażone są na zużycie w wyniku działania absorbentów, są one wymienne.

Dozowniki gazu

Dozowniki gazu służą do optymalizacji dystrybucji gazu wewnątrz komory absorbera, ułatwiając kontakt między gazem spalinowym a rozpylonymi kroplami absorbentu. Standardowy dozownik gazu typu DGA to dachowy dozownik gazu z regulowanymi łopatkami kierowniczymi. Używany jest on do gazów spalinowych o małej zawartości ściernego lub lepkiego popiołu lotnego. Do spalin zawierających wyższe stężenie ściernego popiołu lotnego stosuje się odporny na erozję dozownik gazu typu DGR. Ten dozownik gazu wykorzystywany jest w wielu absorberach z suszarnią natryskową w komunalnych spalarniach odpadów.

Złożone dozowniki gazu stosowane są do gazów spalinowych o objętości 400 000 Nm3/h i wyższej. Tutaj spaliny dzielone są na dwa strumienie, z czego 60% wpływa przez dachowy dozownik gazu, a pozostała część przez centralny dozownik gazu. Taka konfiguracja często stosowana jest w elektrowniach i spiekalniach. Większość dozowników gazu wykonanych jest ze stali miękkiej.

 

Komora absorbera z suszarnią natryskową

Zazwyczaj wykonana z miękkiej stali, komora absorbera z suszarnią natryskową to cylindryczna konstrukcja ze stożkowym dnem. Spaliny wpływają do komory poprzez dozownik(i) gazu i opuszczają ją przez przewód wychodzący umieszczony na stożkowym dnie. Mechanizm rozpyłowy zainstalowany jest centralnie w komorze i otoczony kanałem wychodzącym dachowego dozownika gazu, dzięki czemu gaz miesza się z rozpylonym absorbentem. Centralny dozownik gazu mieści się bezpośrednio pod mechanizmem rozpyłowym, ułatwiając tworzenie mgły w celu zapewnienia lepszego kontaktu gazu z cieczą.

Rozmiar komory zależy od ilości i właściwości gazu spalinowego, a kształt różni się w zależności od rodzaju dozownika gazu. Otwór wyjściowy dla dużych cząstek umieszczony jest na dole stożka absorbera.

GEA stale rozwija i optymalizuje konstrukcję oraz rozmiar komory i dozownika gazu absorbera z suszarnią natryskową. Obecnie dysponujemy możliwością przetwarzania ponad 2 000 000 Nm3/godz. w pojedynczej komorze absorbera i dążymy do skonstruowania instalacji absorpcji z suszeniem natryskowym (SDA) obsługującej jeszcze większe strumienie gazu.

Kontakt

Jak możemy pomóc?

Ponieważ znaczną część kosztów elektrowni stanowią koszty związane z kontrolą emisji, odpowiednie technologie nie tylko łagodzą wpływ na środowisko, ale również zapewniają przewagę konkurencyjną.

Proces absorpcji z suszeniem natryskowym to kompleksowy sposób oczyszczania spalin poprzez usunięcie kwaśnych gazów i cząstek wytwarzanych w procesie spalania paliw kopalnych, głównie węgla. Z uwagi na dużą objętość gazów spalinowych, instalacje w elektrowniach często posiadają więcej niż jeden moduł absorpcji z suszeniem natryskowym. Złożony dozownik gazu zapewnia optymalny przepływ gazu nawet o dużych objętościach. Przy znacznym rozmiarze instalacji i objętości gazu zwykle bardziej korzystny jest recykling końcowego produktu, co pozwala na działanie przy niskich temperaturach na wyjściu, maksymalnie do 10 — 15°C powyżej adiabatycznej temperatury nasycenia.

Zasilanie węglem SDA 1200x675

Produkt końcowy z absorpcji z suszeniem natryskowym składa się z produktów reakcji, nadmiaru absorbentu i popiołu lotnego. Stosunek SO2/HCl gazu wejściowego jest wysoki, co pozwala na działanie na granicy adiabatycznej temperatury nasycenia i minimalizacji zawartości wapna w produkcie końcowym. System absorpcji z suszeniem natryskowym pozwala osiągać bardzo wysokie wskaźniki odsiarczania, ograniczone praktycznie jedynie akceptowalną zawartością nadmiaru wapna w produkcie.

Jeśli chodzi o ilość gazu i jego skład, standardowe zmiany w pracy generatora gazu spalinowego zwykle są tak niewielkie, że kontrolę temperatur wyjściowych i emisji osiąga się poprzez mieszanie strumieni podawanego absorbentu i poddanej recyklingowi zawiesiny (lub wody) w zbiorniku górnym. W dużym stopniu absorbent używany w elektrowniach jest nabywany i magazynowany jako CaO, a następnie gaszony na miejscu.

(wstawić animację)

 
Instalacja zasilania SDA 1200x675

Gorący nieprzetworzony gaz spalinowy wprowadzany jest do absorbera za pomocą dozowników gazu w celu optymalnej dystrybucji gazu, a kontakt z absorbentem umożliwia rozpylanie za pomocą mechanizmu rozpyłowego. Skuteczny kontakt między gazem i rozpylonym absorbentem w postaci zawiesiny pozwala na szybki transfer masy związków kwasowych, zachodzący w procesie przekształcania gazu ze stanu lotnego do stanu ciekłego.

Absorbent zasady neutralizuje absorbowany kwas, a pożądany produkt reakcji powstaje w wyniku równoczesnego odparowania wody. Niewielka część suchego produktu końcowego zostanie odłożona na dnie komory absorbera, skąd zostanie odprowadzona, natomiast główna część zostanie przetransportowana do systemu zbierania pyłu niższego szczebla wraz z ochłodzonym gazem spalinowym, a następnie usunięta z gazu. Oczyszczony w tym procesie gaz przepływa z systemu zbierania pyłu do komina bez ponownego ogrzewania.

Po reakcji chemicznej absorpcji związków kwasowych i końcowym suszeniu produkt końcowy w postaci proszku oddzielany jest od gazu i transportowany do instalacji magazynowania produktu końcowego lub ponownie wykorzystywany w procesie SDA w celu lepszego wykorzystania nadmiaru absorbentu. Decyzja o wyborze instalacji SDA z jednym cyklem lub z powtórnym cyklem zależy od jakości gazu wejściowego i wymogów dotyczących emisji.

Kontakt

Jak możemy pomóc?

Absorpcja z suszeniem natryskowym to idealne rozwiązanie do usuwania pyłów i wylotowych kwasów i gazów ze spiekalni.

Proces absorpcji z suszeniem natryskowym to kompleksowy sposób oczyszczania spalin poprzez usunięcie kwaśnych gazów i cząstek. Instalacje absorpcji z suszeniem natryskowym dla spiekalni łączą funkcje instalacji dla elektrowni i spalarni. Objętości spalin są zwykle wysokie i tym samym wymagają instalacji większych modułów absorberów. Często jednak zawartość kwasu będzie stosunkowo niska, co pozwala na użycie systemu z jednym cyklem.

Spiek SDA obraz 1200x675

Zmiany jakości gazu mogą wystąpić stosunkowo szybko i dlatego system kontroli musi być zaprojektowany tak, aby działać równie szybko. W dużym stopniu absorbent używany w spiekalniach jest zakupowany i magazynowany jako CaO, a następnie gaszony na miejscu. Mechanizmy rozpyłowe stosowane w spiekalniach to zwykle modele F-360, F-800 i F-1000 wyposażone w dyski i centralne części ze stali szlachetnej.

(wstawić animację)

Gorący, nieprzetworzony gaz spalinowy wprowadzany jest do absorbera za pomocą dozowników gazu w celu optymalnej dystrybucji gazu, a kontakt z absorbentem umożliwia rozpylanie za pomocą mechanizmu rozpyłowego. Skuteczny kontakt między gazem i rozpylonym absorbentem w postaci zawiesiny pozwala na szybki transfer masy związków kwasowych ze stanu lotnego do stanu ciekłego.

 
Centrum sterowania SDA 1200x675

Absorbent zasady neutralizuje absorbowany kwas, a produkt reakcji powstaje w wyniku równoczesnego odparowania wody. Niewielka część suchego produktu końcowego zostaje odłożona na dnie komory absorbera, skąd zostanie odprowadzona, natomiast główna część zostanie przetransportowana do systemu zbierania pyłu niższego szczebla wraz z ochłodzonym gazem spalinowym oraz usunięta z gazu. Oczyszczony w tym procesie gaz przepływa z systemu zbierania pyłu do komina bez ponownego nagrzewania.

Po absorpcji związków kwasowych, reakcji chemicznej i końcowym suszeniu produkt końcowy w postaci proszku oddzielany jest od gazu i transportowany do instalacji magazynowania produktu końcowego lub ponownie wykorzystywany w procesie absorpcji z suszeniem natryskowym w celu lepszego wykorzystania nadmiaru absorbentu. Decyzja o wyborze instalacji z jednym cyklem lub z powtórnym cyklem zależy od jakości gazu wejściowego i wymogów dotyczących emisji.

Kontakt

Jak możemy pomóc?

Absorpcja z suszeniem natryskowym to sposób na zapewnienie zgodności z surowymi regulacjami obowiązującymi spalarnie odpadów.

Zastosowania w spalarniach odpadów zwykle charakteryzują się stosunkowo niewielkimi ilościami gazu i dlatego też absorbery dla tych zastosowań konstruuje się jedynie z dachowym dozownikiem gazu. Przy niewielkim rozmiarze instalacji i zwartości kwasów zwykle bardziej korzystne są konstrukcje z jednym cyklem. Mechanizmy rozpyłowe instalacji absorpcji z suszeniem natryskowym w spalarniach odpadów to zwykle model F-100 z dyskami z Hastelloy.

Odpady SDA obraz 1200x675

Wysoka zawartość HCl w gazie powoduje znacznie wyższą temperaturę gazu wejściowego niż w zastosowaniach wykorzystywanych w elektrowniach. W rezultacie produkty końcowe wykazują inne właściwości. Ponadto wilgotność i zawartość O2 gazu odpadowego jest wyższa. Właściwości suszące absorbera, wysoka zawartość chlorku w produkcie końcowym, tryb z jednym cyklem itp. wymagają konstrukcji z dłuższym czasem retencji w komorze absorbera i dlatego też instalacje pracują przy wysokich temperaturach wyjściowych.

W instalacji można zastosować system kontroli mocy szczytowej w celu poprawy zdolności systemu absorpcji z suszeniem natryskowym do radzenia sobie ze skrajnie zmiennymi warunkami wejściowymi. Dzięki tej funkcji suchy absorbent, Ca(OH)2 w postaci proszku, wdmuchiwany jest bezpośrednio do strumienia gazu spalinowego. System absorpcji oparty na wtryskiwaniu sproszkowanego węgla aktywowanego również może być stosowany do skutecznego ograniczenia emisji, szczególnie rtęci i dioksyn. Absorbentem stosowanym w spalarniach odpadów może być CaO i Ca(OH)2 w zależności od lokalnych dostaw i kosztów.

(wstawić animację)

 
Zakład zarządzania odpadami SDA 1200x675

Gorący nieprzetworzony gaz spalinowy wprowadzany jest do absorbera za pomocą dachowego dozownika gazu w celu optymalnej dystrybucji gazu, a kontakt z absorbentem umożliwia rozpylanie za pomocą mechanizmu rozpyłowego. Skuteczny kontakt między gazem i rozpylonym absorbentem w postaci zawiesiny pozwala na szybki transfer masy związków kwasowych ze stanu lotnego do stanu ciekłego.

Absorbent zasady neutralizuje absorbowany kwas i powstaje pożądany produkt. Równocześnie podczas tej reakcji następuje odparowanie wody, co skutkuje utworzeniem się suchego proszku. Niewielka część suchego proszku zostanie odłożona na dnie komory absorbera i stamtąd odprowadzona, natomiast główna część zostanie przetransportowana do systemu zbierania pyłu niższego szczebla z ochłodzonym gazem spalinowym i usunięta z gazu. Oczyszczony w tym procesie gaz przepływa z systemu zbierania pyłu do komina bez ponownego nagrzewania.

Po reakcji chemicznej, absorpcji związków kwasowych i końcowym suszeniu produkt końcowy w postaci proszku oddzielany jest od gazu i transportowany do instalacji magazynowania produktu końcowego. W celu skutecznego usunięcia dioksyn i rtęci z gazu do strumienia gazu wtryskiwany jest również sproszkowany węgiel aktywowany. System kontroli mocy szczytowej oparty na wtryskiwaniu hydratyzowanego wapna do strumienia gazu również może być zastosowany w konstrukcjach ukierunkowanych na szybką kontrolę znaczących zmian w jakości gazu wejściowego. Większość instalacji absorpcji z suszeniem natryskowym w spalarniach odpadów jest zaprojektowana jako systemy z jednym cyklem.

Kontakt

Jak możemy pomóc?