Комплетни водич за модерну десулфуризацију димних гасова: Технологије, трендови и индустријске примене

У последњих десет година, прописи о квалитету ваздуха широм света постају све строжији, што подстиче електране, челичне фабрике, произвођаче цемента и хемијска предузећа да надограде своје системе за чишћење димних гасова. У центру ових еколошких захтева је десулфуризација димних гасова (FGD) основни процес за уклањање сулфурног диоксида (СО2) из индустријских изгашаних токова.

Како индустрије прелазе на позелене и ефикасније операције, технологије ФГД настављају да се развијају. Од добро успостављене методе варовника-гипса до новијих приступа на бази амонијака, свако решење нуди различите предности у ефикасности, трошковима, оперативној стабилности и опораваку нуспроизвода.

Овај чланак пружа свеобухватан преглед технологија за десулфуризацију, основних механизама, сценарија примене и глобалних трендова у индустријизаради инжењера, менаџера за набавке, извођача ЕПЦ-а и професионалаца заштите животне средине који траже поуздане, ажури

1. у вези са Зашто је важно десулфурисање

Суфурни диоксид је главни загађивач који се ствара сагоревањем фосилних горива, металургијским реакцијама и тешким индустријским процесима. Без одговарајуће обраде, емисије СО2 доприносе:

• Кисељи дожд

• Формирање смога

• Тешки респираторни проблеми

• Окиснивање тла

• Штета опреми, зграда и усева

Регулације у Европи, Блиском истоку, југоисточној Азији и Кини сада обично захтевају да емисије СО2 достигну низак од 35 mg/Nm3 , чинећи системе ФГД обавезнима за многе постројења.

Индустријски клијенти се такође суочавају са све већим притиском међународних купаца, ЕСГ инвеститора и обавеза о неутралној емисији угљеника, од којих све чине контролу емисија стратешком приоритетомне само обавезом о поштовању.

2. Уколико је потребно. Основне технологије које се користе у десулфуризацији димних гасова

Методе ФГД-а се могу у широкој мери категоризовати у мокра, полусува и сува процесима. Свака од њих има своје хемијске принципе, услове рада и одговарајуће индустрије.

2.1 ВаровникГипсум мокра десулфуризација (WFGD)

Ово је најшироко примењена метода десулфуризације у централама на угљу и великим индустријским коталима.

Принцип процеса:

СО2 у димном гасу реагује са варовничким лугуром (CaCO3) да би формирао калцијум сулфит, који се даље оксидира у гипс (CaSO4·2H2O).

Главне предности:

• Висока и стабилна ефикасност уклањања SO2 (9599%)

• Зреле, поуздане технологије

• Примјењиво за велике фабрике

• Побочни производ од гипса може се продати за грађевинске материјале

Ограничења:

• Висока потрошња воде

• Већи отпечатак

• Висока почетна инвестиција

• Захтеви за одржавање цевовода за скалирање и шлама

Упркос недостацима, варовни-гипс остаје глобални главни ток за електране и велике системе сагоревања због своје стабилности и доказаног искуства.

2.2 Десулфуризација на бази амонијака (NH3-FGD)

У последњих неколико година, десулфуризација амонијака је добила снажан подвиг, посебно у химијске фабрике, челичарне фабрике, растојање феросилика, коксовачке фабрике и индустријски котели .

Принцип процеса:

СО2 реагује са амонијаком да би формирао амонијачни сулфит/бисулфит, који се затим оксидира да би се добио амонијац сулфат ђубрив .

Предности:

• Ефикасност уклањања SO2 97%

• Способност апсорпције НО2истовремено десулфурисање и делимична денитрификација

• Нуле испуштање отпадних вода

• Вредни нуспродукт аммонијум сулфат

• Нема скалирања, једноставније од варовичане гипса

Проблем:

• Потребно је стабилно снабдевање амонијаком

• Контрола од лизга амонијака

• Виши захтеви за безбедност и вентилацију

За индустрије које желе и смањење емисија и ефикасност ресурса, десулфуризација на бази амонијака све више постаје омиљени избор.

2.3 Полусува десулфуризација (СДА) / Апсорбтор за сушење спреја

Полусуви системи су уобичајени у цементне фабрике, објекти за претварање отпада у енергију, мале електране и котале на биомасу .

Особности:

• Користи хидратисани креч

• Потребно је минимално водене

• Средња ефикасност уклањања SO2 (7090%)

• Ниски трошкови инвестиција

• Једноставна операција и низак ниво одржавања

Иако полусуви системи не могу да достигну ултранике нивое емисије потребне у неким земљама, они остају трошковно ефикасно решење за мање или старије објекте.

2.4 Сува десулфуризација

Суви процеси укључују ињекцију сувих сорбента директно у димни гас. Они се обично користе за:

• Мале индустријске пећице

• Склене пећи

• Протоци изгаса са ниским нивоом SO2

• Пројекти модернизације са ограниченом простором

Суви системи су компактни и лако се одржавају, али њихова ефикасност и потпуност реакције су ниже од влажних система.

3. Уколико је потребно. Како изабрати праву технологију десулфуризације

Избор одговарајућег система ФГД подразумева процену неколико фактора:

3.1 Концентрација СО2 и проток димних гасова

• Високи SO2 + велики проток → преферирају влажне системе (варовник или амонијак)

• Средњи SO2 → полусув

• Ниска СО2 → сува апсорпција

3.2 Водни ресурси и локални прописи

• Региони са недостаком воде (Средњи исток) могу да воле полусухо

• За најстроже стандарде, потребан је амонијак или варовник-гипс

3.3 Употреба нуспродуката

• Ако биљка има купце ђубрива, амонијак десулфуризација постаје економичнији

• Пазари гипса се разликују на међународном нивоу

3.4 Сматрања CAPEX & OPEX

Укупни трошкови укључују електричну енергију, сорбенте, одржавање, радни рад, потрошњу и рачун гипса или амонијачног сулфата. Многи клијенти сада имају приоритет дугорочни оперативни трошкови у односу на почетну инвестицију .

4. Уколико је потребно. Кључне компоненте ефикасног система ФГД

Модерне јединице за десулфуризацију укључују:

• Асорбер торња или спрејач

• Система за припрему лужи

• Опрема за оксидацију ваздуха

• Уклањачи магла

• Циркулационе пумпе

• Системи за руковање нуспродуктима (гипс, амонијац сулфат)

• Системи за сушење и паковање (за растворе на бази амонијака)

• Аутоматизација и онлине праћење

Висока поузданост апсорбера, пумпа и елиминатора магла директно одређује перформансе уклањања СО2.

5. Појам Глобални трендови у технологији десулфуризације

5.1 Прелазак на ФГД за опоравак ресурса

Владе и клијенти све више захтевају решења циркуларне економије. Системи на бази амонијака добро се усклађују са овим трендом, производећи амонијачки сулфат у разреду уместо отпада гипса.

5.2 Више хибридних и интегрисаних система

ФГД се сада често комбинује са:

• СЦР/СНЦР денитрификација

• Одлазак прашине

• Контрола загађења широкопојасног пртљага

• Опрема ЛОК-а

Модерни системи су оптимизовани да постигну ултранике емисије у једном интегрисаном процесу .

5.3 Дигитализација и интелигентна контрола

Мониторинг под утицајем вештачке интелигенције, оптимизована стопа исхране pH/амонијаком и аутоматизовано предвиђање скалирања постају стандардни у напредним биљкама.

5.4 Експанзија на тржиштима у развоју

Земље на Блиском истоку, у југоисточној Азији, Африци и Јужној Америци брзо унапређују стандарде за заштиту животне средине. Раст потражње је посебно јак у:

• Саудијска Арабија

• УАЕ

• Индонезија

• Вијетнам

• Индија

• Казахстан

За извођаче ЕПЦ-а и добављаче опреме, ове регије представљају велике могућности на тржишту.

6. Уколико је потребно. Примене случаја: Где ФГД има највећи утицај

6.1 Електроцентрале на угљ

Још увек највећа инсталацијска база на свету, обично користећи систем од варовника-гипса или амонијака како би се постигла увршњана ниска емисија.

6.2 Феросилицијум и металлургијски постројења

Димни гас често садржи висок ниво SO2 и честице. Десулфуризација амонијака у комбинацији са уклањањем прашине је веома ефикасна.

6.3 Коксова и угљохемијска индустрија

У окружењима богатим амонијаком и променљивим оптерећењима SO2 амонијак-ФГД је посебно погодан.

6.4 Постројења за цемент и прерађивање отпада у енергију

Полусуви и суви системи доминирају због ограниченог простора и мање доступности воде.

7. Будуће изгледе: Кроз сагоревање са нултом емисијама

Како се индустријски свет креће ка карбонској неутралности, технологија десулфуризације ће наставити да се развија према:

• Ништа од отпадних вода

• Мање потрошње енергије

• Виша вредност нуспродукта

• Цифрова контрола пуног процеса

• Интеграција са улажењем ЦО2

ФГД остаје једна од најважнијих еколошких технологија за тешку индустрију, а његова улога ће се повећати све док се стандарди квалитета ваздуха све више оштре.

Закључак

Осубрживање гасова из дима више није само еколошки захтев већ је дугорочна инвестиција у одрживу, конкурентну индустријску операцију. Да ли ће се у фабрици користити варовик-гипс, амонијак, полусуха или сува десулфуризација зависи од услова за емисију, локалних прописа, трошкова рада и вредности нуспоредних производа.

За компаније које желе да постигну изузетно ниске емисије и економске користи, модерна десулфуризација на бази амонијака и хибридни системи за контролу више загађивача представљају нови правац индустрије.