Главная » 2011 » Ноябрь » 26 » Характеристики золоуловителей и очистка продуктов сгорания от оксидов серы.
18:22
Характеристики золоуловителей и очистка продуктов сгорания от оксидов серы.
СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗОЛОУЛОВИТЕЛЕЙ В табл. 26.2 приведены примерные данные, характеризующие золоуловители различной конструкции. Циклоны НИИОГаз и батарейные циклоны преимущественно применяют в котлах малой и средней мощности — до 160 т/ч при слоевом и факельном сжигании топлива. Мокропрутковые золоуловители используют при небольшом
Таблица 26.2. Характеристики золоуловителей содержании серы в топливе и повышенных требованиях к очистке газов. Наиболее сложные и дорогие золоуловители — электрофильтры и комбинированные золоуловители— батарейные циклоны с электрофильтрами применяют в котельных установках большой мощности при высоких требованиях к очистке продуктов сгорания, удаляемых в атмосферу.
ОЧИСТКА ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ ОТ ОКСИДОВ СЕРЫ В продуктах сгорания, удаляемых в атмосферу из котлов, работающих на топливах, содержащих органическую и колчеданную серу, имеются оксиды серы. В основном они находятся в виде S02 и в небольшом количестве, до 1—2 %, в виде S03. Механизм образования S02 и S03 при сжигании топлива рассмотрен ранее. Количество оксидов серы в газах, кг/ч, определяется по формуле где Bp — расчетный расход топлива, кг/ч; SO+K —содержание горючей серы в рабочей массе топлива, %; mso2 и ms — молекулярные массы сернистого ангидрида и серы. Содержание S02 в продуктах сгорания топлива относительно мало. Например, для мазута при содержании в нем серы Sg+K =5 % оно составляет примерно 0,3%. Относительно малая концентрация оксидов серы в продуктах сгорания значительно затрудняет решение вопроса их очистки. Система очистки газов от оксидов серы должна обеспечивать достаточно полное их удаление из газов, возможность использования получаемых в процессе сероочистки конечных продуктов и существенно не удорожать себестоимость вырабатываемого пара. Возможно применение следующих методов очистки газов от S02 и S03: 1) абсорбция жидкими растворами различных веществ; 2) адсорбция с применением в качестве адсорбента твердого вещества; 3) поглощение S02 и S03 различными веществами с образованием при этом других соединений. Указанные методы очистки обычно комбинируют. Например, адсорбция и абсорбция часто сопровождаются переводом сорбированного газа в другое соединение. При некоторых методах очистки регенерация поглощенного S02 не производится, например при известковом способе очистки, при котором образовавшийся в результате реакции поглощения S02 сернокислый кальций CaS04 является конечным продуктом очистки. Различают методы мокрой и сухой очистки газов. Известны две группы методов мокрой очистки. Первая основана на осуществлении процессов, при которых сначала происходит удаление S02 за счет его физического растворения в различных поглотителях, затем поглощенный SO2 выделяется из растворителя путем его нагрева или отгоняется под вакуумом, а растворитель может быть снова использован для очистки. Наиболее удобным и дешевым поглотителем является вода, однако она малоэффективна при низких концентрациях S02, и поэтому приходится применять более эффективные и дорогие поглотители. В поглотительных растворах используются различные соединения щелочноземельных металлов (ксилетин, высшие спирты и др.). Во второй группе методов мокрой очистки, более распространенной, в качестве поглотителя применяют водные растворы или взвеси веществ, переводящие оксиды серы в сульфиты и сульфаты. При этом одним из наиболее эффективных абсорбентов оказался аммиак. В такой сероулавливающей установке аммиак вступает во взаимодействие с сернистым ангидридом с образованием сульфита аммония: 2Ш3 + SO, + Н20 = (NH3)2 S03, (26.8) а сульфит аммония затем поглощает SO2 с образованием при этом бисульфита аммония: (NH3)2S03 + S02 + Н20 = 2NH4HS03. (26.9) Образовавшийся раствор бисульфита аммония может быть затем переработан в товарную продукцию. Технологическая схема осуществленного в промышленном масштабе метода мокрой очистки продуктов сгорания показана на рис. 26.6. В этой установке для удаления S02 из газов используется щелочная вода, в которую добавляется дополнительно небольшое количество щелочи в виде водной взвеси мела. Продукты сгорания поступают в абсорбер при температуре 120°С, Вода с добавкой щелочи орошает насадку абсорбера и стекает противоточно по отношению к движущемуся вверх потоку газов. Из абсорбера вода подается в отстойник. Перед отстойником в воду Рис. 26.6. Пример принципиальной технологической схемы мокрой очистки газов от оксидов серы: 1 — абсорбер; 2—фильтр; 3 — отстойник; 4— аэраторы; 5 — насос
добавляется раствор сернокислого марганца или гидрооксида железа и марганца, которые являются катализаторами в процессе окисления S02 с образованием сульфата кальция. Окисление S02 непосредственно в абсорбере нежелательно, так как приводит к уменьшению растворяющейся способности воды. Процесс окисления производится в аэраторе, куда подается воздух. Шлам из отстойника задерживается в фильтре, а сбросная вода добавляется к основному потоку воды, направляемому в отстойник. Товарных продуктов при этом методе очистки газа не получается. Существенными недостатками всех мокрых методов очистки являются насыщение очищенных газов водяными парами и снижение их температуры, в результате чего потоки газа опускаются вблизи места их выброса, где концентрация S02 может стать больше, чем при выбросе неочищенного газа. Для осуществления таких систем требуется громоздкая и сложная аппаратура, выполняемая из нержавеющей стали. В настоящее время основные работы по очистке газов ведутся в области разработки и совершенствования методов сухой очистки. Рис. 26.7. Пример принципиальной технологической схемы очистки газов от оксидов серы адсорбционным способом с применением полукокса: 1 — воздухоподогреватель; 2 — дымосос; 3 — адсорбер; 4 — вентилятор; 5 — вентилятор высокого давления; 6 — десорбер; 7 — циркуляционная воздуходувка; 8 — подогреватель газа; 9 — выпуск адсорбента; 10 — сито
Методы сухой очистки основаны на способности неорганических солей металлов, в основном оксидов и карбонатов, при высокой температуре адсорбировать оксиды серы с образованием сульфитов и сульфатов этих металлов. В присутствии кислорода окисление происходит практически до образования сульфатов. Адсорбентами могут быть оксиды алюминия, марганца, железа, калия, натрия и др. Адсорбционный метод улавливания. В качестве адсорбента при повышенной температуре может быть использован активированный уголь. Сорбирующая способность угля снижается по мере его работы. Восстановление ее воз¬можно обработкой угля при температуре примерно 600 °С. Сорбированный активированным углем S02 частично окисляется до S03 и при наличии водяного пара образует серную кислоту. Установка должна выполняться из кислотоупорного материала, что требует больших затрат на ее сооружение.
На рис. 26.7 показана схема установки, в которой в качестве адсорбента применен полукокс твердого топлива, очищенной от серы. В газах, покидающих десорбер, содержание СО2 составляет 10—15% начального. Установка подвергается сильной коррозии в области температур ниже температуры точки росы. Описанные и другие предложенные методы мокрой и сухой очистки продуктов сгорания топлива от оксидов серы, удаляемых в атмосферу из котлов, не получили еще широкого промышленного применения вследствие больших капитальных затрат, необходимых для их сооружения, а также значительных расходов на эксплуатацию. В настоящее время основными мероприятиями для предотвращения загрязнения атмосферы оксидами серы являются методы очистки газа непосредственно в процессе сжигания топлива, а также уменьшения концентрации SO2 и S03 в приземном слое воздуха путем рассеивания продуктов сгорания за счет удаления их в атмосферу высокими трубами.
