Сероочистка дымовых газов

Образующиеся в процессе сжигания сернистых топлив дымовые газы содержат окислы серы с относительно небольшой концентрацией (0, 1 0, 3%). В то же время выброс дымовых газов на ТЭС достигает нескольких миллионов кубометров в год. Очистка таких больших объёмов газов при довольно низкой концентрации в них окислов се­ры не только является технически сложной задачей, но и связана с дополнительными затратами. В число основных достоинств сероочистки газов следует отметить её высокую эффективность (удаляется до 90 95% серы) и возможность применения практически вне зависимости от вида топлива. К недостаткам сероочистки следует отнести сравнительно большие капиталовложения и практически невозможность определить на сегодняшний день для большинства методов их эксплуатационную надежность, валики также эксплуатационные расходы.

В связи с отмоченными трудностями установки по сероочистке промышленного развития в энергетике Росси пока не получили. Прак­тически доведенными до стадии промышленного внедрения считаются только известковый и известняковый методы. Из других методов как наиболее перспективные в коммерческом отношении рассматриваются магнезитовый, содовоциклический и двухцикличный щелочной.

Организация сероочистки дымовых газов по любому из известных способов увеличивает себестоимость вырабатываемой иа ТЭС энергии на 15 20%, а стоимость 1 кВт установленной мощности возрастает на 30 45%.

а) Известняковый и известковый методы

Данные методы включает в себя несколько вариантов мокрой очистки газов с использованием извести Са(ОН)₂ или известняка СаСО₃. В основе процессов лежат химические реакции

СаСО₃ + SO₂ + H₂О СaSO₃ Н₂О + СО₃ ( 3.11 )

Са(ОН)₂ + SO₂СaSO₃ Н₂О + H₂О (3.12)

В обоих процессах шлам, состоящий из продуктов реакции, летучей золы и не прореагировавших компонентов, после обезвоживания удаляется в отвал. Эффективность улавливания окислов серы составляет 85 95% при работе на топливе с S^Р = 3, 5 4, 0%. К числу преимуществ установок данного типа относятся высокая надеж­ность, сравнительно невысокие капитальные и эксплуатационные затраты и возможность снижения выбросов летучей золы. Недостат­ками являются отсутствие выхода товарной продукции и значительный выход шлама, что чревато опасностью вторичного загрязнения. Поэтому установки такого типа не рекомендуются для городских ТЭС, то есть именно там, где проблема снижения SO_X стоит особенно остро.

б) Двухцикличный щелочной метод

В основе метода (рис.1.15) лежит скрубберный процесс очист­ки дымовых газов осветленным раствором солей натрия или аммиака с последующей обработкой известью или известняком. В результате образуется шлак, идущий в отвал и щелочной раствор, который используется для скрубберного процесса:

Na₂SO₃ + SO₂ + H₂O 2NaHSO₃ (1.13)

2NaHSO₃ + Са(HO)₂ Na₂SO₃ + H₂О + СaSO₃ Н₂О(1.14)

Рис.1.15. Схема двухцикличного щелочного скрубберного процесса очистки (1 – смесительный бак; 2 – скруббер; 3 – реактор; 4 – отстойник; 5 – фильтр; 6 – сливной бак)

Эффективность очистки от SO₂ достигает 90 99%. Преимуществами метода являются сравнительно низкая стоимость, минимальная коррозия оборудования и малая склонность к образованию твердых отложений в скруббере, возможность одновременного снижения выбросов твердых частиц. К недостаткам следует отнести необходимость удаления большого количества бросового шлама.

в) Магнезитовый метод

Дымовые газы поступают в адсорбер, где орошаются суспензией,

Содержащие кристаллы сульфита и сульфата магния и окиси магния.

Поглощение SO₂ происходит по двум реакциям:

SO₂ + МgО + 6Н₂O МgSO₃ H₂O (1.15)

SO₂ + МgО + 3H₂O МgSO₃ H₂O (1.16)

Образовавшийся в процессе реакции дополнительный сульфит магния после сушки поступает на кяльцинацию, в процессе которой выделяется SO₂ и восстанавливается МgО. Полученная двуокись серы перегоняется в 98 % -ную серную кислоту или элементарную серу, а МgО возвращается в процесс (потери при регенерации составляют 5 10%).

Основными достоинствами метода являются получение высококачественных побочных продуктов (серная кислота, сера) и возможность получения КПД по сероулавливанию до 90% при весьма широком диапазоне изменения концентрации SO₂ в дымовых газах.