Как работает процесс десульфуризации дымовых газов с использованием известняка/щелочи и гипса? Руководство от производителей вертикальных мельниц

Введение в процесс десульфуризации дымовых газов (Flue Gas Desulfurization, FGD)

Десульфуризация дымовых газов (FGD – Flue Gas Desulfurization) – это важная технология, используемая электростанциями и промышленными предприятиями по всему миру для удаления диоксида серы (SO₂) из выхлопных газов. По мере ужесточения экологических норм эффективное контролирование уровня SO₂ становится обязательным требованием как для угольных электростанций, так и для различных промышленных процессов. Среди всех существующих методов десульфуризации наилучшими результатами отличились системы влажной очистки, в которых в качестве реагентов применяется известняк или смесь извести и гипса; эффективность таких систем превышает 95%.

Этот всеобъемлющий справочник рассматривает основные принципы, химические процессы и компоненты систем очистки дымовых газов с использованием известняка/юда-гипса, уделяя особое внимание ключевой роли оборудования для измельчения материалов, предназначенных для поглощения загрязнителей, в достижении их оптимальных характеристик.

Химия, лежащая в основе процесса удаления азотных соединений с дымовых газов с использованием известняка/бетона на основе гипса

Понимание химических реакций, протекающих в процессе, крайне важно для осознания того, как системы удаления серы (SO₂) из дымовых газов на основе использования известняка, извести и гипса работают эффективно.

Химия процесса удаления шлаков (FGD – Flue Gas Desulfurization), основанная на использовании извести

В системах, основанных на известняке, основные реакции происходят следующим образом:

1. Поглощение SO₂СО₂, содержащийся в дымовых газах, растворяется в каплях сульфата: SO₂(g) + H₂O → H₂SO₃ (aq)
2. НейтрализацияСульфурная кислота реагирует с известняком (CaCO₃): H₂SO₃ + CaCO₃ → CaSO₃ + CO₂ + H₂O
3. окислениеВоздух вводится для окисления сульфита кальция до сульфата кальция (гипса): 2CaSO₃ + O₂ → 2CaSO₄
4. КристаллизацияСульфат кальция оседает в виде кристаллов гипса: CaSO₄ + 2H₂O → CaSO₄·2H₂O (твердое вещество)

Химия процесса удаления серных соединений (FGD) на основе лимона

Системы, основанные на оксиде лимона, работают по аналогичному принципу, но начинаются с использования извести кальция (CaO) или гидратированной извести (Ca(OH)₂:

1. Разжижение(Если используется известь кальция): CaO + H₂O → Ca(OH)₂
2. Поглощение SO₂SO₂(g) + H₂O → H₂SO₃ (aq)
3. НейтрализацияH₂SO₃ + Ca(OH)₂ → CaSO₃ + 2H₂O
4. Окисление и кристаллизацияПохоже на системы, в которых в качестве конечного продукта получается гипс из известняка.

Основные компоненты системы влажной обработки дымовых газов (Wet FGD – Wet Flue Gas Denitrification)

Полная система влажной обработки дымовых газов (FGD – Flue Gas Desulfurization) включает в себя несколько взаимосвязанных компонентов, которые работают совместно для эффективного удаления серы (SO₂) из дымовых газов.

1. Система подготовки абсорбирующих материалов

Сердцевиной системы FGD является правильная подготовка абсорбирующего материала. Известняк или известь должны быть измельчены до определенной степени тонкости для максимизации площади поверхности и реакционной способности. Обычно для применения в системе FGD известняк измельчается до такой степени, чтобы 90–95% частиц проходили сквозь сито с размером ячеек 325 меш (44 микрона) или были еще мельче. Такой оптимальный размер частиц обеспечивает полное растворение известняка в реагенте и его полную реакцию с оксидом серы (SO₂) при одновременном минимизировании потребления реагентов.

Система измельчения обычно включает в себя дробилки для первичного уменьшения размера материала, за которыми следуют мельницы для дальнейшего тонкого измельчения. Выбор оборудования для измельчения существенно влияет на общую эффективность и эксплуатационные затраты системы FGD (Flue Gas Desulfurization).

2. Абсорбционная башня

Абсорбционная башня – это место, где происходит фактическое удаление серой хлоридной (SO₂) из дымовых газов. Дымовые газы поступают в башню и вступают в контакт с известняковой или известковой суспензией. Современные системы очистки дымовых газов от серы (FGD – Flue Gas Desulfurization) используют различные конструкции абсорбторов, включая распылительные башни, башни с решетчатыми элементами и реакторы с струйным кипением. Каждая конструкция оптимизирует контакт газа с жидкостью с целью повышения эффективности поглощения серы.

3. Система подачи реагентов

Эта система точно контролирует скорость подачи приготовленной суспензии абсорбента, обеспечивая оптимальное соотношение ее компонентов с концентрацией SO₂ в дымовых газах. Автоматические системы управления регулируют скорость подачи на основе данных о концентрации SO₂ в реальном времени, что позволяет поддерживать стабильную эффективность процесса и одновременно минимизировать потребление реагентов.

4. Система окисления воздуха

Принудительная окислительная реакция играет ключевую роль в получении гипса, пригодного для продажи в качестве побочного продукта. В реакционный контейнер вводится сжатый воздух, который превращает сульфит кальция в сульфат кальция (гипс). Надлежащая окислительная реакция обеспечивает образование кристаллов гипса высокого качества, легко удаляемых от воды.

5. Система осушения гипса

Эта система удаляет воду из гипсовой суспензии, образующейся в абсорбере. Гидроциклоны и вакуумные ленточные фильтры обычно позволяют довести конечное содержание влаги до 10% или меньше, в результате чего получается гипс, пригодный для коммерческого использования в производстве гипсовых панелей, производстве цемента или сельскохозяйственных целей.

Критическая роль шлифовки в повышении эффективности процесса удаления золь (FGD – Flue Gas Desulfurization)

Эффективность системы FGD в значительной степени зависит от качества подготовленного абсорбента. Правильная мельничная обработка абсорбента позволяет достичь нескольких важных целей:

Оптимизация размера частиц

Более мелкие частицы известняка быстрее растворяются в шламе очистителя, обеспечивая большую площадь для реакции с SO₂. Это приводит к повышению эффективности удаления SO₂ и снижению потребления известняка. Оптимальная тонкость известняка для использования в системах газоочистки обычно составляет 90–95% по ситу 325 меш; некоторые современные системы требуют ещё более тонкой мельчины.

Повышение реакционной способности

Мелкие частицы более полно реагируют с SO₂, что уменьшает количество нереагировавшего известняка в побочном продукте — гипсе. Это особенно важно для получения гипса высокой чистоты, пригодного для коммерческого использования.

Надежность системы

Надлежащим образом подготовленный известняк с однородным распределением размеров частиц предотвращает возникновение проблем в работе системы, таких как засорение сопел, образование налетов на трубопроводах и износ насосов, обеспечивая бесперебойную и безотказную работу FGD-системы.

Рекомендуемые решения для шлифования для применения в системах FGD

Выбор соответствующего оборудования для шлифовки крайне важен для оптимизации работы системы FGD (Flue Gas Desulfurization). Основываясь на обширном опыте по поставке оборудования для электростанций и промышленных предприятий, мы рекомендуем следующие решения для подготовки абсорбентов, используемых в системах FGD:

Мельница серии MTW с трапециевидным цилиндром для приложений с высокой производительностью

Для крупных электростанций, требующих высокой производительности при обработке измельчённого известняка,Треугольная мельница серии MTWПредлагается идеальное решение. Мельница имеет производственную мощность от 3 до 45 тонн в час и способна производить порошок с размером зерен в диапазоне от 30 до 325 меш (регулируемое до 0,038 мм), что позволяет удовлетворять потребности даже крупнейших системы улавливания диоксидов серы (FGD – Flue Gas Desulfurization).

Серия MTW включает в себя несколько передовых функций, которые особенно полезны для применения технологий удаления сульфидов из дымовых газов (FGD – Flue Gas Desulfurization):

• Дизайн лопаты с антиизносными элементамиИспользование комбинированных лопаточных пластин позволяет снизить затраты на техническое обслуживание.
• Оптимизация изогнутых воздуховодовСнижает сопротивление воздуха и повышает эффективность передачи энергии.
• Целостная передача с коническими зубчатыми колесамиДостигается эффективность передачи данных на уровне 98%.
• Структура, устойчивая к износу и образующая спиральную формуБлагодаря неблокирующей архитектуре повышается эффективность сортировки воздуха.

Для систем FGD (Flue Gas Denitrification – денитрификация дымовых газов), используемых на электростанциях средней и крупной мощности…Модель MTW215GОсобенно рекомендуется этот вариант, поскольку он обеспечивает производственную мощность от 15 до 45 тонн в час при мощности основного двигателя в 280 кВт. Данная модель эффективно обрабатывает сырье размером до 50 мм, достигая необходимой степени измельчения, что способствует оптимальной работе системы FGD.

Вертикальный валковый мельниц серии LM для интегрированных решений

Когда учитываются ограничения по пространству или необходимость интегрированных операций,Вертикальный валковый мельничный комплекс серии LMПредставляет собой компактное и эффективное решение для производства абсорбента, используемого в системах флуоридационной обработки дымовых газов (FGD – Flue Gas Desulfurization). Мощность этих мельниц варьируется от 3 до 250 тонн в час; возможно производство порошка с размером помех от 30 до 325 меш (при использовании специальных моделей – до 600 меш). Благодаря своей универсальности эти мельницы подходят для решения различных требований, связанных с процессами флуоридационной обработки дымовых газов.

Основные преимущества серии LM для применения в технологиях FGD включают:

• Компактный интегрированный дизайнСочетание функций дробления, измельчения и сортировки позволяет уменьшить площадь занимаемых помещений на 50%.
• Низкие операционные затратыБлагодаря конструкции безконтактного шлифовочного валика и диска срок службы изнашиваемых деталей увеличивается в 3 раза.
• Энергетическая эффективностьСпособ позволяет снизить потребление энергии на 30–40% по сравнению с системами, использующими шаровые мельницы.
• Интеллектуальная система управленияС функцией автоматического управления от экспертов, обеспечивающей переключение между удаленным и локальным режимами работы.
• Соблюдение экологических нормС полностью герметичной конструкцией и режимом работы при отрицательном давлении уровень выбросов пыли составляет менее 20 мг/м³.

Это текст, который не был полностью переведен на русский язык, поскольку он содержит специфические термины и фразы, которые могут иметь разное значение в зависимости от контекста. Если вы хотите, чтобы я попытался перевести весь текст, пожалуйста, укажите его полностью.Модель LM220KОсобенно подходит для крупномасштабных систем удаления серных соединений (FGD – Flue Gas Desulfurization) и обладает производственной мощностью от 36 до 105 тонн в час при использовании главного двигателя мощностью 800 кВт. Способность обрабатывать материалы размером до 50 мм и производить порошок с размерными характеристиками 170–45 мкм (сетка 80–325) делает этот оборудование отличным выбором для электростанций, нуждающихся в надежной и массовой переработке известняка.

Операционные аспекты систем тонкого измельчения для устранения дымовых газов

Успешная эксплуатация установки FGD требует учета ряда ключевых факторов, связанных с процессом помола:

Управление содержанием влаги

Исходный материал для производства извести обычно содержит поверхностную влагу, которую необходимо удалять в процессе мельчения. Наличие соответствующих возможностей для сушки или использование мельнических систем, способных справляться с определенным уровнем влаги, крайне важно для обеспечения стабильной работы производственного процесса.

Защитное снаряжение

Измельчение известняка сопряжено с серьезными проблемами износа. При выборе мельниц с соответствующими мерами защиты от износа – например, используя изделия с твердой поверхностью для измельчения и противоизносные вкладыши – удается увеличить промежутки между техническими обслуживаниями и снизить эксплуатационные затраты.

Контроль распределения размеров частиц

Достоверное распределение размеров частиц крайне важно для эффективности процесса удаления вредных веществ (FGD – Flue Gas Desulfurization). Современные системы измельчения с встроенными сортировочными устройствами позволяют точно контролировать степень тонкости готового продукта, обеспечивая максимальную реактивность абсорбента в процессе улавливания загрязнителей.

Интеграция систем

Система измельчения должна надежно интегрироваться с системами подготовки, хранения и подачи суспензии. Точно спроектированная такая интегрированная система обеспечивает непрерывную и надежную работу всего процесса FGD (Flue Gas Desulfurization – десульфуризация дымовых газов).

Экономические аспекты: затраты против эффективности

При оценке решений по шлифовке с использованием метода FGD (Flue Gas Desulfurization – десульфуризация дымовых газов) необходимо учитывать несколько экономических факторов:

Капитальные вложения

Вертикальные валковые мельницы, как правило, требуют более крупных начальных инвестиций по сравнению с традиционными шаровыми мельницами, но обладают значительными преимуществами с точки зрения эксплуатационных затрат и требований к помещению, необходимом для их размещения.

Операционные затраты

Энергопотребление составляет наибольшую часть эксплуатационных затрат систем помола. Современные вертикальные мельницы могут снизить удельное энергопотребление на 30–40% по сравнению с шаровыми мельницами, что позволяет значительно сэкономить средства за весь срок их службы.

Требования к техническому обслуживанию

Выбор оборудования значительно влияет на затраты на техническое обслуживание и его доступность. Системы с долгим сроком службы комплектующих и удобством доступа для обслуживания сокращают время простоя и связанные с этим расходы.

Качество побочного продукта

Качество земляного поглощающего материала напрямую влияет на качество побочных продуктов производства гипса и их рыночную привлекательность. Гипс высокого качества может приносить дополнительный доход, частично компенсируя операционные затраты на обработку выбросов (FGD – Flue Gas Desulfurization).

Будущие тенденции в технологиях FGD

Эволюция технологии FGD продолжается с появлением нескольких новых тенденций:

Ультратонкое измельчение для повышения реакционной способности

Исследования показывают, что сверхмелкие частицы известняка (D90 < 10 мкм) могут значительно повысить эффективность удаления SO₂ при одновременном снижении потребления реагентов. Прогрессивные технологии измельчения, позволяющие получать такие мелкие частицы, становятся всё более важными.

Интеграция с системами улавливания углерода

По мере развития технологий улавливания углерода системы очистки дымовых газов (FGD) могут быть интегрированы с этими процессами, что потребует корректировок в процессе подготовки поглощающих средств и проектировании самой системы.

Цифровизация и интеллектуальная оптимизация

Интеграция датчиков Интернета вещей (IoT), алгоритмов прогнозного анализа и алгоритмов оптимизации на основе искусственного интеллекта преобразует процесс работы установок для удаления влажных зол (FGD – Flue Gas Desulfurization), позволяя в реальном времени откорректировать параметры мельничного процесса в зависимости от изменяющегося качества топлива и условий работы установки.

Заключение

Десульфуризация дымовых газов с использованием известняка/извести с гипсом является проверенной и высокоэффективной технологией для контроля выбросов SO₂ из промышленных источников. Эффективность и надежность этих систем в первую очередь зависят от правильной подготовки абсорбирующего материала, поэтому выбор подходящего оборудования для его измельчения представляет собой важное решение.

Современные технологии вертикального измельчения, такие как треугольные мельницы серии MTW и вертикальные роликовые мельницы серии LM, обладают значительными преимуществами с точки зрения энергоэффективности, контроля размера частиц и надежности работы по сравнению с традиционными системами измельчения. Сотрудничество с опытными производителями оборудования для измельчения, понимающими специфические требования процессов обработки дымовых газов (FGD), позволяет электростанциям и промышленным предприятиям оптимизировать свои системы контроля выбросов для достижения максимальной эффективности и экономической жизнеспособности.

По мере того как экологические нормы продолжают ужесточаться во всем мире, важность эффективных и надежных систем удаления опасных выбросов (FGD – Flue Gas Desulfurization) будет только расти. Инвестиции в современные технологии помолки позволяют операторам сегодня соблюдать экологические требования, одновременно оптимизируя операционные затраты и сохраняя конкурентное преимущество на рынке, становящемся все более осведомленным в вопросах охраны окружающей среды.