МАЛОЗАТРАТНАЯ сероочистка дымовых газов

Мягков Юрий Петрович, к.т.н., технический директор «Консорциум Энергомашэкология», Долгополов Владимир Николаевич, директор института «АкадемРесурсоЭнергоПроект»

Деятельность нашего Консорциума началась в 2003 году. За это время удалось реализовать проекты в различных отраслях промышленности: энергетика, металлургия, цементная промышленность, целлюлозно-бумажная, сжигание биотоплива и т.д. Объемы очищаемых газов составляют от нескольких тысяч до нескольких миллионов м3 в час. Приведу пример некоторых объектов: Бурштынская ТЭС (строительство 6-ти электрофильтров для трех блоков 200 МВт каждый), ОАО «Запорожсталь» (аспирационная установка хвостовых частей 6-ти агломашин), ОАО «Магнитогорский МК» (аспирационная установка литейного двора ДП №6) и др. Подробная информация представлена в разделе ВНЕДРЕНИЯ.

 DSC_6880  mmk-filtr-min 

Рис. 1 – Монтаж рукавного фильтра (слева), электрофильтр на ОАО «ММК» (справа)

В качестве газоочистных аппаратов применяются собственные разработки. При их проектировании использован более чем 30-ти летний опыт научных исследований, инженерных наработок и промышленной эксплуатации, что позволило создать ряд новых технических решений в области электрической и тканевой очистки газов. Созданные конструкции и методы их монтажа позволяют в тех же корпусах фильтров или на тех же строительных площадях добиваться предельно допустимых норм по выходной концентрации пыли.

Например, элемент осадительный (рис.2), в наших электрофильтрах имеет WS-образную форму. Преимуществом данного элемента является: повышенная жесткость, абразивная стойкость, препятствование вторичному уносу пыли, низкое аэродинамическое сопротивление и возможность работы при температурах до 450°С.

pic2

Рис. 2 – Электрод осадительный из элементов WS-образной формы

Применение элемента данной формы позволяет создать высокоэффективное поле с постоянной плотностью токов по ходу движения газа.

 поле

Рис. 3 – Высокоэффективное поле электрофильтра

Элемент осадительный и ряд других конструктивных решений запатентованы и обеспечивают надежную эксплуатацию с высокой степенью очистки.

Одним из направлений деятельности нашего Консорциума является разработка систем десульфурации газов. Разработка проектов десульфурации газов по мокрому и полусухому методам для наших Заказчиков ведется в тесном сотрудничестве с нашими партнерами, компаниями с мировым именем, Steuller (Германия) и Luehr Filter (Германия). В сероочистках в качестве сырья для приготовления реагента (сорбента диоксида серы) используется известняк (мокрый метод) и известь (полусухой метод). Используя богатый опыт европейских партнеров, нами налажено производство большинства узлов установок наших производственных площадях в Запорожье и Магнитогорске, что позволяет Заказчику получить качественный и надежный в эксплуатации продукт по честной цене.

Для каждого Заказчика, в зависимости от исходных данных, ряда факторов, разрабатывается ТЭО с определением оптимального метода очистки газов от твердых частиц и диоксида серы, расчетом стоимости капитальных и эксплуатационных затрат. Требования к работе пылегазоочистных установок постоянно повышаются, при этом на всех ТЭС и ТЭЦ, спроектированных и построенных в прошлом веке в СНГ, сероочистка не предусматривалась. Поэтому на большинстве станций негде разместить узлы типовых систем, а привычные «наилучшие доступные технологии» сероочистки требуют значительных площадей, высокие эксплуатационные затраты приводят к неокупаемости проекта, а штрафы за выбросы соизмеримы с затратами на внедрение и эксплуатацию, что ограничивает круг источников финансирования по внедрению сероочисток.

Отличительная черта нашего Консорциума – комплексное решение экологических и связанных с ними вопросов, поэтому мы проводим поиск возможностей предложить своим заказчикам оптимальные решения. Одним из таких решений стал результат совместной работы с Институтом «АкадемРесурсоЭнергоПроект» по интеграции системы DALSICA в единый комплекс пылегазоочистного оборудования. Данный комплекс предоставляет Заказчику ряд преимуществ:

Интеграция малозатратной системы приготовления сорбента DALSICA в поставляемый комплекс пылегазоочистного оборудования обеспечивает:

DALSICA: Алюмо-Силикаты Кальция – Двойного назначения (Сорбенты и Вяжущие)

Во всех типовых системах сероочистки массопотоки начинаются закупкой кальциевого сырья для приготовления сорбента SO2 и заканчиваются образованием гипсоподобного отхода сероочистки.

Все эффективные системы – как мокрые, так и полусухие – осуществляют многократную рециркуляцию сорбента для его наиболее полного использования и снижения затрат на него.

Мокрые сероочистки: Сырьё для приготовления сорбента – крупный известняк с высоким содержанием CaCO3. При пониженном содержании CaCO3 – рост затрат на тонкий помол или меньшая эффективность сероочистки. Сорбент – водная суспензия тонкомолотого известняка, приготовленная на ТЭС. Отход – заменитель природного гипса, имеющий сбыт при условии его затратного кондиционирования и наличия потребителей.

Мокро-Сухие сероочистки: Сырьё для приготовления сорбента – покупная «товарная» известь, как правило комовая. Сорбент – водная суспензия гашеной извести, приготовленная на ТЭС из покупной извести. Отход – влажный труднообезвоживаемый шлам, как правило не имеющий спроса.

ПолуСухие сероочистки: Сырьё для приготовления сорбента – покупная «товарная» известь, как правило комовая, требует помола и гашения на ТЭС. Сорбент – полусухая тонкомолотая гашеная известь, обычно в смеси с золой-уносом. Отход – шлам или влажный порошок, как правило не имеющий спроса.

Технология DALSICA обеспечивает в НЕСКОЛЬКО РАЗ меньшие эксплуатационные затраты на сероочистку.

Основные особенности и преимущества технологии и систем DALSICA:

1. Для получения извести и приготовления сорбента сероочистки используется наиболее дешевое и доступное сырьё – мелкие (5-10-20 мм) отсевы известняковых карьеров, в том числе низкосортного известняка. В карьерах известняка всех стран около 25-30% извлеченного из недр известняка составляют мелкие фракции, которые имеют малый спрос, так как непригодны для получения извести в типовых печах. Мелкие отсевы направляют в отвалы карьеров или за малую цену (погрузка) – на дорожное строительство.

 Таблица - Цены на закупку сырья для приготовления сорбента для сероочисток

Сырьё кальциевое

Цены, Украина, 2013, USD

Цены, США, 2013, USD

Известняк товарный сортовой

20-25

25

Известняк несортовой, мелкий (для DALSICA)

5-7 5-10

Известь товарная негашеная

125 115

Известь товарная гашеная

160 145

2. Получение негашеной извести СаО из мелкого известняка СаСО3 – обжиг при температуре 900-1000ºС (наиболее энергоёмкая операция) – выполняется за счет газификации остаточного невыгоревшего углерода в золе ТЭС и сжигания образовавшегося синтез-газа. Содержание углерода в золах практически всех ТЭС – достаточное для обжига известняка на известь в системе DALSICA.

В автономных установках, работающих на значительном расстоянии от угольных ТЭС, или в других отраслях, где не образуется зола-уноса, система DALSICA может использовать любой углеродсодержащий твердый материал – мелкий уголь, отходы углеобогащения, торф и другие дешевые энергоносители.

Основные операции:

Основные узлы производства сорбента DALSICA и основные тепловые процессы

Основные термохимические реакции в газогенераторе-печи DALSICA:

СаСО3 тв + Q1 = СаО тв + СО2 газ – эндотерм. (известняк выделяет СО2 и превращается в известь)

СО2 газ + С золы тв + Q2 = 2СО газ – эндотерм. (СО2 из СаСО3 газифицирует углерод золы С)

2СО газ + О2 газ = 2СО2 газ + Q3 – экзотерм. (СО выделяется из гранул и сгорает в слое гранул).

Пример: на 100 кг СаСО3 и 12 кг С исходных (стех.):

Q1 = 175 МДж; Q2 = 168 МДж; Q3 = 569 МДж

Баланс = +569– 175– 168 = +226 МДж.

Выход: 56 кг СаО или (после увлажнения) 74 кг Са(ОН)2.

3. Особенность высокотемпературного (900-1000ºС) теплового агрегата DALSICA – отсутствие в нём привычной тяжелой огнеупорной футеровки. Благодаря этому тепловой блок, как и все другие узлы системы DALSICA, имеют малый вес (несколько тонн) и транспортабельны, в том числе в «контейнерном» исполнении заводской готовности (2,4м × 2,4м × 3-6-9м). Это дает возможность поставлять Заказчику все узлы заводской готовности, что сокращает сроки монтажа и запуска, а также перемещать при необходимости весь комплект оборудования на другой объект.

4. Операции гашения извести и помола извести как таковые отсутствуют, следовательно, не требуют затрат, – так как при увлажнении продуктов обжига DALSICA (самообожженных гранул) они саморазрушаются, при этом негашеная известь СаО за счет гидратационного увеличения её объема в 2-3 раза превращается в субмикронный порошок Са(ОН)2.

СаО + Н2О = Са(ОН)2

5. Полученный (полу)сухой продукт представляет собой наиболее эффективный сорбент SO2, HCl, HF и ряда других загрязнителей дымовых газов, так как обладает высокой удельной поверхностью и сорбционной емкостью. Высокая эффективность полусухого пористого сорбента DALSICA обеспечивает высокую степень утилизации кальциевого сырья (Са/S) – на уровне мокрых сероочисток.

6. Наиболее эффективный из сорбентов DALSICA обеспечивает степень сероочистки до 80-90% при вводе его в газоход между воздухоподогревателем и имеющимся узлом пылеочистки без установки реактора и без рециркуляции (one-through), а с типовыми реактором и рециркуляцией – до 98-99% и более.

7. Продукт DALSICA обладает также вяжущими свойствами, что обеспечивает получение отхода сероочистки в сухом сыпучем виде с предотвращением пыления. Избыток произведенного на ТЭС продукта DALSICA – готовое вяжущее для местной стройиндустрии, в производстве газобетона, силикатного кирпича, сухих строительных смесей и других.

8. Продукт обжига DALSICA является наиболее дешевым и оптимальным средством детоксикации жидких отходов мокрых сероочисток, а также обезвоживания и утилизации, выделенных из них токсинов. Поэтому системы DALSICA применимы на угольных ТЭС и других предприятиях, где работают мокрые сероочистки.

Консорциум Энергомашэкология включает:

Это позволяет выполнять проектирование, изготовление, монтаж, пуско-наладочные работы и сдачу «под ключ» объектов газоочистки для металлургической, энергетической, цементной, пищевой и других отраслей промышленности с учетом оптимизации логистических затрат.

  

«Консорциум Энергомашэкология»

+38 050 484 24 31, ymyagkov@em-eco.net.ua, www.em-eco.net.ua

Мягков Юрий

 

Институт АкадемРесурсоЭнергоПроект

+38 067 466 62 64, arep@dalsica.com, www.dalsica.com

© (раздел DALSICA) – В.Долгополов, 1989-2016.