Технология получения высокоэффективного сорбента

Одним из направлений деятельности нашего Консорциума является разработка систем десульфурации газов. Основные проблемы при внедрении системы десульфурации можно выделить следующее:

Стесненные условия строительства на отечественных ТЭС и ТЭЦ. На момент их проектирования и строительства (прошлый век) сероочистка не предусматривалась
Капитальные затраты.
Высокие эксплуатационные затраты, которые приводят к неокупаемости проекта, что ограничивает круг источников финансирования по внедрению.

Для снижения эксплуатационных затрат и обеспечению окупаемости проектов сероочистки нами совместно с Институтом «АкадемРесурсоЭнергоПроект» (разработчик) проведена работа по интеграции системы DALSICA в единый комплекс пылегазоочистного оборудования. Данный комплекс предоставляет Заказчику ряд преимуществ:

Применение собственных апробированных, экономичных систем пылеочистки на базе рукавных и электрофильтров
Предоставление надежных систем сероочистки разработанных в тесном сотрудничестве с мировыми лидерами данного сегмента
Применение лицензионных систем малозатратного приготовления высокоэффективных известковых сорбентов, что обеспечивает окупаемость инвестиций за 2-3 года

DALSICA - технология, которая обеспечивает в НЕСКОЛЬКО РАЗ меньшие затраты на сероочистку.

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

повышение эффективности системы сероочистки
низкие эксплуатационные затраты на очистку газов
прибыльность и сравнительно быструю окупаемость сероочистки
утилизацию (продажу) отходов и другие привлекательные возможности

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.

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:

смешивание золы с мелким известняком (при необходимости может вводится малая добавка любой местной глины, чтобы сгранулировать золу)
гранулирование смеси золы и мелкого известняка, размер гранул 15-25 мм
обжиг (самообжиг) зольно-известняковых гранул в тепловом агрегате (газогенератор-печь)

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.