Известняковый (известковый) метод

Метод очистки основан на нейтрализации сернистой кислоты, получающейся в результате растворения двуокиси серы, содержащейся в дымовых газах, щелочными реагентами: гидратом окиси кальция (известью) или карбонатом кальция (известняком). При этом протекают следующие реакции:

 

Ca(OH)₂+S0₂=CaS0₃+H₂0

CaC03+S0₂=CaS03+C0₂

 

В результате этих реакций получается сульфит кальция, частично окисляющийся в сульфат. В большинстве случаев продукты нейтрализации не используются и направляются в отвал.

Преимуществами известнякового (известкового) метода являются простота технологической схемы, доступность в дешевизне сорбента, относительно малые капитальные затраты, возможность очистки газа без предварительного охлаждения и обеспыливания.

К недостаткам метода относятся низкий коэффициент использования известняка, зависящий от типа применяемого минерала и достигающий, как правило, 40-50%, получение в качестве продукта утилизации неиспользуемого шлама, относительно низкая эффективность очистки, подверженность забиванию кристаллическими отложениями абсорбционной аппаратуры и жидкостных коммуникаций.

 

Рис. 1. Схема известнякового метода

 

1 - абсорбер, 2- фильтр, 3 - отстойник, 4- аэратор, 5 - шламовый насос, 6 - воздуходувка, 7 - речная вода, 8 - известковое молоко, 10 - сброс шлама, 11 - сброс очищенной поды в реку, 12 - ввод сернокислого марганца.

 

Дымовые газы очищаются от золы в золоуловителе, установленном перед дымососом, и затем направляются в скруббер, орошаемый раствором, содержащим мелкоразмолотый известняк и продукты нейтрализации.

Суспензия известняка подготавливается в специальной установке, хотя подмешивание известняка в топливо может проводиться перед его размолом; в последнем случае возникает опасность образования отложении на поверхностях нагрева.

Очищенные газы освобождаются от брызг раствора в брызгоуловителе. При всех мокрых способах очистки дымовых газов от окислов серы температуры уходящих газов понижаются с 130-170 до 30-50°С. При столь низкой температуре удаляемых газов резко ухудшается рассеивание остаточных вредностей в атмосфере, так как дымовые газы слабо поднимаются над устьем дымовой трубы.

После брызгоуловителя предусмотрена установка теплообменника для повышения температуры удаляемых в атмосферу газов. Подогрев обычно осуществляется жидким или газовым топливом. Количество затрачиваемой при этом теплоты составляет около 3% теплоты топлива, расходуемого на котел.

В кислый раствор, выходящий из скруббера, добавляется свежая известняковая суспензия для нейтрализации кислоты. После выдержки в специальных емкостях для завершения процесса кристаллизации сульфита кальция жидкость насосом направляется на орошение в скруббер. По мере накопления в орошающей жидкости сульфита и сульфата кальция часть суспензии выводится из цикла орошения и через сгуститель направляется в шлакосборник, и далее на золоотвал.

В расчете принимается, что сульфит полностью окисляется в сульфат. Простота технологической схемы и аппаратуры, дешевизна используемых веществ способствуют достаточно широкому применению этого способа сероочистки.

Наибольшие трудности возникают из-за необходимости остановки сероулавливающей установки для очистки аппаратуры от кристаллических отложений CaS0₃ и брызгоуловителей от отложений, содержащихся в каплях взвешенных веществ.

Наиболее вероятной областью использования отходов сероулавливающих установок, работающих по известняковому способу, является их переработка на строительные материалы. При окислительном обжиге отходов совместно с золой возможно получение быстротвердеющих вяжущих строительных материалов с сопротивлением сжатию около 500 кг/см². Однако обезвоживание и сушка отходов являются дорогостоящими операциями. Сульфит кальция может также использоваться в сульфитцеллюлозном производстве.

Для реализации известнякового или известкового методов рекомендованы различные эффективные абсорберы: аппараты с подвижной шаровой насадкой, выполненной из мрамора, резины или полиэтилена, трубы Вентури, полые распыливающие абсорберы, струйно-пенный аппарат, аппарат с насадкой из полипропилена или неопрена.

Абсорбер, применяемый для очистки больших объемов газов от S0₂ известняковым методом, должен отвечать следующим требованиям: высокая эффективность, большая пропускная способность по газу, возможность работы в широком диапазоне изменения нагрузок по газу и жидкости, простота конструкции, отсутствие элементов, легко забивающихся кристаллическими отложениями, возможно низкое гидравлическое сопротивление.

Магнезитовый метод

Связывание двуокиси серы происходит при взаимодействии ее с магнезитом по реакции

 

MgO+S0₂=MgS0₃

 

Образовавшийся сульфит магния снова взаимодействует с двуокисью серы и водой, образуя бисульфит магния:

 

MgS0₃+S0₂+Н₂0=Mg(HSO₃)₂

 

Образовавшийся бисульфит нейтрализуется добавлением магнезита:

 

Mg(HS0₃) 2+MgO=2MgS0₃+H₂O

 

Образовавшийся сульфит магния в процессе обжига при температуре 800-900°С подвергается термическому разложению с образованием исходных продуктов по реакции:

 

MgS0₃=MgO+S0₂

 

Окись магния возвращается в процесс, а концентрированный S0₂ может быть переработан в серную кислоту или элементарную серу.

Газ очищается от окислов серы до концентрации 0,03% в скруббере (рис. 2), а образовавшийся раствор бисульфита магния с концентрацией 50-70 г./л поступает в циркуляционный сборник, откуда часть раствора подается в напорный бак и возвращается на орошение скруббера, а другая часть в нейтрализатор для выделения сульфита магния. Раствор из нейтрализатора выводится в гидроциклоиы, затем пульпа направляется на ленточный вакуум-фильтр и затем в обжиговую печь, где образуются двуокись серы и магнезит, повторно используемый в цикле.

Маточный раствор и промывочная вода после фильтр-пресса поступает в сборник осветленного раствора, куда добавляется магнезит из обжиговой печи. Раствор из сборника подается в напорный бак, где смешивается с кислым раствором из циркуляционного сборника и направляется на орошение скруббера. Степень очистки газов от SO2 составляет 90 -92%.

Достоинством магнезитового способа является возможность достижения высокой степени очистки газов без предварительного их охлаждения. Обжиг сульфита магния может производиться на химическом предприятии за пределами ТЭС, так как высушенные и обезвоженные кристаллы могут достаточно удобно транспортироваться. Основным недостатком магнезитового способа является наличие многочисленных операций с твердыми веществами (кристаллами сульфита, окиси магния, золы), что связано с абразивным износом аппаратуры и пилением. Для сушки кристаллов и удаления гидратной влаги требуется значительное количество тепла.

 

Рис. 2. Схема очистки дымовых газов от SO2 магнезитовым методом

- скруббер; 2 - напорный бак; 3- циркуляционный сборник; 4 - нейтрализатор; 5 - гидроциклоны; 6- ленточный вакуум-фильтр; 7 - фильтр-пресс; 8 - сборник осветленного раствора; 9 - обжиговая печь.