Очистка дымовых газов от диоксида серы

Лекция №6

Очистка дымовых газов от диоксида серы.

Одним из наиболее крупных и трудно поддающихся очистке загрязнителей атмосферного воздуха, выбрасываемых энергетическими установками, являются оксиды серы (SO₂ (сернистый ангидрид) и в меньших количествах SO₃ (серный ангидрид)).

Оксиды серы, а также образующиеся при их соединении с водяными парами кислоты (H₂SO₃ и H₂SO₄) оказывают вредное воздействие на здоровье людей, вызывают разрушение стальных конструкций и строй.материалов, снижение прозрачности атмосферы, гибель хвойных лесов и т.д.

Концентрация сернистого ангидрида в соотношении между ним и серным ангидридом в продуктах сгорания измеряются достаточно часто в связи с необходимостью контроля сернокислотной коррозии хвостовых поверхностей нагрева котла. Обычно содержание серного ангидрида (SO₃) не превышает 2 – 3 %  от содержания сернистого (SO₂) в продуктах сгорания.

Для очистки отходящих газов от диоксида серы существует множество хемосорбционных методов, однако на практике нашли применение лишь некоторые из них. Это связано с тем, что объемы отходящих газов велики, а концентрация в них SO₂ мала, газы имеют высокую температуру и значительное содержание пыли. Хемосорбция – поглощение газов, паров, растворенных веществ жидкими и твердыми сорбентами с образованием на поверхности раздела новой фазы или компонента.

Существует три метода подавления окислов серы с использованием дешевого известняка или дешевой извести.

1)  Мокрый известковый метод.

Среди традиционных методов десульфуризации (сероочистки) низкоконцентрированных по SO₂ отходящих промышленных газов, наибольшее распространение получили технологии с использованием известняка или извести. Их используют более чем на 80% установок десульфуризации, действующих в мире.

Преимущества известковой суспензии: высокая реакционная способность (эффективная абсорбция при малом соотношении абсорбент:газ); небольшие размеры абсорберов и капитальных затрат; меньший объем твердого осадка отработанного абсорбента; более низкое потребление воды.

Преимущества известняковой суспензии (СаСО₃): дешевизна и доступность хемосорбента; небольшое потребление энергии.

Абсорбция SO₂ водными растворами извести (Са(ОН)₂) и известняка приводит к образованию одних и тех же продуктов, например:

,

,

где   - сульфит кальция.

После стадии абсорбции суспензия обрабатывается воздухом в специальных емкостях, где воздух доокисляет сульфит кальция в нейтральный сульфат – гипс:

,

где   - двухводный гипс.

Сухой метод. В сухом виде известняк вводится в зону газового тракта котла с температурой 900 – 1100 ºС, известняк обжигается с образованием СаО и СО₂.

В конвективной части котла при температурах ~ 500 ºС негашеная известь связывает 30 – 40% SO₂.

Оставшаяся непрореагировавшая известь может быть использована для дальнейшего связывания SO2, для чего за котлом необходимо установить специальный реактор-увлажнитель, в который впрыскивается вода, и негашеная известь переходит в гашеную.

После испарения воды на выходе из реактора-увлажнителя остается сухая смесь золы и сульфита кальция, которая улавливается в золоуловителе. Общая степень очистки составляет порядка 70 – 80 % (рисунок 1).

Мокросухой метод. Известь из силоса попадает в бак приготовления суспензии, где после смешивания с водой образуется гашеная известь. Суспензия с помощью форсунок разбрызгивается в абсорбере и смешивается с предварительно очищенными от золы дымовыми газами. Развитая поверхность контакта мелких капелек суспензии с дымовыми газами обеспечивает быстрое поглощение SO₂. Общая степень очистки составляет порядка 75 – 80 % (до 90%) (рисунок 2).

Рисунок 1 – Сухой метод очистки дымовых газов от диоксида серы.

1 – узел размолотого известняка; 2 – силос размолотого известняка; 3 - котел; 4 – воздухоподогреватель; 5 – активационный реактор-увлажнитель; 6 - электрофильтр.

Рисунок 2 – Мокросухой метод очистки дымовых газов от диоксида серы.

1 – котел; 2 – воздухоподогреватель; 3 - электрофильтр; 4 – мокросухой абсорбер; 5 – силос извести; 6 – бак приготовления известковой суспензии; 7 - рукавный фильтр или электрофильтр II ступени.

Наиболее высоким содержанием серы отличаются следующие виды ископаемого топлива:

- лигнит (бурый уголь);

- уголь (антрацит);

- оримульсия;

- нефтяное топливо.

Для сдерживания выбросов SO₂ имеется несколько возможностей:

- переход на виды топлива с более низким содержанием серы;

- очищение угля с целью удаления серы;

- применение технологий сжигания, которые ограничивают образование SO₂;

- десульфуризация дымовых газов.