|
Aktualności
|
|
Informacje
Numery
Numer 10/2008
Wpływ reaktywności sorbentu na koszty oczyszczania spalin w metodzie mokrej wapienno-gipsowej
|
|
|
Obecnie eksploatowane i realizowane instalacje mokrego odsiarczania spalin wg tzw. technologii mokrej wapiennej „MOWAP”, mogą osiągać skuteczności oczyszczania spalin do 99,5%, gwarantując emisje ditlenku siarki na poziomie nawet poniżej 20 mg/Nm3. Wysokie skuteczności instalacji odsiarczania spalin (IOS) osiągane są zwykle poprzez zabudowę kolejnych poziomów zraszania i pomp cyrkulujących zawiesinę sorpcyjną. Związane to jest zwykle z większymi nakładami inwestycyjnymi oraz większymi kosztami eksploatacyjnymi.
|
Należy zauważyć, że podobny efekt procesowy można uzyskać poprzez dobór odpowiednich wysoko reaktywnych sorbentów. Stosowanie wysoko reaktywnych sorbentów stanowi: alternatywę dla planowanych instalacji odsiarczania spalin, umożliwiającą obniżenie kosztów inwestycyjnych i eksploatacyjnych instalacji, jest sposobem na podwyższenie efektu ekologicznego (skuteczności odsiarczania) lub obniżenie kosztów eksploatacyjnych np. poprzez wygenerowanie możliwości wyłączenia jednego poziomu zraszania w absorberze.Kryteria oceny sorbentu Kryteria określające przydatność sorbentu do odsiarczania spalin w metodach mokrych ograniczają się do określenia: zawartości składnika czynnego (chemicznie aktywnego), zawartości i rodzaju zanieczyszczeń, rozdrobnienia (składu ziarnowego) oraz struktury krystalograficznej sorbentu. Wymienione kryteria nie definiują jednoznacznie zdolności sorpcyjnej sorbentu. Znane są złoża o wysokiej zawartości składnika czynnego powyżej 95% i gorszych właściwościach sorpcyjnych, w stosunku do złóż o mniejszej zawartości składnika czynnego, na skutek zawartości niekorzystnych dla roztwarzania wapienia zanieczyszczeń (np. glinokrzemianów) lub występujących w nich nie reaktywnych struktur krystalograficznych. Parametrem jakościowo definiującym przydatność sorbentu do odsiarczania w metodzie MOWAP, jest jego reaktywność. Testy reaktywności sorbentów stosowanych do odsiarczania spalin w technologiach mokrych, polegają na zbadaniu czasu roztwarzania próbki sorbentu, podczas pH-statycznego miareczkowania, w warunkach odzwierciedlających warunki odsiarczania (zwykle temperatura 55°C, wartość pH 5,5). Podczas pomiaru mierzony jest czas i objętość zużytego kwasu siarkowego - przykładowe wyniki testów reaktywności sorbentów w formie graficznej przedstawiono poniżej. Test reaktywności pozwala na wytypowanie najlepszego sorbentu dla posiadanej lub budowanej instalacji odsiarczania spalin. Analiza zwykle ogranicza się do wytypowania sorbentu uzyskującego najkrótsze czasy roztwarzania. Niemniej jednak parametrem jednoznacznie - w sposób jakościowy i ilościowy - definiującym reaktywność sorbentu jest czas jego roztwarzania w warunkach zbliżonych do warunków rzeczywistego procesu odsiarczania. Czas ten jest zależny od pH i temperatury zawiesiny sorpcyjnej oraz zawartości jonów chlorkowych. Znajomość tego parametru umożliwia w jednoznaczny sposób określenie korzyści ekonomicznych wynikających ze stosowania wysoko reaktywnych sorbentów.Korzyści ze stosowania wysokoreaktywnych sorbentów Prowadzone przez użytkowników IOS badania reaktywności sorbentów wykorzystywane są w większości przypadków do kontrolowania jakości sorbentu i klasyfikacji sorbentu wg kryteriów „lepszy”, „gorszy”. Reaktywność sorbentów określana w sposób odzwierciedlający warunki odsiarczania (pH, temperatura, stężenie jonu Cl-) jest parametrem kinetycznym, informującym o szybkości roztwarzania się wapienia w zawiesinie sorpcyjnej i może być wykorzystywana do optymalizacji zużycia energii w procesie odsiarczania spalin. Przykładowo, skrócenie o połowę całkowitego czasu roztwarzania sorbentu w rząpi absorbera poprzez zastosowanie wysokoreaktywnego sorbentu, skutkuje analogicznymi efektami: zmniejszenia jej pojemności i gęstości zraszania w absorberze. Analiza eksploatowanych instalacji odsiarczania spalin wskazuje na ich duże rezerwy technologiczne, wiele z nich stosując wysoko reaktywne sorbenty, mogłyby być eksploatowane z wyłączonym jednym lub dwoma poziomami zraszania, uzyskując analogiczny efekt odsiarczania przy obniżonym zużyciu mocy elektrycznej. Zamiennie instalacje te stosując wysoko reaktywne sorbenty mogłyby uzyskiwać zwiększone efekty ekologiczne związane ze zmniejszeniem emisji ditlenku siarki do atmosfery lub oczyszczaniem większego strumienia spalin. Ostatnio prowadzone badania z zastosowaniem sorbentu o wysokiej reaktywności wykazały, że instalacja odsiarczania oczyszczająca 1800000 Nm3/h z wyłączonym jednym poziomem zraszania osiąga gwarantowane emisje zużywając mniej o 1 MWh energii na cyrkulację zawiesiny w obiegu absorbera. Przyjmując cenę 0,14 zł/kWh i 8000 godzin pracy instalacji daje to oszczędność w skali roku na poziomie 1 120 000 zł/a i stanowi ponad 25% rocznej ceny zużywanego sorbentu (ok 8 Mg/h). Podobnie prowadzona ostatnio analiza możliwości uzyskiwania niskich emisji ditlenku siarki na poziomie 20 mg/Nm3 wykazała, że zastosowanie wysoko reaktywnego sorbentu zamiast zabudowy kolejnego poziomu zraszania i pompy, daje efekt finansowy związany z ograniczeniem kosztów inwestycyjnych absorbera o około 13%.Podsumowanie Reaktywność sorbentu pozostaje ciągle parametrem niewykorzystywanym w procesie projektowania i optymalizacji instalacji odsiarczania spalin. Wiele eksploatowanych obecnie instalacji odsiarczania, zaprojektowanych jest na wyrost i stosując odpowiednie wysoko reaktywne sorbenty można uzyskać zamiennie: wzrost skuteczności odsiarczania lub obniżenie kosztów eksploatacyjnych IOS. Wnioski Stosowanie wysoko reaktywnych sorbentów umożliwia ograniczenie zużycia mocy instalacji odsiarczania spalin. Dodatkowo przekłada się na korzyści związane z ograniczeniem zużycia nieeksploatowanych pomp i poziomów zraszania. Wysoko reaktywne sorbenty umożliwiają obniżenie emisji ditlenku siarki, zwiększając efekt ekologiczny eksploatowanej instalacji odsiarczania spalin. IOS zakładające na etapie projektowania stosowanie wysoko reaktywnych sorbentów, charakteryzują się niższymi kosztami inwestycyjnymi oraz niższymi kosztami eksploatacyjnymi. Ważnym jest, aby na etapie projektowania dopuścić możliwość stosowania przez inwestora wysoko reaktywnych sorbentów i tak dobrać gęstości zraszania na poszczególne poziomy, aby umożliwić wyłączanie poszczególnych poziomów w przypadku stosowania różnej jakości sorbentów. Stosowanie wysoko reaktywnych sorbentów stwarza możliwości oczyszczania w istniejących instalacjach większych strumieni spalin - w szczególności w przypadkach, gdy projektowe prędkości spalin w absorberze są niskie (na poziomie 3 m/s). Związane to jest jednak ze znaczną ingerencją w istniejącą IOS i nie zawsze jest wykonalne. Aktualnie prowadzone są szczegółowe badania, ilościowo definiujące wpływ czasu roztwarzania na uzyskiwane efekty procesowe IOS i związane z tym możliwości obniżenia kosztów odsiarczania spalin.LITERATURA1. Th. Stumpf, A. Roeder, H.W. Hennicke: Das reaktionsverhalten von Carbonatgesteinsmehlen in sauren, insbesondere schwefligsauren Losungen. ZEMENT-KALK-GIPS, Jahrgang 38 (1985) Heft 8, Seite 423-430, Jahrgang 37 (1984) Heft 5, Seite 262-268, Jahrgang 37 (1984) Heft 9, Seite 454-4612. W. Mokrosz, Monika Wal: „Wpływ stopnia rozdrobnienia kamienia wapiennego na jego reaktywność”, Chemik nr 6, 20053. K. Smentek : Reaktywność sorbentu jako parametr procesowy do modelowania i projektowania mokrego odsiarczania spalin - badania reaktywności sorbentów węglanowych, Praca dyplomowa Politechnika Śląska Gliwice 2003
|
|
|
|
