METODA PÓŁSUCHA (FSI + Q).
W metodzie tej proces odsiarczania spalin przebiega w dwóch etapach.
W pierwszym - proces wiązania SO2 przebiega wg mechanizmów podobnych jak w metodzie suchej, tzn. zmielony sorbent dozowany jest do strefy temperatur optymalnych dla prażenia i wiązania z SO2 w komorze paleniskowej.
Etap drugi odsiarczania spalin realizowany jest w zraszaczu spalin (skruberze) umieszczonym pomiędzy wylotem spalin z kotła a wlotem do odpylacza.
 |
Etap I - polega na dozowaniu sorbentu do komory paleniskowej. CaCO3 + DQ => CaO + CO2 |
 |
Etap II - zraszanie spalin za kotłem: CaO + H2O => Ca(OH)2 + DQ |
Spaliny w zraszaczu zawierające ziarna pyłu CaO na powierzchniach, z których utworzył się CaSO4 lub CaSO3 zraszane są wodą w ilości zapewniającej jej całkowite odparowanie. Temperatura spalin przed elektrofiltrem zostaje obniżona do wartości bezpiecznych dla powstania kondensacji H2SO4 (powyżej punktu rosy).
Dzięki zwilżeniu spalin i zawartych w nich pyłach, ziarna CaO pękają tworząc nowe powierzchnie dla umożliwienia wiązania CaO z SO2. Proces ten w efekcie wpływa na podwyższenie skuteczności odsiarczania spalin. Dodatkowo - w zraszaczu znaczna część pyłów zostaje wytrącona ze spalin osiadając w dolnej części, skąd jest usuwana jako produkt odpadowy procesu. Praktycznie osiągana skuteczność odsiarczania spalin wynosi ok. 70%, co w przypadkach elektrowni spalających węgiel o względnie niskiej zawartości siarki palnej daje szanse zbliżenia się do dopuszczalnych wartości emisji SO2.
Koszty inwestycyjne w tej metodzie wzrastają w stosunku do metody suchej o koszty zabudowy zraszacza spalin i układu odprowadzenia produktu poprocesowego. Metoda ta nie eliminuje większości wad charakterystycznych dla odsiarczania suchego, lecz niektóre z nich łagodzi jak np.:
- w znacznie mniejszym stopniu wpływa na wzrost zapylenia spalin przed elektrofiltrem
- zmniejsza ilość nie wykorzystanego sorbentu
- zwiększa skuteczność odsiarczania spalin
Do ujemnych cech tej metody należą: zwiększenie kosztów inwestycyjnych i eksploatacyjnych oraz większe zapotrzebowanie miejsca pod zabudowę i obsługę zraszacza.
Reasumując - w porównaniu z metodą suchą - koszt zabudowy rekompensowany jest wzrostem skuteczności odsiarczania o około 20 - 30% oraz zmniejszeniem emisji pyłów do atmosfery dzięki zmniejszeniu zapylenia spalin przed elektrofiltrem.
W 1993 roku RAFAKO wygrało przetarg na dostawę instalacji odsiarczania spalin metodą półsuchą dla jednej nitki spalinowej kotła OP-650 w Elektrowni Rybnik (blok nr 8). Instalacja ta w zakresie II-go stopnia tj. węzła zraszacza jest samodzielnym rozwiązaniem RAFAKO. Natomiast węzeł dozowania sorbentu do komory paleniskowej został już wcześniej zrealizowany przez El. Rybnik.
METODA WAFIT
Technologia WAFIT jest nowoczesną, wysokosprawną, półsuchą technologią oczyszczania spalin. Polega ona na kondycjonowaniu spalin oraz ich kontaktowaniu z sorbentem w postaci wodorotlenku wapniowego Ca(OH)2 utrzymywanym w cyrkulacji.
Reaktor pneumatyczny jest zintegrowany z odpylaczem (elektrofiltrem lub filtrem tkaninowym). Spaliny z kotła odsysane są przez reaktor pneumatyczny i odpylacz za pomocą wentylatora, z którego odprowadzane są do komina. Procesy oczyszczania spalin przebiegają w reaktorze i urządzeniu odpylającym.
W reaktorze można wyróżnić trzy strefy, w których przebiegają procesy oczyszczania spalin:
- strefa kondycjonowania, w której następuje rozpylenie wody i jej całkowite odparowanie, efektem czego jest obniżenie temperatury spalin i ich nawilżenie,
- strefa odsiarczania zasilana sorbentem recyrkulowanym z urządzenia odpylającego,
- strefa odsiarczania zasilana przeciwprądowo dozowanym sorbentem świeżym.
W strefie odsiarczania, kwaśne składniki spalin reagują z rozpylonym sorbentem i wodą tworząc sole nieorganiczne. Sumaryczny przebieg reakcji przedstawiają równania:
Ca(OH)2 + SO2 => CaSO3 . 1/2 H2O + 1/2H2O
Ca(OH)2 + SO2 + H2O + 1/2O2 => CaSO4 . 2H2O
Ca(OH)2 + SO3 + H2O => CaSO4. 2H2O
Ca(OH)2 + 2HCl => CaCl2 . 2H2O
Ca(OH)2 + 2HF => CaF2
Ca(OH)2 + CO2 => CaCO3 + H2O
Powstające w ten sposób stałe produkty reakcji stanowią mieszaninę popiołu, siarczynu, siarczanu, chlorku, fluorku i węglanu wapnia z nieprzereagowanym wapnem oraz innymi zanieczyszczeniami usuniętymi ze spalin.
Produkt poprocesowy odprowadzany jest do zbiornika produktu poreakcyjnego.
Technologia WAFIT charakteryzuje się bardzo dobrymi wskaĽnikami techniczno - ekonomicznymi:
- skuteczność usuwania SO2 w zależności od temperatury procesu i stosunku Ca/S wynosi 70-95 %,
- skuteczność usuwania SO3, HCl, HF wynosi powyżej 90 %.
Na szczególną uwagę zasługuje również niskie zużycie energii oraz sorbentu Ca/S (1,05 - 1,25) jak również znaczne ograniczenie zużycia sprężonego powietrza w stosunku do tradycyjnych półsuchych technologii oczyszczania spalin. Dynamiczna charakterystyka eksploatacyjna pozwala na szybkie uruchomienie i zatrzymanie instalacji. Czas rozruchu do uzyskania zadanych skuteczności oczyszczania spalin wynosi poniżej 30 min. Czas rozruchu w przypadku krótkotrwałego postoju wynosi poniżej 5 min. Instalacja może pracować w szerokim zakresie zmienności strumienia spalin 50 - 100 %.
Ważną, zaletą tej instalacji jest jej zwarta konstrukcja. Umożliwia to zabudowę instalacji między kotłem a istniejącym aparatem odpylającym. Instalacja może pracować samodzielnie lub współdziałać z istniejącymi urządzeniami.
W przypadku oczyszczania spalin z kotłów pyłowych z częściowym lub bez wstępnego odpylania uzyskuje się produkt, który po zmieszaniu z wodą tworzy stabilizat. Instalacja może być wykorzystywana do oczyszczania spalin w technice spalania, gdzie paliwo stanowią zasiarczone oleje opałowe lub węgiel, jak również może być użyta przy utylizacji odpadów, zarówno przemysłowych jak i komunalnych.
W przypadku, gdy wymóg skuteczności odsiarczenia spalin nie przekracza 60 - 80 % lub w przypadku oczyszczania spalin ze spalarni odpadów proces może być prowadzony w temperaturach 90 - 120 °C. Wyłączenie węzła kondycjonowania spalin pozwala uzyskać wspomnianą skuteczność oraz utrzymać temperaturę spalin wylotowych na poziomie temperatury wlotowej. Umożliwia to eksploatację emitora bez wpływu na emisję zanieczyszczeń.
INSTALACJA IOS w ELEKTROWNI SIERSZA
|
W latach 1969/70 RAFAKO dostarczyło dla Elektrowni Siersza 4 kotły OP-380K, każdy o wydajności 380 t pary/h. Jednostki te zostały przeznaczone do spalania węgla kamiennego niskiej jakości z pobliskiej kopalni. W początkowym okresie eksploatacji elektrowni nie wszystkie parametry paliwa w wydobywanym węglu były dotrzymywane. Wpłynęło to na znaczny wzrost poziomu emisji dwutlenku siarki oraz liczne kłopoty eksploatacyjne W marcu 1990 roku, z chwilą wejścia w życie uregulowań prawnych związanych z ochroną środowiska naturalnego, Elektrownia Siersza niemal z dnia na dzień, stanęła przed koniecznością zmiany głównego dostawcy paliwa w celu zapewnienia dalszej eksploatacji przy jednoczesnym poszanowaniu norm emisyjnych i uzyskaniu osiągalnej mocy bloków. |
 |
Spalany węgiel z KWK Siersza o średniej zawartości siarki 2,6% (wartość ta dochodziła nawet do 5%) przy jego niskiej wartości opałowej (15-16 MJ/kg), powodował znaczne przekroczenie norm emisyjnych i konieczność poniesienia bardzo wysokich kar za zanieczyszczanie środowiska. W ramach programu ostosowania do nowych regulacji proekologicznych na blokach 3 i 5 zainstalowano dostarczone przez RAFAKO niskoemisyjne palniki pyłowe, które pozwoliły na dotrzymanie norm emisji NOx. Mimo tych działań konieczne okazało się również rozwiązanie problemu ograniczenia emisji dwutlenku siarki przy spalaniu większych ilości gorszej jakości węgla z zachowaniem przewidywanych norm emisyjnych. 15 listopada 1996 roku został podpisany kontrakt pomiędzy Elektrownią Siersza a Fabryką Kotłów RAFAKO. Kontrakt ten obejmował dostawę "pod klucz" instalacji odsiarczania spalin metodą półsuchą rozpyłową dla dwóch bloków energetycznych Elektrowni Siersza nr 3 i 6 o mocy 350 MWt każdy. Kontrakt został zrealizowany w oparciu o licencję firmy L&C Steinmüller. Instalacja odsiarczania spalin w Elektrowni Siersza została zbudowana w rekordowym tempie. Instalacja, którą buduje się 2 lata powstała zaledwie w kilkanaście miesięcy (V.97-IV.98). W ogólnopolskim konkursie zorganizowanym przez PZITB, inwestycja ta otrzymała nagrodę I stopnia i uzyskała tytuł "Budowa Roku 1997". Instalacja odsiarczania spalin w Elektrowni Siersza w połączeniu z wcześniej zbudowanymi palnikami niskoemisyjnymi gwarantuje dochowanie wszystkich wymagań ekologicznych, a co za tym idzie dalszą ich eksploatację przy zachowaniu dopuszczalnych limitów emisji NOx, SO2 i pyłów.
Zasiarczone spaliny po skierowaniu do reaktora są przemywane zawiesiną sorbentu przygotowanego na bazie wapna palonego a następnie są kierowane do filtra w celu oddzielenia produktu poprocesowego.
Dane techniczne IOS dla kotłów nr 3 i 6 w Elektrowni Siersza:
Moc elektryczna odsiarczanych kotłów: 2 x 120 MWel
Ilość spalin wilgotnych kierowanych do IOS (paliwo gwarancyjne, 100% WMT): 2 x 494 480 Nm3/h
Zawartość siarki w paliwie: max. 1,5 %
Zawartość SO2 w spalinach suchych (paliwo gwarancyjne): przy 02 = 5,8 % obj. 4 245 mg/Nm3
Gwarantowana skuteczność odsiarczania min. 87 %
Zużycie sorbentu (CaO): ok. 6,9 Mg/h
Zużycie wody procesowej: ok. 40,2 m3/h
Ilość powstającego produktu poprocesowego: ok.13,3 Mg/h
Dyspozycyjność: min. 97 %