Metody suche

Metoda sucha wapniowa.

Metoda sucha wapniowa polega na dozowaniu związków wapnia do komory paleniskowej lub do kanałów spalin za kotłem.

Przykład zabudowanej instalacji odsiarczania spalin metodą suchą dla bloku 360 MW

W metodzie suchej mogą być zastosowane nastepujące sorbenty:

  • kamień wapienny o zawartości CaCO3 powyżej 90%,

  • wapno hydratyzowane Ca(OH)2,

  • wapno palone CaO,

  • dolomit CaCO3 + MgCO3.

Sposoby dozowania sorbentów:

  • bezpośrednie mieszanie z węglem (np. w młynie),

  • wdmuchiwanie do komory paleniskowej wokół płomienia,

  • wdmuchiwanie do komory paleniskowej powyżej płomienia (sposób preferowany).

W przypadku dozowania do komory paleniskowej oczyszczanie gazu polega na absorpcji tlenków siarki przez CaO uzyskane ze zmielonego kamienia wapiennego, wapna hydratyzowanego lub dolomitu. Sorbent po wprowadzeniu do komory paleniskowej ulega rozkładowi tj. dekarbonizacji lub dehydratyzacji zgodnie z reakcjami:

a następnie wapno reaguje z SO2 wg reakcji:

Dehydratyzacja występuje w temperaturze powyżej 400°C, a dekarbonizacja powyżej 750°C. Doświadczenia wykazują, że wprowadzenie mączki kamienia wapiennego do komory paleniskowej powinno się odbywać w obszarach temperatur 780÷1200°C. Temperatura w rejonie do którego wprowadza się sorbent jest jednym z najważniejszych parametrów warunkujących uzyskanie zamierzonego efektu odsiarczania. Zbyt wysoka temperatura może spowodować spiekanie cząstek sorbentu oraz intensywne reakcje CaO z minerałami zawartymi w węglu. Ponadto o efektach odsiarczania tą metodą decydują takie czynniki jak:

  • ilość dozowanego sorbentu (stosunek molowy Ca/S),

  • jakość przemiału dozowanego sorbentu,

  • udział metali alkalicznych w sorbencie (czystość sorbentu),

  • udział metali alkalicznych w popiele paliwowym,

  • czas przebywania (kontaktu) sorbentu ze spalinami w komorze paleniskowej,

  • jednorodność wymieszania sorbentu ze spalinami.

Optymalizacja tych wszystkich czynników w trakcie eksploatacji jest trudna. Fakt ten powoduje, że możliwości zastosowania metody suchej wapniowej w kontekście osiągnięcia redukcji SO2 do poziomu wynikającego z najnowszych, obowiązujących standardów emisyjnych są ograniczone. Praktycznie osiągana skuteczność odsiarczania w tej metodzie wynosi 20÷40 % (max 45 %).

Innym wariantem metody suchej jest dozowanie wapna hydratyzowanego, zwykle odpowiednio przygotowanego celem uzyskania maksymalnej reaktywności, bezpośrednio do kanałów spalin przed odpylaczem. W tym przypadku uzyskuje się usuwanie halogenków ze spalin (HCl, HF). Ten sposób redukcji szkodliwych substancji stosowany jest zazwyczaj dla palenisk kotłów fluidalych.

Metoda sucha sodowa.

Metoda ta bazuje na reakcji kwaśnych składników spalin (SO2, SO3, HCl, HF) z węglanem sodu Na2CO3. Węglan sodu (Na2CO3) wykazuje znacznie większą reaktywność niż wodorotlenek wapnia Ca(OH)2. Sorbentem w opisywanej metodzie jest wodorowęglan sodu NaHCO3 tzw. bikarbonat sodowy. Rozdrobniony bikarbonat w suchej postaci, rozpylany jest do specjalnie wymodelowanego kanału spalin przed filtrem tkaninowym bądź do ciągu konwekcyjnego kotła (w przypadku zbyt niskiej temperatury spalin na wylocie z kotła). Reakcje wiązania HCl, HF, SO2, SO3 zachodzą w kanałach spalin pomiędzy punktem wtrysku a filtrem. Dalsza reakcja usuwania kwaśnych składników spalin przebiega na placku filtracyjnym wytrąconym na powierzchni tkaniny worków filtra tkaninowego. W pierwszym etapie na skutek działania wysokiej temperatury spalin wodorowęglan sodu ulega termicznemu rozkładowi tworząc węglan sodu Na2CO3. Tak wytworzony Na2CO3 reaguje z SO2, SO3, HCl, HF zawartymi w spalinach.

Schemat poglądowy i reakcje dla metody suchej z bikarbonatem:

Podstawowym obszarem zastosowania tej technologii jest oczyszczanie gazów spalinowych z niedużych (zwykle poniżej 50 MWt) jednostek spalania paliwa, przede wszystkim:

  • kotłów o mocy termicznej poniżej 50 MWt,

  • instalacji odzysku energii z opadów lub instalacji, w których prowadzi się spalanie lub współspalanie odpadów, względnie RDF,

  • instalacji spalania biomasy,

  • kotłów o mocy powyżej 50 MWt – jako instalacja interwencyjna, zwykle z wykorzystaniem istniejącego systemu odpylania.