Tehnici de reducere simultana a emisiilor poluante - reducerea simultana a emisiilor de oxizi de sulf si azot cu ajutorul cocsului activ

1. reducerea simultana a emisiilor de oxizi de sulf si azot folosind arderea etajata si injectia de cao in focar

Aplicarea combinata a arderii etajate (in trepte) si a injectiei de CaO in focar creaza conditii favorabile atat reducerii emisiei de NO_x cat si reducerii emisiei de oxizi de sulf. Rezultatele obtinute sunt promitatoare, dar o serie de efecte negative, datorate injectiei de cantitati neneglijabile de var in camera de ardere ((4-8)% din debitul de carbune pentru a obtine o desulfurare de 50%), trebuie luate in seama. Aceste efecte pot restrange interesul pentru acest procedeu. Printre aceste efecte potentiale se pot cita: cresterea bazicitatii cenusii ce influenteaza tendinta de colectare; cresterea cantitatii de cenusa ce trebuie tratata; posibilitatea de depunere de var pe suprafetele de radiatie ale cazanului.

O alta metoda care combina tehnicile de reducere a NO_x si a SO₂ a fost dezvoltata de firma Shell Flue Gas Treatment. Aceasta utilizeaza injectia de amoniac in prezenta catalizatorului CuO pe suport de alumina. SO₂ reactioneaza cu CuO si formeaza CuSO₄, iar NO_x estei redus de amoniac in prezenta oxidului de cupru ce are actiune catalitica.

Pentru reducerea simultana a NO_x si a SO₂ s-au dezvoltat mai multe tehnici care folosesc injectia unui singur absorbant care retine cei doi poluanti in acelasi timp. Un procedeu (regenerativ) este NOXSO care utilizeaza desulfurarea prin metoda SDA, avand ca absorbant Na₂CO₃ pulverizat pe suprafata unor sfere din alumina. Randamentele de desulfurare obtinute au fost de 90% iar cele de denoxare de (70-90)%. Alte tehnici folosesc injectia simultana de combustibil secundar si sorbent. Eficienta maxima se obtine atunci cand injectia are loc odata cu over-fire air, la 1150°C, dupa reburning zone.

Reducerea simultana a emisiilor de oxizi de sulf si azot cu ajutorul cocsului activ

Reducerea simultana a SO_x si NO_x din gazele de ardere cu ajutorul cocsului activat are loc in aval de preincalzitorul de aer si de electrofiltru. In figura 8.1 este prezentata schema instalatiei ce realizeaza simultan desulfurarea si denoxarea gazelor de ardere. Temperatura gazelor la intrarea in instalatie este de (120-160)^oC. Suflanta 1 comprima gazele pana la presiunea necesara trecerii prin patul de cocs activ. In racitorul 2 gazele sunt racite prin injectarea de apa pana la temperatura optima de adsorbtie (120^oC). Apa este pulverizata folosind aer. Temperatura de iesire a gazelor din racitor este mentinuta constanta cu ajutorul unui regulator de temperatura, ce controleaza cota de apa injectata. Gazele intra in sectiunea de jos a adsorberului 3, care este divizat in camere individuale de aproximativ 2m latime si trec prin primul pat de cocs activat. Apoi sunt colectate in golul dintre camere si curg ascendent spre faza a doua. In timp ce gazele trec prin primul pat de cocs activat, SO₂ este adsorbit impreuna cu o parte din vaporii de apa si oxigenul, cu care formeaza H₂SO₄. In acelasi timp sunt adsorbite si componentele gazoase cu clor si fluor din gaze.

In plus, o parte din NO₂ reactioneaza cu cocsul formand CO₂ si N₂:

  (8.1)

Mare parte din praful si metalele grele continute de gaze sunt retinute mecanic de catre patul de cocs activat. Inainte de intrarea in faza a doua, SO₂ concentrat se masoara in vederea injectarii amoniacului, in curentul de gaze, in raportul de 1 In faza a doua (trecerea gazelor prin al doilea pat de cocs activat) proprietatile catalitice ale cocsului activat sunt folosite la descompunerea moleculelor de NO din gaze de catre amoniac. Amoniacul este adsorbit si reactioneaza la suprafata cocsului cu NO formand N₂ si H₂O si cu SO₂, ramas in gaze, formand (NH₄)₂SO₄ si NH₄HSO₄.

Lucrare: Invertor comandat pentru reglarea vitezei unui motor asincron trifazat cu rotorul in scurt circuit Document online: Efectele campului electric asupra organismului - actioneaza asupra celulelor si organelor si organismului

Adsorbantul este proiectat ca pat miscator. Cocsul proaspat activat intra mai intai in antecamere dispuse deasupra adsorberului, de unde curge spre faza a doua a adsorberului. In interiorul camerelor, cocsul activat se misca treptat in jos cu viteze de la 0,1 m/h la 0,2 m/h. Timpul de stationare a cocsului activat in faza a doua este de 100 la 200 ore. Cocsul activat se misca in interiorul primei faze, care este dispusa sub faza a doua, dupa care este evacuat din adsorber si transportat cu conveiere tip banda spre desorber. Fluxul de cocs activat este controlat in functie de concentratia de SO₂ din gazele de ardere.

Din desorber cocsul activat incarcat este dus la cutia intermediara 9, de unde curge spre sectiunea de clasare 8. Aici este indepartata o parte din praf, prin trecerea gazelor prin cocsul activat. Gazele incarcate cu praf sunt tratate in filtrul 7, dupa care sunt introduse din nou in sectiunea de clasare cu ajutorul suflantei.

1-suflanta; 2-racitor gaze; 3-adsorber; 4-sita vibratoare; 5-desorber; 6-camera de ardere;

7-filtru; 8-clasator; 9-cutie intermediara.

Fig. 8.1. Schema instalatiei de reducere simultana a oxizilor de azot si sulf.

Cocsul de la care cea mai mare parte a prafului a fost indepartata este adus la desorberul 5, unde trece prin tuburi spalate de gaze fierbinti (400-600)^oC. Incalzirea cocsului duce la desorbirea SO₂. Iesit din sectia de desorbtie este pastrat timp de (2-3) ore intr-o cutie unde SO₂ rezidual este eliberat. Din cutie cocsul trece prin tuburi de racire, unde este indirect racit cu aer pana la temperatura de aproximativ 100^oC. Este indepartat din sectiunea de racire si transportat la sita vibratoare 4. Sita vibratoare separa cocsul in doua fractiuni: cocsul cu granulatie mai mare de 3,5 mm, care este returnat la adsorber si cocsul cu granulatie mai mica de 3,5 mm, care este folosit drept combustibil. Aerul de la sectiunea de racire a desorberului care a fost incalzit pana la 250^oC este folosit ca aer de combustie in camera de ardere  Aceasta camera de ardere serveste la producerea de gaze pentru incalzirea cocsului activat. Dupa ce gazele au trecut prin desorber, o parte din ele este returnata in amonte de desorber, realizand astfel ajustarea temperaturii, iar cealalta parte este amestecata cu gazele de la cazan, in amonte de racitor.

Gazul imbogatit in SO₂, in desorber, contine aproximativ (25-30)% vapori de apa precum si CO₂ si N₂.

Din gazul imbogatit se poate obtine SO₂, H₂SO₄ sau SO₂ lichid in functie de posibilitatile de prelucrare din centrala termoelectrica

O alta posibilitate de reducere imultana a emisiilor de oxizi de sulf si azot consta in utilizarea campului electric. Tehnologiile de reducere simultana a oxizilor de azot si de sulf din gazele de ardere cu ajutorul campului electric se bazeaza pe urmatoarea schema conceptuala: gazele de ardere primesc energia necesara ionizarii si formarii de radicali O, OH, HO₂, care sa oxideze moleculele de NO_x si SO_x la acizii respectivi, iar prin introducerea de amoniac in gaze, acizii formati sunt neutralizati obtinandu-se sulfat si nitrat de amoniu sub forma de particule fine ce sunt retinute apoi intr-un filtru. Aceste tehnologii difera intre ele prin modul in care gazele de ardere primesc energia necesara ionizarii.

3. reducerea simultana a emisiilor de particule solide, de oxizi de sulf si azot cu filtru sac catalitic fierbinte

Hot Catalytic Scrubbing Baghouse (HCSB) este un sistem avansat de reducere a poluarii aerului, care realizeaza eliminarea combinata a oxizilor de sulf (SO_x), a oxizilor de azot (NO_x) si a particulelor solide din gazele de ardere evauate de cazanele pe carbune.

Toate cele trei procese de retinere au loc intr-o singura instalatie-filtrul sac catalitic fierbinte (fig. 8.2 si 8.3). Oxizii de sulf sunt inlaturati utilizand sorbenti pe baza de calciu sau sodiu, injectati in gazele de ardere, in aval de economizor. Retinerea oxizilor de azot se realizeaza prin metoda SCR cu injectie de NH₃. Particulele si sorbentul consumat pentru retinerea SO_x sunt colectati in filtrul fierbinte cu tesatura ceramica.

Fig. 8.2. Schema filtrului sac catalitic fierbinte.

Fig. 8.3. Schema fluxurilor

in procedeul HCSB.

Acest sistem realizeaza o reducere a SO_x cu 90% si a NO_X cu 20%, cand se foloseste bicarbonat de sodiu (NaHCO₃) ca sorbent, la 427⁰C si un raport molar Na/S=1,3.

Cand se injecteaza si NH₃ in gazele de ardere, in raport molar NH₃/NO_x=0,5, reducerea NO_x creste la 50 %, in timp ce reducerea SO_x ramane la 90%.

Daca in filtrul sac se introduce o umplutura catalitica si raportul molar dintre NH₃ injectat si NO_x din gaze creste la o valoare foarte apropiata de 1, reducerea NO_X creste la 90%.

Avantajele procedeului sunt:

reducerea cheltuielilor de capital prin reducerea combinata a SO_x, NO_x si a particulelor solide intr-o singura instalatie;

necesita spatiu redus pentru amplasarea echipamentului;

costurile de exploatare si intretinere sunt reduse in comparatie cu sistemele conventionale datorita simplitatii echipamentului;

prin amplasarea filtrului in amonte de preincalzitorul de aer nu mai este necesara incalzirea si racirea gazelor de ardere pentru a optimiza retinerea NO_X;

sorbentul si deseurile sunt uscate, ceea ce reduce costurile de preparare si depozitare;

retinerea SO_X si a particulelor solide inainte de contactul cu catalizatorul duce la minimizarea colmatarii, otravirii si erodarii acestuia. Se reduc astfel intreruperile si operatiile de intretinere;

retinerea SO_X in amonte de preincalzitorul de aer permite reducerea temperaturii de evacuare a gazelor de ardere cu 10⁰C pana la 55⁰C, ceea ce duce la cresterea randamentului cazanului cu (1-3)%;

sistemul poate fi initial instalat pentru reducerea SO_x si in masura mai mica a NO_x, cheltuielile de capital si de exploatare fiind mai reduse. Cresterea nivelului de reducere a NO_x poate fi usor realizata mai tarziu.