Технологично описание на процеса на очистване на серните окиси

Димните газове от монтираният полски електрофилтър „ЕЛВО” на ПГ № 5 се очистват от прах до около < 50 mg/Nm³ при обем на димните газове около 335 000370 000 Nm³/h.

Температурата на газовете на входа на инсталацията е 135÷155^оС. Съдържанието на SO₂ е 3500-5 500 mg/Nm³ (приведено към 6% съдържание на кислород).


фиг. 4. Схема на очистване на димните газове

Суровият газ ще се насочва от съществуващите димоходи към новия мокър абсорбер чрез електроуправляеми клапи. По време на нормална работа суровия газ се подава към новия абсорбер, където се насища и очиства.

Очистения газ се отстранява директно през мокрия комин върху абсорбера в атмосферата.

Премахването на SO_X се осъществява в абсорбера въз основа на процеса на мокра абсорбция. За абсорбцията се използва като абсорбент суспензия, състояща се от вар/ варовиково брашно, суспендирано във вода.

От неутрализационните и оксидационни процеси в абсорбера се произвежда гипсова каша. Произведената каша се отстранява от абсорбера и се транспортира заедно със сгуропепелния отпадък от енергийния блок на съществуващото депо.

Варовиковата каша(CaCO₃ и Ca(OH)₂), която се изисква за абсорбция на замърсителите, се подготвя чрез добавяне на процесна вода към варовиков прах в системата за дозиране на реагенти.

• 
  Абсорбер включително демистери/оросители/смесители с аерация
  
• 
  Рециркулационни помпи на абсорбера
  
• 
  Вентилатори въздух оксидация
  
• 
  Аналитични прибори
  

• 
  Премахване на SO_x, HCl, HF и прах от димните газове за постигане на необходимите стойности.
  
• 
  Оксидация на образувания CaSO₃ * 0,5 H₂O за производство на гипс (CaSO₄ * 2 H₂O).
  
• 
  Задържане на образувания гипс в системата за достатъчно дълго време, така че образуваните гипсови частици да достигнат големина с добри обезводняващи характеристики. .
  
• 
  Разбъркване на абсорберния зумпф за предотвратяване на утаяване на твърдите частици.
  
• 
  Намаляване на капките в очистения газ до приемлива стойност.
  

Приемаме възможния вариант, при който се образуват максимално количество серен диоксид, а именно изгаряне на 80 t/h въглища с 0.8% сярно съдържание.

Количеството на сярата във въглищата е : t/h. Следователно при изгарянето /окислението/ на сярата, количеството ще бъде:

t/h, където

ат-атомно тегло ; мт- молекулярно тегло.

Съгласно базисната формула за сяроочистване с калцийсъдържащи вещества, съотношението в молекулните тела е:

В стехиометрично количество реакцията изисква за едномолекулярно тегло на /64мт/ едномолекулярно тегло на /56мт/, или съотношението на молекулярните тегла е 56:64=0,875.Следователно за 0,64t/h,неутрализацията изисква 1,28х0,875=1,12 t/h . CaO

Съгласно съотношението в молекулярните тегла на хидратната вар /74мт/ и негасената вар CaO /56мт/, т.е.74:56=1,32 може да се определи необходимото количество хидратна вар, вместо негасена вар, а именно 1,12х1,32=1,48 t/h. Ca(OH)₂

Съгласно съотношението в молекулярните тегла на калциевия карбонат /варовик, 96мт/ и негасената вар CaO /56мт/, т.е.96:56=1,71 може да се определи необходимото количество варовик, вместо негасена вар, а именно 1.48х1,71=2.53 t/h CaCO₃ варовик.

Количеството на сярата във въглищата е : t/h t/h. Следователно за t/h, където

неутрализацията изисква:

• 
  1,12 t/h . CaO
  
• 
  1,48 t/h. Ca(OH)₂
  
• 
  2,53 t/h CaCO₃
  

Реактивните суспензии се правят със съдържание на абсорбент /твърда фаза/ в пределите 15÷20%, т.е. към определено количество абсорбент трябва да се добави минимум 4 пъти повече вода.

Определяне количеството на въздух /кислород/ за окисление на до

Съгласно уравнението на основната реакция в абсорбера от 64ме и 56ме се образуват 56+64=120 ме , за който да се окисли до са необходими 16 ме кислород //, т.е. съотношението за окисление е 16:120=0,13.

Съгласно изчислението за неутрализация на 1.92 t/h е необходимо 1.68 t/h, при което се получават 3.6 t/h , който за да се окисли до е необходим кислород в количество 3.6х0,13=0.468 t/h. В един кубичен метър въздух има около 20% кислород, т.е. необходимия въздух за окисление е 468:0,2=2340 m³/h. На практика в сяроочистващите инсталации почти винаги се завишава двойно количеството въздух, за да се гарантира максимално окисление с присъединяване и на две молекули вода, т.е. да се получи качествен гипс //.

Въздух - 5000 m³/h

По метода на абсорбция на варовика на почистване на димните газове от серния диоксид е основан на използването на неутрализиращ агент - природния варовик.

В основата на метода има следните химически реакции от които зависят условията на протичане на процеса:

1.SO₂+H₂O↔H₂SO₃

2.CO₂+H₂O↔H₂CO₃

3.CaCO₃+H₂SO₃↔Ca(HCO₃ ) ₂

4.CaCO₃+H₂SO₃↔CaSO₃+H₂CO₃

5.CaSO₃+H₂CO₃↔CaSO₃+H₂CO₃

6.Ca(HSO₃) ₂+2CaCO₃↔Ca(HSO₃) ₂+CaSO₃

7.Ca(HCO₃) ₂+2H₂SO₃↔Ca(HSO₃) ₂+2H₂CO₃

8.Ca(HSO₃) ₂+O₂↔Ca(HSO₄) ₂

9.2CaSO₃+O₂↔CaSO₄

10.Ca(HSO₄) ₂+2CaSO₃↔Ca(HSO₃) ₂+2CaSO₄

11.Ca(HSO₄) ₂+2CaCO₃↔Ca(HCO₃) ₂+2H₂SO₄

12.Ca(HSO₄) ₂+Ca(HSO₃) ₂↔2CaSO₄+2H₂SO₃

13.Ca(HSO₄) ₂+Ca(HCO₃) ₂↔2CaSO₄+2H₂CO₃

14.CaSO₃+0,5H₂O↔CaSO₃.0,5H₂O

15.CaSO₄+2H₂O↔CaSO₄.2H₂O

При преминаването в течна фаза от използвания варовик се получават съединения на магнезия и се получават реакции характерни за магнезиевия метод на почистване. Известно е , че присъствието даже на инертност на серния диоксид, магнезиевия сулфат действа много ефективно за почистването на газа. Магнезият създава условия за следните реакции

Ca(HSO₃) ₂+MgSO₄↔Mg(HSO₃) ₂+CaSO₄

CaCO₃+Mg(HSO₃) ₂↔MgSO₃+CaSO₃+H₂CO₃

MgSO₃+SO₂+H₂O↔Mg(HSO₃)₂

При пречистването на димните газове от серният диоксид и хлороводорода, варната суспензия неизбежно поглъща абсорбента със скорост на поглъщане няколко пъти повече от скоростта на поглъщане на серния диоксид.

Процеса на поглъщане на HCl е аналогичен на горе изложения, в допълнение на това образуващата се течна фаза напълно дисоциира солната киселина и разлага сернистата киселина и нейните соли.

CaCO₃+2HCl↔CaCl+H₂CO₃

Другият метод на абсорбция на варовика е MEL процеса при, който варта използвана в процеса е от 83 до 91 тегловни процента калциев окис и от 2 до 8 теглови процента магнезиев окис. Общото съдържание на оксиди е еквивалентно за неутрализацията на количества SO₂ до около 94% CaO. Богатата на магнезий вар може да се получи от варовик с подходящо съдържание на магнезий или от смесване на варовици с високо съдържание на калций и доломити ( ~40%MgO).Съдържанието на магнезий във варта се регулира от доставчика за да се гарантира ефективността на улавяне на SO₂.Това включва завишаване на количеството MgO така, че количеството прибавено към FGD системата превишава еквивалентното количество HCl.

Магнезиевият окис реагира с HCl не е на разположение на реакцията за SO₂ за да формира калциев хидроокис и магнезиев хидроокис. Полученият разтвор се прибавя в абсорбентния резервоар за да допълни варта използвана за процеса; pH се регулира и настройва на 6.0. При това pH почти 100% от варта реагира с SO₂ .

Системата за абсорбция и оксидация се състои от абсорбционна кула с цялото необходимо спомагателно оборудване. Функционирането на абсорбера е описано по-долу.

Димните газове се вкарват в абсорбционната кула през входна дюза, оросяват се и се почистват, преминават през капкоуловители за намаляване на капките в очистения газ и напускат абсорбера през мокрия комин.

Очистващата каша се съхранява в долната част на абсорбера – абсорберният зумпф, изпомпва се чрез рециркулационни помпи към 4 оросители, където се впръсква в право- и противоток на посоката на димните газове. Всяка рециркулкационна помпа обслужва един оросител. Най-горният оросител (оросител 4) е съоръжен с еднопосочни кухи конусовидни дюзи, разпръскващи в противоток. Другите оросители са съоръжени с двупосочни кухи конусовидни дюзи, разпръскващи както в противоток на потока от газове, така и в правоток.

Картера на абсорбера се аерира с оксидиращ въздух. Свежа варовикова каша се дозира в системата в долната част на зумпфа. Зумпфа служи и като зона за задържане, което позволява на гипсовите кристали да достигнат изискваните размери, като по този начин намалява сатурацията на разтворения гипс във очистващата каша.

Оксидиращият въздух се вкарва в долната част и се разпръсква чрез вентилатори. Два оксидиращи вентилатора обслужват абсорбера– единият е в действие, а другият е в режим на готовност. Преди вкарването в абсорбера оксидиращия въздух се насища с процесна вода за избягване на отлагания и запушване на изхода.

Утаяването на твърдите частици в абсорберния картер се избягва и чрез разбъркване. Плътността и pH на оросяващата каша се измерват чрез аналитични прибори на потока каша в нагнетателната страна на оросител 3, или оросител 4. Плътността на кашата определя пуска и спирането на помпите за изпомпване на гипсова каша. Нивото на pH спомага за коригиране на сигнала при контрола на вкарването на варовик чрез системата за дозиране на реагенти.

Съотношението течност към газ е приблизително 24 l/m³/h (стандартни условия). Това съотношение е функция от следните основни параметри:

• 
  Концентрация на SO₂ в димни газове
  
• 
  Димен поток
  
• 
  Изисквана ефективност на отстраняване на SO₂
  
• 
  Скорост на газа в абсорбера
  
• 
  Съдържание на Ca(OH)₂ в абсорбента
  
• 
  Реактивност на Ca(OH)₂
  
• 
  Съдържание на CaCO₃ в абсорбента
  
• 
  Реактивност на CaCO₃
  

Всеки вентилатор за оксидиращ въздух е проектиран да осигури достатъчно оксидиращ въздух за 100% оксидация на формираните сулфити до сулфати за целия обхват въглища до максималната входна концентрация на SO₂.

Обема на абсорберния зумпф е проектиран да осигури на образувания гипс време на задържане от приблизително 10 часа, което води до образуването на висококачествени гипсови кристали.

Абсорберната зона е съоръжена с дренажна шахта за събиране на дренажна и отпадна вода.

Дренажната шахта се изпразва или в абсорбера, или в спомагателния резервоар за складиране чрез помпа. Дренажната шахта е снабдена с разбърквател.
Входно- изходна дренажна система – състои се от следните основни компоненти

• 
  Дренажна шахта абсорбираща зона
  
• 
  Разбърквател дренажна шахта абсорбираща зона
  
• 
  Помпа абсорбираща зона
  
• 
  Дренажна шахта варовикова зона
  
• 
  Разбърквател дренажна шахта варовикова зона
  
• 
  Помпа варовикова зона
  
• 
  Спомагателен резервоар за складиране
  
• 
  Разбърквател спомагателен резервоар за складиране
  
• 
  Ретрансферна помпа
  

• 
  дренажната шахта в абсорберната зона ще събира отпадните течности (промивна, отпадна вода и т.н), идващи от абсорберната зона. Съдържанието се изпомпва обратно към абсорбера или спомагателния резервоар за складиране.
  
• 
  Дренажната шахта във варовиковата зона ще събира отпадни течности от тази зона и от зоната за обезводняване на гипса. Съдържанието се изпомпва обратно към резервоарите за варовикова каша.
  
• 
  Спомагателният резервоар за складиране може да побере целия обем на зумпфа на абсорбера. Продуктът се изпомпва обратно към абсорбера.
  

Тези зони са:

• 
  Една дренажна шахта за абсорберната зона
  
• 
  Една дренажна шахта за варовиковата зона
  

Кашата от дренажната шахта за абсорберната зона се изпомпва обратно към абсорбера или към спомагателния резервоар за складиране. Кашата от дренажната шахта за варовиковата зона се изпомпва обратно към резервоарите за варовикова каша.

Спомагателният резервоар за складиране не се използва по време на нормална работа на СОИ. Той служи за междинен склад на кашата от абсорберния зумпф, когато абсорбера трябва да бъде пресушен, ( например инспекции по време на извън сезонни периоди).

Има един спомагателен резервоар за складиране, който е способен да побере обема на зумпфа на един абсорбер.

Спомагателния резервоар за складиране се подхранва чрез гипсовата помпа на абсорбера, който ще се пресушава.

Утаяването на твърди частици в спомагателния резервоар за складиране се предотвратява чрез разбърквател.

Ретрансферната помпа се използва за изпомпване на кашата обратно от резервоара към напълвания абсорбер.

Всеки картер на дренажната шахта е снабден с разбърквател, за да предотврати отлагане на суспендираните твърди частици.

За дренажните шахти е достатъчна една потопяема помпа, понеже тези дренажни шахти ще се пълнят сравнително рядко. Съдържанието се рециклира от СОИ процеса за повторна употреба , така че обема на отвеждане на течности към системата за третиране на отпадни води е минимизиран.

Спомагателния резервоар за складиране има оперативен обем от приблизително 2.900 m³ и е способен да складира цялата каша на зумпфа на абсорбера. Помпата за гипсова каша ще трансферира кашата за приблизително 14 часа.

Ретрансферната помпа ще изпомпва кашата обратно от резервоара към абсорбера за приблизително 20 часа.

Необходим е разбърквател за предотвратяване на утаяване на твърдите частици.

• 
  Резервоар за процесна вода
  
• 
  Помпи за процесна вода
  

• 
  Складиране на процесна вода за всички нужди на СОИ
  
• 
  Доставка и разпределение на процесна вода до всички консуматори в СОИ
  
• 
  Отпадна вода
  

Тези консуматори са:

• 
  Системата за обезводняване на гипс
  
• 
  Системата за подготовка на варовиковата каша
  
• 
  Капкоуловители
  
• 
  Демистерите
  
• 
  Охладители процесен въздух
  

• 
  Изпаряване, водата напуска СОИ със очистените димни газове
  
• 
  Водно съдържание в гипсовия вторичен продукт
  
• 
  Водно съдържание в потока отпадни води
  

Резервоара за процесна вода е проектиран да позволи плавна работа с непостоянни нужди на няколко консуматора ( например капкоуловителите), с минимално време за складиране от 60 минути.

• 
  Подаващи устройства към дозатори варовик
  
• 
  Дозиращи винтове за варовик
  
• 
  Резервоари варовикова каша
  
• 
  Разбъркватели резервоари варовикова каша
  
• 
  Помпи варовикова каша
  
• 
  Варовиков парен скрубер
  
• 
  Вентилатор скрубер варовикови пари
  
• 
  Циркулационен трансферен кръг Разклонения Контролен клапан
  

• 
  Подготовка на варовикова каша чрез смесване на съхраняваното варовиково брашно с процесна вода
  
• 
  Трансфер на варовиковата каша към абсорбера
  
• 
  Контролиране на количеството подаван варовик чрез контролен клапан според нуждите на абсорбера
  

Потока варовикова каша към абсорбера трябва да се контролира като функция на масата от абсорбирания SO₂. За постигане на това варовика се изпомпва чрез циркулационен трансферен кръг на кашата, от който разклонение води към абсорбера. Контролен клапан в това разклонение регулира потока на каша към абсорбера.

Системата има един циркулационен трансферен кръг за варовиковата каша. Проектирана е да предостави достатъчен поток варовикова каша за максимална консумация, като същевременно поддържа достатъчна скорост на потока в обратната линия за предотвратяване на утаяване на твърди частици.

Трансферния кръг е снабден с две помпи за варовикова каша, една действаща, една в режим на готовност.

Обратната линия на трансферния кръг е оборудвана със отвори за да предостави подходящи условия за протичане на потока през линията.
Система за складиране на гипс - състои се от следните основни компоненти:

• 
  Транспортна лента 1 / 2 / 3
  
• 
  Гипсов силоз Гипсово жп и авто-товарище
  

• 
  Транспорт на гипса от вакуумните лентови филтри до силоза за складиране
  
• 
  Междинно складиране на материала в гипсовия силоз
  
• 
  Изпразване на гипса от силоза и натоварването на жп вагон или камион
  

Транспортните ленти към силоза имат капацитет от максимум 40т/ч. Те са проектирани за период на работа от 24 ч/ден.

Гипсовия силоз може да побере количество гипс равно на произведеното за период от 5 дни непрекъсната работа на СОИ при номинален товар.

Транспортните ленти към товарищата за жп и автотранспорт имат капацитет от 60т/ч с период на работа от 10ч/ден.

Възможно е да се редуват жп и авто-товарището, но само едно товарище/разтоварище може да се използва във всеки даден момент.
Система за приемане, складиране и съхранение на варовика - състои се от следните основни компоненти:

• 
  Авто приемателна станция за варовик
  
• 
  Силоз за варовик
  
• 
  Аерационни вентилатори силоз
  
• 
  Вентилационен филтър силоз
  
• 
  Вентилатор силоз
  

• 
  Приемане на варовиково брашно, доставено с жп транспорт или камиони
  
• 
  Складиране на доставеното варовиково брашно
  

Камионите се разтоварват пневматично чрез използване на бордовия компресор.

Системата е проектирана да разтовари влак с капацитет от 240 m³ за 10 часа.

Склада за варовик е проектиран да побере количеството варовик, използвано за 10 дни при условия на номинално натоварване.

Системата за КИП въздух има следните функции:

• 
  Доставка и разпределение на КИП въздух до всички консуматори в СОИ
  

Тези консуматори са:

• 
  Пневматично задвижвани регулатори и клапани
  
• 
  Почистващите системи на вентилационни филтри.
  

- Входна клапа СОИ

- Байпасна клапа СОИ

- Димоходи

- Вентилатори уплътняващ въздух

- Подгревател уплътняващ въздух

Системата има следните функции:

• 
  Извличането на димния газ от съществуващите димоходи и транспортирането му през СОИ към мокрия комин
  
• 
  Като втори вариант димния газ се отвежда директно до съществуващия комин чрез байпасните тръби на СОИ (когато инсталацията не работи)
  
• 
  Тръбопроводите са поставени за свързване на компонентите за димни газове на СОИ
  
• 
  Клапите отварят или затварят притока на газ към СОИ и респективно байпасният поток към съществуващия комин
  
• 
  Подаването на уплътняващ въздух към затворените клапи осигурява плътност на газа.
  

Ако СОИ не е в действие, то димният газ се подава директно към съществуващия комин чрез новия байпасен димоход и съществуващия димоход, който не се използва понастоящем.

По време на нормална работа на СОИ входната клапа е отворена, а байпасната е затворена. По време на байпасна работа входната клапа е затворена , а байпасната клапа е отворена. Клапата затваряща димоход се захранва с уплътняващ въздух за повишаване плътността на газа. Системата е оборудвана с вентилатор за уплътняващ въздух и друг в режим на готовност.

Уплътняващия въздух се подгрява за предотвратяване на кондензация.

• 
  Секция -6 kV- фабрично събрана и тествана, със стандартни размери се състои от: 1 входяща килия с прекъсвач; 1 изходяща килия с прекъсвач за трансформатора 6/0,4 кV; 6 изходящи килии за двигатели помпи за рециркулация;
  
• 
  Трансформатор средно/ниско напрежение- 1 капсулован блоков тип трансформатор(с въздушно охлаждане и термична защита на намотките, 6/0.4 кV, 1000kVA) директно свързан към прекъсвач уредба 0.4кV.
  
• 
  Уредба ниско напрежение– 0,4 кV с 2 входни захранвания и необходимите изходящи. Уредбата е тип метални табла, защита IP 23 в ел. помещението и IP 55 за таблата на открито.
  

• 
  Захранване 24 V DC,състоящо се от 1 брой 220V AC/24V DC преобразувател и разпределителна система с входящи и необходимия брой изходящи прекъсвачи.
  

• 
  220 V DC уредба, захранена от 220 V DC прекъсвач,състояща се от 1 входящо захранване и необходимите изходящи за управление и аварийно осветление.
  

• 
  Двигатели- 6 kV ID димен вентилатор, 6 kV двигатели на въздушни вентилатори, помпи за рециркулация, вакуум помпите и двигатели НН в инсталация.
  

• 
  Кабелни линии и кабелни връзки
  

• 
  Заземителна система
  

Към заземителната инсталация е присъединено следното оборудване:

• 
  Електрическите устройства и апаратура
  
• 
  Оперативни прибори и кабели
  
• 
  Метална и друга проводима конструкция
  

• 
  Комуникация и пожароизвестителна система
  

• 
  Разширяване на съществуващата телефонна система
  
• 
  Разширение на съществуващата пожароизвестителна система
  

• 
  Местен контрол и аварийно спиране
  
• 
  Осветителна и електро инсталация
  

Ще бъдат монтирани около 6 силови контакта за товари 62 А, 32 А и 16 А.

• 
  Отопление
  

След завършване строежът на СОИ се предвижда броят служители по щат в ТЕЦ „Република” е 485, като от тях 26 бр. са ръководни служители, 14 бр.- аналитични специалисти, 4 бр. – приложни специалисти, 6 бр. – помощен персонал, 408 бр. – работници.

За обслужване на СОИ по предварителна оценка се предвижда персонал от 16 човека.