Мокрые способы очистки

Лекция 5. Очистка дымовых газов от окислов серы

Известны "сухие" и "мокрые" способы десульфуризации дымовых газов, причем с использованием SO₂ и без такового.

Среди "сухих" и "мокрых" способов:

· известняковый (CaCO₃);

· известковые (CaO, Ca(OH)₂);

· аммиачно-циклический (NH₃);

· магнезитовый(MgCO₃);

· сульфитно-бисульфитный(NaHSO₃).

Сухой известняковый способ очистки газов – технологически наиболее прост. Добавляют известняк или доломит к сжигаемому твердому топливу перед его размолом в количестве в 2 раза превышающем стехиометрическое содержание серы в исходном топливе. Смесь угольной пыли c молотым известняком подается в горелочные устройство котлоагрегата. В топке при горении угольной пыли известняк – углекислый кальций диссоциирует на углекислоту и окись кальция, а последняя, двигаясь совместно с продуктами сгорания по газоходам котла взаимодействуют с серным и сернистым ангидридами, образуя, в конечном счете, сульфат кальция.

Сульфат кальция совместно с золой и непрореагировавшей окисью кальция улавливается в обычных золоуловителях, например, электрофильтрах.

Недостатки: малая эффективность очистки дымовых газов от окислов серы и значительное ухудшение эксплуатационных показателей работы котлоагрегатов (прочные отложения в области Т=700–1000 °С).

В этом разделе полезно ориентироваться на следующие химические формулы и названия соединений: CaCO₃ – известняк; CaO – негашеная известь; Ca(OH)₂ – гашеная известь; NH₃ – аммиак, его 10%-ный раствор – нашатырь; MgCO₃ – магнезит, CaMg(CO₃)₂ – доломит; NaHCO₃ – бисульфит натрия; Na₂SO₃ – сульфит натрия.

Очистка дымовых газов от двуокиси серы известью или известняком.

Нейтрализация сернистой кислоты, получающейся в результате растворения SO₂, наиболее дешевыми щелочными реагентами – гидратом окиси кальция или карбонатом кальция.

1) Ca(OH)₂ + SO₂ = CaSO₃ + H₂O

Гашеная известь

2) CaCO₃ + SO₂ = CaSO₃ + CO₂

Известняк

Дымовые газы после воздухоподогревателя поступают в золоуловитель, затем дымососом направляются в скруббер для очистки от двуокиси серы. Скруббер орошается водой, содержащей мелко размолотый известняк и продукты нейтрализации. Очищенные газы освобождаются от брызг раствора в брызгоуловителе, подогреваются и эвакуируются в атмосферу через дымовую трубу. К вытекающей из скруббера закисленной жидкости добавляется свежая известняковая суспензия для нейтрализации кислоты.

Жидкость из отстойной емкости вновь направляется на орошение скруббера. Часть суспензии выводится так, чтобы концентрация твердых частиц в растворе оставалось постоянной. Суспензия совместно или раздельно с золовой пульпой направляется на золоотвал.

Магнезитовый способ очистки дымовых газов от двуокиси серы.

Наиболее применим для подмосковного угля, разработан в 1938–1940 гг. на установке, сооруженной на одной из электростанций на буром угле.

Этот способ заключается в нейтрализации двуокиси серы суспензией окиси магния в скруббере.

MgO+SO₂=MgSO₃ – сульфит магния (магнезит)

Затем MgSO₃·6H₂O – кристаллы шестиводного сульфита магния отделяются от раствора, сушатся, теряют кристаллизационную воду и направляются в печь, где происходит термическая диссоциация сульфита магния:

MgSO₃=MgO+SO₂, но здесь газообразные продукты содержат двуокись серы в концентрации, достаточной для производства серной кислоты по обычной технологии.

Единственная побочная реакция при очистке газов окисью Mg – окисление сульфита Мg в сульфат:

2MgSO₃+O₂=2MgSO₄, но ее можно подавить, применяя H₂SO₄ – серную и H₂SO₃ – сернистую кислоты.

Технология.

Дымовые газы из КА поступают в золоуловитель. Степень очистки газов от золы должна быть возможна более высокой, чтобы количество золы, которая улавливается орошающей скруббер жидкостью (раствором сульфита и сульфата магния, в котором взвешены частицы золы и окиси магния) было минимальным. Последующая фильтрация – трудная операция, связанная с потерей солей магния. А именно, последние, нейтрализуют улавливаемую в скруббере двуокись серы.

Степень очистки газов от SO₂ составляет 90–92%.

Очищенные в скруббере газы проходят через брызгоуловитель, подогреваются до температуры 100–120 °С и через дымовую трубу выбрасываются в атмосферу.

Часть жидкости выводится из орошения и направляется для отделения кристаллов в гидроциклон или классификатор, а затем для фильтрации от золы и возвращается в цикл орошения.

Кристаллы сульфита магния поступают в сушилку, а оттуда, высушенные, в печь для обжигания. При обжиге – газ содержит до 8% SO₂, который после очистки от окиси магния идет на получение серной кислоты.

Достоинства и недостатки:

· возможность высокой степени сероочистки без предварительного охлаждения;

· кристаллы сульфита магния могут транспортироваться, поэтому сероводород может находиться на большом расстоянии от ТЭС;

· много операций с твердыми веществами, из-за чего может наблюдаться абразивный износ, значительный расход тепла.