Обзор известково-известняковых методов очистки уходящих газов от оксидов серы

к.т.н. Вострикова М.А.

ФГБОУ ВПО «КГУКИ»

к.т.н. Кашин Я.М.

ФГБОУ ВПО «КубГТУ»

Сокращения выброса диоксида серы достигается различными технологиями очистки уходящих газов. Наиболее распространенный метод - мокрый процесс, когда уходящие газы, например, барботируют через раствор известняка, в результате чего образуются сульфит или сульфат кальция.

Известняковый и известковый – одни из самых первых методов, разработанных для очистки дымовых газов от оксидов серы [1] (рисунок 1), так как известняк СаСО₃ и известь СаО являются самыми дешевыми и распространенными материалами. Поглощение SO₂ при этом происходит в водной суспензии известняка и извести. Активным поглотительным веществом в этом случае являются бикарбонат-ионы, образующиеся по медленной реакции СаСО₃ с СО₂. При использовании извести последняя в растворе переходит в Са(ОН)₂ и затем довольно быстро при взаимодействии с СО₂ превращается в Са(НСО₃)₂.

Рисунок 1 – Схема установки для очистки продуктов сгорания от SO₂ известняковым методом: 1 – котел; 2 – электрофильтр; 3 – заслонка; 4 – основной дымосос; 5 – дополнительный дымосос; 6 – дымовая труба; 7 – насосы; 8 – рециркуляционный бак абсорбера Вентури; 9 – абсорбер Вентури; 10 – абсорбер; 11 – паровой подогреватель; 12 – влагоотделитель; 13 – отстойник; 14 – молотый известняк; 15 – рециркуляционный бак абсорбера; 16 – перелив; 17 – шлам

Медленной стадией процесса является также и реакция растворения СаСО₃ с переходом в Са(НСО₃)₂. Так как ее скорость зависит от поверхности частиц СаСО₃, то их дисперсность должна быть высока. Согласно опытным данным наиболее оптимальной является тонина помола известняка 75-150 мкм, при концентрации суспензии не более 15% во избежание засорения абсорберов.

При эксплуатации абсорберов одной из главных проблем является предотвращение отложений за счет выпадения осадка из раствора. Образование отложений определяется в основном степенью пересыщения и рН раствора. Так, при pH ≈ 5, CaSO₃ вступает в реакцию с SO₂, образуя хорошо растворимый бисульфит Ca(HSO₃)₂. При высоких значениях рН образуется слабо растворимый CaSO₃·2H₂О, выпадающий в виде шлама. При очень низких рН образуется твердый слой отложений сульфата кальция. Поэтому при эксплуатации очистных установок значение рН держат около 6, хотя известно, что при повышении рН увеличивается степень очистки продуктов сгорания. Отработанная суспензия не регенерируется, а выводится из установки, и твердые частицы после обезвоживания направляются на шламоотвал, или после обжига используются как алебастр в строительстве.

В настоящее время имеются несколько модификаций процесса очистки продуктов сгорания от оксидов серы на основе известняка и извести [3]. Один из вариантов предполагает ввод части известняка в топку котла и мокрое доулавливание SO₂ в абсорберах. Для таких систем характерны сильное загрязнение поверхностей нагрева воздухоподогревателей и занос абсорберов отложениями.

Второй вариант такого метода предполагает очистку газа только в абсорберах. Использование извести значительно упрощает эксплуатацию установок, хотя и несколько удорожает процесс очистки. На рисунке 2 показана схема очистки продуктов сгорания известковым способом [1]. Продукты сгорания, покидающие котел, первоначально очищаются от золы и направляются в двухступенчатый абсорбер Вентури 9, где очищаются от двуокиси серы и остатков золы, а затем выбрасываются через трубу, пройдя предварительно через подогреватель 11. Через абсорбер организуется рециркуляция суспензии Са(ОН)₂. В схеме предусмотрены аппарат для гашения извести и отстойник для сбора осадка. Положительным качеством этой установки является возможность длительной работы.

Имеются и другие модификации известково-известняковых методов очистки продуктов сгорания от окислов серы, в частности: процессы Бишофф, Бако, известково-гипсовый и др. Эти процессы в основном отличаются друг от друга конструкциями абсорберов [2].

Рисунок 2 – Схема установки для очистки продуктов сгорания от SО₂ известковым методом: 1 – котел; 2 – электрофильтр; 3 – двуступенчатый абсорбер Вентури; 4 – отстойник; 5 – емкость для раствора реагента; 6 – основной дымосос; 7 – дымосос сероулавливающей установки; 8 – золоотвал; 9 – подогреватель дымовых газов; 10 – дымовая труба

Преимуществами известнякового (известкового) метода являются простота технологической схемы, доступность в дешевизне сорбента, относительно малые капитальные затраты, возможность очистки газа без предварительного охлаждения и обеспыливания.

К недостаткам метода относятся низкий коэффициент использования известняка, зависящий от типа применяемого минерала и достигающий, как правило, 40-50%, получение в качестве продукта утилизации неиспользуемого шлама, относительно низкая эффективность очистки, подверженность забиванию кристаллическими отложениями абсорбционной аппаратуры и жидкостных коммуникаций.

Список использованной литературы:

1. Возницкий И.В. Практика использования морских топлив на судах – изд.4, испр. и доп. – СПб.: 2006 – 124 с.

2. Комплексная очистка дымовых газов теплогенерирующих установок. Монография / Комиссаров К.Б., Лутков С.А., Филь А.В. Ростов н/Д.: Филиал ФГОУ ВПО «Морская государственная академия имени адмирала Ф.Ф. Ушакова» в г. Ростове-на-Дону, 2007. - 134 с.

3. Носков А.С., Пай З.П. Технологические методы защиты атмосферы от вредных выбросов на предприятиях энергетики / СО РАН. Ин-т катализа; ГПНТБ. - Новосибирск, 1996. - 156 с.