Cap04 Procedeee de Desulfurare

download Cap04 Procedeee de Desulfurare

of 38

Transcript of Cap04 Procedeee de Desulfurare

4.ALEGEREA INSTALA IEI DE DESULFURARE I PREDIMENSIONAREA ACESTEIA4.1. Procedee de reducere a oxizilor de sulfNormele foarte severe de emisie, care coboar valoarea emisiei de SO2 pn la 0.4 g/m3, impun neaprat folosirea unor instala ii de desulfurare a gazelor, la toate cazurile de ardere a crbunelui, n cazane cu focare clasice sau a pcurii cu con inut ridicat de sulf. n ultimele dou decenii au fost dezvoltate mai multe procedee de desulfurare, dintre care cele mai importante sunt: procedeul umed, n care se introduce ca agent activ o solu ie de hidroxid de calciu i carbonat de sodiu, ob innd ca deeu nmoluri nerecuperabile sau cel mult, cu posibilitate de extrac ie de gips; procedeu semiuscat, n care se introduce ca agent activ o solu ie concentrat de amoniac sau hidroxid de calciu, n filtru avnd loc evaporarea complet a apei. Produsele sulfatice sunt recuperate n stare uscat, permi nd reintroducerea lor n circuitul economic; procedeul catalitic, cu producere de sulf aplicat la o temperatur ridicat a gazelor de ardere. Prin splarea sau umidificarea aerului se ob ine o rcire a gazelor pn la 5060 C, la procedeul umed i la 70100 C, la cel semiuscat. n aceste condi ii, ridicarea penei de fum se limiteaz i dispersia este dezavantajat. Efectul de reducere a fondului de SO2 n atmosfer rmne, n acest caz, s se resimt numai pe ansamblul teritoriului, la distan e mari. Coborrea temperaturii sub temperatura punctului de rou acid atrage coroziuni inacceptabile, sub aspectul fiabilit ii traseului de gaze, motiv pentru care este necesar renclzirea gazelor, fie cu abur, fie regenerativ, fie cu amestec de gaze fierbin i, fie prin cldura ob inut din ardere de combustibil suplimentar. Instala iile de desulfurare uscat i neuscat sunt utilizate mai rar, n special pentru centralele mici, datorit pericolului intoxicrii cu amoniac. Principala caracteristic a desulfurrii umede este reducerea simultan a SO2 i producerea de gips n acelai recipient i, de asemenea, controlul alimentrii cu calcar, ceea ce este esen ial pentru a nvinge fluctua iile sulfului con inut n combustibil i, n special, n lignit.

Alegerea instala iei de desulfurare i predimensionarea acesteia

29

Gazele de ardere de la electrofiltru sau de la ieirea din prenclzitorul de aer regenerativ sunt introduse n scruber, prin intermediul a dou ventilatoare naintae, cte unul pe fiecare linie. nainte de primul scrubr, este instalat un schimbtor de cldur gaz/gaz, care rcete gazul cu con inut de SO2, nainte de intrarea n scruber i nclzete gazul curat, pn la aproximativ 100 C. Gazul din linia a doua este introdus direct n cel de-al doilea scrubr i apoi, fr a fi renclzit, se amestec cu gazul curat (renclzit la 100 C), de la primul scrubr. Astfel, rezult o temperatur a gazelor la co de circa 80 C. Gipsul produs este sub iat pn la 30 % con inut solid i, ulterior, e uscat pn la 15 % umiditate, ntr-un filtru cu vacuum. Preaplinul concentratorului i produsul filtrrii sunt circulate complet n proces. Nu se produce ap uzat, iar circa 25 % din gipsul rezultat este utilizat n industria cimentului. Principalele procedee comerciale de desulfurare a gazelor de ardere sunt: - metoda umed, care se poate realiza prin procedeul: cu var - CaO sau calcar CaCO3, la care absorb ia SO2 se face cu var stins sau calcar i rezult nmol de epurare sau gips; cu sod de rufe NaOH, la care absorb ia SO2 se face cu o solu ie de sod caustic sau carbonat de sodiu Na2CO3, rezultnd ap rezidual sau solu ie pentru splat rufe; dublu alcalin, la care absorb ia SO2 se face cu o solu ie pe baz de Na, rezultat dintr-o solu ie alcalin, rezultnd nmol sau gips; cu amoniac, la care, dup o absorb ie cu NH3, urmeaz o oxidare n sulfat de amoniu, rezultnd un ngrmnt pe baz de amoniu; cu oxid de magneziu, la care SO2 intr n reac ie cu un amestec de hidroxid de magneziu, rezultnd sulf elementar sau acid sulfuric, iar reactivul se poate recicla dup deshidratare i regenerare ; cu sulfit de sodiu, la care absorb ia SO2 se face cu o solu ie de sulfit de sodiu, rezultnd sulf elementar sau acid sulfuric i cantita i mici de sulfat de sodiu; cu citrat, la care absorb ia SO2 se face cu o solu ie de citrat de sodiu, rezultnd sulf elementar, iar absorbantul este regenerat i produii secundari sunt transforma i n sulf, prin reducere cu H2S n faz lichid; cu carbonat apos, la care absorb ia SO2 se face cu o solu ie de carbonat de sodiu, deshidratat prin pulverizare, rezultnd sulf elementar; -metoda uscat, care se realizeaz prin absorb ie pe crbune activ, rezultnd sulf elementar; - prin pulverizarea i uscarea unui nmol de absorb ie, rezultnd deeuri uscate. Cel mai comod procedeu este procedeul umed, utiliznd ca reactiv varul sau calcarul.

30

IMPACTUL CTE ASUPRA MEDIULUI - APLICA II

4.2. Procedee umede4.2.1. Procedee utiliznd ca reactiv varul sau calcarul Splrile umede cu calcar sau var figureaz printre procedeele de desulfurare umed cele mai rspndite n lume. Reactivul cel mai frecvent implicat este calcarul. Procedeele existente n prezent duc adesea la formarea gipsului. Gazele ce trebuie epurate, eventual desprfuite, rcite i saturate n vapori de ap (uneori cu ajutorul unui echipament specific), sunt splate cu o suspensie de calcar (sau var) n ap. Calcarul reac ioneaz cu oxizii de sulf, formnd sulfi i i sulfa i de calciu. Produii solizi rezulta i din reac ie i reactivii n exces sunt extrai din suspensia de splare, prin procedee de separare lichid-solid ( ex.decantare i filtrare). Apa (decantat i filtrat) este reciclat dup o eventual cur are (purjare), care are ca obiect evitarea acumulrii n bucl a compuilor solizi. Prin aceast opera ie se constituie eventualul efluent lichid. Principalele reac ii chimice globale realizate sunt urmtoarele: pentru calcar: CaCO3 + SO2 CaSO3 +CO2 CaCO3 + SO3 CaSO4 +CO2 CaCO3 + O2 CaSO3 pentru var: Ca(OH)2 + SO2 CaSO3 + H2O Ca(OH)2 + SO2 CaSO4 + H2O CaSO3 + O2 CaSO4 De notat c formulele produilor nu in cont de gradul de hidratare. CaSO4, n particular, reprezint un amestec, n propor ii variabile, de anhidrid (CaSO4 i 1/2 H2O) i gips (CaSO4 . 2H2O). Exist mai multe variante ale acestui procedeu: procedeul umed cu var, cel mai simplu (schema 4.1), n care are de suferit

calitatea subproduilor solizi; procedeul umed cu calcar, numit calcar-ghips (schema 4.2), n care se

vizeaz producerea subproduilor comercializabili precum gipsul, care este foarte pur. Se caracterizeaz, n principal, printr-o desprfuire controlat a gazelor ce trebuie epurate i printr-o oxigenare for at a suspensiei rezultat din desulfurare; procedeul fr deeuri lichide (schema 4.3) poate fi elaborat pornind de la unul sau altul din procedeele de mai sus. Cldura sensibil a gazelor ce trebuie epurate este utilizat pentru evaporarea con inutului de ap din cur irea necesar deconcentrrii, efectuat asupra ncrcturii lichide circulante.

Alegerea instala iei de desulfurare i predimensionarea acesteia

31

De remarcat c se pot ntlni numeroase particularit i (utilizarea aditivilor pentru regularizarea pH-ului, concep ia turnului de splare).

Schema 4.1. Procedeul umed cu var.

Schema 4.2. Procedeul umed cu calcar pentru producerea gipsului pur.

32

IMPACTUL CTE ASUPRA MEDIULUI - APLICA II

Schema 4.3. Procedeul umed cu calcar pentru producerea gipsului pur, fr deeuri lichide.

Instala iile se compun, n principal, din urmtoarele elemente: o unitate de recep ie, de depozitare i de distribu ie a reactivilor pulverulen i; o instala ie de preparare, stocare i de distribu ie a laptelui de var sau de

calcar (extractor-dozator, cuv de preparare cu agitare, cuv tampon cu agitare, pomp etc.); un turn de splare (uneori mai multe), a crui concep ie depinde de furnizor; o instala ie de tratament a suspensiei, constnd n separarea srurilor de calciu din solu ia original, dup epurarea gazului, a crui concep ie depinde de furnizor, de originea gazului ce trebuie epurat i de destina ia subproduselor; o instala ie de tratare a deeurilor apoase (purje de deconcentrare), dependent de impurit ile con inute, care poate cuprinde o serie de cuve agitate pentru neutralizare, precipitarea srurilor metalice i flocularea lor, un decantor i un filtru pentru separarea compuilor insolubili, o coloan de carbon activ pentru adsorb ia materiilor organice etc.; un ventilator de tiraj, ntre instala ia de desulfurare i co.

O instala ie de desulfurare prin procedeul umed cu var, avnd turn cu 2 etaje alcaline pentru producerea gipsului pur, este redat n schema 4.4. Schema 4.5 prezint o instala ie tip de tratare a suspensiilor din turnul de splare (dup splarea cu lapte de var), iar schema 4.6 este un exemplu de tratare a efluentului lichid.

Alegerea instala iei de desulfurare i predimensionarea acesteia

33

Schema 4.4. Instala ie de desulfurare prin procedeul umed cu var (exemplu de turn cu dou etaje alcaline pentru producerea gipsului pur).

Schema 4.5. Instala ie tip de tratare a suspensiilor din turnul de splare (dup splarea cu lapte de var).

34

IMPACTUL CTE ASUPRA MEDIULUI - APLICA II

Schema 4.6. Exemplu de tratare a efluentului lichid.

Turnurile sunt proiectate astfel nct s asigure un contact maximal ntre gaz i suspensie. Variantele se deosebesc prin proiectare (etaje, geometrie), sisteme de injec ie a laptelui de var, sistemul de aerare n interiorul turnului sau ntr-o cuv exterioar, reciclarea suspensiei etc. De remarcat c instala iile care func ioneaz cu calcar i nu cu var pot s recep ioneze un reactiv nesfrmat i pot fi echipate cu un ansamblu de preparare granulometric. Poate fi efectuat o splare mai mult sau mai pu in for at a reziduului solid (n general pe filtru). Cu excep ia purjei de deconcentrare men ionat mai sus, decantan ii i filtran ii sunt recicla i n diferite puncte (rcirea i saturarea eventual a gazelor ce trebuie epurate n echipamente specifice preparrii laptelui de var etc). Func iile de neutralizare i desprfuire pot fi integrate ntr-un singur sistem umed. Acesta comport unul sau mai multe turnuri de splare, unde cea mai mare parte din cenuile zburtoare sunt captate de lichidul de splare, al crui pH este reglat prin adugarea de lapte de var sau calcar. Pulberile fine i alte suspensii sunt captate ntr-un etaj Venturi sau ntr-un etaj compact de electrofiltre umede, care comport un tub Venturi. Electrodul de precipitare este un electrod dinamic, constituit dintr-un ecran de picturi de ap. Aceste picturi sunt ncrcate electric cu sarcini de sens opus sarcinii pulberilor i pulverizate contra curentului.

Alegerea instala iei de desulfurare i predimensionarea acesteia

35

Supravegherea func ionrii instala iilor poate fi delicat, n special din cauza posibilelor probleme legate de formarea crustelor pe coloane. Sulfa ii i sulfi ii de calciu mai pu in solubili pot s favorizeze fenomenele de satura ie i deci, de depunere. Aplicarea corect a procedeului este legat adesea de: men inerea unui pH suficient de mic (ntre 6 i 7), n coloan; evitarea oxidrii (pentru producerea gipsului pur n special) n zona de desulfurare, care trebuie s aib loc la piciorul coloanei sau, chiar mai bine, ntr-o cuv exterioar i doar n propor ia suspensiei circulante dirijate spre echipamentele de recuperare (decantare i filtrare) a reziduurilor solide. n timpul desulfurrii se dezvolt reac ii secundare sau intermediare i, n special, un echilibru ntre sulfitul de calciu (CaSO3) i hidrogenosulfitul de calciu (Ca(HSO3)2), deplasat n sensul formrii unei a doua sri (mai solubil dect prima), prin scderea pH-ului (scderea pH-ului din pcate prejudiciaz eliminarea SOx). Aplicarea procedeului fr deeuri lichide, asupra ncrcturii de lichide circulante, presupune ca acea cldur sensibil, con inut n gazele brute, s fie suficient pentru a permite evaporarea purjei. Dac nu, procedeul prezint un interes redus, deoarece premite doar eliminarea unei pr i de deeuri lichide. Este cel mai performant dintre procedeele cu var sau calcar. Poate permite realizarea unor performan e de desulfurare de 9598%, cu raporturi stoichiometrice Ca/S de aproximativ 1.05 i un consum de 1.22 t de Ca(OH)2, pe tona de SO2 fixat. Varul sau calcarul este introdus sub forma unei suspensii, a crei concentra ie este cuprins ntre 100 i 200 g/l. Rezultatele desulfurrii, ob inute n cazul varului, sunt superioare (cu 5 pn la 10 procente) celor ob inute n cazul calcarului. Varul nestins, CaO, este preferat varului stins, Ca(OH)2. Consumul teoretic (stoichiometric) de var stins Ca(OH)2 este de 1.16 tone la tona de SO2 fixat i de 0.875 tone de var nestins, la tona de SO2 fixat. Acest consum este redus, deoarece alcalinii cenuilor zburtoare sunt utiliza i n procedeul combinat de desprfuire i desulfurare. Suspensiile ob inute, pornind de la varul nestins, sunt constituite din particule cu o medie de diametru cuprins ntre 3 i 4 m i o medie de suprafa specific de 2530 m2/g (fa de cele ale suspensiilor preparate din var stins, de 6-8 m i 1418 m2/g). Primele suspensii sunt, deci, mai reactive i prezint mai pu ine riscuri de decantare. Uneori sunt introdui o serie de aditivi, pentru men inerea pH-ului la valoarea optim, evitarea oxidrii CaSO3 n CaSO4, pentru a diminua riscul de formare a crustei, ameliorarea reactivit ii suspensiei absorbante a ionilor alcalini, precum

36

IMPACTUL CTE ASUPRA MEDIULUI - APLICA II

Mg2+, sub forma Mg(OH)2. Exist foarte multe aplica ii ale acestor procedee. Un numr mare de centrale termice germane sunt echipate cu unit i de desulfurare care produc gips pur. De notat c aproximativ 60 % din panourile produse n aceast ar sunt executate din desulfogips. Impactul global asupra mediului Cantitatea i compozi ia deeurilor apoase depind, n principal, de ceilal i poluan i prezen i. Substan ele purjate pot con ine cloruri i al i halogeni, sulfa i, metale grele i materii organice. Pentru varianta n care se dorete producerea gipsului ct mai pur, pentru a fi valorificat, purjarea va con ine toate compozi iile nedorite n subprodus. Procedeul fr deeuri lichide permite debarasarea, prin evaporare, a tuturor sau a unei pr i din deeurile lichide, transformndu-le n pulberi captate mpreun cu cenua zburtoare ntr-un desprfuitor, plasat n amonte de desulfurare. n alte cazuri, transformrile viitoare depind de natura lor i de contextul de mediu al acestora. Un anumit numr de compui ai acestor deeuri pot s fie mai mult sau mai pu in elimina i complet; sulfa ii reziduali, prin precipitare n var, metalele grele, prin precipitarea hidroxizilor sau a sulfurilor, materiile organice, prin adsorb ie cu carbon activ etc. Procedeul cel mai rspndit duce la formarea unui gips de bun calitate, utilizat pe scar larg n construc ii (tavane, panouri false i regulator de priz pentru ciment) n Germania, Japonia etc. Produc ia este de aproximativ 2.7 tone de CaSO4, 2H2O pe tona de SO2 fixat. n varianta fr produc ie specific de gips, reziduul ob inut este un amestec de cenu zburtoare i sulfat de calciu (i de sulfit de calciu, dac nu exist oxidare). Acest reziduu este adesea considerat ca ultim deeu i trebuie dus la depozitul de zgur i cenu al centralei. Procedeul de desulfurare umed cu var sau calcar nu este deosebit de zgomotos. n func ionare, exist urmtoarele riscuri: de apari ie a unor disfunc ionalit i la instala ia de desulfurare; de incidente n func ionare, datorate dificult ilor de operare; cldura poate uor provoca probleme de blocare, colmatare n instala ii de stocare i operare; de formare a crustei n instala ii datorat sulfatului i sulfitului de calciu, format n diferite puncte (limite operatorii); de apari ie a unor accidente de munc, deoarece manipularea varului implic

Alegerea instala iei de desulfurare i predimensionarea acesteia

37

anumite precau ii. Aplicarea procedeului de desulfurare umed cu calcar la desulfurarea gazelor provenite de la o central termoelectric Centrala la care a fost aplicat acest procedeu este centrala Le Havre 4, Fran a, func ionnd cu combustibil solid, crbune. S-a ales procedeul de splare umed cu calcar care produce gips pur. Splarea este efectuat ntr-un turn de pulverizare (absorber) care comport o cuv (un bac), unde gipsul este ob inut prin oxidare cu aerul produilor de reac ie. Acesta este un procedeu sub licen . Echipamentele care constituie instala ia sunt furnizate de un grup franco-olandez (Lab-Hoogvens). Principalele etape ale procedeului sunt urmtoarele: rcirea gazelor pentru epurare; splarea gazelor pentru epurare, cu o suspensie de carbonat de calciu; renclzirea, nainte de evacuare, a gazelor epurate; oxidarea cu aer a suspensiei de splare, nainte de transformarea n gips a produilor de neutralizare, SOx; recuperarea gipsului, pornind de la suspensia de splare (ciclonare, centrifugare i splare); reciclarea majorit ii apelor curate, rezultate n urma opera iei precedente; purjarea unei pr i din aceste ape curate, pentru evitarea concentra iilor excesive n sruri solubile (i n principal cloruri); tratarea acesteia nainte de evacuare. Instala iile de combustie sunt dimensionate pentru un crbune cu 1.3 % sulf. Gazele ce trebuie tratate n instala ia de desulfurare umed sunt luate de la ieirea din electrofiltre, amplasate dup cazan. Caracteristicile acestora sunt urmtoarele: 3 debit: 1 943 000 m N / h; 3 con inut SO2 : 2 555 mg / m N; 3 con inut de pulberi : < 50 mg / m N ; temperatur : 129 C Instala iile se compun din urmtoarele echipamente (schema 4.7): un ventilator axial, cu o nl ime de refulare de 4 000 Pa, la debit nominal i

o putere de 7 500 kW instala i; un schimbtor de gaz/gaz (schimbtor regenerativ Ljungstrom), cu o

suprafa de schimb de cldur de 22 500 m2 , construit din o el acoperit de poliuretan i din o el emailat, care rcete gazele ce trebuie epurate pn la media gazelor epurate, ce permite renclzirea ultimelor, nainte de evacuare; un absorber cu un diametru de 16.75 m i nl imea de 35 m din o el placat, cu cauciuc pe interior, avnd:

38

IMPACTUL CTE ASUPRA MEDIULUI - APLICA II

la baz, o cuv ca zon de trecere liber, de aproximativ 2300 m3; trei planuri suprapuse de pulverizatoare, alimentate fiecare de o pomp de recirculare, cu un debit de aproximativ 9500 m3/h i o putere de 800 kW; n partea superioar, un separator cu picturi, splat de ap; un compresor de aer pentru oxidarea produilor n gips, cu un debit de 9 200 m3N/h i o putere de 250 kW; o instala ie de depozitare a calcarului, de preparare i distribu ie a laptelui de calcar (fos agitat i pomp de dozaj); o instala ie de recuperare i depozitare a gipsului produs, care cuprinde, n principal: o pomp de subtiraj a suspensiilor de gips, n cuva absorberului; hidrocicloane; dou pompe centrifuge, cu un debit de 6 t/h fiecare; un depozit pentru stocarea gipsului produs, dimensionat pentru 20 de zile; o instala ie de tratare a purjei de deconcentrare, destinat precipitrii ionilor de sulfat i a metalelor grele.

Schema 4.7. Instala ie de desulfurare a centralei Le Havre.

Suprafa a de teren ocupat de instala ia de desulfurare, n afara depozitrii gipsului, este de 50 . 100 m2.

Alegerea instala iei de desulfurare i predimensionarea acesteia

39

Principalii parametri de func ionare sunt: pH-ul suspensiei de splare: 5.5 5.7; concentra ia n solide a suspensiei de splare: aproximativ 10 %; 3 cantitatea de ap evaporat: aproximativ 45 m /h.

Gazele epurate prezint urmtoarele concentra ii nominale: debit : 2 014 593 m3N/h; con inut SO2 = 183 mg/m3N ; con inut pulberi < 50 mg/m3N ; temperatur: 89 C ; rata (randamentul) de desulfurare depete 92%.

Cantitatea de calcar (96.5 % de CaCO3) consumat este de 7.7 t/h. Raportul stoichiometric Ca/S este de aproximativ 1.02. Cantitatea de ap consumat este de 60 m3/h, iar deeurile lichide sunt de 1315 m3/h. Datorit tratamentelor descrise mai sus, aceste deeuri sunt compuse din cloruri i solu ii apoase. Gipsul produs are o calitate acceptat de industria panourilor i a cimentului. Produc ia este de 12 t/h de gips cu 8 % umiditate. n cadrul unei func ionri anuale de 3000 h a puterii continui nete, cantitatea de gips produs de o unitate corespunde nevoilor unei fabrici de ciment cu o produc ie de 1 000 000 t de ciment pe an. Puterea electric absorbit este de 7500 kW. Investi ia estimat pentru o instala ie de desulfurare prin acest procedeu ntr-o unitate nou, cu puterea electric de 600 MW, n care se arde crbune cu 1.3 % sulf, este de 6065 mil. $, iar pentru o central termoelectric deja construit aceasta se cifreaz la 65100 mil.

4.2.2. Desulfurarea umed cu sod sau carbonat de sodiuGazele ce trebuie epurate, eventual desprfuite i rcite, adesea saturate n vapori de ap, sunt splate printr-o solu ie apoas de hidroxid de sodiu (NaoH) sau carbonat de sodiu (Na2CO3). Soda (sau carbonatul) reac ioneaz cu oxizii de sulf, formnd sulfi i i sulfa i de sodiu, foarte solubili. Reac iile chimice globale implicate de acest procedeu sunt: n cazul sodei: 2NaOH + SO2 Na2SO3 + H2O 2NaOH + SO3 Na2SO3 + H2O NaSO3 + O2 Na2SO4 NaSO3 + SO2 + H2O NaHSO3 n cazul carbonatului de sodiu:

Na2CO3 + SO2 Na2SO3 + CO2

40

IMPACTUL CTE ASUPRA MEDIULUI - APLICA II

Na2CO3 + SO3 Na2SO4 + CO2 Na2CO3 + O2 Na2SO4 Na2CO3 + SO2 + H2O 2 Na2HSO3 Reziduul desulfurrii este deci o solu ie apoas de sruri de sodiu (sulfat, sulfit hidroxid de carbon etc). Aceast solu ie nu poate fi evacuat n aceast stare, astfel c, uneori, este tratat cu var (precipitarea sulfitului i sulfatului de calciu insolubile cu regenerarea unei solu ii de sod), ceea ce se numete procedeu dublu alcalin. Instala ia, redat n schema 4.8, se compune, n principal, din urmtoarele elemente : o unitate de recep ie, de depozitare i de distribu ie a reactivului; un reactor de splare, cel mai adesea un turn cu mpachetare sau cu pulverizare; o unitate pentru colectarea reziduurilor, cel mai adesea cu cuve; o unitate eventual de tratare a reziduurilor i a efluen ilor lichizi care depinde de destina ia acestora.

Schema 4.8. Desulfurarea prin splare cu sod.

Nu exist limite de operare specifice. Performan ele sunt, n general, foarte bune. Randamentul desulfurrii poate depi adesea 95 %, iar cel raportat la sod este apropiat de 1. Reactivii utiliza i pot fi solu ii de sod (3050 %) sau carbonat de sodiu. Carbonatul de sodiu poate fi livrat sub form de pudr, solu ia fiind pregtit pe loc.

Alegerea instala iei de desulfurare i predimensionarea acesteia

41

Impactul global asupra mediului Principala problem n utilizarea acestui procedeu const n producerea unor cantit i deloc neglijabile de solu ii saline. Utilizarea lui este limitat la cazurile n care, pentru deeurile rezultate, tratamentul sau valorificarea acestora sunt posibile. Ca n cazul majorit ii instala iilor de desulfurare, ventilatorul este principala surs de zgomot. Riscurile sunt limitate. De fapt, absen a produilor solizi n suspensii limiteaz riscul de blocare a instala iilor. Manipularea reactivului implic anumite precau ii. Utilizarea unui reactiv lichid poate favoriza regularizarea, destinat s optimizeze randamentul desulfurrii i consumul de reactiv. Procedeul este nc pu in dezvoltat, n compara ie cu cel n care se utilizeaz var sau calcar. De fapt, reactivul este net mai oneros i contraindica iile legate de refularea efluen ilor lichizi sunt mai dure dect cele care privesc efluen ii solizi. Totui, odat cu scderea valorilor limit pentru deeurile de SOx i cu ntrirea reglementrilor, procedeul poate deveni interesant. Instala iile de splare cu sod se ntlnesc n industria hrtiei. Solu iile sodice, rezultate n urma splrii, pot fi reciclate n fabricarea pastei chimice. Astfel de instala ii se gsesc n Elve ia, Germania, CSI i la Elbeuf Rhone-Poulenc, la incinerarea H2S.

4.2.3. Desulfurarea umed dup procedeul dublu alcalinProcedeul dublu alcalin const n efectuarea unei splri a gazului ce trebuie desulfurat (eventual desprfuit i rcit n prealabil), cu ajutorul unei solu ii apoase de sruri de sodiu foarte solubile. Aceast solu ie con ine, n principal, sulfit i concentra ii mai sczute de carbonat, hidrogenosulfit, sulfat i hidroxid. Produii de reac ie ai desulfurrii (n principal sulfitul i sulfatul de sodiu) sunt apoi precipita i, prin adugarea de var sau calcar, sub form de sulfit i sulfat de calciu. Aceast precipitare regenereaz solu iile absorbante de sruri de sodiu. Srurile de calciu sunt separate de apele curate (prin decantare i filtrare). Solu ia absorbant este reciclat la desulfurare, dup un eventual aport de sodiu (prin adugarea de carbonat de sodiu). Cele dou opera ii sunt realizate n echipamente separate, iar reac iile de desulfurare a gazelor sunt reac ii lichid/gaz, care se deruleaz ntr-un mediu fr materii solide n suspensie. Principalele reac ii chimice globale care au loc sunt: la absorb ie: 2 NaOH + SO2 Na2SO3 + H2O Na2CO3 + SO2 Na2SO3 + CO2 Na2SO3 + SO2 + H2O NaHSO3 HSO3- + O2 SO42- + H+ SO32- + O2 SO42-

42 la precipitare:

IMPACTUL CTE ASUPRA MEDIULUI - APLICA II

Ca(OH)2 + Na2SO4 2 NaOH + CaSO4 Ca(OH)2 + Na2SO3 + H2O 2 NaOH + CaSO3, H2O Procedeul de func ionare poate avea loc n dou moduri: modul concentrat (concentra ii ridicate de sulfit de sodiu), deoarece raportul

SO2/O2 este suficient de mare pentru ca oxidarea sulfi ilor n sulfa i s nu fie foarte mare (mai mic de 20 %); modul diluat (concentra ii mai mici de sulfit de sodiu); deoarece oxidarea sulfi ilor este mare, se evit formarea crustei pe absorber. Instala ia redat n schema 4.9 se compune, n principal, din: o unitate de recep ie i stocare a reactivilor pulverulen i (carbonat de sodiu,

var sau calcar); o instala ie de preparare, stocare i distribu ie a laptelui de var sau calcar

format din extractor-dozeur, cuv de preparare agitat, cuv tampon, pomp de injec ie etc; o instala ie de preparare, stocare i distribu ie a solu iei de carbonat de sodiu (extractor-dozeur, cuv de preparare, cuv tampon, pomp de injec ie etc); un turn de splare, de obicei cu mai multe etaje, echipat cu sisteme de dispersie i un deveziculator; un ansamblu de separare a reziduurilor solide, care cuprinde, n general, un decantor i un filtru; un ventilator de tiraj ntre desulfurare i co.

Schema 4.9. Instala ie de desulfurare prin procedeul dublu alcalin.

Alegerea instala iei de desulfurare i predimensionarea acesteia

43

Impactul global asupra mediului Datorit reciclrii n faz lichid, procedeul nu produce deeuri apoase specifice. O purjare de deconcentrare poate fi necesar, deoarece poluan ii capta i, al ii dect SO2, nu pot fi ncorpora i n reziduurile solide. Procedeul produce reziduuri solide, amestec n propor ii variabile a sulfi ilor i sulfa ilor de calciu, mai mult sau mai pu in hidra i, considera i ca deeu ultim. Cantitatea ob inut este de aproximativ 6 tone, la tona de SO2 fixat (2.5 tone de subprodui impregna i de 3.5 tone de ap). Nu exist probleme legate de zgomot. Principalele riscuri sunt cauzate de disfunc ionalit i ale instala iei de prepare a laptelui de var sau a carbonatului de calciu ( laptele de var sau carbonat este o suspensie care favorizeaz fenomene de depozitare, fcnd priz n mas n cuve sau evi), disfunc ionalit i ale instala iei de desulfurare (formarea de cruste); manipularea varului sau a carbonatului de calciu implic anumite precau ii. Pentru tratarea unui debit de 190000 m3/h la 950 mg/Nm3 de SO2, investi iile sunt de circa 480 000 $, iar cheltuielile de func ionare de 1.7 $ / kg de SO2 tratat.

4.2.4. Desulfurarea umed prin splare cu amoniacAcest procedeu, prezentat n schema 4.10, se bazeaz pe splarea gazelor de ctre o solu ie amoniacal i pe oxidarea produilor rezulta i din aceste reac ii, pentru a ob ine sulfatul de amoniu, (NH4)2SO4, utilizabil pentru producerea ngrmintelor. Ca i celelalte procedee alcaline, procedeul oprete i al i poluan i, precum clorurile i florurile. Instala iile se compun, n principal, din: un etaj de preparare i stocare a solu iilor amoniacale (2535 % n greutate); un etaj de splare amoniacal, unde dioxidul de sulf reac ioneaz cu amoniacul pentru a forma, n principal, sulfit de amoniu; un etaj de splare cu ap; o cuv de oxidare cu aer, unde sulfitul se oxideaz n sulfat de amoniu; un evaporator sub vid, care produce sulfat de amoniu, care poate fi uscat i deci, condensatul servete la splarea cu ap.

Principalii parametri opera ionali pe care poate s-i realizeze instala ia sunt: concenta ia maxim de sulf n combustibil < 1.2 %; temperatura este 6070 C, la prima splare i 50600 C, la a doua splare; transportul lichid/gaz este de 22.5 l/m3N , la prima splare; pH-ul este ntre 5.56.2; pierderide de presiune sunt de 20 mbar, la prima splare, i 38 mbar, la a doua splare;

44

IMPACTUL CTE ASUPRA MEDIULUI - APLICA II eficien a de eliminare a SO2 este > 88 %.

Capacitatea maximal actual este de 250 000 m3N/h. Singurul reactiv utilizat este amoniacul. Principalul subprodus este sulfatul de amoniu, care poate fi utilizat la prepararea ngrmintelor. Trebuie notat c oferta de sulfat de amoniac este adesea excedentar fa de cerere.

Schema. 4.10. Desulfurarea prin splare cu amoniac.

Poate fi necesar o purjare de deconcentrare, deoarece poluan ii capta i, al ii dect SO2, nu sunt ncorpora i n subprodus. Nu exist probleme legate de zgomot. Sunt riscuri legate de stocarea i utilizarea gazului de amoniac. Se pot observa riscuri deloc neglijabile, de formare a aerosolilor, foarte dificil de evitat. Exist instalat un echipament pe o instala ie la Karlsruhe, n Germania. China a comandat trei unit i pentru cazane cu abur pe pcur (200 MW n total).

4.3. Procedee semiumede bazate pe atomizarea ori pulverizarea laptelui de var sau a carbonatului de calciuProcedeul const n injec ia de lapte de var (sau de calcar) sau o solu ie de carbonat de sodiu, n fluxul de gaze ce trebuie epurate (eventual desprfuite i rcite n prealabil). Produsele de reac ie sunt apoi filtrate. Injec ia reactivului n reactor se face prin pulverizarea laptelui comprimat,

Alegerea instala iei de desulfurare i predimensionarea acesteia

45

prin atomizare mecanic. Acesta se prezint sub form de picturi care circul n contra curent fa de gazele ce trebuie tratate. Principalele reac ii chimice globale care au loc sunt: pentru var: Ca(OH)2 + SO2 CaSO3 + H2O Ca(OH)2 + SO3 CaSO4 + H2O CaSO3 + O2 CaSO4 pentru calcar: CaCO3 + SO2 CaSO3 + CO2 CaCO3 + SO3 CaSO4 + CO2 CaCO3 + O2 CaSO4 pentru carbonatul de sodiu: Na2CO3 + SO2 Na2SO3 + CO2 Na2CO3 + SO3 Na2SO4 + CO2 Na2SO3 + O2 Na2SO4 De notat c formulele produilor nu iau n considera ie gradul de hidratare; CaSO4, n special, se prezint n amestec, n propor ii variabile de anhidrid (CaSO4), de demihidrat (CaSO4, O2) i gips (CaSO4, 2 H2O). Instala iile sunt compuse, n principal, din urmtoarele elemente: o unitate de recep ie i stocare a reactivului pulverulent, deoarece instala iile func ioneaz mai mult cu calcar i nu cu var; pot primi un reactiv nesfrmat i pentru aceasta sunt echipate cu un ansamblu de preparare granulometric; o instala ie de preparare, stocare i distribu ie a laptelui de var sau calcar (extractor-dozator, cuv de preparare cu sistem de agitare, cuv tampon cu sistem de agitare, pomp de injec ie etc.); un reactor pentru punerea n contact a reactivilor i a gazelor ce trebuie desulfurate; un sistem de desprfuire, un filtru (de preferin , un electrofiltru); un sistem de colectare i stocare a subproduilor de pe filtru i reactor; un ventilator de tiraj , ntre desulfurare i co. O instala ie tip pentru desulfurare, prin procedeul semiumed cu var este redat n schema 4.11. n func ie de furnizori, natura gazului ce trebuie tratat, randamentul desulfurrii vizat, pot s apar configura ii diferite (reactor de tip Venturi, reactor de transport, atomizoare, injectoare etc). Se constat c, la aceeai cantitate de reactiv, epurarea este mai bun n cazul utilizrii unui filtru. Pe filtru are loc reac ia ntre SOx, nc necaptat i reacitvul nc neconsumat i re inut de filtru. Se poate func iona la o temperatur mai joas n electrofiltru, acest lucru favoriznd desulfurarea. Nu exist limite de operare specifice. Este important ca temperatura gazelor ce trebuie desulfurate s fie suficient de ridicat. De fapt, dup injec ia laptelui de var (dup rcirea gazului datorat

46

IMPACTUL CTE ASUPRA MEDIULUI - APLICA II

evaporrii apei introduse), temperatura amestecului rezultat trebuie s rmn sensibil superioar punctului de rou acid. Gazele sunt, n general, men inute la o temperatur de 1520 C sub punctul de rou acid, pentru a diminua riscurile de colmatare i coroziune.

Schema 4.11. Instala ie tip de desulfurare prin procedeul semiumed cu var.

Pentru re inerea a 1000 mg/m3N de SO2, prin injec ia a 100 g/l var (Ca(OH)2), temperatura optim este de aproximativ 45 C (pentru raportul Ca/S = 2). Reducerea temperaturii gazelor are un efect negativ asupra randamentului generatorului de abur sau instala iei de ardere. Reac iile, sunt n principal, reac ii gaz-lichid, fr formarea unei bariere a produilor, fiind reac ii la suprafa a reactivului i prin urmare, performan ele sunt mai bune dect cele ale procedeelor uscate i semiuscate. Rata de re inere a SO2, respectiv randamentul procesului de desulfurare, depind de raportul Ca/S pentru Ca/S = 1 se ob ine o desulfurare de 80 %; pentru Ca/S = 1.5 se ob ine o desulfurare de 90 %; pentru Ca/S = 2 se ob ine o desulfurare de 92 %; Consumurile specifice de carbonat de sodiu pot s fie mult inferioare. Cantitatea de reactiv utilizat depinde de activitatea i, temperatura la care are loc reac ia. Epurarea este mai bun cu ct temperatura este mai joas. Varul este introdus sub form de suspensie cu o concentra ie de aproximativ

Alegerea instala iei de desulfurare i predimensionarea acesteia

47

100200 g/l. Carbonatul de sodiu este introdus n solu ie. Varul nestins, CaO, este adesea recomandat n detrimentul varului stins, Ca(OH)2. De fapt, suspensiile ob inute pornind de la varul nestins sunt constituite din particule cu un diametru mediu de 34 m i o suprafa specific de aproximativ 2530 m2/g. Pentru suspensiile preparate pornind de la varul stins, sunt aceleai caracteristici de 68 m i 1418 m2/g. Primele suspensii sunt mai reactive i prezint mai pu ine riscuri de decantare, dect ultimele. Consumul teoretic (stoichiometric) de var Ca(OH)2 este de 1.16 tone, la tona de SO2 fixat i de 0.875 tone de var, la tona de SO2 fixat. Consumul teoretic de carbonat de calciu (CaCO3) este de 1.56 tone, la tona de SO2 fixat. Impactul global asupra mediului Instala iile de desulfurare care func ioneaz conform acestui procedeu nu produc deeuri apoase specifice. Reziduul, recuperat sub form solid, este un amestec, n propor ii variabile, a reactivului care nu a reac ionat, a sulfi ilor i sulfa ilor de calciu sau sodiu. Dac gazul ce trebuie epurat con ine poluan i, precum acidul clorhidric sau acidul fluorhidiric, acetia sunt de asemenea recupera i par ial n reziduu, sub forma clorurii i fluorurii de calciu sau sodiu. n cazul n care gazele ce trebuie desulfurate con in nc pulberi, acestea se regsesc n reziduul rezultat n urma epurrii. Compozi ia i natura reziduurilor ob inute este foarte dificil de clasificat, de aceea ele sunt catalogate frecvent ca deeuri ultime. Cantitatea teoretic de reziduuri este de 2.7 tone de gips (CaSO4, 2H2O), la tona de SO2 fixat. Cantitatea real de deeuri depete de dou ori aceast cifr. Nu exist probleme legate de zgomot. Principalele riscuri care apar sunt disfunc ionalit i ale instala iei de preparare a laptelui de var, deoarece laptele de var este o suspensie care, dac nu sunt luate precau iile necesare (concep ie, conduit), poate favoriza fenomene de depunere i formarea de aglomerri (priz n mas) n cuve sau conducte, probleme legate de asigurarea manipulrii, disfunc ionalit i ale instala iei de desulfurare prin blocarea injectorilor de reactiv; manipularea varului implic anumite precau ii, disfunc ionalit i ale filtrului la stocarea i distribu ia varului, care este frecvent, deoarece gazele ce trebuie epurate con in acid clorhidiric, ce provoac probleme de ncrustare destul de importante. De fapt, clorurile formate sunt higroscopice. Temperatura la nivelul filtrului trebuie s fie men inut la un nivel suficient, dar aceasta se face n detrimentul randamentului de desulfurare, care este favorizat de temperaturi mai joase. Exist numeroase instala ii n lume care func ioneaz conform acestui procedeu, n principal centrale termice i uzine de incinerare.

48

IMPACTUL CTE ASUPRA MEDIULUI - APLICA II

4.4. Procedee semiuscate cu var sau praf de calcarDiferen a esen ial dintre procedeele seci i semiseci const ntr-o umidificare moderat a varului (impregnare cu aproximativ 10 % ap), nainte de injec ia n fluxul de gaz ce trebuie desulfurat (procedeul sec active). Aceste procedee sunt foarte asemntoare cu procedeele uscate i se prezint n principal sub forma a dou variante: procedeul uscat activ, schema 4.12; procedeul rcit, schema 4.13. Cea de-a a doua variant are efecte favorabile, cauzate de umidificarea moderat i rcit a varului, ce conduce la o explozie a grun elor de var, o cretere a suprafe ei specifice a reactivului i/sau o scdere a temperaturii gazului i/sau o cretere a umidit ii relative a gazelor arse. Aceasta permite ameliorarea sensibil a rezultatelor desulfurrii.

Schema 4.12. Procedeul semiuscat activ cu var i impregnare cu var.

n plus, n cazul procedeului uscat, reac iile sunt n mod esen ial reac ii gazsolid, relativ lente, i, n plus, produii de reac ie se formeaz la suprafa a reactivului i au tendin a de a le ncetini, chiar de a le bloca. Din contr, anumite

Alegerea instala iei de desulfurare i predimensionarea acesteia

49

reac ii care se deruleaz sunt de tip lichid-solid i lichid-gaz, mai pu in sensibile la fenomenele penalizante evocate mai sus. Principalele reac ii chimice globale care au loc sunt urmtoarele: pentru var: Ca(OH)2 + SO2 CaSO3 + H2O Ca(OH)2 + SO3 CaSO4 + H2O CaSO3 + O2 CaSO2 pentru calcar: CaCO3 + SO2 CaSO3 + CO2 CaCO3 + SO2 CaSO4 + CO2 CaSO3 + O2 CaSO4

Schema 4.13. Procedeul semiuscat cu var rcit.

De notat c formulele produilor nu permit calcularea gradului de hidratare; CaSO4, n particular, reprezint un amestec n propor ii variabile, de anhidrit (CaSO4), hemihidrat (CaSO4, H2O) i de gips (CaSO4, 2 H2O). O alt variant a acestui procedeu a fost pus n func iune ntr-o instala ie de combustie care utilizeaz combustibili cu un con inut mare de sulf (22.5 %). Aceasta const n injectarea reactivului direct n focar. Reactivul reac ioneaz cu SOx format, dup reac iile prezentate mai sus.

50

IMPACTUL CTE ASUPRA MEDIULUI - APLICA II

Apa este apoi injectat n gazele arse, provocnd explozia particulelor solide i elibereaz noile suprafe e de reac ie, nc neconsumate. Produii reac iilor de neutralizare sunt re inu i de un filtru de desprfuire. Se constat c randamentul de desulfurare este de 80 % pentru raportul Ca/S = 2 i o umiditate relativ de 97 %. Instala ia se compune din urmtoarele elemente: o unitate de recep ie, de stocare i distribu ie a reactivului pulverulent; un reactor pus n contact cu reactivul i gazul desulfurat, care poate avea diferite configura ii (reactor de tip Venturi, reactor de transport, pat fluidizat circulant etc.), n func ie de furnizori; natura gazului care trebuie tratat, obiectivul vizat de desulfurare, poate avea configura ii diferite; un sistem de desprfuire este constituit adesea dintr-un filtru, de preferin un electrofiltru, cu toate c, pentru aceeai cantitate de reactiv pus n circula ie, epurarea este mai ridicat n cazul filtrului sac, deoarece are loc reac ia dintre SOx nc necaptat i reactivul nc neconsumat, fixat pe filtru; sistemele de colectare i stocare a reziduurilor pe filtru i eventual pe reactor care, func ie de furnizori i configura ia general, pot fi pneumatice, cu band de transport sau o combina ie a celor dou sisteme; un ventilator de tiraj ntre desulfurare i co; impregneur cu var, de exemplu, un tambur echipat cu orificii de pulverizare a apei. Schema 4.14 reprezint o instala ie tip de desulfurare prin procedeul semiuscat activ cu var i impregnare cu var, iar schema 4.15, o instala ie tip de desulfurare prin procedeul semiuscat cu var rcit.

Schema 4.14. Instala ie tip de desulfurare prin procedeul semiuscat activ cu var.

Alegerea instala iei de desulfurare i predimensionarea acesteia

51

Schema 4.15. Instala ie tip de desulfurare prin procedeul semiuscat cu var rcit.

Anumi i furnizori propun reciclarea n reactor a unei pr i din aceste reziduuri (care con in nc reactiv neconsumat), pentru a crete gradul de utilizare a acestuia din urm, precum n schema 4.16.

Schema 4.16. Desulfurarea prin injec ie de reactiv, urmat de o injec ie de ap.

52

IMPACTUL CTE ASUPRA MEDIULUI - APLICA II

Aici se poate observa o apropiere de patul fluidizat circulant, prin faptul c desulfurarea se bazeaz pe combustie avansat, cu injec ie de reactiv i apoi de ap. Procedeul anterior poate fi realizat i pe o instala ie existent. Adaptarea const n injectarea reactivului (eventual impregnat) n amonte de filtru, dac exist deja unul. Poate fi necesar adaptarea la suprafa a filtrului. Poate fi, de asemenea, profitabil injec ia de ap. Nu exist limite de operare specifice. Procedeul este totui dificil de aplicat, dac debitul de gaz ce trebuie tratat sau con inutul n SOx variaz mult i prezint o vitez important. De fapt, regularizarea precis a dozajului unui produs pulverulent este anevoioas. Riscul este mare de a se produce o superconsumare a reactivului sau o desulfurare proast. Performan ele procedeului sunt limitate. Vitezele de reac ie rmn reduse datorit formrii unui strat de produi de reac ie la suprafa a reactivului, n ciuda efectului favorabil al exploziei grun elor n prezen a apei. Gradul de desulfurare variaz cu cantitatea de reactiv utilizat. Aceasta variaz, de asemenea, n func ie de: con inutul ini ial de SO2, temperatur i con inutul de ap al gazelor i timpul de sta ionare etc. n func ie de raportul Ca/S, respectiv cantitatea de reactiv, se realizeaz diferite grade de desulfurare, respectiv: 7084 % pentru Ca/S = 1; 8393 % pentru Ca/S = 1.5; 8795 % pentru Ca/S = 2. Pentru procedeul uscat activ, randamentele men ionate se situeaz n plaja superioar a celor indicate anterior. Temperatura optim este aproximativ cu 15 C superioar punctului de rou acid. Instala iile func ioneaz adesea n gama de temperatur 120/170 C. Reactivii utiliza i sunt aceeai ca i n procedeul uscat. Interesul pentru reactivii cu o suprafa specific mare este diminuat de efectul benefic al impregnrii prealabile sau a injec iei apei dup injec ia reactivului. Consumul teoretic (stoichiometric) de var Ca(OH)2 este de 1.16 tone, pe tona de SO2 fixat i de 1.56 tone de carbonat, pe tona de SO2 fixat. Impactul global asupra mediului Instala iile de desulfurare func ioneaz doar dac procedeul nu produce reziduuri apoase specifice. Reziduul recuperat sub form solid este un amestec, n propor ie variabil, de var care nu a reac ionat, sulfi i i sulfa i de calciu. Dac gazul ce trebuie epurat con ine poluan i, precum acidul clorhidric sau fluorhidric, acetia sunt recupera i n reziduu, sub form de clorur sau fluorur de calciu. n cazul n care gazul ce trebuie desulfurat con ine nc pulberi, acestea se

Alegerea instala iei de desulfurare i predimensionarea acesteia

53

regsesc n reziduul de epurare. Compozi ia i natura reziduurilor ob inute sunt foarte dificil de modificat. De aceea, sunt considerate practic ca deeuri ultime. Cantitatea teoretic (stoichiometric) de subprodui este de 2,7 tone de gips (CaSO4, 2 H2O), pentru o ton de SO2 fixat. Cantitatea real de subprodui ob inu i, depete frecvent, de 2 sau 3 ori, aceast valoare. Nu exist probleme specifice legate de zgomot, cu excep ia celor determinate de instala ia de sfrmare a reactivului i de decolmatare a filtrelor. Principalele riscuri sunt: disfunc ionalit i ale instala iei de desulfurare, datorate dificult ilor de manipulare, deoarece varul poate produce probleme de aglomerare i formare de cruste, desulfurarea greit sau consumul n exces al reactivilor (dificult i de regularizare, de presiune i rapiditate, debitul de solide n func ie de cantitatea de SOx ce trebuie eliminat), formarea de cruste n instala ii, disfunc ionalit i ale filtrului, aprnd probleme de formare a depunerilor solide n electrofiltru; gazul epurat con ine acid clorhidric (de fapt, CaCl2 care se formeaz este foarte higroscopic), astfel c temperatura n filtru trebuie s fie men inut la un nivel suficient, n detrimentul randamentului de desulfurare, care este mai ridicat la temperaturi pu in mai joase. Riscurile privind disfunc ionalit i ale filtrului sunt legate de posibilitatea prezen ei n ap sau gaz a unui con inut ridicat de sulf.

Exemplu de aplicare pentru o central termoelectricExemplul este pentru o central cu puterea electric de 250 MW pe crbune, amplasat la Maxe i care arde crbune cu aproximativ 1 % sulf. Centrala emite gaze arse care, fr un tratament special, ar avea un con inut de SO2 de ordinul de 1950 mg/m3N. Procedeul experimentat pe un grup de 250 MW a acestei centrale combin dou etaje de desulfurare: injec ie de absorbant (calcar) n focar; injec ie de ap, care permite reactivarea varului proaspt produs de focar i diminuarea temperaturilor gazelor arse, combinate, dac este necesar, cu o injec ie complementar de var stins. Al doilea etaj al procedeului este realizat ntr-o instala ie pilot, care trateaz 40000 m3N/h canale de gaze arse, situate n aval de prenclzitorul de aer i n amonte de desprfuitor. n injec ia de calcar n focar, cu o simpl reactivare la ap, se poate atinge un randament de desulfurare de 60 %, pentru un raport stoichiometric Ca/S de 2.5. Cu injec ie complementar de var stins n canalele de gaze, se ating randamente de ordinul a 75 %, pentru un raport Ca/S global (calcar + var) echivalent. n cele dou cazuri, temperatura gazelor arse condi ioneaz puternic gradul

54

IMPACTUL CTE ASUPRA MEDIULUI - APLICA II

de desulfurare. Tratamentul totalit ii gazelor arse ale unei instala ii va necesita o aten ie special, referitoare la calitatea pulverizrii, controlul temperaturii gazelor arse i a regularizrii debitului de ap, ncrustarea, impactul aerodinamic pe partea de aval.

4.5. Desulfurarea uscat cu bicarbonat de sodiuProcedeul const n injec ia de bicarbonat de sodiu uscat i mprtierea acestuia n fluxul de gaze care trebuie desulfurate. Produii injec iei (sulfat de sodiu, reactiv n exces etc.) sunt apoi separa i din gaze, prin filtrare. Reac iile chimice globale implicate de acest procedeu sunt: 2 NaHCO3+SO2+1/2 O2=>Na2CO3+H2O+2 CO2 ; 2 NaHCO3+SO3=>Na2SO4+H2O+2 CO2 . n realitate, neutralizarea este realizat n dou etape. Prima etap const n activarea termic a bicarbonatului de sodiu, care permite formarea carbonatului de sodiu activ, cu o suprafa specific mare i porozitate ridicat: 2 NaHCO3=>Na2CO3+CO2+H2O Carbonatul de sodiu, astfel format, reac ioneaz n continuare cu SO2 i SO3. Bicarbonatul de sodiu poate s reac ioneze cu al i compui acizi prezen i n fluxul de gaze supuse tratrii: NaHCO3+HCl=>NaCl+CO2+H2O; NaHCO3+HF=>NaF+CO2+H2O; NaHCO3+NO+3/4 O2=>NaNO3+CO2+1/2 H2O. Componentele principale ale instala iei prezentate n schema 4.17, sunt: o instala ie de stocare a reactivului (siloz sau turn); o moar fin cu strunjire sau ciocane, care s macine bicarbonatul de sodiu la o granulometrie optim, precum i un ventilator, care s realizeze injec ia reactivului direct n canalele de gaze arse; un sistem de desprfuire, constnd dintr-un filtru sac sau electrofiltru; un sistem de colectare i stocare a subproduilor din reac ie (produi sodici reziduali). Schema 4.18 prezint o instala ie tip de desulfurare, prin procedeul uscat, cu bicarbonat de sodiu. Utilizarea unui filtru sac este preferabil, deoarece n acesta poate continua reac ia cu reactivul neconsumat, ce se depune pe pere ii textili ai filtrului. Dac se utilizeaz un electrofiltru, atunci este preferat solu ia de injec ie a bicarbonatului de sodiu ntr-un reactor, pentru a garanta n acest fel un timp de contact (de reziden ) de ordinul a ctorva secunde, dintre gaze i reactiv. Bicarbonatul de sodiu este consumat n totalitate, prin reac ia de desulfurare , astfel c nu mai este necesar prevederea unei recirculri a produilor sodici reziduali. Procedeul de reducere uscat cu bicarbonat de sodiu poate fi uor pus n aplicare la o instala ie existent. Adaptarea instala iei existente const n a prevedea posibilitatea injec iei bicarbonatului de sodiu ntr-un punct al circuitului de

Alegerea instala iei de desulfurare i predimensionarea acesteia

55

evacuare a gazelor. ntotdeauna injec ia se practic nainte de filtru, dac acesta exist.

Schema 4.17. Procedeul uscat cu bicarbonat de sodiu.

Schema 4.18. Instala ie tip de desulfurare prin procedeul uscat cu bicarbonat de sodiu.

56

IMPACTUL CTE ASUPRA MEDIULUI - APLICA II

Nu sunt nici un fel de limitri particulare pentru aplicarea acestui procedeu. Nivelul ridicat de activitate al reactivului n reac ia de desulfurare permite utilizarea procedeului uscat cu bicarbonat de sodiu, pentru o gam larg de concentra ii ale SO2 (pn la 10 000 mg/m3N). n cazul unei emisii variabile n timp este necesar prevederea unui regulator al injec iei de reactiv, cuplat cu un analizor al concentra iei de SO2, garantnd respectarea normelor de emisie cu un consum minim de reactiv. Procedeul se aplic, att la reducerea SO2, ct i a HF, HCl sau NOx. La tratarea SO2 performan ele procedeului sunt foarte bune, datorit porozit ii i suprafe ei specifice ridicate, ob inute prin activarea termic. Gradul de desulfurare variaz n func ie de cantitatea de reactiv utilizat. Aceast cantitate se poate exprima prin raportul stoechiometric(RS), care este raportul dintre cantitatea de bicarbonat de sodiu realmente injectat i cantitatea stoechiometric de bicarbonat de sodiu necesar pentru tratarea n totalitate a SO2. Pentru RS = 1, sunt necesare 2.62 tone de bicarbonat de sodiu, pentru a neutraliza o ton de SO2. Gradul de desulfurare depinde de raportul stoichiometric (RS), fiind 75 % pentru RS=0.8, de 92 % pentru RS=1 i de 98 %, pentru RS=1.2. Performan ele de cur are sunt independente de concentra ia ini ial i final a SO2 (n mod curent, aceast gam este de la cteva, pn la 10 000 mg/m3N ). Rata de desulfurare este influen at semnificativ de granulometria bicarbonatului de sodiu, timpul de contact, temperatura gazului n punctul de contact. Valorile ideale granulometrice sunt d90 < 25 m i d50 < 20 m, adic 90 % din granule au diametrul inferior lui 25 m i 50 % din granule au diametrul inferior lui 20 m. Timpul de contact este de circa o secund, dac se utilizeaz filtru sac i de circa 5 secunde, pentru electrofiltru. Temperatura optim a reac iei este de 140 300 C. De men ionat c bicarbonatul de sodiu are foarte bune performan e i n reducerea HCl i HF, asemntoare cu cele din cazul SO2. n ceea ce privete reducerea NOx , se constat c eficacitatea tratrii crete cu raportul molar SO2/NOx din gazele brute. n acest caz, raportul stoichiometric se refer la total SO2 + NOx. n cazul raportului SO2 / NOx = 8 se ob ine un grad de epurare a NOx de 35%, pentru RS = 0.8, un grad de epurare de 45 % pentru RS = 1 i un grad de epurare de 50 %, pentru RS = 1.2. Temperatura trebuie s fie cuprins ntre 120 i 160 C. Se constat c dup 160 C, rata de denoxare scade foarte mult. Bicarbonatul de sodiu trebuie s fie sfrmat nainte de a fi injectat la o granulometrie optim, caracterizat prin d90 < 25 m i d50 < 20 m.

Alegerea instala iei de desulfurare i predimensionarea acesteia

57

Bicarbonatul de sodiu este o pudr neutr, necoroziv, neiritant i netoxic (produs considerat ca fiind nepericulos, conform directivei CEE nr.32/92). Acesta se poate manipula fr nici un risc pentru oameni. Bicarbonatul de sodiu prezint caracteristicile generale urmtoare: granulometrie (naintea mcinrii) d50 < 500 m; granulometrie (dup mcinare) d50 < 20 m; 2 masa volumetric aparent 850/1100 kg/m . Suprafa a specific a bicarbonatului de sodiu este de 0.8 m2/g dup mcinarea la 20 m. Acesta atinge valoarea de 7 m2/g dup etapa de formare a Na2CO3. n bicarbonatul de sodiu se poate injecta crbune activ sau cocs de lignit, pentru a crete capacitatea de re inere a metalelor grele, a dioxinelor i a furanilor. Impactul global aspra mediului Instala iile de desulfurare, func ionnd dup procedeul uscat cu bicarbonat de sodiu, nu produc ape reziduale. Produii sodici reziduali re inu i n filtru se compun, n majoritate, din sulfat de sodiu (Na2SO4). Acetia pot con ine de asemenea: nitrat de sodiu(NaNO3), dac gazul supus tratrii con ine NOx i condi iile de epurare sunt favorabile; clorur de sodiu (NaCl) i fluorur de sodiu (NaF), dac gazul epurat con ine HCl sau HF; carbonat de sodiu(Na2CO3), rezultat din reactivul n exces. n practic, cantitatea necesar este ntotdeauna sub cea stoechiometric, astfel c nu apare Na2CO3 n reziduu. De men ionat c n filtru sunt colectate att reziduurile de mai sus, ct i praful sau eventualele metale grele, dioxine ori furani, dac au fost aduga i aditivi suplimentari (crbune activ, cocs de lignit). Produii sodici reziduali pot fi: recicla i n procesul tehnologic de fabricare a sticlei sau a cimentului, care folosesc carbonatul de sodiu ca materie prim sau ca aditiv; sulfatul de sodiu rezultat se poate utiliza ca atare; valorificare n industrie, sub form de sulfat de sodiu, eventual dup epurarea complementar, ca de exemplu prin incinerarea pneumatic. Aceasta permite epurarea gazelor cu bicarbonat de sodiu i ob inerea unui produs sodic rezidual - sulfat de sodiu - att de pur, nct se poate utiliza direct n industria detergen ilor; ca adaos n construc ii. Cantitatea teoretic (stoichiometric) de subprodui este de 2.2 tone de sulfat de sodiu, pentru o ton de SO2 captat. Cantitatea real de reziduu ob inut este foarte aproape de aceast valoare, deoarece excesul de reactiv este foarte redus. Instala ia de mcinare a reactivului i de decolmatare a filtrului sac ori

58

IMPACTUL CTE ASUPRA MEDIULUI - APLICA II

ciocnirea electrofiltrului produc zgomote. Riscurile poten iale asupra mediului sunt foarte limitate deoarece: carbonatul de sodiu este un produs netoxic, fiind considerat nepericulos

(directiva CEE 32/92), necoroziv, care se poate manipula fr precau ii particulare; bicarbonatul de sodiu i produii sodici reziduali nu necesit nici o precau ie particular pentru stocare, manipulare i filtrare, neaprnd probleme de nfundare a instala iei, prin formarea de bulgri sau cruste etc.; produii sodici rezulta i sunt pu in higroscopici; bicarbonatul de sodiu este foarte activ ntr-o gam larg de condi ii de func ionare: concentra ie de SO2 sau de al i poluan i, temperatur etc. pentru func ionri n condi ii de varia ie a concentra iei de SO2 , se poate utiliza un regulator de debit al bicarbonatului de sodiu, cuplat cu un analizor de SO2 , care permite optimizarea consumului de reactiv. Exemplu de aplicare la o central Societatea Solvay a construit la uzina sa de la Tavaux o sta ie pilot de desulfurare, cu un debit de gaze care poate fi tratat de 5 000 m3N/h. Gazele care alimenteaz aceast instala ie provin din circuitul de gaze al unui generator de abur, func ionnd cu pcur. Acest pilot este destinat evalurii i ameliorrii performan elor procedeului Neutrec, aplicat pentru desulfurarea i captarea simultan a NOx din gazele de ardere. Mrimea acestei sta ii pilot permite aplicarea rezultatelor ob inute la proiectarea oricrei instala ii industriale, concomitent cu uurin a modificrilor necesare pentru optimizarea procedeului. Caracteristicile gazului supus tratrii sunt: 3 debit: 5000 m N / h, cu un con inut de 3 % O2 n gazele uscate; temperatura: 120 150 C; 3 con inut de SOx : 5300 mg / m N ,cu un con inut de 3 % O2 n gazele uscate; 3 con inut de NOx : 600 mg / m N ,cu un con inut de 3 % O2 n gazele uscate Instala ia pilot este cu injec ie de bicarbonat de sodiu, mcinat i apoi pulverizat n curentul de gaze de ardere. Principalele etape ale procesului i componetele instala iei sunt: mcinarea reactivului i injec ia acestuia n fluxul de gaze de ardere, nainte de reactor; o trecere (eventual) printr-un reactor; separarea pulberilor ntr-un filtru; stocarea reactivului n containere suple; instala ie de concasare i mcinare la o granulometrie cu d90 < 25 m; un circuit de transport i injec ie n circuitul de gaze a reactivului praf;

Alegerea instala iei de desulfurare i predimensionarea acesteia

59

un reactor de contact de 15 m3, care asigur un timp de contact de 5 secunde; un filtru sac cu o suprafa de filtrare de 154 m2 ; un electrofiltru cu dou cmpuri; un ventilator de tiraj, specific instala iei pilot; aparate de msur a debitului de gaze, concentra iei de SO2 , NO, NO2 , O2 i a umidit ii, necesare pentru cuantificarea performan elor.

De men ionat c filtrarea gazelor se poate face, fie ntr-un filtru sac, fie ntrun electrofiltru. Atunci cnd gazele de ardere au un con inut important de cenu, se face o filtrare n electrofiltru, dup care se injecteaz bicarbonatul de sodiu i se definitiveaz filtrarea ntr-un filtru sac. Principalele performan e i consumuri ale acestei instala ii pilot sunt: grad de epurare SO2 de 75 % i grad de epurare NOx de 35 %, pentru RS=0.8; grad de epurare SO2 de 92 % i grad de epurare NOx de 45 %, pentru RS=1; grad de epurare SO2 de 98 % i grad de epurare NOx de 50 %, pentru RS=1.2. Totodat, este de men ionat c nu s-au observat modificri importante ale gradului de epurare, func ie de metoda de filtrare utilizat. Exemplu de aplicare la o central termic Centrala termic func ioneaz 150 zile pe an i este echipat cu o instala ie de reducere a SO2 , utiliznd i un filtru sac. Centrala are arztoare cu con inut redus de NOx. Caracteristicile gazelor de ardere brute sunt: 3 debit : 32 000 m N / h gaze umede; con inut de O2 : 9.8 % ; temperatur : 180 220 C; 3 con inut de SO2 n gazele brute: 445 mg / m N , la un con inut de 3 % O2 n gazele uscate; 3 con inut de NOx : 240 mg / m N , la un con inut de 3 % O2 n gazele uscate. Caracteristicile gazelor de ardere epurate, referitor la con inutul de poluan i, sunt: n gazele uscate; con inut de SO2 n gazele epurate: < 80 mg / m3 N

, la un con inut de 3 % O2 , la un con inut de 3 % O2

con inut de NOx n gazele epurate: < 200 mg / m

3

n gazele uscate; raport stoichiometric : < 1 calculat la SO2 total.

N

Pre ul instala iei, la cheie, este de circa 1 mil $ i include costul arztoarelor cu emisie redus de NOx.

60

IMPACTUL CTE ASUPRA MEDIULUI - APLICA II

4.6. Determinarea cantit ii de SO2 evacuateDeterminarea cantit ii (concentra iei) de SO2 evacuate se face pe baza caracteristicilor combustibilului i a concentra iei de SO2 la ieirea din cazan. Masa de SO2 care iese din cele 2 cazane ale centralei i intr n instala ia de Si kg desulfurare se calculeaz cu rela ia: M SO = 0.5 c Befectiv 1 fSO 100 s unde: fSO - gradul de re inere a sulfului n focar care pentru func ionarea pe pcur2

(

2

)

2

se consider nul, nefiind posibile msuri primare de reducere n focar; Sci [ % ] con inut procentual de sulf combustibil din pcur; Befectiv [ kg/s ] - consumul efectiv de pcur pe central. Din date anterioare avem c: pentru pcur cu con inut redus de sulf:

Sci = 0.6 [ % ]; Befectiv = 60 [ kg/s ]; pentru pcur cu con inut mediu de sulf: Sci = 1.5 [ % ]; Befectiv = 61 [ kg/s ]; pentru pcur cu con inut ridicat de sulf: Sci = 4.0 [ % ]; Befectiv = 63 [ kg/s ]. Prin urmare, masa de SO2 ce intr n instala ia de desulfurare este: kg pentru pcur cu con inut redus de sulf: M SO = 0.147; s kg pentru pcur cu con inut mediu de sulf: M SO = 0.36975; s kg pentru pcur cu con inut ridicat de sulf: M SO = 1.0264. s 2 2 2

Concentra ia de SO2 nainte de instala ie de desulfurare se calculeaz cu rela ia: mg Si i CSO 3 = 5000 c 1 fSO Vg mN unde: Sci [ % ] - con inut procentual de sulf combustibil din pcur; m3 Vg N -volumul real al gazelor de ardere uscate; kg fSO - gradul de re inere a sulfului n focar care, pentru func ionarea pe2

(

2

)

2

pcur se consider nul, nefiind posibile msuri primare de reducere n focar;

Alegerea instala iei de desulfurare i predimensionarea acesteia

61

Rezult aadar urmtoarele concentra ii: mg = 208.5216; 3 mN mg i pentru pcur cu con inut mediu de sulf: CSO 3 = 523.8820; mN mg i pentru pcur cu con inut ridicat de sulf: CSO 3 = 1446.8. mN Pentru o central pe pcur avnd dou grupuri a 500 MW fiecare, deci o putere total peste 500 MW, valoarea limit a emisiei de oxizi de sulf exprima i n echivalent SO2, conform normelor europene i legisla iei romne, este de m3 400 N raportat la un con inut de oxigen n gazele de ardere uscate de 3[%]. kg De men ionat c pentru combustibil solid valoarea limit a emisiei de oxizi m3 de sulf, exprima i n echivalent SO2 , este de 400 N , raportat la un con inut kg de oxigen n gazele de ardere uscate de 6 [%]. Valoarea limit a emisiei de SO2 m3 pentru combustibil gazos este de 35 N , raportat la un con inut de oxigen n kg gazele de ardere uscate de 3[%]. innd seama de cele de mai sus, concentra ia de SO2 , corectat la 3[%] O2 21 3 corectat mg i n gazele uscate, se calculeaz cu rela ia: CSO 3 = CSO VO mN 21 Vgi pentru pcur cu con inut redus de sulf: CSO2 2 2

2

2

2

Rezult, aadar, urmtoarele concentra ii: mg = 254.600; 3 mN corectat mg pentru pcur cu con inut mediu de sulf: CSO 3 = 639.507; mN corectat mg pentru pcur cu con inut ridicat de sulf: CSO 3 = 1763.5. mN Dup cum se observ, pentru pcura de tip I, respectiv cu con inut redus de sulf, nu este necesar desulfurarea. Pentru pcura de tip II i III, cu con inut mediu i ridicat de sulf, este necesar desulfurarea.corectat pentru pcur cu con inut redus de sulf: CSO2 2 2

62

IMPACTUL CTE ASUPRA MEDIULUI - APLICA II

Eficien a necesar, nec, a instala iei de desulfurare este: corectat normat CSO CSO mg normat necesar [ % ] = 100 unde, n plus, CSO = 400 3 . corectat CSO mN 2 2 2 2

Prin urmare: pentru pcur cu con inut mediu de sulf: necesar pentru pcur cu con inut ridicat de sulf: necesar

[ % ] = 37.45; [ % ] = 77.32.

Avnd n vedere cele de mai sus, rezult: la folosirea pcurii cu con inut redus de sulf, care poate merge pn la 1[%] sulf, nu sunt necesare msuri sau echipamente pentru desulfurare; la folosirea pcurii cu con inut mediu de sulf pot fi necesare msuri minime de desulfurare sau o ridicare a nl imii coului de fum, pentru reducerea imisiei; la folosirea pcurii cu con inut ridicat de sulf sunt necesare instala ii i msuri de desulfurare.

4.7. Calculul necesarului de CaCO3 pentru desulfurareReac iile care conduc la reducerea dioxidului de sulf cu calcar sunt: 1 SO 2 + O 2 SO 3 2 CaCO 3 + SO 3 + 2H 2 O CaSO 2 2H 2 O + CO 2

Calculul cantit ilor de substante necesare desulfurrii la o central pe crbuneCrbunele se consider avnd 3.35 sulf n compozi ia dat la starea ini ial. Centrala are un consum efectiv, Bef, de 38.92 kg/s. Se alege procedeul de desulfurare umed cu calcar. Principala caracteristic a acestui procedeu este reducerea simultan a SO2 i producerea de ghips n acelai recipient, de asemenea controlul alimentrii cu calcar, ceea ce este esen ial pentru a nvinge fluctua iile sulfului con inut n lignit. Gipsul produs este sub iat pn la 30% con inut solid i ulterior este uscat pn la 15% umiditate, ntr-un filtru cu vacuum. Nu se produce ap uzat, iar 25% din gipsul rezultat este utilizat n industria cimentului. Concentra ia de SO2 la intrarea n instala ia de absorb ie: Si 1000 3 .3 1000 g CiSO = 2 (1 rf ) cos = 2 (1 0.1) = 10.82 100 100 5.49 m3 Vg N2

unde: rf =0.1 - gradul de re inere a SO2 n focar; Vgcos = 5.49 m3N/kg volumul real al gazelor de ardere umede.

Alegerea instala iei de desulfurare i predimensionarea acesteia

63

innd seama de cele de mai sus, concentra ia de SO2 , corectat la 6 % O2 n gazele uscate, se calculeaz cu rela ia: 21 6 21 6 corectat g i CSO = 10.82 = 7.75 3 = CSO VO 0.32 mN 21 21 5.49 Vg2 2 2

unde VO2 =0.32 m3N/kg este concentra ia de O2 n gazele arse, iar 6 este procentul de oxigen la care se raporteaz conform normelor. Concentra ia de SO2 impus: C eSO2 = 0.4 g/m 3 N Calculul eficien ei necesare la instala ia de desulfurare pentru re inerea SO2: r SO =2

CiSO CeSO 7.75 0.4 100 = 100 = 94.84 % . SO 7.75 Ci Calculm cantitatea de SO2 eliminat n atmosfer: M = 5.56 B S ( 1 )= SO ef i r SO 2 2 3 .3 kg = 5.56 38.92 (1 0.9484) = 0.3685 100 s2 2 2

unde s-a considerat un grad de re inere de 94.84 %.

Calculul CaCO3 necesar desulfurriiEcua iile globale de reducere sunt cele prezentate anterior i anume: SO2+1/2O2 SO3 CaCO3+SO3+2H2O CaSO4+2H2O+CO2 Masa de SO2 la intrarea n instala ia de desulfurare:

M iSO = CiSO Vg2 2

cos

Bef = 7.75 5.49 38.92 = 1655.95 g/s

Numrul de moli de SO2 este:nSO =2

M iSO 1655.95 = = 25.87 moli 64 M SO2 2

64 kg/kmol SO2 ........... 80 kg/kmol SO3 1655.95 g/s SO2 ............ x g/s SO3 Rezult x = 2070 g/s SO3

64

IMPACTUL CTE ASUPRA MEDIULUI - APLICA II

Masa de carbonat de calciu, CaCO3, necesar rezult din 80 kg/kmol SO3 ............... 100 kg/kmol CaCO3 2070 g/s SO3 ................ J g/s CaCO3 Rezult J = 2587.5 g/s CaCO3 = 2.59 kg/s var Masa de gips, CaSO4 x 2 H2O, produs 100 kg/kmol CaCO3 .......132 kg/kmol CaSO4 x 2H2O 2587.5 g/s la CO3 .............. z g/s CaSO4 x 2H2O Rezult z = 3415.5 g/s CaSO4 x 2 H2O = 3.416 kg/s gips Debitul de ap necesar desulfurrii umede: 100 kg/kmol CaCO3 ................. 2 x 18 kg/kmol H2O 2587.5 g/s CaCO3 ................ v g/s H2O Rezult: v = 931.5 g/s H2O = 0.932 kg/s H2O.

Calculul cantit ilor de substan e necesare desulfurrii la o central pe pcurSe consider trei sortimente de pcur, cu con inut redus, 0.6 % sulf, cu con inut mediu, 1.5 % sulf i cu con inut ridicat de sulf , 4 %. Masa de SO2 la intrarea n instala ia de desulfurare, se consider: pentru pcur cu con inut redus de sulf: M SO [g/s ] = 147; pentru pcur cu con inut mediu de sulf: M SO2 [g/s ] = 369.75; pentru pcur cu con inut ridicat de sulf: M SO2 [g/s ] = 1026.4.2

Cunoscnd masa molar a SO2 de 64 [ g/mol ] i SO3 de 80 [ g/mol ], rezult cantitatea de SO3 format: pentru pcur cu con inut redus de sulf: M SO [g/s ] = 183.75; pentru pcur cu con inut mediu de sulf: M SO3 [g/s ] = 462.1875; pentru pcur cu con inut ridicat de sulf: M SO 3 [g/s ] = 1283.3

Avnd masa molar a CaCO3 de 100 [ g/mol ] i cunoscnd cantitatea de SO3 rezult necesarul de carbonat de calciu pentru desulfurare: pentru pcur cu con inut redus de sulf: M CaCO [kg/s ] = 0.2297; pentru pcur cu con inut mediu de sulf: M CaCO3 [kg/s ] = 0.5778;3

pentru pcur cu con inut ridicat de sulf: M CaCO3 [kg/s ] = 1.6038.

Avnd masa molar a CaCO 3 2 H 2O de 132 [ g/s ], rezult masa de gips: pentru pcur cu con inut redus de sulf: M CaCO 2 H O [kg/s ] = 0.3032;3 2

Alegerea instala iei de desulfurare i predimensionarea acesteia pentru pcur cu con inut mediu de sulf: M CaCO3 2 H 2 O [kg/s ] = 0.7627;

65

pentru pcur cu con inut ridicat de sulf: M CaCO3 2 H 2 O [kg/s ] = 2.1170. pentru pcur cu con inut redus de sulf: M H 2 O [kg/s ] = 0.0827;

Necesarul de ap stoichiometric pentru desulfurare este:

pentru pcur cu con inut mediu de sulf: M H 2 O [kg/s ] = 0.2080;

pentru pcur cu con inut ridicat de sulf: M H 2 O [kg/s ] = 0.5774.

Considernd o concentra ie oarecare, x, de CaCO3 n ap, masa de ap x necesar este: mH O = m H O + mCaCO . 1- x Pentru desulfurarea semiuscat, concentra ia de carbonat de calciu este de circa 25%, astfel c necesarul real de ap este: pentru pcur cu con inut redus de sulf: M H O [kg/s ] = 0.5054;2

(

2

3

)

pentru pcur cu con inut mediu de sulf: M H 2 O [kg/s ] = 1.2712; pentru pcur cu con inut ridicat de sulf: M H 2 O [kg/s ] = 3.584.

2

Pentru desulfurarea umed, concentra ia de carbonat de calciu este de circa 10%, astfel c necesarul real de ap este: pentru pcur cu con inut redus de sulf: M H O [kg/s ] = 1.884; pentru pcur cu con inut mediu de sulf: M H 2 O [kg/s ] =2

4.738; 13.152.

pentru pcur cu con inut ridicat de sulf: M H 2 O [kg/s ] =

Varia ia necesarului real de ap pentru desulfurare, cu concentra ia solu iei, este prezentat n figura 4.1.

Fig. 4.1. Necesar de ap pentru desulfurare.