Il processo di disidratazione FGD migliorato riduce i rifiuti solidi

Nel 2007, la stazione WH Zimmer di Duke Energy ha deciso di migliorare le prestazioni complessive del processo di disidratazione della desolforazione dei gas di combustione (FGD). L’impianto ha implementato una serie di misure, tra cui il miglioramento della separazione acqua-solidi, il miglioramento dell’efficacia e dell’affidabilità del programma sui polimeri, l’ottimizzazione dei costi di trattamento, la riduzione dei rifiuti solidi inviati in discarica, la diminuzione del fabbisogno di manodopera e il mantenimento di condizioni settiche nei chiarificatori. I cambiamenti sono riusciti a ridurre notevolmente la produzione di rifiuti solidi e a ottenere un risparmio annuo totale di oltre mezzo milione di dollari all’anno.

La stazione WH Zimmer di Duke Energy (Figura 1) è una centrale elettrica a carbone da 1.300 MW situata sul fiume Ohio a Mosca, Ohio. L'unità è entrata in esercizio commerciale nel 1991 e consuma circa 3,8 milioni di tonnellate di carbone all'anno. L'Agenzia statunitense per la protezione dell'ambiente ha richiesto alla stazione Zimmer di rimuovere un minimo del 91% del biossido di zolfo (SO2) dai gas di combustione senza superare un tasso di emissione di 0,548 libbre di SO2 per milione di Btu sulla base di una media mobile di 30 giorni.1. Alimentare l'Ohio. Apportando modifiche nel 2000 e nel 2007, la stazione WH Zimmer a Mosca, Ohio, ha ridotto drasticamente la quantità di sottoprodotti dello scrubber che devono essere smaltiti in discarica. Per gentile concessione: Duke Energia

La stazione è dotata di un sistema (scrubber) di desolforazione dei gas di scarico umidi (FGD) potenziato con magnesio per controllare le emissioni di SO2. Nel 2000, il processo di lavaggio è stato modificato per accogliere un sistema di processo di conversione del gesso per produrre gesso sintetico di alta qualità che viene venduto a un produttore di pannelli per pareti. Prima della modifica dello scrubber, i sottoprodotti dello scrubber venivano conferiti in discarica a una velocità media di 1,7 milioni di tonnellate all'anno. La modifica del 2000 ha ridotto il tasso di discarica del 77%.

Nel 2007, il personale della stazione ha deciso di migliorare ulteriormente le prestazioni complessive e l'efficacia del processo di disidratazione FGD. Un team composto dal personale della stazione, da GE Water & Process Technologies e da Utter Construction ha lavorato a stretto contatto durante tutto l'anno per identificare potenziali aree di miglioramento e creare/modificare obiettivi chiave di prestazione.

Alla stazione Zimmer, la calce arricchita con magnesio viene miscelata con acqua in un mulino a sfere (frantoio), dando luogo a un processo di produzione di liquame esotermico (che produce calore) noto come "schiacciamento". La "calce spenta" o "liquame" viene quindi pompata nei moduli assorbitori, dove viene utilizzata per neutralizzare o "lavare" i gas di combustione. Il pH operativo nel serbatoio di reazione della torre dell'assorbitore viene mantenuto tra 5,7 e 6,8.

Come notato in precedenza, nel 2000 il processo FGD della Stazione Zimmer è stato modificato per includere un processo di conversione del gesso. In un processo di conversione del gesso, la densità del serbatoio di reazione dell'assorbitore è controllata a una densità compresa tra il 15% e il 24% e il "liquame esaurito" viene raccolto in una paletta all'interno del modulo assorbitore. Durante il processo di conversione sono stati installati una paletta e una pompa di spurgo presso la stazione Zimmer. La paletta cattura l'impasto liquido esaurito appena sotto il vassoio di interfaccia gas SO2/impasto liquido, quando ha un pH compreso tra 5,2 e 5,5. Questo liquame esaurito o "spurgo" viene pompato direttamente nel serbatoio dell'ossidante.

Sempre durante la conversione del gesso, su uno dei due serbatoi di stoccaggio esistenti della stazione sono stati installati compressori d'aria ossidante. I compressori d'aria ossidanti vengono utilizzati per fornire al sistema circa 300.000 libbre/ora di flusso d'aria.

Il flusso di spurgo dello scrubber entra nella vasca di ossidazione dall'alto, dove inizia un processo di ossidazione che comporta una reazione esotermica. La temperatura del materiale del flusso di spurgo viene generalmente aumentata da circa 125°F a un intervallo compreso tra 135°F e 170°F, a seconda delle condizioni operative. L'acido solforico (93%) viene aggiunto al processo per ridurre il pH a livelli accettabili (da 4,5 a 5,2) per la conversione del solfito di calcio in solfato di calcio o gesso. La quantità di acido aggiuntivo richiesto per la conversione dipende dalla quantità di idrossido di calcio, idrossido di magnesio, carbonato di calcio e bisolfato non reagiti che entrano nell'ossidante dallo scrubber.