Bagnato

All’inizio del 2019, Power Engineering ha pubblicato un rapporto su una chimica che può migliorare significativamente la reattività del calcare e la rimozione del biossido di zolfo (SO2) nei sistemi di desolforazione dei gas di scarico umidi (WFGD). [1] L'articolo descriveva un'applicazione su vasta scala in un impianto alimentato a carbone negli Stati Uniti orientali, dove la chimica ha migliorato l'efficienza di lavaggio. Ciò a sua volta ha consentito agli operatori di ridurre il numero di pompe di ricircolo (riciclo) dei liquami, garantendo risparmi sui costi operativi e di manutenzione.

Inoltre, con un minor numero di pompe di riciclo in funzione, la contropressione sull'unità è stata abbassata, riducendo il carico del booster e della ventola ID. La capacità di ridurre il carico elettrico parassita migliora il consumo di calore dell’impianto, il che potrebbe consentire ad alcuni impianti un maggiore accesso alla rete, secondo la regola Affordable Clean Energy (ACE). [2] Ciò potrebbe consentire ad alcuni stabilimenti di rimanere aperti, salvando posti di lavoro locali. L'uso successivo della sostanza chimica brevettata in altri impianti ha ottenuto risultati simili e anche di più.

Questo articolo descrive i dati derivanti dall'applicazione di questa chimica presso City Water, Light & Power (CWLP) a Springfield, Illinois. Sebbene la produzione di energia elettrica dal carbone negli Stati Uniti sia diminuita, rimane un gruppo centrale di impianti. Ora più che mai, gli stabilimenti rimanenti devono trovare modi creativi per ridurre i costi operativi migliorando al tempo stesso le prestazioni dell’impianto.

Una rapida recensione

Figura 1. Torre di spruzzatura, diagramma di flusso del processo FGD per calcare umido.

Per riassumere brevemente, i principali processi meccanici e chimici negli scrubber a umido sono i seguenti:

Figura 2. Disidratazione dei sottoprodotti dello scrubber su un filtro a tamburo sotto vuoto. Foto per gentile concessione di City Water, Light & Power.

L'efficienza e la completezza delle reazioni dipendono dalla cinetica e da diversi importanti fattori chimici e meccanici, in particolare:

In molti impianti, sono possibili vantaggi significativi se si riesce a migliorare l’assorbimento di SO2 e la reattività del calcare. Un vantaggio è la riduzione del carico delle apparecchiature rotanti (e dei relativi costi operativi e di manutenzione) grazie alla possibilità di spegnere una o più pompe di riciclo durante il normale funzionamento. Questa possibilità è stata dimostrata in applicazioni su vasta scala, incluso l'impianto di riferimento 1.

Un secondo potenziale vantaggio riguarda la selezione del calcare. Alcune piante non hanno accesso immediato a calcari di elevata purezza. La pietra può contenere una concentrazione significativa di dolomite (MgCO3∙CaCO3) o materiali inerti che inibiscono la reattività. Pertanto, sono necessari metodi supplementari per potenziare le reazioni.

Un metodo comune utilizzato da anni è l’aggiunta di acido dibasico (DBA) ai flussi del processo di scrubber, ma, come illustrato di seguito, la nuova tecnologia ha migliorato significativamente questa chimica. L'acido dibasico è un nome generico per una miscela di acidi dicarbossilici a catena relativamente corta (due gruppi funzionali COOH), che aggiungono ioni idrogeno (H+) per aiutare nella dissociazione del calcare e circolano attraverso il processo per continuare a favorire l'assorbimento chimico di SO2 . Tuttavia, la disponibilità, i costi e persino l’efficienza del DBA lo rendono una chimica tutt’altro che ideale.

Il prodotto brevettato ChemTreat, FGD1105, presenta una capacità tampone molto migliore, come indicato nelle tabelle seguenti.

Figure 3a e 3b. Un confronto tra le capacità tampone dei prodotti chimici per il potenziamento dello scrubber. Dati forniti da ChemTreat.

FGD1105 ha una capacità tampone significativamente più elevata rispetto al DBA quando titolato sia con acido solforico che cloridrico, e una capacità molto più elevata rispetto alle altre principali alternative, acido formico e lattico. La capacità tampone è una proprietà fondamentale di questi prodotti. Il personale CWLP ha testato tutti e tre gli additivi mostrati nella tabella 3b e ha osservato e documentato le proprietà speciali di FGD1105 e il suo miglioramento delle prestazioni superiori.

Negli impianti con requisiti di emissioni di SO2 più severi rispetto a quelli che il design originale dello scrubber può garantire, gli additivi migliorativi possono fornire un ulteriore incremento dell’efficienza. Ad esempio, nel CWLP, la rimozione massima di SO2 del 95% è il massimo ottenibile nelle condizioni di progettazione originali. Per ottenere una rimozione del 97—98% è necessario un additivo. Basandosi su questo concetto, un altro vantaggio molto significativo in alcuni impianti è che una maggiore reattività chimica può consentire l’uso di carbone a più alto contenuto di zolfo e meno costoso rispetto al carbone a basso contenuto di zolfo, il cui costo materiale potrebbe essere lo stesso ma proviene da molto più lontano, aumentando i trasporti. costi. La riduzione dei costi del carburante aumenta notevolmente le opportunità di dispacciamento degli impianti, migliorando così la vitalità degli impianti e la continua occupazione locale presso la struttura.