Инженерингови дейности
Почистване на димни и отпадъчни газове
Извършваме проучвания и консултации с акцент върху технологиите за намаляване и елиминиране на концентрацията на SOx, NOx, PCDD, PCDF, VOC и TZL в различни промишлени предприятия (електроцентрали, топлоцентрали, пещи за изгаряне на отпадъци, леярни, циментови заводи и др.). Извършваме проучвания за малки местни източници и за големи промишлени блокове в обхвата на потока на димните газове от 10 000 до 3 000 000 м3/ч. Занимаваме се и с проучвания за модернизация и интензификация на съществуващите ресурси.
Подготовката на проучването се реализира от нашия инженерен отдел, вижте контактите.
Сероочистване на димни газове
В природните газообразни горива най-често сяра се намира под формата на SO2 или SO3. За твърдите горива, особено въглищата, които се използват в повечето стационарни източници на топлина, сярата е свързана в горивото като част от горящия материал. В тези горива сярата може да се среща в 3 различни форми, предимно като сулфат (химически свързана с пепели), органична или пиритна. Пиритната сяра във въглищата е такава форма на сяра, която в случай на недисперсна поява в горивото се отстранява сравнително добре чрез конвенционални методи, които включват например обработка в хидроциклони. Ефективността на тези методи обаче често е ограничена. Съществуват и други механични начини за отстраняване на сяра от горивото, но става въпрос за икономическа ефективност, тъй като тези методи често са неикономични по отношение на продажната цена на енергията на нашия пазар именно поради голямото развитие на по-малки екологични ресурси и използването на когенерационни агрегати. Днес практически най-използваните методи за отстраняване на серни съединения са именно от димните газове, влизащи в комина. Отстраняването на сяра може да се извърши по два начина (коренно различни): или чрез каталитично окисляване до SO3 и последващо отстраняване под формата на H2SO4, или чрез свързване с подходящ твърд адитив.
Сух метод за намаляване на SOx
Методът със сух адитив се използва най-вече в комбинация с текстилни филтри. Принципът на този метод е дозиране на адитив на основата Ca2+ (най-често гасена вар Ca(OH)2), но също на основата Na+ (NaHCO3) в потока на димните газове в димоотвода или реактора, където адитивът интензивно се смесва с димните газове и където произтича първичната реакция. Вторичната реакция се проявява върху филтриращия текстил, която е интензивна, особено в случай на филтри, използващи регенерация с вентилаторно издухване.
Този метод се използва за десулфуризация на по-малки източници на горене и за намаляване на HCl, HF, диоксини и други газообразни замърсители.
Постига ефективност до 75% за десулфуризация, и над 90% за намаляване на HCl и HF.
Този метод има много ниски инвестиционни разходи, но неговият недостатък е по-ниската ефективност и по-високото потребление на адитиви.
Понякога е подходящо този метод да се допълни с интензификация, където чрез разпръскване на вода в реактора можем да постигнем по-висока ефективност и по-ниско потребление на адитиви.
Полусух метод за намаляване на SOx
Друг използван метод е така нареченият полусух метод на десулфуризация. Този метод се предпочита главно за електроцентрали с инсталирана мощност до 300 MW. Характеризира се предимно с това, че продуктът от десулфуризация е подходящ за постоянно съхранение на нормално сметище, но не е много подходящ за по-нататъшно използване като вторична суровина. По принцип това е прост процес, лесно осъществим на практика. Чрез впръскване на вода в потока на димните газове тяхната температура се понижава с 10-20°C, и е по-ниска от температурата на насищане на димните газове (поради кондензация на димните газове и възникналата нискотемпературна корозия в комините) и към димните газове под форма на прах или водна суспензия се придава Ca(OH)2, който допълнително реагира според показаните вдясно съотношения.
Предимството на този метод е реактивност на реагентите към други газообразни замърсители, каквито са хлороводород или флуороводород и тяхното частично отстраняване от димните газове.
Мокър метод за намаляване на SOx
Днес най-използваният метод е т.нар. мокър варовиков метод. Това е най-разпространеният метод в енергетиката на въглищата и практически единственият метод, използван днес в съвременните електроцентрали. Основната разлика в сравнение с предишните методи е, че представлява мокро пречистване на потока димни газове с реагент в реактора едновременно с образуване на т.нар. краен продукт (енергогипс), който може да продължи да се използва като вторична суровина в строителството, като основа за пътни настилки или за производство например на гипсокартон.
Целият процес се състои от поредица подпроцеси, които реализират отделните зони на реактора за сероочистване. Този реактор често се нарича абсорбер. Основният принцип е въвеждане на непречистените димни газове в абсорбера, където тези димни газове се пръскат с варова суспензия на няколко нива. Проектирането на конструкцията, броят на пръскащите нива и изборът на типа дюзи обикновено се определя от CFD симулиране за постигане на възможно най-голяма междуфазова площ на реагента и димните газове за най-съвършено почистване. Почистените димни газове излизат от горната част на абсорбера в съществуващия комин на електроцентралата. На изхода на тези димни газове от абсорбера има непрекъснато измерване не само на емисиите на димните газове, но предимно температурата на димните газове, за гарантиране, че тази температура винаги е по-висока поне с 10°C от температурата на точката на оросяване на димните газове при дадено налягане. На практика тази температура на димните газове варира в диапазона 68-58°C. Обикновено абсорберът е метален съд с вътрешно гумиране в няколко слоя. Пръскащите нива са винаги най-малко 2, но на практика често 3. Над тези пръскащи нива има устройство, наречено сепаратор на капчици, което намалява масата отделена вода от димните газове, и оттам загубата на работна среда. Това са предимно решетъчни мрежи с дюзи за изплакване, което автоматично се изпълнява от системата АСУТП винаги в порядъка на няколко десетки минути. Долната част на абсорбера е оформена от събирателно дъно, където остава определено ниво на гипсова суспензия. В тези точки в абсорбера се въвежда окисляващ въздух от смесителите на окисляващ въздух. Освен това тук са разположени бъркалки на абсорбера за размесване на суспензията и създаване на по-съвършена среда за окисляване. Тази варовиково-гипсова смес постоянно се рециклира от големи рециклиращи помпи в горните части на дюзите на пръскащите нива. Поради абразивната среда тези тръби са изработени от фибростъкло, означено като FRP. Крайният продукт след пръскане на димните газове се изпомпва с отвеждащи помпи в аварийни бункери или сгъстители, където получената смес се сгъстява за изпращане извън топлоцентралата.
Този метод е много ефикасен и ефективен, но изисква големи помещения за разполагане на варовиците, за осигуряване на технологична вода за промиване на всички помпи, изграждане на нови сгради с цистерни за гипсова и калциева суспензия и много други експлоатационни среди, необходими за непрекъснато почистване на потоци димни газове. Методът често постига ефективност до 98,5%. Обичайната стойност на pH за правилната функция сероочистване е на практика около 5-5,5.
Крайният продукт се получава чрез изпомпване на гипсовата суспензия от събирателната част на абсорбера с изсмукващи помпи, която после се отвежда в размесващия център за обезводняване. От размесващия център суспензията се отвежда до сгъстителя, който на практика може да обезводнява суспензията до 30% от теглото на водата.
Денитрификация на димните газове
Денитрификация означава намаляване на замърсителите, особено съединенията NOx от димните газове. Тези съединения възникват при изгаряне на горива при високи температури (от порядъка на температури над 1100°C), когато най-значително се образуват термични азотни съединения. В димните газове се отделят горивни съединения, свързани именно със запалимостта на дадено гориво чрез разлагане. Днес се използват 3 различни начина за намаляване на тези замърсители (така наречените първични методи за намаляване на Nox):
- Мерки, регулиращи самата горивна система
- Конструктивна намеса в горивната камера
- Комбинация на двата предишни метода
Основните елементи за първичното намаляване на азотните оксиди са мерките, регулиращи самата горивна система. Те включват например рециркулация на димните газове, осигуряване на горене с нисък коефициент на излишък на въздух, който се следи от система АСУТП въз основа динамичните условия на самото горене или различни стойности на температурата на мощността на работа в отделните етажи на горивната камера.
Вторият начин за намаляване на тези оксиди е конструктивна намеса в самата горивна камера. Това е главно подмяната на съществуващите горелки за такива с ниска емисия, поетапно подаване на въздух за горене, конструктивно създаване на мъртви ъгли в камерата и др.
Третият използван принцип са различни методи, комбиниращи предишните две категории, най-често модификации на смилащите вериги на горивото, заедно с регулиране на подаването на първичния, но особено на вторичния въздух към горивната камера.
Други методи за намаляване на NOx от димните газове са методи, основани на инжектиране на адитиви на базата на амоняк или карбамид в димните газове.
Селективно некаталитично намаляване на NOx
Селективната некаталитична редукция представлява създаване на условия за намаляване, при които амонякът или карбамидът се инжектират в котела селективно (предпочитателно) и намаляват азотните окиси с образуване на елементарен азот и водна пара. Ефективността на намаляване NOx е от 40 до 60%. Характерна особеност на този метод е, че действа в котела в температурния диапазон от 900 до 1 050°C. Използването на амоняк като редуциращ агент има някой недостатъци. Амонякът е опасно за здравето вещество, което изисква по-сложно технологично оборудване за съхранение и работа. При изтичане околната среда се смущава от миризми, а възникващите съединения на амоняк и сяра могат да образуват нежелани отлагания върху машинното оборудване. Поради тези причини в някои процеси се използва вместо амоняк карбамид.
Селективно каталитично намаляване
Селективното каталитично намаляване се основава на същите химични реакции като предишната некаталитична редукция, но благодарение на катализатор реакциите протичат при температури от 300 до 400°C. Амонякът се впръсква в димните газове, които след това се въвеждат в катализиращия реактор, в който азотните оксиди, съдържащи се в димните газове, отново се превръщат в азот и водна пара. Ефективността на намаляване NOx е висока от 80 до 90%. Най-често катализаторите са от оксиди на ванадий, молибден, волфрам и техните комбинации. Цената им е сравнително висока, а експлоатационният живот – сравнително ниска.