Сорбиционные методы

LUEHR FILTER разработал различные технологии для следующих задач:

  • Хемосорбция кислых вредных газов как HF, HCl и SOX при помощи кальциевых или натриевых сорбентов
  • Адсорбция диоксинов / фуранов, а также ртути и ртутных соединений активированным углём, коксом или другими сорбентами с большой внутренней поверхностью

Применяемые нами сорбционные методы основаны на методе рециркуляции с шаровым ротором фирмы LUEHR (KUV).

Доказано, что частая рециркуляция частиц сорбента, в особенности при использовании кальциевых сорбентов, приводит к значительному улучшению эффективности улавливания вредных газовых загрязнений, таких как HF, HCl и SO2 и / или к снижению количества добавляемого свежего сорбента..

Метод рециркуляции с шаровым ротором фирмы LUEHR обеспечивает безопасную многократную рециркуляцию больших объёмов, даже при наличии проблемных частиц, таких как CaCl2. Достигается чрезвычайно гомогенное смешивание возвращенных частиц с потоком неочищенного газа. Чувствительные к поломкам пневматические транспортные системы не нужны.

Варианты технологии рециркуляции с шаровым ротором (KUV)

KUV – Базовый вариант

Для обеспечения надежного возврата уловленных в фильтре частиц в газовый поток перед фильтром на многих задачах хорошо зарекомендовал себя метод рециркуляции с шаровым ротором.

Описание шарового ротора

Ротор представляет собой полый цилиндр, изготовленный из перфорированной обечайки с отверстиями примерно 30 х 30 мм. До 10 % его объема заполнено шариками, изготовленными из жароустойчивой и износостойкой керамики. Ротор непрерывно вращается со скоростью примерно 1 оборот в минуту при помощи редукторного мотора. Вращение приводит к движению шариков относительно друг друга и перфорированной оболочки. Ротор продувается газом вокруг оси его вращения сначала в направлении вниз, а затем в направлении вверх.

Основные функции шарового ротора следующие:

  • Предотвращение отложения частиц при повороте потока газа
  • Достижение гомогенного распределения частиц в газовом потоке даже в при высокой запылённости (например, до n x 100 г/м3)
  • Измельчение агломератов, имеющих скорость оседания большую, чем скорость дымового газа в восходящей части реактора.

Описание процесса рециркуляции с шаровым ротором (KUV)

Перед оконачательным удалением из фильтрационной установки уловленные частицы многократно возвращаются в реактор шнековым конвейером. Количество циркулирующих частиц регулируемо и при необходимости может быть настроено в зависимости от фактического объема неочищенного газа. По сравнению с альтернативными, в частности, пневматическими системами возврата метод рециркуляции с шаровым ротором имеет, в числе прочих, следующие преимущества:

  • Механическое перемещение частиц происходит надежными шнековыми конвейерами
  • Выгрузка и промежуточное хранение циркулирующих частиц перед новым вводом в реактор не требуется
  • Благодаря использованию шарового ротора при подаче в газовый поток обеспечивается гомогенное распределения циркулирующих частиц
  • Содержание O2-в газе не повышается, так как нет транспортирующего воздуха.

KUV с кондиционированием газа

KUV с кондиционированием газа

В диапазоне температур 100°C – 220°C, обычном для текстильных фильтров, при использовании кальциевых сорбентов происходит следующая реакция:

SO3 > HF >> HCl >>> SO2

Сухая температура, также как и абсолютная и относительная влажность, имеют решающее влияние на улавливание HCl и SO2, в то время как улавливание SO3 и HF не представляет никакой проблемы в указанном диапазоне температур. В целях экономии вводимого сорбента зачастую полезным является охлаждение температуры неочищенного газа перед реактором до оптимальной рабочей температуры путём рекуперации или, что является более предпочтительным, путем использования испарительного конденсатора. Минимально допустимая рабочая температура должна быть подобрана так, чтобы избежать слипания или закупорки внутри установки, особенно принимая во внимание гигроскопические свойства частиц CaCl2.

KUV с кондиционированием газа и частиц

KUV с кондиционированием газа и частиц

В результате повышения абсолютной и относительной влажности дымового газа, кондиционирование газа имеет положительный эффект на результат сорбции. Однако, хороший коэффициент использования сорбента, особенно для отделения SO2, может быть достигнут, только если парциальное давление водяного пара около рециклированных частиц находится, хотя бы в течении короткого времени, в диапазоне давления насыщенного пара. Это может быть достигнуто при помощи хемосорбции с кондиционированием частиц. В данном виде процесса рециклированные частицы увлажняются до их введения в реактор. Увлажнение приводит к увеличению содержания водяного пара на поверхности частиц сорбента, таким образом, улучшая способность реакции с кислыми компонентами неочищенного газа.Из-за ограниченного пропорционального увлажнения рециклированных частиц и в зависимости от температуры газа перед реактором может быть полезной установка испарительного конденсатора для регулировки оптимальных условий реакции.

KUV с поэтапным введением сорбента

KUV с поэтапным введением сорбента

В случае очень высокого содержания в неочищенном газе HCl and SO2 стехиометрия базового варианта кондиционированной сухой сорбции без дополнительных мер должна быть увеличена значительно выше типичного коэффициента 2, для того, чтобы обеспечить надежное соблюдение предельных значений выбросов. При растущей концентрации кислого газа рекомендуется применить поэтапный ввод порошкового сорбента, таким образом, в зависимости от комплектации, дополнительно используя реакционную камеру испарительного конденсатора или распылительного абсорбера. Иллюстрация выше показывает некоторые варианты процесса. Во всех концепциях основное количество порошкового сорбента вводится в реактор обычно после испарительного конденсатора. Ввод сорбента перед или внутрь испарительного конденсатора служит наряду с защитой от коррозии в основном для предварительного отделения кислых примесей, особенно при пиковых значениях неочищенного газа.

TwinSorp® (Гибридный процесс)

TwinSorp® (Гибридный процесс)

Комбинация SNCR (селективное некаталитическое восстановление) – Кондиционированная сухая сорбция – Мокрый газоочиститель (метод TwinSorp) позволяет обеспечить соблюдение очень низких предельных значений выброса, например, для NOX, NH3, кислых газов, таких как HCl,SOX, ртути и других тяжелых металлов, а также диоксинов / фуранов способом, не требующим больших затрат.Кондиционированная сухая сорбция при такой технологии работает таким образом, что отходящий газ после этой стадии будет, насколько это возможно, соответствовать, например, требованиям 17 BImSchV или директивы EU 2000/76/EC. В зависимости от конкретного случая применения устанавливаемая далее станция окончательной очистки служит для:

  • улавливания NH3
  • дальнейшего уменьшения значений выброса, например, для кислых газовых компонентов
  • рекуперации тепла

Процесс работает без сбросов сточных вод.

Сухая сорбция при помощи NaHCO3

Сухая сорбция при помощи NaHCO3

LUEHR FILTER обладает обширными знаниями относительно использования сухой сорбции при помощи NaHCO3.Нами были реализованы установки для различных сфер применения, например:

  • Переработка вторичного алюминия
  • Стекловаренные печи
  • Сжигание шин
  • Сжигание бытового мусора
  • Сжигание топлива из мусора (RDF)
  • Термолиз бытовых отходов
  • Сжигание биомассы (древесных отходов)

В отношении этого процесса нужно уделить особенное внимание:

  • выбору подходящей мельницы-сепаратора для активации NaHCO3
  • равномерному вводу дополнительных порошковых сорбентов в трубопровод неочищенного газа и/или в фильтр перед реактором

Нами были проведены всеобъемлющие исследования на инсинераторе бытовых отходов во Франции для оптимизации использования порошкового сорбента. Одним из главных результатов стало то, что множественная рециркуляция частиц помогает достичь значительных улучшений коэффициента использования порошкового сорбента. Влияние температуры свыше 140°С, однако, является, напротив, скорее незначительным.

В дополнении должно быть отмечено, что показанный на иллюстрации испарительный конденсатор будет использован лишь тогда, если температура газа не была отрегулирована оптимальным способом в соответствии с поставленной задачей.

Если для оптимизации использования порошкового сорбента не предусмотрена рециркуляция частиц, области ввода порошкового сорбента в газоход, а также формирование участка реакции перед фильтром оптимизируются путём использования программ для компьютерного моделирования.