Методы очистки ГВВ одновременно от оксидов азота и серы

На рис. 2.4 показана классификация возможных методов очистки ГВВ одновременно от NO_X и SO₂.

В качестве перспективного метода очистки ГВВ можно привести карбамидный метод, позволяющий очищать отходящие газы энергетических установок на 95-98 % от NO_X и почти полностью удалять SO₂ из ГВВ.

Мокрые методы

Абсорбция NOx и SO? жидкостями с восстановлением NOx до N; сульфид-исном

Абсорбция NOx и SO? жидкостями с окислением до нитрат- и сульфат-ионов

Г азофазное восстановление NO? до N? сульф ид-ионом

Одновременная очистка от NOx и SO?

Газофазное окисление NO с абсорбцией NOx и SO? жидкостями

Жидкофазное окисление Nox до нитрат-иона

Сухие методы

Адсорбция NOx и SO? твердыми веществами

Селективное каталитическое восстановление Nox аммиаком с одновременным извлечением SO:

Облучение электрическим ? пучком

Реакция SO? с

оксидом меди

Адсорбция SO? активированным углеродом

Рис. 2.4. Классификация методов очистки ГВВ от NO_X и SO₂

Очистку газа проводят в насадочной колонне, орошаемой водным раствором карбамида концентрацией 70-120 г/л при pH = 6,5-9,5. Газ поступает на очистку с температурой не ниже 70°С. Время контакта газа с раствором карбамида составляет т = 0,5-1,5 с.

NO + NO₂ + (NH₂ )₂СО -> 2Н₂О + СО₂ + 2N₂ (2.35)

SO₂ + 2(NH₂)₂CO + 2О₂ -> 2N₂ + 2СО₂ + Sj + 4Н₂О (2.36)

Аппаратура для абсорбции и хемосорбции SO2

К абсорберам, применяемым в технологических схемах очистки ГВВ от SO₂, предъявляются следующие требования: высокая эффективность, низкое гидравлическое сопротивление, простота конструкции, отсутствие легкозабивающихся элементов, низкая металлоёмкость, надёжность в эксплуатации и др. Тип аппарата для каждого конкретного случая может быть выбран только на основании технико-экономических расчётов, проведенных для нескольких типов абсорберов. Наибольшее распространение в мире получили полые абсорберы с форсуночным орошением, абсорберы с подвижной шаровой насадкой и с эффективными каплеуловителями и абсорберы с трубами Вентури.

Полый абсорбер с форсуночным орошением показан на рис. 2.5. Он представлчет собой вертикальный цилиндрический аппарат, в верхней части которого установлено несколько рядов центробежных форсунок, перекрывающих своими факелами все сечение аппарата. Газ вводится в аппарат тангенциально. Контакт осуществляется между газом и каплями жидкости (^капель⁼ 500-1000 мкм) и за счет противотока приводит к значительному уносу, поэтому в верхней части аппарата устанавливается каплеуловитель. К достоинствам полых аппаратов относится низкое гидравлическое сопротивление ДР = 250-600 Па и возможность работы на сильно запыленном газе. К недостаткам следует отнести достаточно высокие энергетические затраты на распыл жидкости форсунками. На распыление I м¹ жидкости затрачивается приблизительно I кВт. Такие аппараты не могут работать на больших скоростях газа.

Очищенный

Промывная жидкость

Г аз на очистку

Суспензия

Рис. 2.5. Схема без насадочного абсорбера с форсуночным орошением: 1 — абсорбер; 2 - каплеуло-вить; 3 — центробежные форсунки

| Очищенный

Суспензия

Рис. 2.6. Схема абсорбера с подвижной шаровой насадкой:

1 - каплеуловитель; 2 — абсорбер;
3 - шары (насадочные тела);
4 - провальная тарелка;
5 - центробежные форсунки

Более эффективными являются аппараты с подвижной псевдоожиженной насадкой АПН (рис.2.6). В качестве насадочных тел используют чаще всего полые шары, реже кольца, кубы, спирали и другие геометрические фигуры, насыпаемые на провальную тарелку. Рабочая скорость газа в аппарате выше первой скорости псевдоожижения. При прохождении газа через слой псевдоожиженной насадки возникают турбулентные потоки за счет обтекания подвижных тел и образования за ними вихрей, что способствует развитию поверхности контакта газа с жидкостью, которая обычно подается в аппарат центробежными форсунками. Скорости газа в сечении аппарата по 7^гф_аКтору⁼3-4. При ^Факторе более 4 необходимо устанавливать каплеуловители. Та кие аппараты имеют оольшие удельные нагрузки по жидкости А_уд= 7-14 м³/(м²-ч), поэтому часто работают в режиме рециркуляции жидкости. Они могут работать на сильно загрязненных газах. Корпус аппаратов АПН необходимо заземлять, так как на стенках аппарата накапливается статическое электричество.

На рис. 2.7 изображен аппарат с вмонтированной трубой Вентури. Принцип действия такого аппарата основан на контакте газа с каплями орошающей жидкости, диспергируемой самим газовым потоком в горловине трубы Вентури. Обычно скорость газа в горловине трубы по Рф_актору= 30-200, а удельное орошение 0.1-6 л/м³ газа. Эффективность очистки газа зависит от гидравлического сопротивления аппарата, величины удельного орошения и продолжительности пребывания газового потока в факеле жидкости. Для регулирования скорости газа в горловине трубы в аппарате установлен вытеснитель 4. Контакт газа и жидкости осуществляется в прямотоке, а отделение капель от газового потока в каплеуловителе 2. Абсорберы с трубой Вентури обладают высокой эффективностью при больших энергозатратах.

Сравнение этих аппаратов провели американские исследователи на опытно-промышленных установках электростанции Шоуни в штате Кентукки. На рис. 2.8 показаны результаты исследований, которые проводили на двух реагентах - известняке СаСОз и негашеной извести СаО по улавливанию SO? из топочных газов в двух диапазонах pH = 4-6 и pH = 6-9,5. Испытывали три типа аппаратов: АПН, полый абсорбер с форсуночным орошением и абсорбер с трубой Вентури. Плотность орошения имела диапазон 3,6-8,04 л/м³ газа. На одной и той же скорости газа определяли эффективность улавливания SO?. Наибольшую эффективность показали аппараты АПН, а аппарат с трубой Вентури имел крайне низкую эффективность из-за малых скоростей газа в горловине трубы. При росте скорости газа до Рфактора⁼ 150-200 эффективность улавливания увеличивается до 90-97 %.

Рис. 2.7. Схема абсорбера с трубой Вентури с регулируемым сечением горловины

Рис. 2.8. Зависимость степени очистки газа от величины pH для трех типов абсорберов при соотношении L/G равном:

/ — АПН - 8,04 л/м³; 2 - полый абсорбер с форсуночным орошением - 6,8 л/м³; 3 - аб

сорбер с трубой Вентури -3,62 л/м³

Автор: Луканин А.В.