dnes je pondělí 22. ledna 2018, svátek má Slavomír  20:55  
    Encyklopedie Energie  -> Výklad
        
     Rozšířené hledání
     Menu
  Encyklopedie Energie
    Výklad
    Slovník
    Pokusy
    O encyklopedii
    RAO
    Schémata Elektráren
  Bheliom
  Objednávka

MOKRÁ VÁPENCOVÁ VYPÍRKA SPALIN

Tato metoda patří v současné době k nejrozšířenějším jak v Evropě, tak v USA i Japonsku. Reakčním činidlem, na který se oxid siřičitý (SO2) zachycuje, je vodní suspenze jemně mletého vápence a produktem odsíření je i hydrát síranu vápenatého (CaCO4 x 2 H2O), tzv. energosádrovec.
Účinnost zachycení SO2 je vysoká dosahuje až 96 % při současně vysokém využití reakčního činidla vápence. Produkt odsíření, energosádrovec, je velmi dobře využitelný zejména ve stavební výrobě, kde plně nahradí používaný přírodní sádrovec. Energosádrovec je využíván jako přísada při výrobě cementu a sádry.

  Schéma odsíření mokrou vápencovou cestou.

Principem odsiřování je vypírání plynného oxidu siřičitého (SO2), obsaženého ve spalinách vodní vápencovou suspenzí (CaCO3 + H2O) za vzniku roztoku hydrogensiřičitanu vápenatého Ca(HSO3)2. Tento proces je možné vyjádřit souhrnnou chemickou rovnicí:
2SO2 + CaCO3 + H2O = Ca(HSO3)2 + CO2
Hydrogensiřičitan vápenatý Ca(HSO3)2 je poměrně dobře rozpustná sůl, kterou lze snadno oxidovat již v odsiřovacím reaktoru a tak získat dihydrát síranu vápenatého, energosádrovec. Proces oxidace vyjadřují dvě rovnice:
Ca(HSO3)2 + 0,5O2 +2 H2OCaSO4 x 2H2O + H2SO3
Ca2+ + HSO3- + OH- + 0,5O2 + H2OCaSO4 x 2H2O
Čistota energosádrovce je vysoká, protože jde o krystalizaci z roztoku. Aby popsaný princip zdárně fungoval a produktem odsiření byl žádoucí energosádrovec, je nutné ve vodní suspenzi odsiřovacího zařízení udržovat "kyselé prostředí" s hodnotou pH pohybující se v rozmezí 3, 5 až 5,0. Toto prostředí je jednou z rozhodujících skutečností, majících za následek silné korozní napadání ocelových částí odsiřovacího zařízení a jejich znehodnocování. Ochrana zařízení stojí značné úsilí i prostředky.

Absorbér.

Technologický proces odsiřování

Spaliny, odcházející z kotle, jsou v elektrostatickém odlučovači zbaveny téměř všech tuhých látek (popílku) a vstupují do odsiřovacího zařízení, tzv. absorbéru. Absorbér je vertikální nádoba obdélníkového nebo častěji kruhového průřezu. Průměr absorbéru, např. pro blok 200 MW, je asi 15 m a výška 43 m. V jeho horní části jsou vestavěny 3 až 4 tzv. sprchové roviny, spodní část (asi 1/5 výšky absorbéru) tvoří jímka absorpční suspenze a střední část nazýváme absorpční zónou. Sprchová rovina je horizontální potrubní sít opatřená velkým množstvím speciálních trysek, kterými se po celé ploše absorbéru rozstřikuje absorpční činidlo vápencová suspenze. Trysky jsou konstruovány tak, aby kapičky rozstřikované vápencové suspenze byly co nejmenší a usnadnily se tak reakce s oxidem siřičitým.
Spaliny vstupující do absorbéru ve spodní části, absorpční zóny stoupají do horní části absorbéru a jsou během proudění zkrápěny vápencovou suspenzí rozstřikovanou v horní části absorbéru. Padající kapičky vápencové suspenze přicházejí do styku se stoupajícími spalinami a absorbují oxid siřičitý obsažený ve spalinách.
Ve spodní části absorbéru v jímce se zachycuje suspenze siřičitanu vápenatého, vzniklá reakcí SO2 s vápencovou suspenzí. Do suspenze zachycené v jímce je vháněn oxidační vzduch, dochází k oxidaci siřičitanu na síran vápenatý sádrovec a následně ke krystalizaci sádrovce. Jímka absorbéru musí mít patřičný objem, aby doba zádrže suspenze v jímce byla dostatečně dlouhá a došlo ke krystalizaci sádrovce.

Chladící věže - dominantní stavba elektráren.

Spaliny vstupující do absorbéru s teplotou 140 až 160 ° C jsou v něm ochlazeny sprchováním vápencovou suspenzí a vystupují z něj s teplotou asi 59 ° C. V závislosti na místních podmínkách jsou vyčištěné spaliny po opuštění absorbéru zavedeny buď do chladících věží, nebo do komínů a vypuštěny do atmosféry.
Spaliny po průchodu absorbérem jsou nasyceny vodní párou, vzniklou odpařením vody obsažené ve vápencové suspenzi, a obsahují velké množství kapiček vápencové a sádrovcové suspenze unášené spalinami proudícími absorbérem. Aby se zabránilo unikání těchto kapiček z absorbéru a jejich následnému rozptylu do atmosféry, jsou v horní části absorbéru nad sprchovou zónou umístěny odlučovače kapek, které je zachycují.
Pro lepší rozptyl vyčištěných spalin v ovzduší jsou před zavedením do komínu zpravidla opět ohřívány na teplotu přibližně 80 až 90 ° C, s využitím tepla odebraného spalinám před vstupem do absorbéru. Poměrná komplikovanost zařízení pro ohřev spalin vedla k hledání jiného vhodného způsobu vypouštění vyčištěných spalin do ovzduší. Stalo se jím zavedení vyčištěných spalin do chladicích věží elektráren. Chladicí věž je vedle komínu dominantní stavbou elektrárny, upoutávající naši pozornost zejména v zimním období, kdy se z ní valí oblaka vodní páry. Účelem chladicí věže je ochladit vodu, ohřátou a použitou během technologického procesu, a vrátit ji zpět do výrobního cyklu.

Regenerativní výměník tepla.

Pro vypouštění odsiřených spalin do ovzduší jsou používány chladicí věže s tzv. přirozeným tahem. Je to vysoký železobetonový komolý kužel, jehož základna je několik metrů nad zemí na příslušné konstrukci. Touto "mezerou" proudí do chladicí věže vzduch, který spolupůsobí společně s teplou vodou při vytváření přirozeného tahu věže, obdobnému "tahu" komínu. Vzduch je spodkem věže do ní "nasáván" a na jejím vrcholu spolu s vodní parou, vzniklou ochlazováním vody rozstřikované ve spodní části věže, vypuštěn do ovzduší. Přirozený tah věže umožňuje vypouštění vyčištěných spalin do ovzduší bez ohřevu.

Příprava vápencové suspenze

K přípravě vápencové suspenze k vypírání spalin se užívá vápenec o obsahu uhličitanu vápenatého (CaCO3) 90 až 95 %. Do elektrárny je dodáván buď jako vápencový štěrk (zpravidla o velikosti 22,5 -120 mm), nebo jako jemně mletý, podobný mouce. V podstatě se dá říci, čím jemnější, tím lepší.

Výměník tepla z umělých hmot pro nasazení v oblasti koroze.

Proto se vápencový štěrk musí upravit na příslušnou jemnost. Do elektrárny je štěrk dopravován ve výsypných vagonech. Z nich je dopraven pásovými dopravníky na skládku. Kapacita skládky bývá na 10 až 14 dní provozu odsiřovacího zařízení. Ze skládky je vápenec odebírán do zařízení na jeho další zpracování.
Další proces je rozdělen do dvou stupňů. Prvý stupeň je drcení, druhý mletí. Pro drcení vápence jsou používány kladivové mlýny, ve kterých je vápenec zdrobněn na velikost zrna do 3 mm. Bezprostředně na kladivový mlýn navazuje tzv. kulový mlýn, ve kterém se za mokra (ve vodní suspenzi) semílá drcený vápenec na požadovanou jemnost. Protože ne všechna vápencová zrna dosahují po průchodu mlýnem potřebné velikosti, je namletý materiál tříděn a zrna nadměrné velikosti jsou vracena zpět k domletí.
Název kulový mlýn je odvozen od principu, na kterém mlýn pracuje. Mlýn je tvořen ocelovým válcem o průměru 2 až 4 m a délce až 10 m, který je naplněn ocelovými mlecími koulemi zpravidla tří různých průměrů. Ocelový válec se otáčí kolem své osy a unáší s sebou mlecí koule. které se uvnitř převalují, narážejí na stěny a jedna na druhou. Přitom drtí a melou vápenec. Současně se do mlýna dodává potřebné množství vody usnadňující mletí a vytvářející základ budoucí vápencové suspenze.
Po průchodu vápence mlýnem a jeho řádném namletí je suspenze připravena k dalšímu použití. Správně namletý vápenec obsahuje více než 90 % částic menších než 0,09 mm. Takto upravený vápenec je naředěn vodou na koncentraci 25 % vápence v suspenzi a přečerpán do provozních nádrží, z kterých je přímo dávkován do absorbéru.

Zpracování energosádrovce

Produktem odsiřování spalin mokrou vápencovou metodou je energosádrovec. Tento pojem je používán pouze pro sádrovec vzniklý v odsiřovacím zařízení, aby se odlišil od sádrovce, který se v přírodě vyskytuje jako nerost a je také těžen pro průmyslové využití. Energosádrovec je však mnohem čistší než sádrovec přírodní.
V jímce odsiřovacího zařízení je suspenze obsahující směs mletého vápence, siřičitanu vápenatého a síranu vápenatého energosádrovce. Z této směsi chceme oddělit energosádrovec a dále jej použít. Využíváme k tomu rozdílné hmotnosti těžšího energosádrovce a lehčího vápence i siřičitanu vápenatého. Suspenze obsahující asi 10 % vykrystalizovaného energosádrovce se z absorbéru odčerpává a prostřednictvím hydrocyklonů se ze suspenze oddělí těžší energosádrovec. V dalším techno logickém zařízení se obsah vody v energosádrovci sníží na 5 až 10 %. Používají se k tomu různé typy odvodňovacích zařízení průmyslové odstředivky nebo zařízení využívající pro snížení obsahu vody v energosádrovci vakuum.
Tak fungují nejčastěji používané pásové filtry. Můžeme si jej představit jako pásový dopravník o šířce přibližně 2 m a délce 30 m. Pás je gumový, příčně drážkovaný a uprostřed po celé jeho délce jsou otvory o průměru 10 mm. Na gumovém pásu leží speciální hustě tkaná filtrační tkanina propouštějící vodu, ale ne energosádrovec, jehož suspenze se na tkaninu rozlévá. Pod gumovým pásem se vakuovým čerpadlem vytváří podtlak, který otvory v pásu odsává vodu z energosádrovce rozlévaného po filtrační tkanině. Na jednom konci pohybujícího se pásuje rozlévána sádrovcová suspenze, na druhém konci z pásu padá odvodněný sádrovec.




simopt@simopt.cz
    Zajímavé odkazy Reklama na energyWebu    
    Počítadlo přístupů
   
12617369

Creative Commons License
energyWeb is licensed under a Creative Commons Attribution-Noncommercial-No Derivative Works 3.0 Unported License.
Based on a work at http://www.energyweb.cz. Permissions beyond the scope of this license may be available at www.energyweb.cz.