Мокрый магниевый метод сероочистки отходящих газов

Одной из серьезных проблем тепловых электростанций является загрязнение окружающей среды вредными компонентами, содержащимися в отходящих газах из топок, и, прежде всего, соединениями серы.

Применяемые традиционные методы очистки отходящих газов, основанные на использовании в качестве сорбентов соединений кальция, натрия или аммиака, характеризуются образованием твердых вредных отходов, т.е. практически происходит замена газовых загрязнений на твердые. При этом твердые отходы нередко блокируют эффективную работу аппаратов и дымоходов и приводят к необходимости их очистки от образующихся твердых отложений.

Безотходным методом сероочистки отходящих газов является мокрый магниевый метод, заключающийся в абсорбировании SO2 из газов в суспензии магнезита и выделении из этой суспензии водного раствора магниевых солей, содержащих в основном кристаллический сульфат магния в виде MgSO4 • 7H2O. Получаемый сульфат магния применяется, прежде всего, в качестве искусственных удобрений, а также для производства огнеупорных магнезитовых изделий и витаминных препаратов для людей и животных. При этом качество получаемого по предлагаемой технологии сульфата магния значительно превосходит требования, предъявляемые к искусственным удобрениям.

В частности, кристаллический сульфат магния содержит по весу не менее 98% MgSO4 • 7H2O, не более 0.01% Fe, 0.005% тяжелых металлов (в виде Pb) и 0.1% сухого остатка.
 

Предлагаемая технология была разработана учеными Варшавского политехнического института и в настоящее время установки на базе этой технологии поставляются совместно фирмами Biprokwas-Krakowи BUMAR (Польша).

■ Основные этапы технологии сероочистки газов

1. Приготовление смеси кальцинированного магнезита и технологической воды.

2. Абсорбция SO2 и HCl в суспензии кальцинированного магнезита согласно реакции:

а также дополнительная пылеочистка газов и частичное удаление NOx.

3. Фильтрация раствора магниевых солей и удаление твердых тел из суспензии.

4. Концентрация раствора магниевых солей и кристаллизация MgSO4 • 7H2O.

5. Центрифугирование, сушка и упаковка продукта.

Эффективность, показатели расхода сырья и рабочих сред, а также показатели производства магниевых удобрений типовой установкой сероочистки отходящих газов от котлов, работающих на каменном угле, представлены в таблице.

■ Отходы, сточные воды и выхлопы в атмосферу

Как уже упоминалось, мокрый магниевый метод сероочистки отходящих газов является безотходным, не ведет к переводу газовых загрязнений в твердые, требующие для складирования разрешений компетентных санитарных служб. Вместе с тем, кроме сульфата магния при работе установки образуется также пепел и остатки магнезита, раствор, содержащий смесь сульфата и хлорида магния (только в случае высоко хлористого топлива), а также имеют место выхлопы в атмосферу влажного воздуха.

Пепел, выделенный из газов в смеси с остатками магнезита является единственным, кроме сульфата магния, твердым веществом, производимым на установке сероочистки отходящих газов по магниевому методу.

Отходы от сероочистки по данному методу практически не отличаются по химсоставу от пепла при сгорания угля. По весу это 1-2% общего количества пепла и шлака из топки, что позволяет складировать эти отходы в общем хранилище шлаков и пепла.

Выхлопы влажного воздуха в атмосферу происходят из трех источников: из сушильного отделения, из колонны концентрирования раствора сульфата магния, а также из выхлопных каналов циркуляционной ёмкости, кристализатора и хранилищ раствора сульфата магния. Эти потоки с температурой 15-70°C содержат кроме воздуха от 1 до 25% объема водяного пара. Все перечисленные выхлопы не представляют угрозы для окружающей среды и отводятся в атмосферу не превышая ПДК для отходящих газов.

Раствор сульфата и хлорида магния образуется только в случае, когда отходящие газы содержат большое количество хлороводорода по отношению к двуокиси серы, и его можно использовать в качестве жидких удобрений (польское название GrodMag), сертифицированных польским Институтом садоводства и Институтом искусственных удобрений.

Хлорид магния - MgCl (раствор или кристалл), как более экологичное средство чем NaCl, возможно применять в зимнее время для удаления снега и льда с дорожного полотна.

■ Преимущества установки:

• Возможность применения для сероочистки газов из топок, работающих на любом топливе с любым содержанием серы (каменный уголь, бурый уголь, жидкие или газовые топлива), а также для сероочистки любых промышленных отходящих газов;

• Низкие инвестиционные затраты;

• Получение в результате обессеривания полезного продукта - минерального удобрения в виде сульфата магния;

• Отсутствие твердых отходов и сточных вод (в случае использования топлива с низким содержанием хлора);

• Эффективность сероочистки свыше 95%;

• Применение современных химически стойких композитных материалов для производства большинства применяемых технологических аппаратов вместе с абсорбером и трубой - срок службы установки минимум 20 лет;
• Простота обслуживания установки - применение легко растворимых в воде веществ предотвращает забивание осадком аппаратов и трубопроводов как во время работы, так и во время даже длительного простоя;

• Возможность получения дополнительного экономического эффекта за счет перехода на более дешевое топливо, например, вместо угля с низким содержанием серы возможно использование более дешевого угля с высоким содержанием серы без ухудшения параметров выбрасываемых газов;

• Возможность использования установки на существующих промплощадках практически без их переустройства -только абсорбер должен располагаться рядом с коллектором газов, здание самой станции может находиться на расстоянии в несколько сотен метров;

• Возможность получения дополнительного экономического эффекта от реализации произведенного продукта. При этом, чем мощнее установка и больше содержание серы в топливе, тем больше экономический эффект.

Основываясь на этой технологии выпущено 10 установок тепловой мощностью от 5 до 100 МВт.

Журнал "Горная Промышленность" №1 2008, стр.38