Вопросы, которые в соответствии с Конвенцией необходимо решить Конференции Сторон на ее первом совещании Установки для производства цементного клинкера Резюме


Меры контроля одновременного воздействия нескольких загрязнителей



страница6/10
Дата09.08.2019
Размер1.98 Mb.
#127325
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

3.3 Меры контроля одновременного воздействия нескольких загрязнителей


Устройства контроля загрязнения воздуха, предназначенные для удаления NOx и SOx, обеспечивают совместное улавливание ртути и особенно эффективны при удалении выбросов окисленной ртути.

3.3.1 Мокрый скруббер


Мокрый скруббер  это проверенный метод десульфуризации дымовых газов при производстве клинкера, где необходим контроль выбросов SO2.

В мокрых скрубберах SOx поглощается жидкостью или шламом, которые распыляются в оросительной колонне. В качестве абсорбента используется карбонат кальция. Мокрые скрубберные системы обеспечивают наивысшую степень удаления растворимых кислых газов среди всех методов десульфуризации дымовых газов (ДДГ) с низкими избыточными стехиометрическими коэффициентами и низким уровнем образования твердых отходов. Кроме того, мокрые скрубберы также значительно сокращают объем HCl, остаточной пыли, NH3 и, в меньшей степени, металлов, включая выбросы ртути.

Шлам распыляется в направлении противотока отходящих газов и собирается в рециркуляционном баке в нижней части скруббера, где образующийся сульфит окисляется воздухом до сульфата с формированием дигидрата сульфата кальция. Дигидрат отделяется, после чего в зависимости от физико-химических свойств гипса этот материал может использоваться при помоле цемента, а вода возвращается в скруббер.

Газообразные соединения окисленной ртути растворимы в воде и могут абсорбироваться в водном шламе мокрого скруббера; таким образом, может эффективно удаляться часть паров газообразной окисленной ртути. Однако элементарная газообразная ртуть в воде не растворяется и, следовательно, не абсорбируется в таком шламе. Соотношение окисленной ртути и элементарной ртути может существенно различаться в разных печах и зависит также от условий работы печи: все эти факторы будут влиять на количество ртути, удаляемой в мокрых скрубберах. При мокрой десульфурации гипс образуется в качестве побочного продукта, который в качестве заменителя природного гипса добавляется к клинкеру в мельнице тонкого помола.



Реализованные экологические выгоды

В Соединенных Штатах в пяти цементных печах установлены мокрые скрубберы, работающие с использованием известняка и применяемые для контроля выбросов SO2; эти устройства обеспечивают также побочное ограничение выбросов ртути в атмосферу. Исходя из данных проверки газа в трубах и данных по указанным пяти мокрым скрубберам был сделан вывод, что побочным преимуществом их использования является контроль (т.е. удаление) 80 процентов от общего объема атмосферных выбросов ртути (Barnett, 2013). Эффективность удаления будет ниже на цементных заводах с высокой концентрацией элементарной ртути в отходящих газах.



Применимость

Мокрые скрубберы обычно используются на цементных заводах с высоким уровнем выбросов SO2.

Применение этого метода наиболее эффективно на тех цементных заводах, где основная часть ртути выбрасывается в форме оксида. При наличии значительного уровня элементарной ртути мокрые скрубберы неэффективны, кроме случаев, когда используются добавки для окисления ртути.

Межсредовое воздействие


  • Ртуть переходит в побочные продукты, такие как гипс.

Межсредовое воздействие (не связанное с ртутью)

  • Повышенное энергопотребление

  • Повышенное образование отходов от десульфуризации дымовых газов (ДДГ), а также образование дополнительных отходов во время технического обслуживания

  • Увеличение выбросов CO2

  • Повышенный расход воды

  • Потенциальные выбросы в воду и повышенный риск загрязнения воды

  • Увеличение эксплуатационных расходов

  • Замена природного гипса

Расходы

Сообщалось, что в 2000 году инвестиционные затраты на монтаж скруббера на заводе «Касл семент» (в том числе на модификации на заводе) составили 7 млн. евро, а эксплуатационные расходы - примерно 0,9 евро на тонну клинкера. В 1998 году на заводе «Семента АБ» в Швеции аналогичные капитальные затраты составили примерно 10 млн. евро, а эксплуатационные расходы  примерно 0,5 евро на тонну клинкера. При начальной концентрации SO2 до 3000 мг/Nм3 и мощности печи 3000 тонн клинкера в сутки инвестиционные расходы в конце 1990-х годов составляли от 6 до 10 млн. евро, а эксплуатационные расходы  от 0,5 до 1 евро на тонну клинкера. Согласно расчетам на гипотетическом цементном заводе мощностью 1100 тонн в сутки внедрение мокрого скруббера, удаляющего до 75 процентов SOx, инвестиционные расходы составляют 5,5 млн. евро, переменные эксплуатационные расходы  0,6 евро на тонну клинкера, а суммарные затраты  3 евро на тонну клинкера (данные за 2000 год, 10-летний срок службы, процентная ставка 4 процента, включая расходы на электроэнергию, оплату труда и известь). В 2008 году представители европейской цементной промышленности сообщали, что инвестиционные расходы составляют от 6 до 30 млн. евро, а эксплуатационные расходы  от 1 до 2 евро на тонну клинкера (BREF CLM 2013).

В Соединенных Штатах расчетные общие капитальные затраты на установку мокрого скруббера на новой печи мощностью 1,2 млн. тонн в год печи, включая стоимость системы непрерывного мониторинга выбросов (СНМВ), составляет 25,1 млн. долл. США на одну печь (в долларах США 2005 года). Сметные затраты по годам, включая мониторинг, составили 3,6 млн. долл. в год на одну печь (US Cement, 2010 Cost).

Образцы для сравнения


  • «Семента АБ», Слите, Швеция

  • «Хольсим», Мидлотиан, Техас, Соединенные Штаты

  • «Лихай семент», Мейсон-сити, Айова, Соединенные Штаты

3.3.2 Селективное каталитическое восстановление


Селективное каталитическое восстановление (СКВ) позволяет уменьшать выбросы NOx путем впрыска NH3 или мочевины в поток газа с реакцией на поверхности катализатора при температуре около 300–400 ºC. Метод СКВ широко используется для борьбы с выбросами NOx в других отраслях (на угольных электростанциях, на установках для сжигания отходов) и применяется в цементной промышленности с 1990-х годов (CEMBUREAU, 1997; Netherlands, 1997) на шести цементных заводах в разных странах (Германии, Италии и Соединенных Штатах Америки). Катализатор СКВ состоит из керамического материала с нанесенными на него каталитически реактивными соединениями, такими как V2O5 или оксиды других металлов. Основная цель метода СКВ заключается в каталитическом восстановлении NO и NO2, содержащихся в отходящих газах, до азота.

В цементной промышленности в основном применяются две системы: низкопылевая конфигурация между устройствами фильтрации пыли и дымовой трубой и высокопылевая конфигурация между подогревателем и устройствами фильтрации пыли. Системы с низкой запыленностью отходящих газов требуют повторного подогрева отходящих газов после пылеулавливания, что может привести к увеличению энергопотребления и потере давления. Системы с высокой запыленностью не требуют повторного подогрева, поскольку температура отходящих газов на выходе из подогревателя обычно находится в температурном диапазоне, подходящем для СКВ. С другой стороны высокая запыленность газа до прохождения фильтра не является проблемой для низкопылевых систем; таким образом, эти системы обеспечивают гораздо более продолжительную работу катализатора. Кроме того, они устанавливаются при низкой температуре (с меньшим объемным расходом), что позволяет применять меньшее число слоев катализатора.

На основе опыта применения в энергетическом секторе хорошо известно, что (в качестве побочного эффекта) на поверхности катализаторов СКВ до определенной степени окисляется элементарная ртуть. Эта окисленная ртуть в большей степени поддается удалению в установленных на следующих звеньях технологической цепи устройствах контроля загрязнения воздуха, таких как пылевые фильтры. Это означает, что в процессе СКВ элементарная ртуть будет преобразовываться в химические формы, легче поддающиеся улавливанию.

В настоящее время осуществляются обширные исследования по совершенствованию применения технологии СКВ для борьбы с выбросами NOx в цементной промышленности. Исследования на европейских цементных заводах (в Германии, Австрии, Италии) показывают, что при применении метода СКВ для очистки отходящих газов цементных заводов наблюдается окисление элементарной ртути. Удаление ртути возможно лишь тогда, когда система улавливания расположена после катализатора СКВ. Это означает, что удаление будет осуществляться только при наличии высокопыльной системы СКВ, а не низкопыльной системы СКВ на холодной стороне газового тракта.



Реализованные экологические выгоды

Одной из побочных экологических выгод является частичное преобразование элементарной ртути в окисленную форму. Одним из побочных эффектов является более активное улавливание Hg в сочетании с кругооборотом пыли и мокрым скруббером.



Межсредовое воздействие (не связанное с ртутью)

Энергопотребление цементного завода увеличивается на 56 кВт/ч на тонну клинкера, что снижает энергетическую эффективность процесса и увеличивает объем косвенных выбросов парниковых газов. Кроме того, образуются дополнительные отходы, содержащие редкие металлы.



Опыт эксплуатации

В настоящее время на цементных заводах в Европе в процессе монтажа находятся четыре системы СКВ, а еще несколько уже эксплуатируются (или демонстрируются) в различных странах мира. Для количественного определения окисляющего действия на ртуть требуются дальнейшие исследования.



Применимость

Побочное окисляющее действие на ртуть может быть обеспечено только на цементных заводах, оснащенных высокопыльной системой СКВ, поскольку она устанавливается до системы сбора пыли. Более активное улавливание Hg может быть достигнуто в сочетании с кругооборотом пыли или мокрым скруббером.



Расходы

По результатам использования метода СКВ затраты составляют 1,25–2,00 евро на тонну клинкера в зависимости от размера завода и необходимого КПД удаления NOx. С экономической точки зрения главным элеметном метода СКВ являются инвестиционные расходы. Применение катализаторов увеличивает эксплуатационные затраты ввиду более высокого энергопотребления в связи с падением давления и очисткой воздуха для катализатора. Удельные эксплуатационные расходы на СКВ снизились примерно до 1,752,0 на тонну клинкера. (BREF CLM, 2013)



Образцы для сравнения

  • СКВ для систем с высокой запыленностью: «Швенк цемент КГ», Мергельштеттен, Германия

  • «Лафарж», Яффа, Иллинойс, Соединенные Штаты

3.3.3 Фильтр с активированным углем


Загрязнители, такие как SO2, органические соединения, металлы (включая такие летучие металлы, как ртуть и таллий), NH3, соединения NH4, HCl, HF и остаточная пыль (после ЭСП или тканевого фильтра) могут удаляться из отходящих газов путем адсорбции на активированный уголь. Фильтр с активированным углем имеет форму уплотненного слоя с модульными перегородками. Модульная конструкция позволяет адаптировать размеры фильтра к различным объемам расхода газа и печам различной мощности (BREF CLM, 2013).

В принципе адсорбер состоит из нескольких вертикальных фильтрующих слоев, уплотненных лигнитовым коксом. Каждый фильтрующий слой подразделяется на тонкий (0,3 м) и толстый (1,2 м) слой. Отходящий газ из рукавного фильтра прогоняется через адсорбер с лигнитовым коксом с помощью вентилятора. Высота слоя составляет около 20 м. В первом тонком слое отработанный газ предварительно очищается, а во втором толстом слое происходит дальнейшее удаление загрязнителей из отходящего газа. Насыщенный лигнитовый кокс рециркулируется вне системы и заменяется свежим или рециркулированным коксом. Этот обмен происходит на интервальной основе с небольшими перерывами (каждые три часа). Свежий кокс направляется в толстый слой только через распределительные желоба и движется вниз через фильтрующий слой (со скоростью около 0,3 м/сут). В тонких слоях кокс продвигается вниз с примерной скоростью до 1,2 м/сут; поэтому такой тип фильтра называется адсорбером с подвижным слоем. В нижней части толстых слоев фильтра лигнит удаляется и с помощью элеваторов возвращается обратно в тонкие слои. Таким образом, достигается режим противоточной работы. В 2007 году ранее применявшийся ЭСП был заменен специально сконструированным рукавным фильтром в целях снижения содержания пыли до прохождения адсорбера.



Реализованные экологические выгоды

Наиболее важной характеристикой фильтра с активированным углем является эффективное одновременное удаление широкого спектра загрязняющих веществ. Он обеспечивает весьма высокий КПД удаления. Эффективность такого фильтра низка только при удалении некоторых высоколетучих короткоцепных углеводородов (молекулы C1–C4); кроме того, не полностью удаляется бензол. При этом все другие органические загрязнители, в том числе стойкие органические загрязнители (СОЗ), а также летучие тяжелые металлы, особенно ртуть и таллий, адсорбируются с КПД более 90 процентов. Кроме того, более чем на 90 процентов снижается содержание диоксида серы (Schoenberger, 2009).



Межсредовое воздействие

Отходы, например, использованный активированный уголь с ртутью и другими загрязнителями, такими как полихлорированные дибензо-(п)-диоксины и фураны (ПХДД/Ф) требуют надлежащей утилизации.



Межсредовое воздействие (не связанное с ртутью)

Увеличение энергопотребления из-за перепада давления в адсорбере является наиболее важным межсредовым эффектом.



Применимость

Единственный фильтр с активированным углем, применяемый в цементной промышленности, установлен на цементном заводе в Зиггентале, Швейцария. Зиггентальская печь представляет собой четырехступенчатую циклонную печь мощностью 2000 тонн клинкера в сутки. Измерения свидетельствуют о высокой эффективности удаления SO2, металлов и ПХДД/Ф. Во время 100-суточных испытаний концентрация SO2 на входе в фильтр составляла от 50 до 600 мг/Nм3, тогда как концентрация на выходе всегда была значительно ниже 50 мг/Nм3. Концентрация пыли уменьшилась с 30 мг/Nм3 до уровня значительно ниже 10 мг/Nм3 (BREF CLM, 2013). Фильтр с активированным углем может устанавливаться во всех сухих печах. В таких процессах мониторинг и контроль температуры и CO особенно важны для предотвращения возгорания в коксовом фильтре (BREF CLM, 2013).



Расходы

В Зиггентале также используется процесс селективного некаталитического восстановления (СНКВ): в 1999 году власти Цюриха выделили средства на покрытие примерно 30 процентов суммарных инвестиционных затрат, составивших приблизительно 15 млн. евро. Эти капиталовложения были сделаны для того, чтобы на цементном заводе в качестве топлива можно было использовать обработанный осадок сточных вод. Эксплуатационные расходы со временем могут увеличиваться (BREF CLM, 2013).



Образцы для сравнения

Единственным образцом для сравнения в цементной промышленности является фильтр с активированным углем (адсорбер с подвижным слоем лигнитового кокса) на цементном заводе «Хольсим» в Зиггентале, Швейцария. Адсорберы с подвижным слоем лигнитового кокса также применялись и в других секторах, особенно в секторе сжигания отходов.




Каталог: Portals
Portals -> Послепродажное обслуживание сущность и значение послепродажного обслуживания
Portals -> 1. Сущность и значение ремонтного обслуживания. Формы организации и виды ремонтного обслуживания. Сущность и значение ремонтного обслуживания
Portals -> Методы получения органических нитросоединений
Portals -> Перечень экзаменационных заданий для студентов 2 курса ф-та хтиТ спец. Оосирипр
Portals -> Учебной программы для студентов 2 курса специальности оосирипр
Portals -> Міністерства адукацыі Рэспублікі Беларусь
Portals -> Вопросы к экзамену для студентов 2 курса факультета тов
Portals -> Учебного материала по органической химии к экзамену


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10




База данных защищена авторским правом ©vossta.ru 2022
обратиться к администрации

    Главная страница