STUDIU PRIVIND UTILIZAREA TEHNOLOGIILOR DE

DESULFURARE LA CTE DIN BAZINUL OLTENIA

Autori:Ploscaru Marian

Sandulescu Adrian-Stefan

Coordonator: Prep.ing. Adriana Foanene

UNIVERSITATEA CONSTANTIN BRNCUI, Tg-Jiu

Rezumat. Lucrarea prezint caracteristicile metodei de desulfurare a gazelor de ardere utiliznd metoda de

desulfurarea umed.

1.INTRODUCERE

Arderea combustibililor fosili conduce la evacuarea n atmosfer a unor volume

importante de oxizi gazoi de sulf. n urma precipitaiilor chimice i a transformrilor pe

care le sufer n atmosfer, aceti oxizi devin sursa precipitaiilor acide, form sub care i

exercit la nivelul solului aciunea distrugtoare asupra vegetaiei perene. n acelai timp,

n condiiile specifice (temperatur i presiune ridicat, prezena umiditii, alturi de

particule de cenu) ce caracterizeaz circulaia gazelor arse dinspre instalaia de ardere

spre coul de evacuare n atmosfer, oxizii gazoi exercit o puternic aciune coroziv

asupra instalaiilor ce compun circuitul gazelor arse. Astfel se intensific uzura

instalaiilor.

ntr-o prim faz, bioxidul de sulf d natere acidului sulfuros care, prin oxidare sub

aciunea radiaiei solare, se transformn acid sulfuric. Aciunea poluatoare a H2SO4 se

exercitsub forma ploilor acide, principalul factor generator al morii pdurilor n rile

industrializate din Europa de vest i central. Intrnd n circulaia atmosfericzonal,

SO2exercitefectul poluant nu numai n regiunea sau ara n care este generat, ci i n alte

regiuni sau ri aflate pe direcia vnturilor dominante. Acest proces este favorizat de

construirea unor couri nalte (peste 200250 m) prin intermediul crora gazele arse,

avnd o temperaturridicat(160175C)i o vitezde evacuare mare, sunt conduse prin

intermediul courilor nalte la o nli egaln medie, cu dublul nlimii coului (cca. 500

m de la nivelul solului).

Proveniena sulfului n crbuni este divers i poate fi grupat astfel: sulful organic;

sulful din sulfuri, (piritic); sulful din sulfai i sulful mineral.

Sulful organic, S0, este constituit din sulful existent n crbuni sub forma diferitelor

combinaii organice. El reprezint ntre 30% i 70% din coninutul total de sulf, fiind cu att

mai ridicat cu ct coninutul total de sulf al crbunelui este mai sczut.

Sulful din sulfuri (piritic), Ss , este constituit din sulful aflat n combinaii chimice sub

form de monosulfuri sau bisulfuri n masa mineral.

Sulful din sulfai, SSO4, este constituit de sulful aflat n combinaii chimice sub form de sulfai

solubili sau insolubili n masa mineral. Sulful din sulfuri i sulful din sulfai constituie sulful

mineral.

Din punct de vedere al arderii sulful poate fi combustibil sau necombustibil. Sulful

combustibil, SC , este constituit din sulful organic i sulful din sulfuri, iar sulful

necombustibil, SA, este constituit din sulful din sulfai, acesta din urm rmne n cenu dup

ardere.

2.MSURI DE REDUCERE A EMISIILOR OXIZILOR DE SULF

Reducerea emisiilor de oxizi de sulf ale cazanului de abur se poate realiza prin:

procedee prompte (intracombustie): reinerea SO2se face chiar n focar prin arderea

combustibilului mpreuncu aditivi pe bazde calcar;

procedee trzii (postcombustie): reinerea SO2se face dup focar, pe traseul gazelor de

ardere pnla co.

Acestea pot fi:

procedee uscate, prin care se realizeazo legare fizic(adsorbie) a oxizilor de sulf;

procedee umede, prin care se realizeazo legare chimic(absorbie) a oxizilor de sulf

ntr-o soluie apoassau ntr-o suspensie;

procedee semiuscate. Aditivul folosit este o soluie alcalinde care SO2se leag att

fizic ct i chimic, iar produsul format se prezintsub form uscat;

Tehnologiile generale de desulfurare a fluxului de gaze (FGD) utiliznd procesele umede

sunt:

- splare cu (piatra de) var - splare cu (hidroxid) de sodiu

- splare cu amoniac

- splare cu ap oxigenat

- splare cu ap de mare

- splare cu alcali

- altele.

Procedeele comerciale de desulfurare a gazelor de ardere

PROCEDEU TEHNIC (metoda) Produse secundare

VAR / CALCAR

CaO/CaCO3

Absorbia SO2 cu var stins (nmol

de var) sau calcar

Nmol de epurare sau

gips

SODDE RUFE

NaOH

Absorbia SO2 cu o soluie de sod

causticsau de carbonat de sodiu

Aprezidualsau

soluie splat rufe

SOLUIE

ALCALIN

Absorbia SO2 cu soluie de Na

rezultatdin soluie alcalincalcic

Nmol sau gips

(CaSO4)

OXID DE

MAGNEZIU

SO2 intrn reacie cu un amestec

de oxid i hidroxid de magneziu;

reciclarea reactivului dup

deshidratare i regenerare

Sulf elementar sau

acid sulfuric

SULFIT DE

SODIU

(WELLMAN

LORD)

Absorbia SO2 cu o soluie de sulfit

de sodiu, care este apoi reciclat i

regenerat.

Sulf elementar sau

H2SO4, cantiti mici

de sulfat de sodiu

CITRAT Absorbia SO2 cu o soluie de citrat

de Na. Absorbantul este regenerat i

produii secundari transformai n

S2 prin reducie n fazlichidcu

H2S

Sulf elementar

CARBONAT

APOS

Absorbia SO2 cu o soluie de carbonat

de sodiu deshidratat prin pulverizare,

regenerare - reciclare

Sulf elementar

n lucrarea de fa vom discuta despre tehnologia de desulfurare a fluxului de gaze cu

piatr de var.Dezvoltrile recente din procesele cu alcali, care permit utilizarea pietrei de var

n locul sorbentului scump cu var, i producia de gips, pot s reia utilizarea acestui sistem.

Scruberele umede cu var/calcar sunt cele mai utilizate sisteme FGD (desulfurare a

fluxului de gaz) , avnd 80% din ntreaga capacitate FGD instalat.Figura 1prezint schema

de principiu a instalaiei de desulfurare umed a gazelor de ardere utilizat la CTE Rovinari

cu var/piatr de var.Calcarul este utilizat n general ca reactiv deoarece este prezent n

cantiti mari n multe ri i n mod normal de trei sau patru ori mai ieftin dect ceilali

reactivi.Varul este utilizat uzual ca reactiv n instalaiile vechi datorit reactivitii lui mai

bune cu SO2.

Figura1. Schema de principiu a instalaiei de desulfurare umed a gazelor de ardere

Procedeul AFGD nu difer esenial de procedeul convenional. n figura 15 este reprezentat

schematic instalaia AFGD, succesiunea de reacii chimice din instalaie fiind urmtoarea:

SO2 + H2O 2SO3

2SO3 + 0,5 O2 2SO4

CaCO3 + H2SO4 + H2O CaSO4 2H2O + CO2

O succesiune alternativ de reacii care duce la acelai rezultat este urmtoarea:

SO2 + H2O 2SO3

CaCO3 + 2SO3 CaSO3 + CO2 + H2O

CaSO3 + 0,5 O2 +2H2O CaSO4 2H2O + CO2

3.Prezentarea Instalaiei de desulfurare

Reactivul calcar macinat este folosit pentru a intra n reacie cu SO2 din gazele de

ardere,reacie din care rezult c produs secundar ghipsul (suflat de calciu deshidratat) ce va fi

evacuat impreun cu zgura si cenua prin metoda fluidului dens la depozitul Girla.

Se utilizeaza un absorber de tip turn cu pulverizare pentru a realiza contactul intim

gaze/lichid necesar pentru obinerea unei eficiene ridicate de eliminare a SO2.

Gazele de ardere intr n absorber, unde urca prin mai multe niveluri de pulverizare n

contracurent. SO2 si alte gaze acide (de ex. HCl, HF) sunt absorbite n lamul de splare, care

cade n partea inferioar a rezervorului cunoscut sub denumirea de rezervor de reacie.

Aici, se adaug calcarul mcinat find pentru a neutraliza si a regenera lamul de splare.

Reactiile in fiecare etapa a procesului pot fi grupate in trei categorii : reacii gaz-lichid ,

reacii lichid-lichid si reacii lichid-solid.

SO2 + CaCO3 + O2 + 2H2O CaSO42H2O + CO2

Instalaia de Desulfurare Umed a Gazului include urmtoarele sisteme principale :

- Sistemele absorberului ;

- Sistemul traseului de gaz

- Sistemul de aprovizionare / stocare / preparare a calcarului;

- Sistemul de distribuire a solutiei de calcar;

- Sistemul de deshidratare primara a gipsului;

- Transferul lamului de gips catre faza dens

- Sisteme auxiliare.

Absorberul este un vas vertical unde gazele arse sunt supuse unui proces de tratare

chimica este numit si Open Spray Tower (OST).

Debitul de gaze arse provine din circuitul de dupa cazan, iar gazele tratate care ies din

absorber sunt evacuate in atmosfera prin intermediul unui cos.

Zona absorberului include urmatoarele echipamente:

Pompe recirculare absorber Suflante aer de oxidare Nivele de spalare si diuze de stropire Separator de picaturi Agitatoare rezervor de reactie Lanci distributie aer de oxidare

Silozul pentru stocarea calcarului este desemnat pentru a primi, stoca si msura praful de

calcar.

Linia de descarcare a calcarului este alcatuita din silozul de stocare si facilitatile de

incarcare si descarcare (dozare).

Praful de calcar este dozat din siloz cu ajutorul unei vane rotative si cantarit cu ajutorul

alimentatorului cu cantar.

Praful de calcar este descarcat in rezervorul de preparare a slamului de calcar unde este

amestecat cu apa de proces in scopul obtinerii concentratiei de solide (calcar) necesara.

lamul de calcar este apoi trimis la absorber de pompele de alimentare a absorberului.

Sistemul circuitului de gaz deriva din circuitul principal de la cazan.

Sistemul circuitului de gaz include conductele relevante si ventilatorul.

n timpul operaii normale, gazele epurate sunt evacuate in atmosfera printr-un co nou.

n ceea ce urmeaz vom face un studiu de caz cu privire la instalaia de desulfurare la CTE

Rovinari cu var/piatr de var. n figura.2 este prezentat instalaia de desulfurare la grupurile

3i 6.

Fig.2 Prezentarea instalatiei de desulfurare

Oxigenul sub forma de aer comprimat este injectat finaliznd reactia de spalare si de

formare a ghipsului.

La CTE Rovinari se afl n funcionare sistemul de desulfurare umed cu piatra de var

care n momentul de fa este utilizat la mai multe centrale termoelectrice.

Din urmtoarele date se poate observa eficiena utilizrii acestei metode. Diferena se

poate observa prin emisia de SO2 la cazanele unde nu este utilizat aceast metod fa de cele

la care este utilizat.

Emisia de SO2 la CTE Rovinari grupurile 4 i 5 fr desulfurare

GRUPUL 4

SO2

GRUPUL 5

SO2

mg/Nm3 mg/Nm

3

ianuarie 4580,13 ianuarie 4595,92

februarie 4918,88 februarie 5454,19

martie 4743,83 martie 5730,9

aprilie 4130,28 aprilie oprit

mai 4480,56 mai 5063,38

iunie 4976,9 iunie 5134,38

iulie 4951,88 iulie 5169,25

august 0 august 4794,63

septembrie 0 septembrie 6569,15

octombrie 0 octombrie 6042,31

noiembrie 0 noiembrie 6028

decembrie 0 decembrie 5774,81

Medie anual 4683,2 Medie anual 5486,99

Emisia de SO2 la CTE Rovinari la grupurile 3 i 6 cu desulfurare

Grupul 3

SO2

Grupul 6

SO2

mg/Nm3 mg/Nm

3

ianuarie 244,6 ianuarie 163,1

februarie 247,9 februarie 309,3

martie 195,5 martie 280,6

aprilie 228,6 aprilie 258

mai 229,9 mai 256,4

iunie 226,4 iunie 271,1

iulie 254,3 iulie 258,2

august 277,5 august 275,9

septembrie 281,3 septembrie 312,7

octombrie 268,4 octombrie 323,6

noiembrie 264,2 noiembrie 321

decembrie 284 decembrie 429

Medie anual 252 Medie anual 293,2

CONCLUZII

Avantajele considerabile ale procedeelor de desulfurare umed, comparativ cu cele

ale procedeelor uscate sunt randamentul nalt de reinere a SO2 i utilizarea unor substane

ieftine.

Desulfurarea gazelor de ardere se poate face prin mai multe procedee folosind

scrubere umede. Metoda este mai eficient dect desulfurarea uscat, gradul de reinere a SO2

este mai mare. Desulfurarea cu piatr de var este cea mai utilizat deoarece piatra de var se

gsete n cantiti mari i este ieftin.

Produsul final rezultat dup desulfurare este gipsul, care poate fi vndut.

Gipsul depus n depozitele de cenu fixeaz cenua i se evit antrenarea ei n aer

cum se ntmpl n mod frecvent la Rovinari.

In concluze pentru o functonare ecologca s ocrotrea medulu nconjurator toate

Centralele termoelecrce ar trebu s a msur pentru a reduce ct mai mult emisia de noxe

rezultate la arderea crbunelui ceea ce este foarte mportant .

BIBLIOGRAFIE

[1] Pnoiu N, Cazacu C., Mihescu L., Totola Cr., Epure Al., Instalaii de ardere a

combustibililor solizi Ed. Tehnic, Bucureti, 1995.

[2] Ion V.Ion Protecia mediului n energetic, Editura Arianda, Galai 2000

[3] Ionel, Ioana, Ungureanu, Corneliu, Termoenergetica i mediul, Editura Tehnic,

Bucureti, 1996.

[4] Racoceanu, C., Popescu C. Analysis of environmental impact of energy complexes,

Publishing House Sitech, Craiova, 2007.

[5]. Voicu V., Casian E., Brscu I., (1977), Realizri recente n combaterea polurii

atmosferei n industrie, Ed. Tehnic, Bucureti