Усовершенствованное управление процессом для оптимизации обессеривания дымовых газов

Угольные электростанции могут значительно улучшить мокрую очистку известняка за счет усовершенствованного управления процессом. Одна система оптимизации, внедренная на японском предприятии, использовала усиленный нормативный контроль, прогнозирование на основе моделей и прогнозирование стоимости процесса для снижения нагрузки на дом, что позволило сэкономить 900 000 долларов США в год.

По данным Международного энергетического агентства, угольные электростанции производят около 37% мировой электроэнергии, что делает их крупнейшим источником производства электроэнергии в мире. По сравнению с другими источниками производства электроэнергии угольные электростанции, как правило, имеют более высокие выбросы, поэтому владельцам электростанций крайне важно использовать все возможные средства для сокращения этих потенциальных загрязнителей.

Основной целью сокращения выбросов является сера, которая в той или иной степени содержится в каждом типе угля. Наиболее эффективным способом удаления серы из дымовых газов является мокрая очистка известняком. Этот метод намного более эффективен, чем альтернативы, такие как абсорбция распылением, процессы в псевдоожиженном слое и сухое впрыскивание.

Благодаря своей высокой эффективности и другим преимуществам системы мокрой очистки известняком используются на тысячах угольных электростанций по всему миру. Но многие системы, используемые на этих заводах, не оптимизированы для работы и поэтому используют избыточную энергию и известняк.

В этой статье будет описан метод расширенного управления процессом, широко используемый для улучшения работы систем мокрой очистки известняком, начиная с объяснения процесса, а затем показывая, как оптимизировать эти системы с помощью расширенного управления процессом.

На рисунке 1 изображена блок-схема типичного процесса десульфурации дымовых газов (ДДГ) с промывкой известняком. Диоксид серы (SO2), содержащийся в дымовых газах, поглощается известняковой суспензией, распыляемой из коллектора в верхней части абсорбера.

1. Технологическая схема очистки известняка. Мокрая очистка известняком является наиболее эффективным способом удаления SO2 из дымовых газов, выбрасываемых в атмосферу. С разрешения: Йокогава

Эта известняковая суспензия, представляющая собой смесь известняка и воды, подается из резервуара для известняковой суспензии в абсорбер. Поток шлама регулируется регулирующим клапаном шлама, а рециркуляционные насосы перемещают известняковый раствор в коллектор. Эти рециркуляционные насосы поддерживают подачу известняковой суспензии в коллектор, чтобы продолжать распылять ее в дымовые газы из верхней части абсорбера.

Дымовые газы из котла проходят через газогазовый теплообменник для отвода избыточного тепла. Затем он поступает в абсорбер в направлении, обратном распылению известняковой суспензии. После обрызгивания дымового газа влажным известняком он выходит из абсорбера. Затем он проходит через теплообменник газ-газ и, наконец, выбрасывается в атмосферу через дымовую трубу.

В абсорбере SO2, содержащийся в дымовых газах, поглощается в результате химической реакции между SO2 и известняковой суспензией. Формула химической реакции для этого процесса десульфурации:

CaCO3 + SO2 + 2 H2O +½ O2 => CaSO4 + 2 H2O + CO2

SO2 поглощается CaCO3 (известняком), таким образом уменьшая выбросы SO2 и поддерживая его уровень ниже нормативных пределов. В результате этого процесса образуется CaSO4 + 2 H2O (гипс) в качестве побочного продукта химической реакции в абсорбере, а также небольшое количество углекислого газа (CO2). Этот гипс имеет рыночную ценность, поскольку используется в качестве сырья для добавок к цементу, гипсокартона и других изделий.

В целом, эти системы мокрой очистки известняка очень эффективны, но часто потребляют избыточную энергию для работы рециркуляционных насосов, поскольку все насосы работают во время работы, часто отправляя избыток известняка в абсорбер. Таким образом, основными целями системы оптимизации ДДГ, описанной в этой статье, являются снижение количества энергии, необходимой для работы этих насосов, и снижение потребления известняка.

Система оптимизации позволяет установке использовать минимальное количество насосов, необходимое для поддержания уровня SO2 на выходе ниже установленных пределов. Это также уменьшает количество требуемого известнякового раствора, но основным фактором экономии затрат является сокращение энергопотребления за счет вывода из эксплуатации одного или нескольких рециркуляционных насосов в зависимости от входного значения SO2.