1.Antecedentes
Con la creciente atención del país al trabajo de protección ambiental, para el principal contaminante atmosférico S02y la industria clave de las emisiones: las centrales térmicas, de acuerdo con las regulaciones ambientales, es necesario instalar dispositivos de desulfuración de gases de combustión. En los últimos años, se han puesto en funcionamiento una gran cantidad de dispositivos de desulfuración y la gran mayoría de los procesos de desulfuración utilizan tecnología de desulfuración húmeda de yeso calizo. Para muchas centrales eléctricas costeras, en comparación con la tecnología de desulfuración húmeda de piedra caliza, el proceso de desulfuración de agua de mar tiene ventajas obvias, como alta eficiencia de desulfuración, bajos costos operativos, baja inversión, sistema simple y confiable, sin aditivos ni subproductos. La adopción de la desulfuración del agua de mar será una buena opción para las centrales eléctricas costeras. Por lo tanto, existe una demanda generalizada de tecnología de desulfuración de agua de mar en las centrales eléctricas costeras de China. Sin embargo, en la actualidad, la tecnología de desulfuración del agua de mar está completamente monopolizada por empresas extranjeras, y el alto costo de la introducción de la tecnología y las tarifas posteriores al servicio han formado un gran obstáculo para que las empresas de desulfuración nacionales adopten la tecnología de desulfuración del agua de mar, lo que hace que este proceso de desulfuración con obvias ventajas de costos no sea posible. se aplicará ampliamente en centrales eléctricas costeras, aumentando considerablemente el coste de la desulfuración y la reducción de emisiones en las centrales térmicas. Al mismo tiempo, los proyectos de desulfuración de agua de mar que se han puesto en funcionamiento generalmente tienen indicadores técnicos bajos, con tasas de desulfuración de alrededor del 90% y valores de pH de drenaje generalmente inferiores a 6,5, lo que no puede cumplir con los requisitos de las regulaciones de China para las emisiones de desulfuración. Por tanto, es imperativo desarrollar procesos independientes de desulfuración del agua de mar.Placas revestidas de titanio para energía térmica.Se utilizan ampliamente en la tecnología de desulfuración de gases de combustión de agua de mar.
2.La necesidad de desulfurar los gases de combustión en las centrales eléctricas.
Según las "Normas de emisión de contaminantes atmosféricos de centrales térmicas" (GB13223-1996), se proponen diferentes requisitos de control para el dióxido de azufre en centrales térmicas en diferentes períodos de tiempo. Para las centrales térmicas nuevas, ampliadas y renovadas (tercer período) cuyos informes de impacto ambiental están pendientes de revisión y aprobación desde el 1 de enero de 1997, sobre la base de la implementación del control total de emisiones para toda la planta, se han impuesto restricciones a la concentración de emisiones de dióxido de azufre en las chimeneas. añadido y vinculado a las "dos zonas de control" y al contenido de azufre del carbón. Para el carbón con un contenido de azufre superior al 10%, la concentración máxima de emisión permitida es de 1200 mg/Nm, y para el carbón con un contenido de azufre inferior o igual al 1%, es de 2100 mg/Nm. Las centrales eléctricas ubicadas en las "dos zonas de control" deben desulfurar el carbón con un contenido de azufre superior al 1%, de lo contrario no podrán cumplir con los estándares de emisiones. Para las centrales eléctricas con un contenido de azufre de carbón inferior al 1%, la desulfuración debe determinarse mediante una evaluación de impacto ambiental basada en las emisiones totales permitidas y los límites de control regional de la central eléctrica, así como los requisitos locales de calidad ambiental.
El control de las emisiones de SO de las centrales eléctricas alimentadas con carbón es actualmente la tarea más urgente en el ámbito del control de la contaminación atmosférica en China. La construcción de instalaciones de desulfuración de gases de combustión en centrales eléctricas alimentadas con carbón será un foco clave de prevención y control de la contaminación del aire, y una medida importante para construir una sociedad que ahorre recursos y sea respetuosa con el medio ambiente. Desarrollar y aplicar activamente tecnología avanzada de desulfuración de gases de combustión será una garantía importante para garantizar la reducción de SO2 y de emisiones. El tema propuesto en esta tesis de maestría: la tecnología de desulfuración de agua de mar pura es una nueva tecnología y práctica de ingeniería para la desulfuración de gases de combustión en centrales eléctricas de carbón.
3. Estado de la investigación y la aplicación de la tecnología de desulfuración de gases de combustión en centrales eléctricas de carbón.
La primera tecnología de desulfuración de centrales eléctricas alimentadas con carbón, la DESULFRIZACIÓN DE GASES DE COMBUSTIÓN (FGD), se originó en el Reino Unido. En 1927, el país adoptó por primera vez la tecnología de desulfuración de piedra caliza en las centrales eléctricas de Butterworth y Banziside (con un total de 120 MW) a orillas del río Támesis.
4. Estado de la investigación de la tecnología de desulfuración de gases de combustión de agua de mar.
La tecnología de desulfuración de gases de combustión de agua de mar es un tipo de tecnología de desulfuración húmeda de gases de combustión, adecuada para centrales eléctricas construidas en la costa y enfriadas por agua de mar. Debido al uso de agua de refrigeración de centrales eléctricas como desulfurizador en el proceso de desulfuración de agua de mar, no se generan residuos y el funcionamiento del sistema es fiable. En comparación con otros procesos húmedos de desulfuración de gases de combustión, tiene costos operativos muy bajos, debido al uso dePlacas revestidas de titanio para energía térmica.. Actualmente, alrededor del 30% de las centrales eléctricas de carbón del mundo están construidas en la costa, lo que promueve en gran medida el desarrollo de la tecnología de desulfuración del agua de mar.
Hoy en día, la desulfuración de gases de combustión de agua de mar tiene una historia de más de 40 años. Ya en la década de 1960, la Universidad de California en Berkeley, Estados Unidos, llevó a cabo una investigación sobre el mecanismo del proceso de desulfuración de los gases de combustión del agua de mar. Los dispositivos de desulfuración de gases de combustión de agua de mar se utilizaron ampliamente por primera vez como instalaciones de apoyo para industrias que no utilizaban carbón, como refinerías de aluminio y refinerías de petróleo. Se han puesto en funcionamiento decenas de dispositivos de desulfuración de gases de combustión de agua de mar en Noruega, el Reino Unido, los Países Bajos, España, Chipre y otros países de Europa. Sin embargo, la aplicación de la tecnología de desulfuración de gases de combustión de agua de mar en centrales eléctricas costeras es todavía relativamente limitada y todavía está en sus primeras etapas en China. En China se ponen en funcionamiento unidades de desulfuración de gases de combustión de agua de mar.
5. Análisis Teórico del Proceso de Purificación por Absorción de S02
Teoría de la doble membrana
El proceso de desulfuración del agua de mar es un proceso físico y químico, y su transferencia de masa se basa en la teoría de la purificación por absorción, la "teoría de la doble membrana". Su argumento básico es que la absorción de gases es el proceso de absorción de sustancias en la fase gaseosa que se transfieren entre fases a la fase líquida. Cuando el gas y el líquido entran en contacto entre sí, incluso si hay turbulencia en el cuerpo del fluido, todavía hay capas estables de estancamiento de gas (película de gas) y capas de estancamiento de líquido (película líquida) en ambos lados del gas-líquido. fase. El proceso de absorción consiste en que las moléculas absorbentes se mueven desde el cuerpo en fase gaseosa a la superficie de la película de gas y luego se difunden a través de la película de gas para alcanzar la interfaz de la fase gas-líquido. En la interfaz, las moléculas absorbentes se disuelven en la fase líquida y luego se difunden en el cuerpo de la fase líquida a través de la película líquida en forma de difusión molecular desde la interfaz de la fase líquida.
Equilibrio de absorción física
Cuando una mezcla de gases entra en contacto con un absorbente, la transferencia de masa de los componentes absorbibles en la fase gaseosa a la fase líquida se denomina proceso de absorción. Durante el proceso de absorción, también hay un proceso de transferencia de masa donde los componentes absorbidos en la fase líquida escapan a la fase gaseosa, conocido como proceso de desorción. A una determinada temperatura y presión, la velocidad del proceso de absorción y la velocidad del proceso de desorción eventualmente serán iguales, y la transferencia de masa entre las fases gaseosa y líquida alcanzará el equilibrio dinámico. En este punto, el contenido de soluto del gas en la fase líquida es la solubilidad del gas. La solubilidad de los gases está relacionada con las propiedades de los gases y disolventes. Un aumento en la solubilidad, presión o temperatura del solvente aumentará la solubilidad de los solutos. La solubilidad del gas es la cantidad de kilogramos de gas disuelto por 100 kg de agua. Cuando se utiliza agua como absorbente, el SO es un gas moderadamente disuelto.
Equilibrio gas-líquido con reacciones químicas.
Tanto la absorción física como la absorción química se ven afectadas por la velocidad de difusión en fase gaseosa (o resistencia de la película de gas) y la velocidad de difusión en fase líquida o resistencia de la película líquida. En ingeniería, se usa comúnmente para mejorar la perturbación de las fases gas-líquido para eliminar la resistencia entre la película de gas y la película de líquido. En la desulfuración de gases de combustión, es necesario purificar continuamente en un instante una gran cantidad de gases de combustión que contengan una baja concentración de S0. Si se utiliza únicamente la absorción física, su eficiencia de purificación es muy baja y es difícil cumplir con los estándares de emisión de SO. Por lo tanto, el método de absorción química se usa ampliamente en la tecnología de desulfuración de gases de combustión. El uso del método de absorción química para la desulfuración de gases de combustión es técnicamente maduro, con una rica experiencia operativa y una gran practicidad, y se ha convertido en la tecnología de desulfuración de gases de combustión más utilizada y extendida. El proceso de desulfuración del agua de mar también se basa en la absorción química.
La absorción química se compone de dos procesos: absorción física y reacción química. En el proceso de absorción física, el gas absorbido se disuelve en la fase líquida. Cuando el gas-líquido alcanza el equilibrio de fases, la concentración de equilibrio del gas absorbido es el límite del proceso de absorción física. Los componentes activos del gas absorbido sufren reacciones químicas y cuando la reacción química alcanza el equilibrio, el consumo del gas absorbido es el límite del proceso de absorción química. En aplicaciones prácticas de ingeniería, como la tecnología de desulfuración del agua de mar, el proceso de purificación de contaminantes gaseosos suele adoptar el método de absorción química. En este momento, la cantidad total disuelta de contaminantes gaseosos se compone de la absorción física y el consumo químico en fase líquida.
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