Analiza porównawcza efektywności procesu redukcji kwasowych gazów za pomocą metody wtrysku suchego sorbentu do kanału spalin

• Autorzy: Pawelec, Natalia , Mączko, Michał , Andrzejczyk, Marek , Kotowicz, Janusz

Warianty tytułu

EN

Comparative analysis of efficiency of reducing acid gases process realized by dry sorbent injection into flue gas duct

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Z uwagi na akceptację postanowień dyrektywy BAT z 17.08.2017 do sierpnia 2021 wszystkie jednostki kotłowe w krajach członkowskich UE spalające paliwa stałe jak węgle lub biomasy, będą musiały zostać dostosowane do spełnienia nowych limitów emisyjnych, przy założeniu, że moc dostarczona w paliwie jest większa bądź równa 50 MW dla emitora. Artykuł opisuje jedną z metod usuwania kwasowych gazów (SO2, HCl, HF) za pomocą wtrysku suchego sorbentu alkalicznego (DSI z ang. Dry Sorbent Injection) do kanału spalin przed urządzeniem odpylającym. Metoda DSI jednocześnie pozwala na spełnienie restrykcyjnych limitów emisyjnych przy niskich nakładach inwestycyjnych, jednak jej opłacalność wynikająca z kosztów eksploatacyjnych, wymaga odpowiedniego zoptymalizowania pracy, nie tylko samej instalacji DSI, ale także pozostałych części systemu znajdującego się na ścieżce spalin. W dalszej części pracy przedstawiono analizę porównawczą wykonaną na podstawie wyników badań przeprowadzonych na czterech różnych obiektach z kotłami z cyrkulacyjnym złożem fluidalnym (CFB z ang. Circulated Fluidized Bed) spalających paliwa stałe (węgle i biomasy) oraz odpady, wyposażone w tymczasową jak i docelową instalację wtrysku suchego sorbentu. Dozowanie zasadowego sorbentu (wapna hydratyzowanego) do kanału spalin w zależności od obiektu, było realizowane przed elektrofiltrem lub przed filtrem workowym, jak również w różnych odległościach pomiędzy miejscem podawania materiału reakcyjnego a urządzeniem odpylającym.

EN

The acceptance of the BAT Directive regulations from 17.08.2017 by EU countries obliges all boiler units burning solid fuels such as coal or biomass to be adapted to meet the new emission limits to August 2021, under the assumption that the power input in the fuel is greater than or equal to 50 MW given by the emitter. The article describes one of the methods of removing acid gases (SO2, HCl, HF) by injection of dry alkaline sorbent (DSI - Dry Sorbent Injection) into flue gas duct before the dedusting device. Simultaneously, the DSI method allows to fulfill restrictive emissions limits with low capital investment, however, its cost-effectiveness related to operating charges requires appropriate work optimization, not limited to the DSI installation itself, but also to other equipment which are located in the flue gas path. In the further part of the paper, a comparative analysis is presented based on the tests carried out on four different Circulated Fluidized Bed (CFB) boilers burning solid fuels (coal and biomass) and wastes, equipped with temporary or permanent Dry Sorbent Injection installation. The dosing of alkaline sorbent (hydrated lime) into the flue gas duct, was conducted before the electrostatic precipitator or before the bag filter, as well as at various distances between the place of feeding the reactive material and the dedusting device.

Słowa kluczowe

PL

redukcja HCl; wtrysk suchych sorbentów; usuwanie zanieczyszczeń kwasowych; emisje za kotłami fluidalnymi; dyrektywa BAT

EN

HCl reduction; dry sorbent injection; DSI; process of acid gases removal; emissions after fluidized bed boilers; adaptation of existing boilers to new emission requirements; BAT Directive

• Czasopismo: Rynek Energii
• Rocznik: 2020
• Tom: Nr 3
• Strony: 66--73
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Pawelec, Natalia

• doktorant w Politechnice Śląskiej,

autor

Mączko, Michał

• Sumitomo SHI FW Energia Polska,

autor

Andrzejczyk, Marek

• Sumitomo SHI FW Energia Polska,

autor

Kotowicz, Janusz

• Politechnika Śląska,

Bibliografia

• [1] Dyrektywa 2001/80/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 23 października 2001 r. w sprawie ograniczenia emisji niektórych zanieczyszczeń do powietrza z dużych obiektów energetycznego spalania.
• [2] Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2010/75/UE z dnia 24 listopada 2010 r. w sprawie emisji przemysłowych (zintegrowane zapobieganie zanieczyszczeniom i ich kontrola).
• [3] Dyrektywa 2000/76/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 4 grudnia 2000 r. w sprawie spalania odpadów.
• [4] Decyzja Wykonawcza Komisji (UE) 2017/1442 z dnia 31 lipca 2017 r. ustanawiająca konkluzje dotyczące najlepszych dostępnych technik (BAT) w odniesieniu do dużych obiektów energetycznego spalania zgodnie z dyrektywą Parlamentu Europejskiego i Rady 2010/75/U.
• [5] Kipinoinen L., A. Kettunen, M.Lyytikainen i K. Myohanen, Emission improvements in CFB boilers - model predictions and field validations. 12th International Conference on Fluidized Bed Technology, Kraków, (2017).
• [6] Bis Z., Kotły fluidalne: teoria i praktyka. Wydaw. Politechniki Częstochowskiej, (2010).
• [7] N. W. J. S. Błaszczuk A., Effects of operating conditions on deNOx system efficiency in supercritical circulating fluidized bed boilers. Journal of Power Technologies, tom 93, nr 1, pp. 1 - 8, (2013).
• [8] Szymanek A., Odiarczanie Spalin Metodami Suchymi, Publikacja współfinansowana ze środków UNII EUROPEJSKIEJ w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego.
• [9] S. A. N. Y. S. E. Zhang L., Partitioning of sulfur and calcium during pyrolysis and combustion of high sulfur coals impregnated with calcium acetate as the desulfurization sorbent. Fuel, tom 83, nr 7 - 8, pp. 1039 - 1053, (2004).
• [10] Bramer E., Chapter 2 Flue Gas Emissions from Fluidized Bed Combustion. Atmospheric Fluidized Bed Coal Combustion: Research, Development and Application, Elsevier, (1995), pp. 97 - 98.
• [11] PN-EN 14961-1 Biopaliwa stałe -- Specyfikacje paliw i klasy -- Część 1: Wymagania ogólne, (2010).
• [12] Wandrasz J. i A. Wandrasz, Paliwa Formowanie - biopaliwa i paliwa z odpadów w procesach termicznych, Warszawa: Seidel-Przywecki, (2006).
• [13] S. J. W. S. Herzig J., Charakterystyka zasolenia wybranych pokładów węgla Górnośląskim Zagłębiu Węglowym na podstawie badań roztworów porowych, Kwartalnik Geologiczny, tom 28, nr 3/4, pp. 569 - 588, (1984).
• [14] P. M. Š. M. S. K. P. M. Zach B., Comparison of sodium and calcium based sorbents for the dry treatment of flue gas from waste-to-energy plants, w WIT PRESS, (2016).
• [15] Ingenieurgesellschaft für Energie- und Umweltengineering & Beratung mbH, Basic features of the dry absorption process for flue gas treatment systems in waste incineration, ETE.A, (2015).
• [16] A. G. S. C. C. V. Guglielmi D., Investigation of Performance of Different Sorbents in a Twostage Flue Gas Dry Treatment of a MSWI, CHEMICAL ENGINEERING TRANSACTIONS, tom 36, pp. 187 - 192, (2014).
• [17] Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 9 grudnia 2014 r. w sprawie katalogu odpadów.
• [18] Laird C. P., K. J. Smith i B. Looney, Results of Dry Sorbent Injection Testing to Reduce HCl, Carmeuse Lime & Stone; Southern Company.
• [19] Moran D. L.i b. o. C. I. Massoud Rostam-Abadi, High surface area hydrated lime and method of removing so2 from a gas stream. Patent 5,492,685, 20 February (1996).
• [20] Khachani M., A. Hamidi, M. Halim i S. Arsalane, Non-isothermal kinetic and thermodynamic studies of the dehydroxylation process of synthetic calcium hydroxide Ca(OH)2, Journal of Materials and Environmental Science, tom 5, pp. 615 - 624, (2014) .
• [21] Montes-Hernandez G., R. Chiriac, F. Toche i F. Renarda, Gas–solid carbonation of Ca(OH)2 and CaO particles under non-isothermal and isothermal conditions by using a thermogravimetric analyzer: Implications for CO2 capture, International Journal of Greenhouse Gas Control, tom 11, pp. 172 - 180, (2012).

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).