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Jun 03, 2024

Iniezione a secco di Trona per il controllo di SO3

Nel 2006 e nel 2007, POWER ha condotto una serie in tre parti sulla formazione di SO3, problemi di O&M causati da SO3 e controllo dell'iniezione di sorbente per il controllo di SO3. Tre anni dopo, molte piante sono ancora in difficoltà

Nel 2006 e nel 2007, POWER ha condotto una serie in tre parti sulla formazione di SO3, problemi di O&M causati da SO3 e controllo dell'iniezione di sorbente per il controllo di SO3. Tre anni dopo, molti stabilimenti sono ancora in difficoltà con i propri sistemi di mitigazione dell’SO3 o rimangono indecisi su quale percorso di mitigazione seguire. Questo articolo esplora i vantaggi della tecnologia di iniezione del sorbente a secco.

I meccanismi di formazione e gli alti costi del controllo delle emissioni di SO3 sono stati discussi approfonditamente in una serie di tre articoli POWER sugli "Impatti di SO3 sull'O&M degli impianti" (Parte I nell'ottobre 2006, Parte II nel febbraio 2007 e Parte III nell'aprile 2007 ). In quella serie, è stato dimostrato che l'impatto di SO3, in concentrazioni sufficienti, penalizza il consumo di calore dell'impianto, aumenta i costi di funzionamento e manutenzione (O&M) dell'impianto per le apparecchiature di back-end attraverso la formazione di acidi deboli che sono molto corrosivi e aumenta l'incrostazione di riscaldatori d'aria e catalizzatori di riduzione catalitica selettiva (SCR) dovuti alla reazione di SO3 con ammoniaca. Nei tre anni trascorsi dalla pubblicazione di quegli articoli, troviamo ancora molte utility che faticano ad implementare misure di mitigazione dell’SO3.

Una delle principali conclusioni presentate nell'articolo finale della serie è che l'iniezione di un assorbente finemente atomizzato accuratamente selezionato, come il trona, è molto efficace nel mitigare la formazione di SO3. La tecnologia dell'iniezione di sorbente a secco (DSI) per il controllo dell'SO3 sta guadagnando popolarità nel settore dei servizi di pubblica utilità grazie al basso costo di capitale, al ridotto ingombro di installazione, alla facilità di funzionamento e alla flessibilità per adattarsi ai cambiamenti di carburante.

Trona è un minerale naturale prodotto a Green River, nel Wyoming (Figura 1). È interessante notare che la macinazione della trona non è necessaria, poiché viene già prodotta sotto forma di polvere fine. Sebbene la fresatura del trona possa aumentare l’efficienza nella rimozione di SO3, il costo per farlo deve essere bilanciato con il costo aggiuntivo delle attrezzature e della manutenzione.1. Trona cruda. Una vista microscopica della trona cruda. Per gentile concessione: Solvay Chemicals Inc.

In un sistema DSI, una polvere fine assorbente, come trona (Na2CO3 • NaHCO3 • 2H2O) o calce idrata (Ca(OH)2), viene iniettata nel condotto dei gas di scarico per rimuovere SO3. Trona viene calcinato nei gas di scarico caldi (>275F) per formare carbonato di sodio poroso (Na2CO3), come mostrato nella seguente equazione:

2(Na2CO3 • NaHCO3 • 2H2O)(i) + calore → 3Na2CO3 (i) + 5H2O (gas) + CO2 (gas)

Il rilascio di vapore acqueo e CO2 nel processo di calcinazione crea numerosi micropori all'interno dell'assorbente, un fenomeno chiamato effetto "popcorn", che produce una superficie da cinque a 20 volte la superficie originale. La superficie specifica della trona calcinata è di circa 10 m2/g. Questa area superficiale relativamente elevata presenta un vantaggio significativo: consente reazioni rapide tra carbonato di sodio e SO3 (Figura 2).2. Trona calcinata. Notare i micropori formati nel trona dopo averlo riscaldato a temperature superiori a 275F. Per gentile concessione: Solvay Chemicals Inc.

Trona può essere iniettato praticamente in qualsiasi punto del flusso di gas purché la temperatura dei gas di scarico sia superiore a 275F (Figura 3). In base alla nostra esperienza, la reattività naturale del trona fine raffinato meccanicamente agli ossidi di zolfo migliora all'aumentare della temperatura di iniezione, a differenza del bicarbonato di sodio macinato chimicamente raffinato, che ha un limite operativo superiore pratico di circa 800°F. Le opzioni tipiche per la posizione di riferimento sono mostrate nella Figura 3. Tuttavia, ciascuna posizione presenta i propri vantaggi e svantaggi, come spiegato di seguito.3. Molte opzioni di iniezione. Esistono molte opzioni per iniettare trona nel flusso di gas caldo. Ognuno presenta vantaggi e svantaggi. L'attrezzatura specifica del vostro stabilimento determinerà l'opzione migliore. Fonte: Solvay Chemicals Inc.

L'iniezione di trona in questa posizione può rimuovere la maggior parte della SO3 a monte dell'SCR per eliminare la formazione di NH4 HSO4 o bisolfito di alluminio all'interno del catalizzatore e di conseguenza abbassare la temperatura minima di funzionamento.

Questa è la posizione preferita se è presente un precipitatore elettrostatico sul lato caldo (ESP) a monte del catalizzatore SCR.