Впрыск активированного угля: ртуть и диоксины перед рукавным фильтром

Впрыск активированного угля в дымовые газы: что он удаляет

К тому времени, когда газ охлаждён и его кислые газы нейтрализованы, остаётся короткий список загрязнителей, которые ни достаточно растворимы, чтобы их отмыть, ни достаточно тверды, чтобы отфильтровать их как пыль. Ртуть покидает печь паром и остаётся паром при температурах, при которых работает тканевый фильтр. Диоксины и фураны переживают камеру в малых количествах и образуются вновь на летучей золе по мере охлаждения газа. Ни то, ни другое не растворяется в орошающей жидкости со сколько-нибудь полезной скоростью, и ни то, ни другое не выпадает из газа само по себе.

И то, и другое улавливается на угле, и впрыск активированного угля — обычный способ свести их в контакт. Порошковый уголь дозируют в газоход, и газ несёт его вперёд к фильтру твёрдых частиц. Грамм порошка предъявляет внутреннюю поверхность, измеряемую сотнями квадратных метров, — свойство материала, а не проектная величина, — и на этой поверхности останавливается органическая молекула или атом ртути.

Это же очерчивает и внешние границы задачи. Уголь дозируют для ртути и для диоксинов и фуранов. Он не является ответом на кислые газы, которые скруббер или сухой сорбент выше по потоку уже удалили, и не является ответом на оксиды азота, которые при этих температурах не адсорбируются на угле в сколько-нибудь полезном количестве.

• Ртуть — загрязнитель, который чаще всего решает, устанавливают ли впрыск активированного угля в дымовые газы вообще, и тот, который нельзя уловить как пыль.
• Диоксины и фураны — доля, пережившая камеру, вместе с долей, образовавшейся вновь на летучей золе ниже по потоку.
• Прочие микропримеси органики — хлорированные ароматические соединения и подобные им, которые улавливаются на той же поверхности без отдельной ступени.
• Тяжёлые металлы, кроме ртути, — переносятся летучей золой в виде твёрдых частиц, поэтому их задача ложится на пылеуловитель, а не на уголь.
• Кислые газы и оксиды азота — вне этой ступени; на них отвечают выше по потоку или в печи.

Удаление ртути из дымовых газов инсинератора

Ртуть ведёт себя не так, как остальные металлы в газе, и именно это отличие делает её задачей адсорбции. Остальные металлы покидают печь на летучей золе, поэтому тканевый фильтр забирает их вместе с пылью. Ртуть уходит паром, и часть её остаётся паром на всём пути по тракту, где её не может перехватить ни один фильтр.

К тому же она приходит более чем в одной форме. Окисленная ртуть растворима в воде, и мокрый скруббер удаляет часть её; элементарная ртуть почти нерастворима и проходит через скруббер почти нетронутой. Соотношение между ними зависит от хлора в отходах, кислорода в газе и температурной истории газа, и ни одно из этого не является постоянным, поэтому доля, которую нужно уловить на угле, тоже не постоянна.

Два свойства этого улавливания важны позже, в проекте. Адсорбция слабеет по мере нагрева газа, поэтому точку впрыска располагают как можно дальше ниже по потоку, насколько позволяет температура. А адсорбированная ртуть может высвободиться вновь из собранной золы, если золу нагреть, поэтому температура на входе в фильтр и маршрут обращения с золой относятся к ответу по ртути, а не только к ответу по диоксинам.

Удаление диоксинов из дымовых газов: ступень адсорбции

Сторона образования этой темы разобрана в другом месте. Статья о том, почему инсинераторы работают при 850 °C две секунды, охватывает разрушение внутри камеры, а статья о синтезе de novo и окне охлаждения — то, что образуется ниже по потоку на летучей золе. На долю угля остаётся материал, присутствующий на входе в фильтр, — соединения, которые камера не разрушила и ступень охлаждения не смогла предотвратить.

Адсорбция слабее, когда газ горячий, и сильнее, когда холодный, что располагает точку впрыска предпочтительно у холодного конца тракта. Она также обратима. Диоксины, уловленные на угле ранее, могут высвободиться вновь при изменении условий: рост температуры, изменение нагрузки, останов и повторный пуск. Поэтому установка после нарушения режима может выбрасывать больше, чем предсказывают её стационарные показатели, и ответ — продолжать дозирование угля во время переходных режимов, а не отключать его вместе с подачей отходов.

Как назначают расход впрыска угля для инсинераторов

Ни одна таблица не даёт расход. Потребность газа в угле зависит от концентраций ртути и диоксинов в нём, температуры и влажности, при которых он приходит, времени, за которое порошок должен смешаться с ним до фильтра, и того, сколько угля уже удерживается на рукавах, — и ни одно из этого не является свойством покупаемого оборудования. Расход, скопированный с установки, сжигающей другие отходы, — это отправная догадка, а не проект.

Задают метод. Начальный расход выбирают у консервативного конца, установку ведут на нём, а результат читают по дымовой трубе: ртуть и диоксины — из цикла отбора проб за определённый период, а непрерывно измеряемые параметры — из системы контроля. Затем расход корректируют, пока значения не будут держаться с запасом на самой низкой нагрузке, при которой работает установка, где газ самый медленный, а контакт самый плохой, и перепроверяют всякий раз, когда поток отходов существенно меняется.

Сам расход обычно приводят как массу угля на объём газа или как долю от золы, которую собирает фильтр, и любую из этих форм приходится переводить в килограммы порошка в час для дозирующего оборудования. Какие значения публикуются для конкретной установки и какая отправная точка подходит конкретным отходам, подтверждают с заводом по вашему составу отходов.

• Нагрузка по ртути и диоксинам в исходном газе, которая следует из отходов, а не из установки.
• Температура газа в точке впрыска, потому что адсорбция падает по мере нагрева газа.
• Влажность и точка росы кислоты в этой точке, потому что влажный порошок прилипает к стенкам газохода и к рукавам.
• Длина участка смешения между фурмой и фильтром, которая задаёт, сколько контакта получает порошок до того, как его уловят.
• Цикл очистки фильтра, который задаёт, сколько угля остаётся на рукавах между импульсами.

Впрыск активированного угля и рукавный фильтр

Схема работает благодаря тому, что происходит на рукавах. Уголь приходит рассеянным порошком, и ткань его собирает; слой, который нарастает на рукавах, затем становится слоем, через который газ вынужден проходить. Газ проходит через уголь, а не мимо него, и время контакта, которое одна впрыскивающая фурма дать не может, обеспечивает фильтр. Поэтому точка впрыска расположена выше по потоку от пылеуловителя, и поэтому установка, которая после впрыска отправляет газ прямо в дымовую трубу, ступени адсорбции не имеет вовсе.

Отсюда следуют три последствия. Фильтр должен работать ниже температурного предела своего материала рукавов, что держит слой холодным, а адсорбцию — работающей. Порвавшийся рукав или отключённая секция отправляет уголь — и всё, что он уже успел уловить, — в дымовую трубу. А собранная зола покидает установку, неся ртуть и диоксины, извлечённые из газа, поэтому маршрут её размещения — часть той же задачи, а не деталь ниже по потоку.

Альтернатива впрыску — неподвижный угольный слой: газ пропускают через аппарат с углём, а уголь заменяют или регенерируют по графику. Слоем проще управлять и проще держать его на постоянном расходе, но ему нужно больше места и более тяжёлый аппарат, чем фурме. Обе схемы зависят от того, приходит ли газ в температурном диапазоне, где адсорбция работает, а слишком холодный газ несёт влажную и липкую пыль в фильтр.

Типичные ошибки

• Задавать расход впрыска фиксированным числом, не указывая отходы, для которых он назначен. Расход следует за газом, а газ — за загрузкой.
• Впрыскивать выше по потоку от закалочного охлаждения или скруббера, где порошок вымывается из газа, не дойдя до фильтра, и никогда не образует слоя.
• Вести фильтр выше температурного предела его рукавов ради улучшения адсорбции, что сокращает срок службы рукавов и возвращает собранную золу в диапазон, где диоксины образуются вновь.
• Относиться к пылеуловителю только как к пылеуловителю и не проверять, что слой на его рукавах — тот контактный слой, который предполагает проект адсорбции.
• Останавливать подачу угля во время останова или изменения нагрузки, когда адсорбированный материал может высвободиться вновь и именно это высвобождение видит дымовая труба.
• Считать золу чистой потому, что чист газ. Ртуть и диоксины находятся в золе, и у золы есть свой маршрут размещения.

Самопроверка перед заданием системы впрыска

• Известны ли концентрации ртути и диоксинов в исходном газе или хотя бы характеристики отходов, из которых они следуют?
• Расположена ли точка впрыска ниже по потоку от ступеней охлаждения и скрубберной очистки и выше по потоку от фильтра твёрдых частиц?
• Указана ли температура газа в точке впрыска и на входе в фильтр и находится ли вход в фильтр ниже предела материала рукавов?
• Выражен ли расход угля относительно нагрузки, при которой установка действительно работает, со значением как для самой низкой нагрузки, так и для расчётной точки?
• Охарактеризована ли зола из фильтра для размещения с учётом того, что она теперь содержит?
• Является ли впрыск непрерывной задачей, в том числе при пуске, останове и изменении нагрузки?
• Назначено ли испытание на дымовой трубе, замыкающее контур, на представительной нагрузке и за указанный период отбора проб?

От норматива на дымовой трубе к расходу дозирования угля

Впрыск активированного угля — небольшая по занимаемой площади ступень и решающая по результату: именно он берёт два загрязнителя, до которых остальной тракт не достаёт. Ступени, между которыми он стоит, изложены в статье об очистке дымовых газов в инсинераторе, а нормативы, которые он должен выдерживать по ртути, диоксинам и твёрдым частицам, — в таблице выбросов инсинератора. Расход впрыска, точку дозирования и нагрузку фильтра для вашей установки подтверждают с заводом по вашему составу отходов и применимому нормативу выбросов.