blog

Jun 03, 2024

Injeção a seco de Trona para controle de SO3

Em 2006 e 2007, a POWER publicou uma série de três partes sobre a formação de SO3, problemas de O&M causados ​​por SO3 e controle de injeção de sorvente para controle de SO3. Três anos depois, muitas fábricas ainda lutam com

Em 2006 e 2007, a POWER publicou uma série de três partes sobre a formação de SO3, problemas de O&M causados ​​por SO3 e controle de injeção de sorvente para controle de SO3. Três anos depois, muitas fábricas ainda enfrentam dificuldades com os seus sistemas de mitigação de SO3 ou permanecem indecisas sobre qual caminho de mitigação seguir. Este artigo explora as vantagens da tecnologia de injeção de sorvente seco.

Os mecanismos de formação e os altos custos de controle das emissões de SO3 foram exaustivamente discutidos em uma série de três artigos POWER sobre "Impactos do SO3 na O&M da planta" (Parte I em outubro de 2006, Parte II em fevereiro de 2007 e Parte III em abril de 2007 ). Nessa série, foi demonstrado que o impacto do SO3, em concentrações suficientes, penaliza a taxa de calor da planta, aumenta os custos de operação e manutenção (O&M) da planta para equipamentos de back-end através da formação de ácidos fracos que são muito corrosivos e aumenta a incrustação de aquecedores de ar e catalisadores de redução catalítica seletiva (SCR) devido à reação do SO3 com amônia. Nos três anos desde a publicação desses artigos, ainda encontramos muitas empresas de serviços públicos que lutam para implementar medidas de mitigação do SO3.

Uma das principais conclusões apresentadas no artigo final da série foi que a injeção de um sorvente cuidadosamente selecionado e atomizado, como a trona, é muito eficaz na mitigação da formação de SO3. A tecnologia de injeção de sorvente seco (DSI) para controle de SO3 está ganhando popularidade no setor de serviços públicos devido ao seu baixo custo de capital, pequena área de instalação, facilidade de operação e flexibilidade para se adaptar às mudanças de combustível.

Trona é um mineral natural produzido em Green River, Wyoming (Figura 1). Curiosamente, a moagem da trona não é necessária, pois ela já é produzida na forma de pó fino. Embora a moagem da trona possa aumentar sua eficiência de remoção de SO3, o custo para fazê-lo deve ser equilibrado com o custo adicional de equipamento e manutenção.1. Trona crua. Uma visão microscópica da trona crua. Cortesia: Solvay Chemicals Inc.

Em um sistema DSI, um pó sorvente fino, como trona (Na2CO3 • NaHCO3 • 2H2O) ou cal hidratada (Ca(OH)2), é injetado no duto de gases de combustão para remover o SO3. Trona é calcinada no gás de combustão quente (> 275F) para formar carbonato de sódio poroso (Na2CO3), conforme mostrado na seguinte equação:

2(Na2CO3 • NaHCO3 • 2H2O)(s) + calor → 3Na2CO3 (s) + 5H2O (gás) + CO2 (gás)

A liberação de vapor d'água e CO2 no processo de calcinação cria numerosos microporos dentro do sorvente, fenômeno denominado efeito "pipoca", que produz uma área superficial cinco a 20 vezes maior que a área superficial original. A área superficial específica da trona calcinada é de aproximadamente 10 m2/g. Esta área superficial relativamente elevada tem uma vantagem significativa: permite reações rápidas entre o carbonato de sódio e o SO3 (Figura 2).2. Trona calcinada. Observe os microporos formados na trona após aquecê-la a temperaturas acima de 275F. Cortesia: Solvay Chemicals Inc.

Trona pode ser injetado em quase qualquer local do fluxo de gás, desde que a temperatura do gás de combustão esteja acima de 275F (Figura 3). Nossa experiência mostra que a reatividade da trona fina natural refinada mecanicamente aos óxidos de enxofre é melhorada à medida que a temperatura de injeção é elevada, ao contrário do bicarbonato de sódio moído quimicamente refinado, que tem um limite operacional superior prático de cerca de 800F. As opções típicas de locais de referência são mostradas na Figura 3. No entanto, cada local tem suas próprias vantagens e desvantagens, conforme explicado abaixo.3. Muitas opções de injeção. Existem muitas opções para injetar trona no fluxo de gás quente. Cada um tem vantagens e desvantagens. O equipamento específico da sua fábrica determinará a melhor opção. Fonte: Solvay Chemicals Inc.

A injeção de trona neste local pode remover a maior parte do SO3 antes do SCR para eliminar a formação de NH4 HSO4 ou bissulfito de alumínio dentro do catalisador e, consequentemente, diminuir a temperatura mínima de operação.

Este é o local preferido se houver um precipitador eletrostático (ESP) do lado quente a montante do catalisador SCR.