Связывание серы в малолетучие соединения в процессе горения топлива.
В качестве добавок применяют тонкоизмельченный известняк, гидроксид кальция или доломит.
При температуре порядка 850 °С происходит термическая диссоциация карбоната кальция, который составляет основу природных минералов:
Оксид кальция СаО вступает в реакцию с серой, содержащейся в топливе, образуя в восстановительной зоне горения сульфид кальция CaS, а в окислительной зоне — сульфат кальция CaS04. Полученные неорганические вещества отделяют на сепараторе и направляют в отвал.
На течение процесса оказывает влияние ряд факторов: тонкость помола, температура и время пребывания частиц веществ- добавок в зоне реакции. Преимущество процесса состоит в том, что добавки связывают 10 — 40% оксидов азота, недостаток заключается в трудности регулирования процесса. При незначительном повышении температуры образуется «неактивная перекаленная известь», которая не в состоянии связывать диоксид серы. Если же температура падает ниже определенного уровня, то степень сорбции становится очень малой. Эффективность сорбции зависит от минералогических свойств известняка. Из-за турбулентности газового потока трудно достичь равномерного распределения продуктов в зоне реакции.
Еще один недостаток метода — малая эффективность. В промышленных условиях улавливается лишь 20 — 40 % диоксида серы.
Разновидностью рассматриваемого метода является сжигание топлива вместе с добавками в режиме кипящего слоя. Интенсивное перемешивание частиц в псевдоожиженном слое обеспечивает активный массо- и теплообмен, поэтому температура частиц во всем слое практически постоянна.
Это позволяет осуществлять сжигание углей крупного помола, а также снижать температуру в зоне реакции до 800 —900 °С. Можно использовать низкосортное топливо с малой теплотворной способностью. Одновременно уменьшается до 80 % концентрация оксидов азота за счет понижения температуры процесса. Применение псевдоожиженного слоя при полутора-двухкратном избытке известняка позволяет связывать до 85 % серы ее общего содержания в топливе.На рис. 7.4 приведена принципиальная технологическая схема сжигания мазута в кипящем слое с частицами известняка.
Измельченный известняк из бункера 2 поступает в топочное устройство котлоагрегата 3, образуя на беспровальной решетке 4 слой высотой 1,0— 1,2 м. Под решетку подается воздух. В кипящем слое частиц известняка равномерно распределяется мазут. В зоне реакций находятся теплопередающие элементы котлоагрегата, поддерживающие температуру около 850 °С. Часть реакционной смеси через переливное устройство 6 непрерывно удаляется в бункер 5, а из него подается в регенератор 8. Регенератор представляет собой аппарат, работающий по принципу кипящего слоя. Регенерируемый материал поступает на решетку 10, под которую подаются продукты сгорания топлива. В зоне кипящего слоя поддерживается температура на уровне 1 000— 1 100 °С.
При этих условиях протекает реакция:
(7.5)
Газообразные продукты, которые выходят из реактора, содержат около 10% диоксида серы. После отделения механических примесей газ может быть использован для производства серной кислоты или элементарной серы. Регенерированный оксид кальция через переливное устройство 9 выводится из аппарата и по пневматической системе 11 через циклон 7 подается в кипящий слой топочного устройства. Таким образом цикл завершается.
Рис. 7.4. Технологическая схема сжигания сернистого мазута в кипящем
слое:
1— дробилка; 2— бункер; 3— топка котлоагрегата; 4, 10 — беспровальная ре-
шетка; 5— бункер отработанного известняка; 6— переливное устройство; 7—
циклон; 8— регенератор; 9— переливное устройство регенератора; 11— бункер
регенерированного оксида кальция и система пневмотранспорта