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Jun 03, 2024

SO3 制御のための Trona の乾式噴射

2006 年と 2007 年に、POWER は SO3 の生成、SO3 によって引き起こされる O&M の問題、および SO3 制御のための吸着剤注入制御に関する 3 部構成のシリーズを実行しました。 3年経った今でも多くの植物が苦戦している

2006 年と 2007 年に、POWER は SO3 の生成、SO3 によって引き起こされる O&M の問題、および SO3 制御のための吸着剤注入制御に関する 3 部構成のシリーズを実行しました。 3 年が経過した今でも、多くのプラントが SO3 軽減システムに苦戦しているか、どの軽減策をとるべきか未定のままです。 この記事では、乾式吸着剤注入技術の利点を探ります。

SO3 の生成メカニズムと排出制御の高いコストについては、「プラント O&M に対する SO3 の影響」に関する一連の 3 つの POWER 記事で徹底的に議論されています (パート I は 2006 年 10 月、パート II は 2007 年 2 月、パート III は 2007 年 4 月) ）。 そのシリーズでは、十分な濃度の SO3 の影響により、プラントの発熱率が低下し、非常に腐食性の高い弱酸の生成によりバックエンド機器のプラントの運転および保守 (O&M) コストが増加し、プラントの汚れが増加することが示されました。エアヒーターと、SO3 とアンモニアの反応による選択的接触還元 (SCR) 触媒。 これらの記事が出版されてから 3 年が経過しましたが、依然として多くの電力会社が SO3 緩和策の導入に苦戦していることがわかります。

シリーズの最終記事で提示された重要な結論の 1 つは、トロナなどの慎重に選択された細かく噴霧された吸着剤の注入が SO3 の生成を軽減するのに非常に効果的であるということでした。 SO3 制御用の乾式吸着剤噴射 (DSI) 技術は、資本コストが低く、設置面積が小さく、操作が簡単で、燃料の変更に適応できる柔軟性があるため、公益産業で人気が高まっています。

トロナは、ワイオミング州グリーンリバーで産出される天然鉱物です (図 1)。 興味深いことに、トロナはすでに微粉末として製造されているため、粉砕する必要はありません。 ミリングトロナは SO3 除去効率を高めることができますが、そうするためのコストと、追加される設備やメンテナンスのコストとのバランスを取る必要があります。1.生のトロナ。生のトロナの顕微鏡写真。 提供：ソルベイケミカルズ株式会社

DSI システムでは、トロナ (Na2CO3 ・ NaHCO3 ・ 2H2O) や消石灰 (Ca(OH)2) などの微細な吸着剤粉末が煙道ガスダクトに注入され、SO3 が除去されます。 次の方程式に示すように、Trona は高温排ガス (>275°F) 中で焼成され、多孔質炭酸ナトリウム (Na2CO3) が形成されます。

2(Na2CO3・NaHCO3・2H2O)(秒) + 熱 → 3Na2CO3 (秒) + 5H2O (ガス) + CO2 (ガス)

焼成プロセスでの水蒸気と CO2 の放出により、吸着剤の内部に多数の微細孔が形成されます。これは「ポップコーン」効果と呼ばれる現象で、元の表面積の 5 ～ 20 倍の表面積が生じます。 焼成されたトロナの比表面積は約 10 m2/g です。 この比較的高い表面積には、1 つの重要な利点があります。それは、炭酸ナトリウムと SO3 の間の迅速な反応を可能にするということです (図 2)。2. 焼成トロナ。トロナを275°F以上の温度に加熱した後にトロナ内に形成された微細孔に注目してください。 提供：ソルベイケミカルズ株式会社

Trona は、排ガス温度が 275F 以上である限り、ガス流内のほぼすべての場所に噴射できます (図 3)。 実際の操作上限が約 800°F である化学的に精製された粉砕重炭酸ナトリウムとは異なり、硫黄酸化物に対する天然の機械的に精製された微粒子トロナの反応性は射出温度が上昇するにつれて向上することが私たちの経験です。 典型的な参照場所のオプションを図 3 に示します。ただし、以下で説明するように、各場所には独自の長所と短所があります。3. 多くの注入オプション。トロナを高温ガス流に注入するには多くのオプションがあります。 それぞれに長所と短所があります。 最適なオプションは、工場の特定の機器によって決まります。 出典: Solvay Chemicals Inc.

この位置にトロナを注入すると、SCR より先にほとんどの SO3 を除去して、触媒内部の NH4 HSO4 または重亜硫酸アルミニウムの形成を排除し、その結果、最低動作温度を下げることができます。

SCR 触媒の上流にホットサイド電気集塵装置 (ESP) がある場合、これが推奨される場所です。