排煙脱硫

1979年設立のFGDプラント市場内のEKATO

EKATOは世界中の1,500超のFGDプラントに12,000を超えるのかくはん機を販売しており、排煙脱硫のかくはん機において世界のマーケットをリードしています。

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1979年以来、排ガス制限がより厳しくなりFGD市場が欧州および米国で興隆したのを受けて、EKATOは、厳しい機器要求向けに設計したかくはん機を石炭火力発電所に装備して、今日使用されている技術のベンチマークを確立しました。12,000以上のかくはん機を販売した実績のあるEKATOは、本市場におけるNo.1かくはん機サプライヤーです。

1980年代の初頭、FGDプラントの吸収塔には酸化空気をプロセスに注入するスパージャーグリッドが装備されていました。小さい排管口が固形分で詰まることがよくあり、投資、修理、メンテナンスに多額の費用がかかりました。

このような状況で、EKATOは1983年にラボから運転スケールまで多くの試験を繰り返し、インペラの前に酸化空気ランスを配置したかくはんガス処理システムを開発しました。この新開発によりEKATOは、FGD市場での最初のベンチマークを確立しました。近年では、世界中の近代的FGDプラントの90%以上が、この種のかくはん機ランスシステムを使用しています。FGDプロセスにおけるもう1つの大きな問題は、高い固形分濃度と煙灰により応力を受けるインペラブレードの損耗度が高いことです。その寿命を延ばすことを目標として、EKATO Wingjetインペラが開発されました。

1994年、EKATOは航空機の建設における革新的なアプローチを発見しました。近代ジェットの翼には、いわゆるウィングレットがあります。そこからインスピレーションを得て、EKATO Wingjetでは各ブレードにウイングレットを付け、損耗の主な原因であるブレード先端の圧力補償により生じる渦を大幅に減少させています。

このインペラの設計は、今日のFGDかくはん機のベンチマークであり続けています。

主要な脱硫プロセスは3つあり、それぞれ多様な改良を加えられながら適用されています。

  • 乾燥(添加剤吸収または吸着)
  • 半乾燥(吸収)
  • 湿式(石灰またはアンモニア吸収)

吸収剤の石灰とアンモニアは簡単に入手可能であり、また湿式プロセスの生成物の使用または廃棄が容易であるため、このプロセスは世界中の全脱硫プラントの90%以上で採用されています。このようなプラントの単純化されたフローチャートを画像に示します。このケースでは2段階KRC排煙脱硫プロセスを示しています。このプロセスでは、排煙中に含まれる二酸化硫黄 (SO2) は、簡略化した式

SO2 + CaCO3 →CaSO3 + CO2

に従って、石灰石 (CaCO3)、生石灰 (CaO)、または消石灰 (Ca(OH)2) の水性洗浄懸濁液中で化学的に吸収され、その後一連の工程で大気酸素O2で酸化して石膏 (CaSO4):

CaSO3+ O2 →CaSO4

を生成します。

石灰石を使用する場合、調製タンクで石灰石の粉と水とを混合してプロセスを開始し、次いで得られた懸濁液をスクラバー供給タンクに移します。吸収プロセスはスクラバー供給物中の微小変動に対しても敏感に反応するため、石灰石懸濁液中の粒子分布は、広く変化するタンク形状にもかかわらず完全に均一でなければなりません。

プラントから出てきた清浄ガスを使用して、入ってくる排煙を約50°Cまで冷却します。後者はその後、1段階または2段階スクラバーの側面に供給されます。排煙入口の上方には、連続的に再循環される洗浄懸濁液を噴霧する、多数のレベルのノズルが取り付けられています。逆流の原理を用いて、他の酸性ガスおよび有毒ガス(塩酸ガス、フッ化水素)と一緒に、排煙からSO2を効果的に洗い流します。

その後、懸濁液は排煙入口の下の吸収溜めに流入します。ここで形成された中間生成物(亜硫酸カルシウム、亜硫酸水素)は、ランスを通って吹き込まれた空気により酸化され、石膏が生成されます。得られた石膏懸濁液はハイドロサイクロンを介して(微粉の分離および再利用のため)石膏懸濁液タンクへと通されます。脱水し、乾燥させた後、石膏はさまざまな用途(建設業界など)に利用可能となります。

大気汚染を防止する上記の排煙処理のほかに、プロセスの排水を処理するための広範な措置も必要とされます。

石灰石の調製段階中に固形物を懸濁させ、石膏を脱水するために使用される標準的な縦型(トップエントリー)かくはん機に加えて、スクラバー自体のために多数の水平に取り付けられた(サイドエントリー)かくはん機が使用されています。

スクラバー塔の内部の物理的条件は大抵の場合、縦型(トップエントリー)かくはん機の設置を妨げます。

懸濁

スクラバー塔の周りに設置された水平に取り付けられたかくはん機は、完全で信頼性あるオフボトム懸濁を維持します。スクラバー塔の連続運転が中断されないよう、スクラバー溜めで形成される石膏粒子の沈降および蓄積は避けなければなりません。

これは、垂直 (α) および横方向 (β) の両方の角度設定の最適化に加え、スクラバー周辺のかくはん機を戦略的に配置することにより達成されます。

正しい角度調整が行われず、かくはん機間の距離があまりにも空き過ぎると、沈殿物が容器の中心または容器壁に生じ、これによりポンプノズルの詰まりが引き起こされる可能性があります。理想的な角度調整は、スケールにより異なります。

ガス処理システム

亜硫酸カルシウムが二酸化硫黄から生成され、クロスパイプガス発生システム(固定散布グリッド)からの空気で石灰が酸化され石膏になる場合、スクラバーかくはん機はスクラバー溜め内で固形分を懸濁状態に保たなければなりません。

しかし、このようなクロスパイプ式ガス発生システムは、部分的負荷運転の際に材料を多量に必要とし柔軟性がありません。また、詰まりによる影響を非常に受けやすく、それにより酸素物質移動の減少が引き起こされます。

EKATO社が開発したかくはん機ランスガス処理システムは、クロスパイプガス処理に比べて大幅な簡素化を実現しています。このシステムは、1つ以上のランスをインペラの正圧側に使用することで酸化空気を導入します。ここで、インペラにより流動ストリームが作り出され、容器の横断面に分散されることによりインペラの高い流速によって細かな気泡に分散されます。

このかくはん機ランスガス処理システムは、その素晴らしい利点により、湿式石灰石FGDプロセスの標準となりました。

EKATOかくはん機ランスガス処理システムの利点:

  • 高効率な酸素物質移動により、散布グリッドガス処理システムと比較して、必要な酸化空気の量が最大30%削減されます。
  • インペラにより加えられる高流速によって生成される細かな気泡は、非常に大きな凝集表面積を有し、大きな気泡を有する気泡塔よりもはるかに効率的な酸素物質移動を作り出します。
  • 気泡滞留時間が長い
  • 大抵の場合、散布グリッドガス処理システムを使用することでかくはん機上方に空気が導入されます。しかし、EKATOかくはん機ランスガス処理システムのランスは、かくはん機のはるかに低い位置で酸化空気を分配します。処理範囲が改善され気泡が小さくなると滞留時間が長くなり、酸素利用率が向上します。
  • 容器内の配管量の減少により設置コストを削減
  • 詰まりのリスクがゼロに

パイプの開口部が大きく、詰まることはほとんどありません。その結果、連続運転における酸化空気分散の効率が安定し、メンテナンス費用がより削減されます。

EKATOかくはん機は、定格モーター出力と最大適用動的負荷に基づき疲労寿命を実現するために設計および製造されています。設計については、動的負荷の無限循環が考慮されます。

EKATOかくはん機は実績と信頼性を兼ね備えており、FGDサービスといった過酷なプロセス条件下であっても、長期にわたり運転可能です。

EKATO WINGJET

EKATO Wingjetは、FGD吸収材に使用するために特別に開発されたインペラです。
CFD最適化した形状とその鋳物形成されたブレードを持つこのインペラには、以下の利点があります:

  • 効率の最大化
  • バンドルされた軸流
  • ポンプ能力向上
  • ウイングレットは先端渦を抑制して、衝撃腐食を低減し、運転寿命を延長し、メンテナンスコストを削減します。

EKATO Wingjetインペラは、耐腐食性と耐摩耗性に優れたスーパー二相系素材で作られています。
利用可能な直径: 800~2000mm

メカニカルシールESD 42L:

FGDサイドエントリーかくはん機向けの単動式生成物潤滑メカニカルシール。

このカートリッジタイプのメカニカルシールは耐摩耗性および腐食性の高い媒体用に特別に設計されているため、寿命が長くメンテナンスが容易です。

シャットオフ装置

シャットオフ装置により、吸収塔を停止または空にすることなく、メカニカルシールを整備すること、またはそれを完全に交換することが可能です。

素材

信頼性あるかくはん機の寿命を長く保つには、かくはんされる媒体中のpHレベル、温度、および塩化物/フッ化物/固形分/酸素を考慮して材料を適切に選択することが不可欠です。

実際には、2つの基本的なケースがあります:

  • 側部取付け吸収かくはん機のための合金金属材料の使用
  • 縦型上部取付けかくはん機に硬質または軟質のゴムを裏打ちした非合金炭素鋼の使用

腐食性および研磨性が非常に高い媒体と接触するサイドエントリーかくはん機の部品は、スーパーオーステナイト系ステンレス鋼製またはスーパー二相系素材製です。

EKATO Wingjetインペラは、鋳物形成されたスーパー二相系素材でできています。
さらには設計をギャップレスにすることにより生成物に接触する部品を密封接続しているため、酸性媒体とそれらの塩化物による隙間腐食および孔食を最低限に抑えます。

1980年以来、EKATO FGDかくはん機は世界中の何百もの発電所に設置され、正常に運転を行っています。

12,000以上のかくはん機を世界中の1,500を超えるFGDプラントへ販売した実績のあるEKATOは、本市場におけるNo.1かくはん機サプライヤーです。

世界中のまたは特定地域の詳細な照会先リストについては、当社までお問合せください。

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