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Jun 03, 2024

Injection sèche de Trona pour le contrôle du SO3

En 2006 et 2007, POWER a réalisé une série en trois parties sur la formation de SO3, les problèmes d'exploitation et d'entretien causés par le SO3 et le contrôle de l'injection de sorbant pour le contrôle du SO3. Trois ans plus tard, de nombreuses usines sont toujours aux prises avec

En 2006 et 2007, POWER a réalisé une série en trois parties sur la formation de SO3, les problèmes d'exploitation et d'entretien causés par le SO3 et le contrôle de l'injection de sorbant pour le contrôle du SO3. Trois ans plus tard, de nombreuses usines ont toujours des difficultés avec leurs systèmes d'atténuation du SO3 ou restent indécises sur la voie d'atténuation à suivre. Cet article explore les avantages de la technologie d’injection de absorbant sec.

Les mécanismes de formation et les coûts élevés du contrôle des émissions de SO3 ont été discutés en profondeur dans une série de trois articles POWER sur « les impacts du SO3 sur l'exploitation et la maintenance des usines » (Partie I en octobre 2006, Partie II en février 2007 et Partie III en avril 2007. ). Dans cette série, il a été démontré que l'impact du SO3, en concentrations suffisantes, pénalisait le taux de chaleur de l'usine, augmentait les coûts d'exploitation et de maintenance (O&M) de l'usine pour les équipements d'aval grâce à la formation d'acides faibles très corrosifs et augmentait l'encrassement des réchauffeurs d'air et catalyseurs de réduction catalytique sélective (SCR) en raison de la réaction du SO3 avec l'ammoniac. Au cours des trois années qui ont suivi la publication de ces articles, de nombreux services publics ont encore du mal à mettre en œuvre des mesures d'atténuation du SO3.

L’une des principales conclusions présentées dans le dernier article de la série était que l’injection d’un sorbant finement atomisé soigneusement sélectionné, tel que le trona, est très efficace pour atténuer la formation de SO3. La technologie d'injection de sorbant sec (DSI) pour le contrôle du SO3 gagne en popularité dans le secteur des services publics en raison de son faible coût d'investissement, de son faible encombrement d'installation, de sa facilité d'utilisation et de sa flexibilité d'adaptation aux changements de combustible.

Le Trona est un minéral naturel produit à Green River, dans le Wyoming (Figure 1). Il est intéressant de noter que le broyage du trona n’est pas nécessaire, car il est déjà produit sous forme de poudre fine. Bien que le broyage du trona puisse augmenter son efficacité d’élimination du SO3, le coût de cette opération doit être mis en balance avec le coût supplémentaire de l’équipement et de la maintenance.1. Trona brut. Une vue microscopique du trona brut. Avec l'aimable autorisation de : Solvay Chemicals Inc.

Dans un système DSI, une fine poudre absorbante, telle que du trona (Na2CO3 • NaHCO3 • 2H2O) ou de la chaux hydratée (Ca(OH)2), est injectée dans le conduit de fumées pour éliminer le SO3. Trona est calciné dans les gaz de combustion chauds (> 275 F) pour former du carbonate de sodium poreux (Na2CO3), comme le montre l'équation suivante :

2(Na2CO3 • NaHCO3 • 2H2O)(s) + chaleur → 3Na2CO3 (s) + 5H2O (gaz) + CO2 (gaz)

La libération de vapeur d'eau et de CO2 lors du processus de calcination crée de nombreux micropores à l'intérieur du sorbant, un phénomène appelé effet « pop-corn », qui produit une surface cinq à 20 fois supérieure à la surface d'origine. La surface spécifique du trona calciné est d'environ 10 m2/g. Cette surface relativement élevée présente un avantage significatif : elle permet des réactions rapides entre le carbonate de sodium et le SO3 (Figure 2).2. Trona calciné. Notez les micropores formés dans le trona après l'avoir chauffé à des températures supérieures à 275F. Avec l'aimable autorisation de : Solvay Chemicals Inc.

Trona peut être injecté à presque n'importe quel endroit du flux de gaz tant que la température des gaz de combustion est supérieure à 275 F (Figure 3). D'après notre expérience, la réactivité naturelle du trona fin raffiné mécaniquement aux oxydes de soufre est améliorée à mesure que la température d'injection est augmentée, contrairement au bicarbonate de sodium broyé chimiquement raffiné, qui a une limite de fonctionnement supérieure pratique d'environ 800F. Les options typiques d'emplacement de référence sont présentées dans la figure 3. Néanmoins, chaque emplacement présente ses propres avantages et inconvénients, comme expliqué ci-dessous.3. De nombreuses options d'injection. Il existe de nombreuses options pour injecter du trona dans le flux de gaz chauds. Chacun a ses avantages et ses inconvénients. L’équipement spécifique de votre usine déterminera la meilleure option. Source : Solvay Chemicals Inc.

L'injection de trona à cet endroit peut éliminer la majeure partie du SO3 avant le SCR pour éliminer la formation de NH4 HSO4 ou de bisulfite d'aluminium à l'intérieur du catalyseur et par conséquent abaisser la température minimale de fonctionnement.

C'est l'emplacement préféré s'il y a un précipitateur électrostatique (ESP) côté chaud en amont du catalyseur SCR.