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Jun 03, 2024

SO3 제어를 위한 Trona 건식 주입

2006년과 2007년에 POWER는 SO3 형성, SO3로 인한 O&M 문제, SO3 제어를 위한 흡착제 주입 제어에 대해 3부작 시리즈를 진행했습니다. 3년이 지난 후에도 많은 식물이 여전히 어려움을 겪고 있습니다.

2006년과 2007년에 POWER는 SO3 형성, SO3로 인한 O&M 문제, SO3 제어를 위한 흡착제 주입 제어에 대해 3부작 시리즈를 진행했습니다. 3년이 지난 후에도 많은 공장은 여전히 ​​SO3 완화 시스템으로 어려움을 겪고 있거나 어떤 완화 경로를 따라야 할지 결정하지 못한 상태로 남아 있습니다. 이 기사에서는 건식 흡착제 주입 기술의 장점을 살펴봅니다.

SO3 배출 제어를 위한 형성 메커니즘과 높은 비용은 "플랜트 O&M에 대한 SO3의 영향"(2006년 10월 Part I, 2007년 2월 Part II, 2007년 4월 Part III)에 관한 세 개의 POWER 기사 시리즈에서 철저하게 논의되었습니다. ). 해당 시리즈에서 충분한 농도의 SO3의 영향은 공장 열 속도에 불이익을 주고, 부식성이 강한 약산의 형성을 통해 백엔드 장비에 대한 공장 운영 및 유지 관리(O&M) 비용을 증가시키며, 오염을 증가시키는 것으로 나타났습니다. SO3와 암모니아의 반응으로 인한 공기 히터 및 선택적 촉매 환원(SCR) 촉매. 해당 기사가 출판된 지 3년이 지났지만 우리는 여전히 SO3 완화 조치를 구현하기 위해 고군분투하는 많은 유틸리티를 발견했습니다.

시리즈의 마지막 기사에서 제시된 주요 결론 중 하나는 trona와 같이 신중하게 선택된 미세 원자화된 흡착제의 주입이 SO3의 형성을 완화하는 데 매우 효과적이라는 것입니다. SO3 제어를 위한 건식 흡착제 주입(DSI) 기술은 낮은 자본 비용, 작은 설치 면적, 작동 용이성 및 연료 변경에 적응할 수 있는 유연성으로 인해 유틸리티 산업에서 인기를 얻고 있습니다.

Trona는 와이오밍 주 그린 리버에서 생산되는 자연 발생 광물입니다(그림 1). 흥미롭게도 트로나는 이미 미세한 분말로 생산되어 있으므로 제분할 필요가 없습니다. 밀링 트로나는 SO3 제거 효율성을 높일 수 있지만 이를 위한 비용은 추가되는 장비 및 유지 관리 비용과 균형을 이루어야 합니다.1. 원시 트로나. 원시 트로나의 현미경 모습. 제공: Solvay Chemicals Inc.

DSI 시스템에서는 트로나(Na2CO3 · NaHCO3 · 2H2O) 또는 수화석회(Ca(OH)2)와 같은 미세한 흡착제 분말을 배기가스 덕트에 주입하여 SO3를 제거합니다. Trona는 다음 방정식에 표시된 대로 뜨거운 연도 가스(>275F)에서 하소되어 다공성 탄산나트륨(Na2CO3)을 형성합니다.

2(Na2CO3 • NaHCO3 • 2H2O)(s) + 열 → 3Na2CO3(s) + 5H2O(가스) + CO2(가스)

소성 과정에서 수증기와 CO2가 방출되면 흡착제 내부에 수많은 미세 기공이 생성되는데, 이는 "팝콘" 효과라고 불리는 현상으로 원래 표면적의 5~20배에 달하는 표면적을 생성합니다. 하소된 트로나의 비표면적은 약 10m2/g입니다. 상대적으로 높은 표면적은 한 가지 중요한 이점을 제공합니다. 탄산나트륨과 SO3 사이의 빠른 반응이 가능하다는 것입니다(그림 2).2. 소성된 트로나. 트로나를 275F 이상의 온도로 가열한 후 트로나에 형성된 미세 기공에 주목하십시오. 제공: Solvay Chemicals Inc.

Trona는 연도 가스 온도가 275F 이상인 한 가스 흐름의 거의 모든 위치에 주입할 수 있습니다(그림 3). 실제 작동 상한이 약 800F인 화학적으로 정제된 제분된 중탄산나트륨과 달리, 주입 온도가 높아짐에 따라 자연적으로 기계적으로 정제된 미세 트로나의 황산화물에 대한 반응성이 향상되는 것이 우리의 경험입니다. 일반적인 참조 위치 옵션은 그림 3에 나와 있습니다. 그럼에도 불구하고 각 위치에는 아래 설명된 대로 고유한 장점과 단점이 있습니다.3. 다양한 주입 옵션. 뜨거운 가스 흐름에 트로나를 주입하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 각각에는 장점과 단점이 있습니다. 공장의 특정 장비에 따라 최상의 옵션이 결정됩니다. 출처: Solvay Chemicals Inc.

이 위치에 트로나를 주입하면 SCR보다 먼저 대부분의 SO3를 제거하여 촉매 내부에서 NH4·HSO4 또는 중아황산알루미늄의 형성을 제거하고 결과적으로 최소 작동 온도를 낮출 수 있습니다.

이는 SCR 촉매 상류에 고온 측 전기 집진기(ESP)가 있는 경우 선호되는 위치입니다.