Processo aprimorado de desidratação FGD reduz resíduos sólidos

Em 2007, a Estação WH Zimmer da Duke Energy decidiu melhorar o desempenho geral do seu processo de desidratação de dessulfurização de gases de combustão (FGD). A planta implementou uma variedade de medidas, incluindo a atualização da separação água-sólidos, melhoria da eficácia e confiabilidade do programa de polímeros, otimização dos custos de tratamento, redução de resíduos sólidos enviados para aterros, diminuição da necessidade de mão de obra e manutenção de condições livres de fossas sépticas nos clarificadores. As mudanças conseguiram reduzir significativamente a geração de resíduos sólidos e alcançar uma poupança anual total de mais de meio milhão de dólares por ano.

A Estação WH Zimmer da Duke Energy (Figura 1) é uma usina de energia movida a carvão de 1.300 MW localizada no rio Ohio, em Moscou, Ohio. A unidade entrou em operação comercial em 1991 e consome aproximadamente 3,8 milhões de toneladas de carvão anualmente. A Agência de Proteção Ambiental dos EUA exigiu que a Estação Zimmer removesse um mínimo de 91% do dióxido de enxofre (SO2) dos gases de combustão, sem exceder uma taxa de emissão de 0,548 libras de SO2 por milhão de Btu com base em uma média móvel de 30 dias.1. Fortalecendo Ohio. Ao fazer modificações em 2000 e 2007, a Estação WH Zimmer em Moscou, Ohio, diminuiu drasticamente a quantidade de subprodutos de purificadores que precisam ser depositados em aterros. Cortesia: Duke Energy

A estação está equipada com um sistema (purificador) de dessulfurização de gases de combustão úmida (FGD) aprimorado com magnésio para controlar as emissões de SO2. Em 2000, o processo de purificação foi modificado para acomodar um sistema de processo de conversão de gesso para produzir gesso sintético de alta qualidade que é vendido a um fabricante de painéis de parede. Antes da modificação do depurador, os subprodutos do depurador eram depositados em aterros a uma taxa média de 1,7 milhões de toneladas por ano. A modificação de 2000 reduziu a taxa de aterro em 77%.

Em 2007, o pessoal da estação decidiu melhorar ainda mais o desempenho global e a eficácia do processo de desidratação FGD. Uma equipe composta por pessoal da estação, GE Water & Process Technologies e Utter Construction trabalhou em estreita colaboração ao longo do ano para identificar áreas potenciais de melhorias e criar/modificar objetivos-chave de desempenho.

Na Estação Zimmer, a cal enriquecida com magnésio é misturada com água em um moinho de bolas (triturador), resultando em um processo de produção de pasta exotérmica (produtora de calor) conhecido como "extinção". A “cal apagada” ou “pasta” é então bombeada para os módulos absorvedores, onde é utilizada para neutralizar ou “esfregar” os gases de combustão. O pH operacional no tanque de reação da torre absorvedora é mantido entre 5,7 e 6,8.

Conforme observado anteriormente, em 2000 o processo FGD da Estação Zimmer foi modificado para incluir um processo de conversão de gesso. Num processo de conversão de gesso, a densidade do tanque de reação absorvedor é controlada em 15% a 24% de densidade e a "pasta gasta" é recolhida em uma concha dentro do módulo absorvedor. Uma pá e uma bomba de sangria foram instaladas na Estação Zimmer durante o processo de conversão. A pá captura a pasta gasta logo abaixo da bandeja de interface gás/pasta SO2, quando ela está em um pH na faixa de 5,2 a 5,5. Essa pasta gasta ou “sangramento” é bombeada diretamente para o tanque oxidante.

Ainda durante a conversão do gesso, foram instalados compressores de ar oxidante em um dos dois tanques de armazenamento existentes na estação. Os compressores de ar oxidante são usados ​​para fornecer ao sistema aproximadamente 300.000 lb/h de fluxo de ar.

A corrente de sangria do purificador entra no tanque de oxidação pela parte superior, onde começa um processo de oxidação envolvendo uma reação exotérmica. A temperatura do material da corrente de sangramento normalmente aumenta de aproximadamente 125F para uma faixa de 135F a 170F, dependendo das condições operacionais. Ácido sulfúrico (93%) é adicionado ao processo para diminuir o pH a níveis aceitáveis ​​(4,5 a 5,2) para a conversão de sulfito de cálcio em sulfato de cálcio ou gesso. A quantidade de ácido adicional necessária para a conversão depende da quantidade de hidróxido de cálcio, hidróxido de magnésio, carbonato de cálcio e bissulfato que não reagiu e que entra no oxidante vindo do purificador.