Chinese ontzwavelingstechnologieën: producten en toepassingen? 

Als ze het hebben over Chinese ontzwavelingstechnologieën, stellen velen zich onmiddellijk voor dat het alleen maar enorme absorbeerders bij thermische energiecentrales zijn. Maar als je dieper graaft, is het scala aan oplossingen en de nuances van hun toepassing in werkelijkheid veel breder en interessanter. Een veelgemaakte fout is om te veronderstellen dat alles alleen afhangt van de aankoop van reagentia, zoals kalksteen, en dat de rest een kwestie van technologie is. In werkelijkheid zijn er, van de keuze van een specifiek circuit tot de fijne kneepjes van de bediening ter plaatse, veel details die bepalen of de installatie jarenlang probleemloos zal werken of jarenlang hoofdpijn zal opleveren. Ik zal enkele observaties delen die gebaseerd zijn op de praktijk.

Van theorie tot ‘vuil’: de evolutie van benaderingen

Historisch gezien heeft China grote nadruk gelegd op natte kalksteen-gipsmethoden, die een soort gouden standaard zijn geweest voor grote energieopwekkingseenheden. Het lijkt erop dat de technologie over de hele wereld is getest. Maar de lokale kenmerken van de brandstof, de vereisten voor het bijproduct - gips, en, cruciaal, problemen met het waterverbruik en afvalwater dwongen ingenieurs om de schema's voortdurend te verfijnen. Je kunt niet zomaar een Duits of Japans project overnemen en kopiëren. Wanneer steenkool bijvoorbeeld een hoog asgehalte of een specifieke assamenstelling heeft, kan een standaard hydrocycloonsysteem vaker verstopt raken dan verwacht. Er moest geëxperimenteerd worden met het voorspoelen van de rookgassen of het aanpassen van de sproeikoppen.

Een andere benadering, semi-droge en droge methoden, begon geleidelijk aan gewicht te winnen, vooral voor kleinere industriële ketels of voor retrofits waarbij er geen ruimte was voor omvangrijke afvalwaterzuiveringssystemen. Hier begonnen Chinese fabrikanten, vertrouwend op ervaring, vrij elegante oplossingen aan te bieden met een circulerend wervelbed (CFB) en injectie van gehydrateerde kalk. Het rendement is iets lager, maar de bediening is eenvoudiger en er zijn geen problemen met vloeibaar afval. Maar dit heeft ook zijn eigen "hark": de fijnheid van het malen van het sorptiemiddel, de uniformiteit van de gasverdeling in de reactor, de strijd tegen vastlopen in het apparaat - dit alles vereiste fijnafstemming ter plaatse.

Een interessant geval dat in me opkomt: ze probeerden een standaard droogschema aan te passen in een van de cementovens. De berekende indicatoren waren goed, maar in de praktijk steeg de efficiëntie van de ontzwaveling. Het bleek dat de boosdoener aanzienlijke schommelingen waren in de temperatuur en het volume van de gassen die de oven verlieten, waarmee het oorspronkelijke ontwerp niet voldoende rekening hield. We moesten het doseersysteem ter plekke aanpassen en een extra temperatuurcontrolecircuit vóór de reactor introduceren. Dit is een typisch voorbeeld wanneer de theorie te maken krijgt met niet-ideale omstandigheden voor echte productie.

Belangrijkste producten en “hardware”: wat zit er achter de afkortingen

Als we het over producten hebben, kunnen we ons niet alleen beperken tot chemische reagentia. Dit is altijd complex: een technologische licentie, een basisontwerp, de belangrijkste apparatuur en natuurlijk de sorptiemiddelen zelf. Van de reagentia wordt naast het klassieke calciumcarbonaat in toenemende mate calciumhydroxide gebruikt voor droge methoden en, in speciale gevallen, natriumbicarbonaat. Dit laatste geeft een zeer hoog rendement, maar de prijs is anders. De oplossing is altijd een compromis.

Wat apparatuur betreft, hebben Chinese engineeringbedrijven hier grote vooruitgang geboekt. We hebben het niet alleen over de absorbers of CFB-reactoren zelf, maar ook over hulpsystemen. Bijvoorbeeld systemen voor de bereiding en injectie van kalksteensuspensie. De kwaliteit en betrouwbaarheid van hydraulische mengpompen, de slijtvastheid van sproeikoppen - de stabiliteit van de hele installatie hangt af van deze schijnbaar kleinigheden. Ik heb situaties gezien waarin ze geld bespaarden op injectoren, en na zes maanden gebruik daalde de efficiëntie met 15% als gevolg van ongelijkmatig spuiten en erosie.

Afzonderlijk is het de moeite waard om de monitoring- en controlesystemen te benadrukken. Moderne Chinese projecten omvatten bijna altijd tamelijk geavanceerde geautomatiseerde procescontrolesystemen die niet alleen gegevens lezen, maar ook het optimaliseren van het reagensverbruik mogelijk maken, afhankelijk van de huidige gasparameters (SO2, O2, temperatuur). Maar het implementeren van een dergelijk systeem is slechts het halve werk. Het is belangrijk dat het personeel ter plaatse de logica van de werking ervan begrijpt en niet zomaar blindelings de instructies opvolgt. Het gebeurde dat operators de automatische stroomcorrectie uitschakelden en de voorkeur gaven aan de handmatige modus “op gevoel?”, wat alle potentiële besparingen teniet deed.

Toepassingsgebied: externe energie

Hoewel de energiesector de belangrijkste verbruiker is, vinden ontzwavelingstechnologieën actief hun weg naar andere industrieën. De metallurgie, vooral sinterfabrieken en hoogovens, is een serieuzere uitdaging. De samenstelling van gassen is complexer, de temperatuur is hoger en de stofbelasting is hoger. Hierbij wordt vaak gebruik gemaakt van hybride oplossingen. Bijvoorbeeld eerst een droge of halfdroge methode voor de primaire reiniging en koeling, en daarna een aanvullende reiniging met een subtielere methode. Chinese aannemers hebben aanzienlijke ervaring opgedaan met dergelijke combinatieplannen.

De cementindustrie is een bijzonder verhaal. Hierbij staat vaak niet alleen SO2 centraal, maar ook mercaptanen en andere zure gassen. Een interessante toepassing van de technologie is in ovens, waar alkalische componenten van de grondstoffen zelf (bijvoorbeeld bepaalde kleisoorten) kunnen worden gebruikt om zwavel te binden. Dit vereist een diepgaand inzicht in de onderliggende productietechnologie zelf. Succesvolle projecten worden altijd in nauwe samenwerking met planttechnologen uitgevoerd.

Een minder voor de hand liggend maar groeiend gebied zijn verbrandingsovens en biomassaketels. De volumes van gassen zijn kleiner, maar de samenstelling kan zeer variabel zijn. Voor dergelijke faciliteiten wordt vaak gekozen voor compacte modulaire oplossingen op basis van droge absorbentia met zakkenfilters. Het belangrijkste punt hier is de juiste selectie van filterdoek dat bestand is tegen omstandigheden, en een nauwkeurig doseersysteem voor sorptiemiddelen dat snel kan reageren op pieken in de SO2-concentratie.

Praktische uitdagingen en lessen

Geen enkel project is compleet zonder overlays. Een van de veel voorkomende problemen waarover zelden in brochures wordt geschreven, is de kwaliteit van het water voor het bereiden van de suspensie. Een hoge hardheid of chloridegehalte kan leiden tot afzettingen in leidingen en verstopte injectoren. Bij een van de faciliteiten in Centraal-Azië was het noodzakelijk om dringend een extra wateronthardingssysteem te installeren, waarin niet was voorzien in het oorspronkelijke contract.

Een ander pijnlijk punt is de verwijdering van ontzwavelingsproducten. Gips uit natte systemen moet aan normen voldoen om verkocht te kunnen worden. Als er tijdens het proces iets misging (de sulfietoxidatie was bijvoorbeeld onvolledig vanwege slechte prestaties van het beluchtingssysteem), dan was het resulterende materiaal van lage kwaliteit, wat geen enkele verwerker zou accepteren. Het moest worden gesloopt, wat de hele economie van het project teniet deed. Daarom wordt er nu steeds meer aandacht besteed aan niet alleen de hoofdinstallatie, maar ook aan de verwerkings- en zuiveringsunits van het bijproduct.

De bedrijfscultuur is misschien wel de meest niet-technische maar kritische factor. De meest geavanceerde installatie kan binnen zes maanden kapot gaan als er geen regelmatige monitoring wordt uitgevoerd, de pompen niet worden verhinderd en de sensoren niet worden gekalibreerd. Ik zag hoe bij een fabriek, als gevolg van het vroegtijdig vervangen van afdichtingen op een ophangpomp, een lek ontstond waardoor de funderingsplaat werd aangetast. Het repareren van de apparatuur kost centen vergeleken met het herstellen van de fundering en stilstand.

Een kijkje van binnenuit: een voorbeeld van een gespecialiseerd instituut

Om specifieker te zijn, kunnen we als voorbeeld nemenChengdu Yizhi Technologie Co.(Hun website ishttps://www.yzkjhx.ru). Dit is niet alleen een verkoper van apparatuur, maar een ontwerpinstituut dat op basis daarvan is opgerichtChengdu Huaxi Chemische Technologie Co.Met een maatschappelijk kapitaal van 120 miljoen yuan zijn ze sinds 2013 toegewijd aan het bieden van alomvattende oplossingen. Hun werk laat duidelijk de evolutie van de aanpak zien: van de levering van individuele componenten tot de volledige cyclus - van laboratoriumonderzoek en pilottests tot ontwerp, levering, installatie en inbedrijfstelling.

Vanuit hun praktijk zijn projecten voor staalfabrieken waarbij gecombineerde methoden worden toegepast interessant. Hun ontwikkeling werd bijvoorbeeld gebruikt in de sinterfabriek - een systeem van injectie van droog sorptiemiddel in het gaskanaal gevolgd door filtratie, maar met voorafgaande koeling en bevochtiging van het gas in een speciale kamer. Dit maakte het mogelijk om een ​​stabiele output te bereiken die verder ging dan de basisefficiëntie van 90%, zelfs met een onstabiele ladingssamenstelling. Het is belangrijk dat ze de installatie niet zomaar hebben geïnstalleerd, maar voorbereidende tests hebben uitgevoerd op een pilot-installatie, waarbij specifiek voor deze grondstof het optimale type en de optimale korrelgrootte van het sorptiemiddel is geselecteerd.

Een ander belangrijk punt van dergelijke bedrijven is het werken met bijproducten. In enkele van zijn projecten voor natte systemenChengdu Yizhi-technologiericht zich niet alleen op de productie van commercieel gips, maar onderzoekt ook mogelijkheden voor de productie van zwavelzuur of elementaire zwavel uit geconcentreerde SO2-stromen. Dit is het volgende niveau, dat de diepte van de ontwikkeling van de technologische keten aangeeft. Natuurlijk zijn dergelijke beslissingen niet altijd economisch gerechtvaardigd en vereisen ze een grondige haalbaarheidsstudie, maar juist het feit van dergelijke expertise is belangrijk.

Van welke kant waait de wind? Een paar laatste gedachten

Kijkend naar de toekomst is de trend flexibiliteit en integratie. Eenvoudig? In doos? beslissingen behoren tot het verleden. Er zijn steeds meer verzoeken om systemen die over een breed scala aan belastingen kunnen werken (wat belangrijk is voor hernieuwbare energiebronnen), op afstand kunnen worden gemonitord en gediagnosticeerd, en, belangrijker nog, voorbereid moeten zijn op strengere normen, niet alleen voor SO2, maar ook voor daarmee samenhangende emissies zoals zware metalen of NOx.

Het werk aan sorptiemiddelen gaat door. Dit omvat het vergroten van de reactiviteit van kalkmaterialen als gevolg van speciale verwerking, en de ontwikkeling van multifunctionele sorptiemiddelen die tegelijkertijd verschillende verontreinigende stoffen kunnen opvangen. Maar elke innovatie moet zijn economische waarde bewijzen, niet in het laboratorium, maar onder de omstandigheden van een echte, vaak verre van ideale, industriële stroom.

Dus als we teruggaan naar het begin: Chinese ontzwavelingstechnologieën zijn niet langer een kwestie van ‘kopen en leveren’. Dit gaat over uitgebreide engineering, diepgaande aanpassing aan de omstandigheden van de klant en, uiteindelijk, het vermogen om praktische problemen op te lossen die zich altijd voordoen op het snijvlak van mooie theorie en harde productierealiteit. En de ervaring, ook de negatieve, die is opgebouwd door de jaren heen van het implementeren van projecten zowel binnen als buiten China, is hier misschien wel het meest waardevolle bezit.