RS52159B - Vezivanje letećeg pepela iz termo-elektrana elementarnim sumporom dobijenim u procesu rafinacije nafte - Google Patents

Abstract

Postupak za aglomeraciju pepela kao nusprodukta termoelektrane ili nekog drugog postrojenja, naznačen time, što se pepeo na izlazu iz termoelektrane a pre odlaganja na deponiju u reaktoru sa mešalicom veže procesom homogenizacije i aglomeracije za elementarni sumpor koji se dodaje u količini od 22%, na temperaturi od 150 do 170°C.

Description

OBLAST TEHNIKE

Primena rešenja vezivanja letećeg pepela iz termoelektrana elementarnim sumporom dobijenim u procesu rafinacije nafte odnosi se na oblast zaštite životne sredine.

TEHNIČKI PROBLEM

Kako elementarnirh sumporom vezati leteći pepeo iz termoelektrana proširenjem postojećeg postrojenja i na taj način sprečiti da se pepeo koji u sebi sadrži teške metale raznosi procesom eolske erozije.

STANJE TEHNIKE

Problem letećeg pepela kao nusprodukta iz termoelektrana je stalno aktuelan problem ne samo zbog problema čestica izuzetno malog dijametra koju vetar lako nosi već i zbog mnogih toksičnih elemenata i teških metala koji su sadržani u pepelu. Raznete čestice dospevaju u vodu i zemljište, čime dolazi do kontaminacije životne sredine. Do sada je učinjeno više pokušaja da se ovaj problem reši, pa su dostupni sledeći patenti: "Coal ash agglomeration device", pod brojem US3935825, prijavljen 24.

02.1975., prihvaćen 3.02.1976., čiji su autori Charls W. Matthevvs i Jitendra G.

Patel,. Internacionalna klasifikacija F23J 100

"Method of agglomeration of fly ash into pallets", pod brojem US4473519,

prijavljen 29.09.1982., prihvaćen 25.09.1984., autor Nikolaas A. Hasenack.

Internacionalna kasifikacija C04B 3332

"Continuos air agglomeration method for high carbon fly ash" pod brojem US6126014, prijavljen 29.09.1998., odobren 3.10.2000., autora Mc.Mahon L. Grey, Kenneth J. Champagne i Dennis H. Finseth. Internacionalna klasifikacija

B03B 530, B03B 536, B03B 544, B03B 100.

"Agglomeration of particulate materials with reticulated cellulose", pod brojem US5228900, prijavljen 21.11.1991. odobren 20.07.1993., autora R. Scott Stephens, John A. Westland i Douglas R. Shaw. Internacionalna klasifikacija C21C702

Sve ove tehnologije podrazumevaju da se problem letećeg pepela reši aglomeracijom sa različitim materijalima, celululozom ili briketiranjem, čime bi se sprečilo rasipanje pepela po okolini. Za ove postupke je potrebno razviti posebnu tehnologiju i uvesti nova postrojenja što podrazumeva naknadne hemijske reakcije i višestepeno zagrevanje da bi se čestice pepela i mikroelementi preveli u stanje koje je sa stanovišta ekologije prihvatljivije.

SUŠTINA PRONALASKA

Suština ovog pronalaska se sastoji u novoj tehnologiji kojom se pepeo koji nastaje kao nusprodukt procesa dobijanja električne energije iz uglja veže procesom aglomeracije za elementarni sumpor, čime bi se sprečilo raznošenje pepela eolskom erozijom a time i zagađenje životne sredine. Prednost ove tehnologije u odnosu na ostale opisane u postojećim patentiranim rešenjima se sastoji u sledećem: Primenom saniranja problema letećeg pepela vezivanjem za elementarni sumpor nije potrebno vršiti drastične promene već postojeće opreme u okviru postrojenja termoelektrane. Kako je temperatura pepela na izlazu iz reaktora na odgovarajućem nivou koji je potreban za proces vezivanje sa sumporom, dovoljno je izlazni sistem povezati sa mešalicom u kojoj bi se izvršila aglomeracija. U prethodno navedenim rešenjima je potrebno čak i sinterovati materijal, što iziskuje ulaganje velikih materijalnih sredstava i nova postrojenja.

Nakon aglomeracije se dobijeni produkt transportuje u već postojeće deponije za odlaganje nusprodukta.

Nije potrebno koristiti vodu koja se koristi u velikim količinama u cilju kvašenja sitnih čestica pepela čime se do sada sprečava rasipanje pepela po okolini, što utiče na zagađenje okolnog zemljišta i vode zbog prisutnih teških metala u pepelu. Sistemom kvašenja bi bilo neophodno postići da je nivo vode uvek iznad nivoa pepela, što se u postojećim uslovima teško postiže. Vezivanje pepela sumporom u potpunosti zamenjuje vodu, što značajno smanjuje ulaganje materijalnih sredstava, kao problem letnjih visokih temperatura.

Elementarni sumpor koji bi se koristio kao vezivno sredstva za aglomeraciju pepela je dostupan bez ulaganja finansijskih sredstava, jer je sekundarni proizvod u industriji rafinacije nafte, i kao takav predstavlja problem za odlaganje, pa bi se ovim tehnološkim rešenjem praktično resio i problem i njegovog odlaganja.

Pepeo se nakon aglomeracije može i dalje koristiti u građevinskoj industriji i u procesu izgradnje puteva.

DETALJAN OPIS

U postojećem postrojnjima termoelektrana pepeo koji nije odreagovao u procesu sagorevanja uglja se sprovodi do deponija gde se odlaže. Na izlazu iz postrojenja pepeo se kvasi vodom, a na deponiji bi trebalo daje nivo vode konstantno iznad nivoa pepela da ne bi dolazilo do raznošenja pepela. Da bi sistem kvašenja pepela vodom bio efikasan, kvašenje je moralo da bude konstantno, i prilagođeno vremenskim uslovima, i primenjeno na većoj površini od prisutne površine izbačenog pepela i izistkuje velike količine vode, što značajno komplikuje proces ovlaživanja pepela, a pri tome ne predstavlja trajno rešenje. U praksi je adekvatno kvašenje praktično nemoguće postići jer su količine pepela koje dnevno izlaze iz termoelektrane izuzetno velike. U termoelektranama u Srbiji godišnje se za proizvodnju električne energije iskoristi oko 35 miliona tona uglja, pretežno lignita. Ova vrsta uglja je donje toplotne moći 6000-8000kJ/kg, prosečnog sadržaja vlage 45-53% i pepela 10-23%.. Dnevna potrošnja uglja je od 17000 do 19000 tona po bloku elektrane (Termoelektana "Nikola Tesla", Obrenovac), pri čemu sagorevanjem uglja u termoelektranama, proizvodnjom svakog kilovata struje ostaje značajna količina pepela. Deponije na kojima se odlaže pepeo su ukupne površine oko 1.639 hektara. Od 1974. godine do danas odloženo je između 250 do 300 miliona tona pepela i šljake. Pepeo je jedan od najčešćih zagađujućih materija u radnoj i životnoj sredini, pri čemu zagađuje zemljište, vodu i vazduh. Analizom uzoraka letećeg pepela iz termoelektrane Nikola Tesla iz Obrenovca ustanovljeno je prisustvo teških metala: Zn, Cr, Cd, Sr, Pb, Co i Ni.

Proces homogenizacije i vezivanje ultrafinih čestica pepela sumporom izvodio bi se u reaktoru na temperaturama od 150° do I70°C ubacivanjem sumpora u količini od 15% do 22% uz intenzivno mešanje komponenata. Kako je pepeo na izlasku iz postrojenja već odgovarajuće temperature neophodne za proces agromeracije sa sumporom, nije potrebno vršiti dodatno zagrevanje sistema, već se pepeo na izlaznoj tački iz postojećeg postrojenja ubacuje u odgovarajući reaktor sa rotirajućom mešalicom. Na ovim temperaturama elementarni sumpor granično prelazi u istopljeno stanje, i ima ulogu punioca i veziva. Pri tome se oblažu čestice pepela, čime dolazi do povećanja dimenzija i težine ultrafinih čestica, i njihovog međusobnog vezivanja. Analize pokazuju da se sadržaj čestica manjih od 63um smanjuje sa udela od 17,5% na 7% (pri dodatku 15% sumpora), odnosno na 1%

(pri dodatku 22% sumpora). Nakon procesa homogenizacije i aglomeracije, tokom procesa hlađenja dobijenog produkta dobija se proizvod koji se može znatno lakše odložiti na deponiju bez dodatnog korišćenja sistema kvašenja koji se do sada koristio radi sprečavanja rasejavanja letećeg pepela. Oblaganjem pepela sumporom, dobijen aglomerat zbog veličine i težine čestica ne samo da se ne može rasejavati vetrom, već sumpor koji oblaže pepeo sprečava ispiranje teških metala iz pepela i time smanjuje zagađenje voda i zemljišta. Ovaj postupak predstavlja trajno rešenje problema taloženja pepela iz termoelektrana, a time i problem zagađenja životne sredine.

Vezivanjem ultrafinih čestica pepela koji je produkt sagorevanja goriva u termoelektranama elementarnim sumporom koji je produkt rafinacije nafte saniraju se tri aktuelna problema. To podrazumeva drastično smanjenje količine letećeg pepela koji se eolskom erozijom raznosi po široj okolini termoelektrane, što ima direktni uticaj na smanjenje broja oboljenja respiratornih organa okolnog stanovništva, kao i smanjenje zagađenja vode i zemljišta na kome se gaje poljoprivredne kulture koje u ishrani koristi i stanovništvo koje ne živi u neposrednoj blizini termoelektrane. Smanjenjem unosa teških metala u organizam bi se značajno smanjio broj obolelih od malignih oboljenja. Statistički podaci pokazuju da preko 50% stanovništva ima probleme sa respiratornim organima, i da skoro 2/3 dece školskog i predškolskog uzrasta ima slične probleme, što se direktno može povezati sa uticajem deponije pepela. Pored složenog delovanja faktora aerozagađenja, bitni su i ostali faktori koji se unose hranom i vodom za piće, jer su područja oko elektrana uglavnom naseljena agrarnim stanovništvom, i mnoga domaćinstva koriste kako bunarsku vodu za piće, tako i hranu koju sami na tim lokacijama proizvode. S obzirom na statističke podatke o broju obolelih od respiratornih bolesti u ovim regionima, zagađenje životne sredine u okolini deponija pepela dostiže razmere ekološke katastrofe. Hemijska analiza pepela pokazuje prisutnost teških metala (Zn, Cr, Cd, Sr, Pb, Co i Ni) koji kroz ishranu posredno dospevaju u organizam ljudi i povećavaju broj kanceroznih oboljenja. Saniranje problema letećeg pepela je stoga postao gorući problem sa aspekta zaštite životne sredine.

Korišćenjem sumpora koji je sporedni proizvod u procesu rafinacije nafte omogućava se njegovo racionalno korišćenje a time i smanjenje deponije sumpora koja bez toga preti da postane ozbiljan ekološki problem.

Sa druge strane, elementarni sumpor, koji nastaje u procesu rafinacije nafte kao posledica odsumporavanja dobijenih naftnih derivata, predstavlja balastni materijal i takođe preti da postane ozbiljan ekološki problem. Količina sumpora dobijenog i deponovanog na ovaj način biće u buduće kod nas sve veća, sa pooštravanjem domaćih propisa o sadržaju sumpora u derivatima nafte i približavanjem tih propisa normativima EU. U svetu se poslednjih godina intenzivno radi na iznalaženju efikasnih načina za racionalan utrošak naglo uvećanih količina elementarnog sekundarnog sumpora.

Ovo tehnološko rešenje pruža mogućnost korišćenja elementarnog sumpora, koji se javlja kao sporedni proizvod u procesu rafinacije nafte, kao vezivnog sredstva čestica letećeg pepela manjih od 63um i smanjivanje količine ovih ultrafinih čestica sa 17,5% na 1%, čime bi se omogućilo njegovo trajno vezivanje za tlo i time suzbila colska erozija deponovanog pepela. Realizacijom pogodnih tehničkih rešenja moguće je efikasno razrešiti oba ekološka problema najednom mestu.

Claims (1)

1. Postupak za aglomeraciju pepela kao nusprodukta termoelektrane ili nekog drugog postrojenja, naznačen time, što se pepeo na izlazu iz termoelektrane a pre odlaganja na deponiju u reaktoru sa mešalicom veže procesom homogenizacije i aglomeracije za elementarni sumpor koji se dodaje u količini od 22%, na temperaturi od 150 do 170°C.