15.3. Очищення продуктів згоряння від оксидів сірки

У продуктах згорання, що видаляються в атмосферу з котлів, працюючих на паливах, що містять органічну і колчеданову сірку, є оксиди сірки. В основному вони знаходяться у вигляді SО₂ і в невеликій кількості, до 1—2 %, у вигляді SО₃. Механізм утворення SО₂ і SО₃ при спалюванні палива розглянутий раніше.

Кількість оксидів сірки в газах визначається за формулою, кг/год

,

(15.7)

де В_р – розрахункова витрата палива, кг/год; – вміст горючої сірки в робочій масі палива %; і – молекулярні маси сірчистого ангідриду і сірки.

Вміст SО₂ в продуктах згорання палива відносно малий. Наприклад, для мазуту при вмісті в ньому сірки =5 %, вміст SО₂ складає приблизно 0,3%. Відносно мала концентрація оксидів сірки в продуктах згорання значно ускладнює вирішення питання їх очищення. Система очищення газів від оксидів сірки повинна забезпечувати достатньо повне їх видалення з газів, можливість використання одержуваних в процесі сіркоочистки кінцевих продуктів і істотно не здорожувати собівартість пари, що виробляється.

Можливо застосування наступних методів очищення газів від SО₂ і SО₃:

1) абсорбція рідкими розчинами різних речовин;

2) адсорбція із застосуванням в якості адсорбенту тверду речовину;

3) поглинання SО₂ і SО₃ різними речовинами з утворенням при цьому інших з'єднань.

Вказані методи очищення звичайно комбінують. Наприклад, адсорбція і абсорбція часто супроводжуються переводом сорбованого газу в інше з'єднання. При деяких методах очищення регенерація поглиненого SО₂ не виробляється, наприклад при вапняному способі очистки, при якому утворившись, в результаті реакції поглинання SО₂, сірчанокислий кальцій CaSО₄, є кінцевим продуктом очищення. Розрізняють методи мокрого і сухого очищення газів.

Відомі дві групи методів мокрого очищення. Перша заснована на здійсненні процесів, при яких спочатку відбувається видалення SО₂ за рахунок його фізичної розчинності в різних поглиначах, потім поглинений SО₂ виділяється з розчинника шляхом його нагріву або видаляється під вакуумом, а розчинник може бути знову використаний для очищення. Найбільш зручним і дешевим поглиначем є вода, проте вона малоефективна при низьких концентраціях SО₂, і тому доводиться застосовувати ефективніші і дорожчі поглиначі. У поглинаючих розчинах використовуються різні поєднання лужноземельних металів (ксилетин, вищі спирти і ін.).

У другій групі методів мокрого очищення, більшого розповсюдженою, як поглинач застосовують водні розчини або суспензії речовин, що переводять оксиди сірки в сульфіти і сульфати. При цьому одним з найбільш ефективних абсорбентів виявився аміак. У такій сірковловлюючій установці аміак вступає у взаємодію з сірчаним ангідридом з утворенням сульфіту амонію:

,

(15.8)

а сульфіт амонію потім поглинає SО₂ з утворенням при цьому бісульфіту амонію:

,

(15.9)

Розчин бісульфіту амонію, що утворився, може бути потім перероблений в товарну продукцію.

Істотними недоліками всіх мокрих методів очищення є насичення очищених газів водяними парами і зниження їх температури, внаслідок чого потоки газу опускаються поблизу місця їх викиду, де концентрація S0₂ може стати більше, ніж при викиді неочищеного газу.

Методи сухого очищення засновані на здатності неорганічних солей металів, в основному оксидів і карбонатів, при високій температурі адсорбувати оксиди сірки з утворенням сульфітів і сульфатів цих металів. В присутності кисню окислення відбувається практично до утворення сульфатів. Адсорбентами можуть бути оксиди алюмінію, марганцю, заліза, калію, натрію і ін.

Описані і інші запропоновані методи мокрого і сухого очищення продуктів згорання палива від оксидів сірки, що видаляються в атмосферу з котлів, не одержали ще широкого промислового застосування унаслідок великих капітальних витрат, необхідних для їх спорудження, а також значних витрат на експлуатацію.

В даний час основними заходами для запобігання забруднення атмосфери оксидами сірки являються методи очищення газу безпосередньо в процесі спалювання палива, а також зменшення концентрації SO₂ і SО₃ в приземному шарі повітря шляхом розсіювання продуктів згорання за рахунок видалення їх в атмосферу високими трубами.