Известь играет важную роль в защите окружающей среды – не только благодаря ее свойствам, но и природному происхождению, пригодности и доступности для различных сфер применения в секторе защиты окружающей среды.

Известь и продукты ее переработки могут использоваться в различных процессах для связывания кислотообразующих газов, металлосодержащих газообразных веществ и органических остатков в топочных газах мусоросжигающих заводов. Выбор подходящего процесса зависит от загружаемого сырого газа, степени эффективности разделения, которую можно достичь, и метода восстановления продуктов реакции, полученных в результате процесса очистки топочного газа.

Процессы сухой сорбции известны уже много лет и подвергаются постоянному совершенствованию, в этих процессах известь вводится непосредственно в поток топочных газов и продукты реакции разделяются в фильтровальных сепараторах. Альтернативой продуктам извести при определенных пограничных условиях может служить гидрокарбонат натрия NaHCO3 (ниже именуемый бикарбонат натрия), его используют в качестве основного реагента в сухом сорбционном процессе. По сравнению с гидроокисью кальция здесь существуют различия, например, с точки зрения требуемой температуры реакции и количества сорбента, необходимого для достижения нужного эффекта очистки.

Благодаря более высокой температуре реакций с бикарбонатом натрия, можно добиться сбережения энергии в общем селективном каталитическом процессе восстановления NOx (процесс SCR), поскольку при нагревании топочного газа для соответствующего каталитического процесса, необходимо преодолевать меньшую разницу температур. Более того, количество остаточного продукта, выделяющегося при использовании бикарбоната натрия, ниже того, которое выделяется при использовании гашеной извести. В прошлом это приводило к впечатлению, что бикарбонат натрия экологически более полезная добавка к топочным газам. Однако экологическая оценка должна быть более тщательной и включать в себя процессы производства различных сырьевых материалов. По этой причине в Мюнхенском техническом университете на кафедре сырьевых материалов и энергетических технологий профессор Фаульштих провел сравнение обоих сорбентов с экологической точки зрения.

Были исследованы две конфигурации оборудования в качестве референтных сценариев для экологической оценки обеих добавок к газу. Оба сценария базируются на сухом сорбционном процессе с использованием реактора или гасящей установки, соответственно, и рукавного фильтра и различаются способом денитрификации (каталитический SCR и некаталитический SNCR). Для гашеной извести температура процесса определена была на уровне 140° C, для бикарбоната натрия – 180° C. Экологическое воздействие при использовании обеих добавок выявлено с помощью различных категорий влияния на основе рассмотрения всех стадий процесса от производства и до очистки газового потока. Оценка эффективности базируется на следующих категориях влияния:

– парниковый эффект,
– окисление,
– загрязнение водоемов,
– энергопотребление и
– потребление сырья, кроме того,
– на дополнительных параметрах:
• остаточные продукты и
• количество отходов,
при этом использовались соответствующие стандартизованные факторы влияния.

Результаты

Использование гашеной извести в основном оказывает более позитивное влияние на экологию, чем использование бикарбоната натрия в сценарии с SCR (рис. 1). Только по количеству остаточных веществ бикарбонат натрия немного впереди. В этой категории влияния обе добавки демонстрируют примерно одинаковый эффект, если для охлаждения печного газа использовать сточные воды вместо технологической воды.

Однако осадок неорганической соли, возникающий при производстве бикарбоната и вымываемый водой среды, во внимание не принимался, поскольку не может быть отнесено ни к одной из категорий влияния. Кислотные осадки хлоридов нейтрализовались до солей и выводились через водоприемник. На 1 т отходов почти 25 кг неорганических солей выводились с водой во время производства бикарбоната натрия в количестве, необходимом в дальнейшем для процесса очистки газов.

Что касается исследований альтернативного сценария, основанного на некаталитическом процессе SNCR,  то здесь преимущество гашеной извести еще более очевидно, энергопотребление и объем сопутствующих. Выбросов вместе с климатическим эффектом снижены,  благодаря  избыточному  вторичному нагреванию печных газов (рис. 2).

1 Конфигурация для каталитического процесса SCR

2 Конфигурация для некаталитического процесса SNCR

Заключение

Решающим критерием для оценки результатов является значимость соответствующих категорий влияния. В исследовании, проведенном Мюнхенским техническим университетом, такие категории влияния, как парниковый эффект, энергопотребление и расход сырьевого материала имели высший приоритет. Как показали результаты изучения референтных сценариев процесса с SCR-установками, гашеная известь экологически более пригодно для применения с точки зрения парникового эффекта и  энергопотребления. Однако изменение входных параметров и конфигурации оборудования могут повлиять на результат и изменить его.

 Чем выше стехиометрический фактор использования гашеной извести, тем хуже ее способность вступать в реакции и тем большим оказывается количество энергии, необходимой для вторичного нагрева печных газов, что ведет к повышению выбросов и, следовательно, к нежелательным результатам для окружающей среды.

Цемент. Известь. Гипс