Энергетика. ТЭС и АЭС

Всё о тепловой и атомной энергетике

Индикаторы ЕЭС России

Частота в ЕЭС России
Генерация и потребление (час)
План генерации и потребления
Генерация и потребление (сут)
Температура в ЕЭС России

Гранулированный уголь как адсорбент

Технология очистки фильтрованием через загрузку из гранулированного активного угля

Гранулированный уголь используют в качестве фильтрующей загрузки. Вода проходит через загрузку, оставляя загрязнения, которые затем систематически удаляют. Вода, постепенно освобождаясь от загрязнений, встречает на своем пути зоны, менее насыщенные загрязнениями и, следовательно, более активные.

Компактная загрузка из активного угля выполняет четыре функции: фильтра, биологической среды, катализатора и адсорбента.

Фильтр. Эта функция должна быть сведена до минимума, чтобы избежать забивания загрузки, которое неизбежно наступает без эффективной системы предварительной очистки и приводит к необходимости полной перегрузки слоев угля после каждого цикла. Кроме того, уголь имеет тенденцию к преждевременному истощению, так как извлекает адсорбируемые продукты из хлопьев, с которыми он находится в контакте. Вот почему часто рекомендуется в качестве предварительной ступени использовать фильтрование через песчаную загрузку.

Биологическая среда. Поверхность гранулированного угля представляет собой идеальные условия для роста бактерий. Это явление может помогать очистке, однако может и очень затруднить ее, если биологические процессы в загрузке не контролируются надлежащим образом (анаэробное брожение вызывает появление запахов, забивание загрузки и т. д.).

Адсорбент: адсорбция остается основной функцией активного угля. Необходимо поддерживать хороший контакт воды с углем и предусматривать противоточные системы, когда адсорбционная емкость угля является определяющим фактором экономики процесса. Существует два возможных варианта осуществления адсорбции: на подвижной загрузке и неподвижном слое адсорбента.

Подвижная загрузка обеспечивает возможность проведения процесса в условиях противотока воды и активного угля. Основанием компактной загрузки может служить псевдоожиженный слой, что, между прочим, облегчает вывод активного угля на регенерацию.

Неподвижная загрузка. Применяют 2—3 колонны, работающие последовательно, таким образом, что первую колонну (без снижения общей эффективности работы системы) можно периодически отключать для промывки и подвергать регенерации только наиболее насыщенный уголь (в первой колонне). Таким образом, противоточная система может быть организована путем изменения последовательности работы колонн с 1, 2, 3 на 2, 3, 1 (после регенерации) и т. д.

Технология, которую применяют в этом случае, такая же, как и для песчаных фильтров. При этом особое внимание должно быть уделено системам промывки, чтобы избежать потери всплывающего активного угля с промывной водой.

Адсорбционная емкость угля

Ответ на вопрос: будет ли обработка активным углем экономична или нет, — в значительной степени зависит от его адсорбционной емкости, выражаемой в граммах снятой ХПК на 1 кг активного угля, что характеризует потребность в угле для получения заданного результата. Для данной системы, содержащей загрязненную воду и активный уголь, эта емкость зависит от глубины слоя загрузки и скорости обмена.

Глубина слоя загрузки. Чем больше глубина слоя загрузки, тем легче протекает адсорбция и не наблюдается чрезмерного проскока (принцип, аналогичный наблюдаемому при ионообмене; в то же время обеспечивает полное насыщение верхнего слоя.

Скорость обмена. Эксперименты показывают, что 3 объема воды на 1 объем угля в час редко могут быть превышены при обработке воды с высоким содержанием загрязнений. В процессе обработки питьевой воды, в которой содержание адсорбируемых продуктов очень низкое, любое решение в отношении выбора оптимального варианта должно учитывать высокую строительную стоимость в результате того, что при использовании более высоких скоростей (5—10 объемов на объем в час) следует принимать неполное насыщение угля.

Теоретические положения дают лишь приближенное представление о закономерностях адсорбции. Поэтому все еще приходится прибегать к экспериментам и проводить динамические испытания на колоннах с размерами, достаточными, чтобы результаты могли быть экстраполированы на натурные сооружения.

Регенерация

Активный уголь подобно искусственным адсорбентам является дорогостоящим продуктом. В большинстве случаев простая замена насыщенного активного угля экономически не целесообразна. Поэтому уголь должен быть регенерирован. Для этой цели разработаны три метода: регенерация паром, термическая и химическая регенерация.

Регенерация паром. Применение этого метода ограничено регенерацией углей, использованных для адсорбции легко летучих продуктов. Обработка паром может также предотвращать забивание поверхности зерен и способствовать дезинфекции.

Термическая регенерация осуществляется посредством пиролиза, сжигания адсорбированных органических веществ. Чтобы избежать выгорания угля, его нагревают до температуры 800 °С в контролируемой атмосфере. Это наиболее широко используемый метод, который обеспечивает хорошую регенерацию. Но он имеет два недостатка:

  • во-первых, требует значительных капитальных затрат на устройство многоподовых печей, печей с псевдоожиженным слоем или вращающихся печей. Печь должна быть оборудована системой автоматического управления составом газов, температурой, системой обезвоживания угля на входе и системой его охлаждения на выходе;
  • во-вторых, вызывает большие потери угля (7—10% за каждый цикл), так что после каждых 10—14 циклов первоначальный объем угля будет практически полностью заменен.

Химическая регенерация. Есть технологии, основанные на действии растворителя, используемого при температуре около 100 °С и при высоких значениях pH. Преимущество этой технологии состоит в том, что при тех же капитальных затратах потери активного угля минимальны (около 1% обрабатываемого количества).

Однако использование химических реагентов для регенерации (щелочных реагентов и растворителей) приводит к образованию элюатов, из которых необходимо извлекать растворитель путем дистилляции. Затем загрязнения разрушаются сжиганием, если они не могут быть возвращены в производство.

Этот метод используется реже, чем термическая регенерация. Биологическая регенерация не применяется в промышленном масштабе.



Читайте также:

Последние аварии на объектах электроэнергетики РФ

Энергетика. ТЭС и АЭС © 2012 Использование материалов с сайта разрешается при наличии на него активной ссылки без тегов nofollow и noindex.
Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100