Технологическая схема комплексной очистки от летучей золы, SO2 и NOx с использованием активированного угля впервые была разработана на мусоросжигательном заводе в городе Дюссельдорф (Германия) применительно к установке, сжигающей 450 000 т/ год (12,5 т/ч) мусора, с расходом дымового газа 80 000 м3/ч.
В соответствии с рисунком ниже очистка от основных количеств SOx осуществляется с использованием мокросухой технологии с впрыскиванием раствора извести. Размещенный за абсорбером электрофильтр обеспечивает обеспыливание потока с удалением соединений кальция и летучей золы. Затем дымовой газ подвергается очистке от тяжелых металлов, Cl- и F-производных углеводородов (в том числе диоксинов и фуранов) и остаточных количеств SOx, HCl. Очистка от NOx происходит в DeNOx-реакторе в движущемся слое активированного угля при температуре 130 °С.
Сухая газоочистка от NOx и SO2 и пыли с использованием активированного угля и «системы Дюссельдорф»
Очистка от NOx реализуется в скруббере с интенсивным орошением в водном растворе извести, соды или поташа и Fe(II) ЭДТА (0,1 моль/л). Имеются патентные данные о возможности использования водной суспензии известняка.
В скруббере при использовании поташа протекают реакции:
K2CO3 +SO2 = K2SО3 + СO2 ;
K2SO3 + Н2O + SO2 = 2KHSO3 ;
Fe(II)L NO + K2SO3 = Fe(II)L + K2SO4 +0,5N2;
2Fe(II)L NO +5KHSO3 = 2Fe(II)L +N(SO3K)3 + NH(SO3 K)2 + 2H2O,
приводящие к поглощению S02 и образованию труднорастворимых амидо- и имидосульфонатов.
Есть достаточно подробные технологические схемы процесса, которые предусматрива ют предварительное обеспыливание газа в электрофильтре, охлаждение до 95 °С и непрерывную регенерацию раствора. Последний циркулирует через систему аппаратов, где получаемые по уравнениям малорастворимые амидо- и имидо-сульфонаты выделяются из циркулирующего раствора на барабанных фильтрах и отмываются чистой водой. 3атем эти соли подвергаются термическому разложению до NH3, SO2 и KHSO4:
6NH(SO3K)2 = 2N2 +2 NH3 + 6K2SO4 + 6SO2.
Образующиеся при этом газы поступают в воздух горелок котла.
Фильтрат после отделения солей частично возвращается в скруббер, частично поступает в установку для получения гипса и регенерации KOH по реакциям:
K2SO4+ Са(ОН)2 = CaSO4 + 2КОН;
K2SO3 + Са(OН)2 = CaSO3 + 2KOH.
В связи с частичным окислением двухвалентного железа до Fe(III) и его потерей в системе регенерации раствора в технологической схеме предусматриваются непрерывное введение комплекса Fe(II)ЭДТА и специальный аппарат, в котором обеспечивается восстановление трехвалентного железа до двухвалентного.
Из рассмотрения приведенных реакций следует, что в описываемом методе в конечном счете в присутствии растворимого в воде катализатора происходит взаимодействие двух токсичных реагентов NOx и SO2, приводящее к их обоюдной нейтрализации. Теоретически катализатор и поташ в процессе не расходуются. В согласии с химическими реакциями процесса оптимально применять этот метод для очистки газа котлов, сжигающих угли со средней концентрацией SO2. В этом случае степень очистки от NOx и SO2 может достигать соответственно 80-85 и 90 %. Возможность использования этой технологии для очистки дымового газа, не содержащего оксидов серы, не очевидна и экспериментально не исследовалась.
Испытания этой технологии в США были проведены на ТЭС на пилотной установке (1,5 МВт). Эффективность очистки от NOx и SO2 достигала соответственно 60 и 100 %. По оценке Аргонской лаборатории ЭПРИ, дополнительные капитальные затраты на этот метод очистки от NOx составят 1/8 затрат на технологию СКВ, поскольку в данном случае используется технология мокрой сероочистки, модифицированная для улавливания NOx лишь узлом для выделения калийных солей и системой подачи растворимого в воде хелатного комплекса железа (II). Стоимость процесса, связанного с процессом регенерации катализатора, при чтих расчетах не учитывалась.
Была предпринята попытка реализовать эту технологию на пылеугольной ТЭС города Хейден в Германии. Однако опытные испытания показали, что высокая стоимость катализатора, его потери в процессе и недостаточная отработка стадии регенерации делают процесс нерентабельным.