Tecnologie cinesi di desolforazione: prodotti e applicazioni? 

Quando parlano delle tecnologie cinesi di desolforazione, molti immaginano immediatamente solo enormi assorbitori nelle centrali termoelettriche. Ma in realtà, se si scava più a fondo, la gamma di soluzioni e le sfumature della loro applicazione sono molto più ampie e interessanti. Un errore comune è presumere che tutto dipenda solo dall'acquisto di reagenti, come il calcare, e il resto sia una questione di tecnologia. In realtà, dalla scelta di un circuito specifico alle complessità del funzionamento in loco, ci sono molti dettagli che determinano se l'installazione funzionerà a meraviglia o diventerà un mal di testa per anni. Condividerò alcune osservazioni basate sulla pratica.

Dalla teoria allo “sporco”: l’evoluzione degli approcci

Storicamente, la Cina ha posto grande enfasi sui metodi umidi di calcare e gesso, che sono stati una sorta di standard di riferimento per le grandi unità di generazione di energia. Sembrerebbe che la tecnologia sia stata testata in tutto il mondo. Ma le caratteristiche locali del combustibile, i requisiti per il sottoprodotto - gesso e, soprattutto, i problemi del consumo di acqua e delle acque reflue hanno costretto gli ingegneri a perfezionare costantemente gli schemi. Non puoi semplicemente prendere e copiare un progetto tedesco o giapponese. Ad esempio, quando il carbone ha un elevato contenuto di ceneri o una composizione specifica di ceneri, un sistema idrociclonico standard potrebbe intasarsi più spesso del previsto. È stato necessario sperimentare il prelavaggio dei fumi o la modifica degli ugelli spruzzatori.

Un altro approccio, i metodi semi-secco e secco, ha gradualmente iniziato ad acquisire peso, soprattutto per le caldaie industriali più piccole o per gli ammodernamenti in cui non c’era spazio per ingombranti sistemi di trattamento delle acque reflue. Qui i produttori cinesi, basandosi sull'esperienza, hanno iniziato a offrire soluzioni piuttosto eleganti con letto fluidizzato circolante (CFB) e iniezione di calce idrata. L'efficienza è leggermente inferiore, ma è più facile da usare e non ci sono problemi con i rifiuti liquidi. Ma anche questo ha il suo "rastrello": la finezza della macinazione dell'assorbente, l'uniformità della distribuzione del gas nel reattore, la lotta contro l'adesione all'apparato - tutto ciò ha richiesto una messa a punto sul posto.

Mi viene in mente un caso interessante: hanno provato ad adattare uno schema standard a secco in uno dei forni per cemento. Gli indicatori calcolati erano buoni, ma in pratica l'efficienza della desolforazione è aumentata. Si è scoperto che il colpevole erano le fluttuazioni significative della temperatura e del volume dei gas in uscita dal forno, per le quali il progetto originale non prevedeva indennità sufficienti. Abbiamo dovuto modificare al volo il sistema di dosaggio e introdurre un ulteriore circuito di controllo della temperatura davanti al reattore. Questo è un tipico esempio in cui la teoria incontra condizioni non ideali della produzione reale.

Prodotti chiave e “hardware”: cosa si nasconde dietro le sigle

Quando si parla di prodotti non possiamo limitarci ai soli reagenti chimici. Si tratta sempre di una questione complessa: una licenza tecnologica, un design di base, attrezzature chiave e, naturalmente, gli stessi assorbenti. Tra i reagenti, oltre al classico carbonato di calcio, viene sempre più utilizzato l'idrossido di calcio per i metodi a secco e, in casi particolari, il bicarbonato di sodio. Quest'ultimo offre un'efficienza molto elevata, ma il prezzo è diverso. La soluzione è sempre un compromesso.

Per quanto riguarda le attrezzature, le società di ingegneria cinesi hanno fatto grandi progressi qui. Non stiamo parlando solo degli assorbitori o dei reattori CFB stessi, ma anche dei sistemi ausiliari. Ad esempio, sistemi per la preparazione e l'iniezione di sospensioni di calcare. La qualità e l'affidabilità delle pompe miscelatrici idrauliche, la resistenza all'usura degli ugelli spruzzatori: da queste apparentemente inezie dipende la stabilità dell'intera installazione. Ho visto situazioni in cui hanno risparmiato denaro sugli iniettori e, dopo sei mesi di funzionamento, l'efficienza è diminuita del 15% a causa di spruzzi irregolari ed erosione.

Separatamente meritano di essere evidenziati i sistemi di monitoraggio e controllo. I progetti cinesi moderni includono quasi sempre sistemi di controllo automatizzato dei processi abbastanza avanzati che non solo leggono i dati, ma consentono anche di ottimizzare il consumo di reagenti in base ai parametri attuali del gas (SO2, O2, temperatura). Ma l’implementazione di un tale sistema è solo metà dell’opera. È importante che il personale in loco comprenda la logica del suo funzionamento e non si limiti a seguire ciecamente le istruzioni. È capitato che gli operatori disattivassero la correzione automatica del flusso, preferendo la modalità manuale “al tatto?”, che ha annullato ogni potenziale risparmio.

Ambito di applicazione: energia esterna

Sebbene il settore energetico sia il principale consumatore, le tecnologie di desolforazione si stanno attivamente spostando verso altri settori. La metallurgia, in particolare gli impianti di sinterizzazione e gli altiforni, rappresenta una sfida più seria. La composizione dei gas è più complessa, la temperatura è più elevata e il carico di polvere è maggiore. Qui vengono spesso utilizzate soluzioni ibride. Ad esempio, prima un metodo a secco o semi-secco per la pulizia primaria e il raffreddamento, quindi una pulizia aggiuntiva utilizzando un metodo più discreto. Gli appaltatori cinesi hanno accumulato una notevole esperienza in tali schemi di combinazione.

L’industria del cemento è una storia speciale. Qui spesso non è solo l’SO2 ad essere al centro dell’attenzione, ma anche i mercaptani e altri gas acidi. Un'interessante applicazione della tecnologia è nei forni, dove i componenti alcalini delle stesse materie prime (ad esempio alcune argille) possono essere utilizzati per legare lo zolfo. Ciò richiede una profonda comprensione della stessa tecnologia di produzione sottostante. I progetti di successo vengono sempre realizzati in stretta collaborazione con gli esperti di impiantistica.

Un settore meno ovvio ma in crescita è quello degli inceneritori e delle caldaie a biomassa. I volumi dei gas sono più piccoli, ma la composizione può essere molto variabile. Per tali strutture vengono spesso scelte soluzioni modulari compatte basate su assorbenti secchi con filtri a maniche. Il punto chiave qui è la corretta selezione del tessuto filtrante che sia resistente alle condizioni e un accurato sistema di dosaggio dell'assorbente in grado di rispondere rapidamente ai picchi di concentrazione di SO2.

Sfide pratiche e lezioni

Nessun progetto è completo senza sovrapposizioni. Uno dei problemi comuni di cui raramente si parla negli opuscoli è la qualità dell'acqua per la preparazione della sospensione. Un'elevata durezza o un contenuto di cloruro possono causare depositi nelle linee e intasamenti degli iniettori. In uno degli stabilimenti dell'Asia centrale era necessario installare urgentemente un ulteriore sistema di addolcimento dell'acqua, che non era previsto nel contratto originale.

Altro punto dolente è lo smaltimento dei prodotti della desolforazione. Il gesso proveniente da sistemi a umido deve soddisfare gli standard per essere venduto. Se qualcosa fosse andato storto nel processo (ad esempio, l'ossidazione con solfito fosse stata incompleta a causa delle scarse prestazioni del sistema di aerazione), il materiale risultante sarebbe stato di bassa qualità, cosa che nessun trasformatore accetterebbe. Doveva essere demolito, il che ha ucciso l'intera economia del progetto. Pertanto, ora sempre più attenzione viene prestata non solo all'impianto principale, ma anche alle unità di lavorazione e purificazione del sottoprodotto.

La cultura operativa è forse il fattore meno tecnico ma critico. L'installazione più avanzata può essere rovinata in sei mesi se non viene effettuato un monitoraggio regolare, le pompe non vengono bloccate e i sensori non vengono calibrati. Ho visto come in uno stabilimento, a causa della sostituzione prematura delle guarnizioni di una pompa a sospensione, si è verificata una perdita che ha corroso la soletta di fondazione. La riparazione dell'attrezzatura costa pochi centesimi rispetto al ripristino delle fondamenta e ai tempi di inattività.

Uno sguardo dall'interno: un esempio di istituto specializzato

Per essere più specifici, possiamo prendere come esempioChengdu Yizhi Technology Co.(il loro sito web èhttps://www.yzkjhx.ru). Questo non è solo un venditore di attrezzature, ma un istituto di design creato sulla baseChengdu Huaxi Chemical Technology Co.Con un capitale sociale di 120 milioni di yuan, dal 2013 si dedicano alla fornitura di soluzioni complete. Il loro lavoro mostra chiaramente l'evoluzione dell'approccio: dalla fornitura di singoli componenti al ciclo completo - dalla ricerca di laboratorio e test pilota alla progettazione, consegna, installazione e messa in servizio.

Dalla loro pratica risultano interessanti i progetti per acciaierie in cui sono stati utilizzati metodi combinati. Ad esempio, il loro sviluppo è stato utilizzato nell'impianto di sinterizzazione: un sistema di iniezione di assorbente secco nel condotto del gas seguito da filtrazione, ma con raffreddamento preliminare e umidificazione del gas in una camera speciale. Ciò ha permesso di ottenere un rendimento stabile oltre l'efficienza di base del 90% anche con una composizione di carica instabile. È importante che non si limitino a installare l'impianto, ma effettuino test preliminari su un'installazione pilota, selezionando il tipo e la granulometria ottimali dell'assorbente appositamente per questa materia prima.

Un altro punto significativo di queste aziende è lavorare con i sottoprodotti. In alcuni suoi progetti per sistemi ad umidoTecnologia Chengdu Yizhisi concentra non solo sulla produzione di gesso commerciale, ma sta anche valutando le opzioni per produrre acido solforico o zolfo elementare da flussi concentrati di SO2. Questo è il livello successivo, che indica la profondità di sviluppo della catena tecnologica. Naturalmente, tali decisioni non sono sempre giustificate dal punto di vista economico e richiedono uno studio approfondito di fattibilità, ma il fatto stesso di tale competenza è importante.

Da che parte soffia il vento? Alcune considerazioni finali

Guardando al futuro, la tendenza è quella della flessibilità e dell’integrazione. Semplice? In scatola? le decisioni diventano una cosa del passato. Ci sono sempre più richieste di sistemi in grado di funzionare su un’ampia gamma di carichi (il che è importante per le fonti di energia rinnovabile), essere monitorati e diagnosticati a distanza e, soprattutto, essere pronti a standard più severi non solo per SO2, ma anche per le emissioni associate come metalli pesanti o NOx.

Il lavoro sugli assorbenti continua. Ciò include l’aumento della reattività dei materiali a base di calce grazie a una lavorazione speciale e lo sviluppo di assorbenti multifunzionali in grado di catturare contemporaneamente diversi inquinanti. Ma qualsiasi innovazione deve dimostrare la sua economia non in laboratorio, ma nelle condizioni di un flusso industriale reale, spesso lontano dall’ideale.

Quindi, tornando all’inizio, le tecnologie di desolforazione cinesi non sono più una questione di “compra e consegna”. Si tratta di un'ingegneria completa, di un profondo adattamento alle condizioni del cliente e, in definitiva, della capacità di risolvere problemi pratici che sorgono sempre all'intersezione tra la bella teoria e la dura realtà della produzione. E l'esperienza, anche negativa, accumulata negli anni di realizzazione di progetti sia all'interno che all'esterno della Cina, è forse la risorsa più preziosa qui.