Standaard inlaatklep Miller Systeem
NEUTRALISATIE ABSORPTIE
7.4.2 De SO2 wasser aan boord van schepen
Het in dit hoofdstuk beschreven stuk over SOx verwijdering behandeld
een systeem dat door Wärtsilä is ontwikkeld. Het systeem is gemaakt voor brandstoffen tot maximaal 3,5% Zwavel. Het rendement voor de
SOx verwijdering bedraagt 97,15%. Wasser Bypass Uitlaatgas ketel WZI* Motor Meet station NaOH oplossing Koeler Circulatie pompen
Vul van buffertank
Sludgetank Overboord Buffertank PH Overboord Suppletie water Zeewater inlaat Demister Meetstation Waterzuivering*
In het getekende schema staat de wasser op één motor aangesloten, dit wordt dan een “main stream scrubber” genoemd, als er meerdere motoren, bijvoorbeeld de hoofdmotor, hulpmotoren en een hulpketel op dezelfde wasser zijn aangesloten spreken we van een “integrated scrubber”. Het enige verschil met de twee systemen is dat de
“integrated scrubber” voorzien is van één of twee extractieventilatoren. Het systeem is geschikt voor zowel nieuwbouw als voor bestaande schepen, de wasser kan zelfs aan dek opgesteld worden.
Het rookgas dat de motor verlaat wordt, bij voorkeur, eerst door een uitlaatgassenketel geleid. Hier worden de rookgassen al op een lagere
temperatuur gebracht. Dit is in het voordeel voor de SOx wasser omdat
er anders erg veel water verdampt in de wasser. Na de
uitlaatgassenketel treden de rookgassen de wastrap tangentiaal binnen. Het rookgas komt net boven het vloeistofniveau van de wasser uit. De wastrap is uitgerust met drie circulatiepompen waarvan er steeds twee in bedrijf zijn. Een pomp zuigt uit de natte sumptank en perst het rechtstreeks, via sproeiers, terug de wastrap in, terwijl de tweede pomp het water uit de natte sumptank via een met zeewater gekoelde koeler terug de wastrap in pompt. Op deze manier wordt het circulatiewater op een zo laag mogelijke temperatuur gehouden. 65 °C Zo laag mogelijk wil zeggen, ongeveer 65 °C. Het koelen van het rookgas in de wastrap geschiedt door middel van verdamping. Het verdampende water onttrekt warmte aan het rookgas. Het is van belang voor de juiste werking van de wastrap dat deze zo koud
mogelijk blijft. Water heeft de eigenschap dat bij lage temperaturen er meer gas in kan worden opgelost dan bij hogere temperaturen. Verder is de wastrap voorzien van twee gepakte bedden, deze bedden zijn voorzien van zogenaamde Raschig ringen of Pall ringen.
Afbeelding 18. Links een Raschig ring en rechts een Pall ring.
Het water dat uit de sproeiers komt wordt in eerste instantie fijn verneveld, waarna het over de gepakte bedden vloeit. Hierdoor wordt een zeer groot aanrakingsoppervlak verkregen, waardoor het
rendement van de wastrap hoog is.
Omdat er als gevolg van verdamping water uit het systeem verdwijnt en het niveau van de natte sumptank gehandhaafd moet blijven, wordt suppletiewater toegevoerd.
De zuurtegraad van het circulatiewater, de pH, wordt constant
gemeten en op een bepaalde waarde gehouden met behulp van NaOH, Natronloog. Hiertoe zijn in het systeem een NaOH tank, twee NaOH doseerpompen en een pH regeling opgenomen.
In de wastrap wordt de SOx dat eigenlijk een verzamelnaam is voor
2NaOH + SO2
→
Na2SO3 + H2O2NaOH + SO3
→
Na2SO4 + H2OHet Na2SO3 en het Na2SO4 zijn in werkelijkheid in ionvorm in het water
aanwezig. De beide stoffen zijn namelijk zeer goed oplosbaar in water. Als NaOH in water opgelost wordt gaat dit als volgt:
NaOH + H2O
→
Na+ + 2OH- + H+De natriumionen gaan nu met de zwaveloxiden de volgende reactie aan:
2Na+ + SO32-
→
Na2SO32Na+ + SO42-
→
Na2SO4In werkelijkheid zijn deze vergelijkingen veel complexer, echter om het geheel overzichtelijk en begrijpbaar te houden zijn ze eenvoudig gehouden.
PH 6,1 – 6,4 Het is aan te bevelen de pH in de basische trap tussen de 6,1 en 6,4 te
handhaven. Dit heeft puur te maken met de afvangst van CO2, komt de
pH namelijk op 6,5 of hoger dan wordt het aanwezige CO2 in het
rookgas afgevangen volgens:
2NaOH + CO2
→
Na2CO3 + H2OOmdat het milieu in de wastrap zuur is dient de wastrap vervaardigd te zijn van corrosiebestendig materiaal. Voordat het rookgas de wastrap verlaat worden de laatste aanwezige druppeltjes vloeistof verwijderd met behulp van een demister of druppelvanger.
Aanwezige stofdeeltjes in het rookgas, vliegas, worden tevens in de wastrap afgevangen.
Het waswater wordt vervolgens uit de natte sumptank naar de waterzuivering gevoerd. Hier wordt het gevormde slib naar de sludgetank afgevoerd en kan later de wal op worden gegeven. Vanuit de waterzuivering kan het gereinigde water of overboord gepompt worden of, in gebieden waar een “nul” emissie geldt, naar een buffertank worden gepompt.
Als er op zwavelvrije brandstof wordt gedraaid, kan de wastrap op de bypass gezet worden.
7.4.2.1De SO2 wasser aan boord van schepen, Alfa Laval
Om SOx uit de rookgassen te verwijderen heeft Alfa Laval het PureSOx
systeem ontwikkeld. Deze manier van reinigen is ook met behulp van een natte wastrap, scrubber, maar dit kan enerzijds met zeewater gebeuren en anderzijds met zoetwater.
Open-loop Bij dit systeem kunnen we de SOx verwijderen volgens het open-loop systeem of via het closed-loop systeem. In een zogenaamde hybride systeem zijn beide systemen aanwezig.
Het hybride systeem van Alfa Laval is weergegeven op afbeelding 19.
Afbeelding 19. Hybride uitvoering SOx wasser. Bron: Alfa Laval.
De blauwe leiding geeft het open-loop systeem weer. Hier wordt zeewater rechtstreeks aan de wastrap (scrubber) toegevoerd. Jet scrubber, quench In de wastrap, die eigenlijk uit twee gedeelten bestaat, de quench of
de Jet scrubber, en de wastrap zelf, wordt het water verneveld en de aanwezige SOx in het rookgas zal, afhankelijk van de pH van het zeewater, meer of minder oplossen. In de quench wordt het rookgas gekoeld en een deel van de SOx lost hier al in het water op.
Afbeelding 20. De Jet scrubber, quench, en de wastrap. Bron: Alfa Laval.
Nadat de rookgassen de jet scrubber en de wastrap doorlopen hebben en gereinigd zijn van SOx verlaten ze de installatie via de schoorsteen. Bij het open-loop systeem wordt zeewater gebruikt, het zeewater met daarin de opgeloste SOx wordt in gebieden waar dit mag overboord gepompt.
Afbeelding 21. De wastrap. Bron: Alfa Laval.
Bij het open-loop systeem worden geen chemicaliën toegevoegd, de reactievergelijking is dan als volgt:
2 2 2 2 4 2 3 2 4 2 2 4 2 2 SO H O O H SO SO H O H SO + − + − + + → + + +
Closed-loop In gebieden waar geen water met daarin SOx en andere verontreinigingen overboord mogen worden gepompt, wordt
overgeschakeld naar het closed-loop system, dat zijn de rode lijnen in afbeelding 19. Hierbij wordt gebruik gemaakt van zoetwater met additieven zoals NaOH (Natriumhydroxide). Om het water meerdere malen te gebruiken moet het behandeld worden, het moet gekoeld worden, gereinigd en de pH moet geregeld worden. Verder moet er regelmatig water uit het systeem gespuid worden en dit moet weer aangevuld worden met suppletiewater.
Het gespuide water wordt via en separator gereinigd en afgevoerd, dat wil zeggen, de sludge gaat naar een aparte sludgetank, en het water wordt hergebruikt in het systeem.
Bij het closed-loopsysteem is de vergelijking als volgt:
2 2
4 4 2