Ini Teknologi Filter untuk Mengurangi Polusi PLTU Batubara

LIVERPOOL - Tantangan utama yang dihadapi Pembangkit listrik tenaga uap batu bara atau PLTU batu bara saat ini adalah mengurangi emisi untuk memenuhi standar yang semakin ketat. Filter yang dirancang khusus akan membantu tetapi, seperti yang ditemukan pengamat teknologi dari Inggris, Mitch Beedie, pembuangan limbah masih menjadi masalah besar.

Dikutip dari Power Technology, tingkat SO2 (Sulfur dioksida) di pembangkit listrik tenaga batu bara saat ini dapat dikurangi dengan wFGD (wet flue gas desulfurisation) atau penyerapan pengering semprot misalnya, NOx (mono-nitrogen oksida) dengan reduksi katalitik selektif dan merkuri dengan pencucian batu bara.

Namun, ini tidak cukup dan gas buang perlu diproses lebih lanjut untuk pengurangan yang tepat. Mungkin teknik yang paling menjanjikan adalah ReACT (teknologi kokas aktif regeneratif) J-Power Entech. Dikombinasikan dengan metode lain, ini menyesuaikan dengan pembangkit berbahan bakar batu bara untuk memotong SO2 dan NOx menjadi hanya satu digit (parts per million) ppm, sebanding dengan pembangkit berbahan bakar gas alam.

ReACT menyaring polutan menggunakan kokas aktif sebagai adsorben kering yang dapat diregenerasi, dan dimasukkan ke hilir perangkat kontrol partikulat utama, biasanya ESP atau filter kain. Ia dapat menangkap lebih dari 98 persen SO2 dan SO3 yang tersisa , 30 persen hingga 60 persen NOx, 90 persen merkuri, dan 50 persen partikulat. Teknik ini menarik untuk utilitas yang membakar PRB (Powder River Basin) atau batubara belerang rendah lainnya. Dan, karena prosesnya hanya menggunakan 1 persen air dari wFGD konvensional, ini cocok untuk lokasi dengan pasokan, pengolahan, atau pembuangan air yang sulit.

Bahkan menghasilkan produk sampingan asam sulfat yang dapat dijual. Proses tersebut telah digunakan di beberapa lokasi di Jepang, dan didemonstrasikan di AS di pembangkit listrik North Valmy oleh Hamon Research-Cottrell sebagai bagian dari proyek EPRI (Electric Power Research Institute).

Dimasukkan hilir presipitator elektrostatik
Amonia disuntikkan ke dalam gas buang hulu, yang kemudian mengontak unggun kokas aktif yang bergerak perlahan dalam bentuk pelet sebagai penyerap proses. Kokas aktif lebih mudah diproduksi dan hasilnya lebih murah daripada karbon aktif. Ini diproduksi oleh aktivasi uap pada sekitar 900 ° Celcius dan memiliki luas permukaan 150m²/g-300m²/g, kurang dari karbon aktif tetapi jauh lebih tinggi dari batubara metalurgi.

"Dikombinasikan dengan metode lain, ReACT melakukan retrofit ke pembangkit berbahan bakar batu bara untuk memangkas SO2 dan NOx menjadi hanya satu digit ppm," kata Beedie.

Kokas yang diaktifkan menghilangkan SO2 , SO3 , NOx, Hg, dan polutan lainnya melalui adsorpsi, kemisorpsi dan reaksi katalitik yang ditingkatkan dengan adanya amonia. Proses tersebut tidak mengkonsumsi air atau kehilangan air ke aliran pembuangan limbah, dan kinerjanya meningkat dengan suhu gas buang bagian belakang yang lebih rendah. Total luas permukaan karbon yang bersentuhan dengan gas buang dan waktu kontaknya jauh lebih tinggi dibandingkan injeksi karbon aktif dari ESP atau FF. Benturan dengan pelet kokas melintasi unggun bergerak juga menangkap partikulat. Penyerap kokas aktif sarat polutan diproses dalam bejana regenerator termal yang menyelesaikan reduksi NOx menjadi N2 dan menghilangkan SOx.

Kokas aktif pada suhu gas buang diumpankan melalui hopper kunci ke bagian atas regenerator. Kokas jatuh ke bawah melalui tiga bagian penukar panas tidak langsung untuk pemanasan awal, pemanasan dan pendinginan kokas regenerasi, yang kemudian dibuang melalui hopper kunci.

Gas kaya belerang (SO2 , N2 , CO2 dan H2O) mengalir ke pabrik asam untuk produksi konvensional asam sulfat yang dapat dipasarkan, dan tidak ada pelepasan uap atau uap SO3. Kokas yang diaktifkan dapat menyerap merkuri dalam jumlah yang cukup besar, yang tertahan dalam kokas dan disaring untuk menghilangkan partikel halus sebelum dikembalikan ke penyerap.

Menurut wakil presiden eksekutif produk dan teknologi untuk Hamon Research-Cottrell, H James Peters, kokas aktif make-up segar menggantikan kerugian akibat pemisahan partikel halus setelah regenerasi dan karbon yang dikonsumsi dalam reaksi regenerator.

"Make-up sekitar 4.000kg/y/MW hingga 6.000kg/y/MW. Bahan bebas merkuri ini dibuang, digunakan sebagai bahan bakar, atau digunakan kembali sebagai penyerap karbon di tempat lain," katanya.

Menggunakan dan membuang karbon

Kokas aktif butiran berulang kali didaur ulang antara menara adsorpsi dan regenerasi, dengan keausan mekanis secara bertahap mengurangi ukuran butiran. Reaksi dalam regenerator juga menggunakan beberapa karbon, dan aliran make-up dari kokas aktif menggantikan kehilangan ini. Tingkat pasokan kokas yang diaktifkan adalah kurang dari 1,5 persen dari tingkat sirkulasi.

Tidak seperti katalis lainnya, yang cenderung memburuk dari waktu ke waktu dengan hilangnya aktivitas karena penuaan, pengotoran, dan kontaminasi, kinerja kokas aktif ReACT justru meningkat seiring waktu. Regenerasi meningkatkan aktivitas dengan mengekspos permukaan segar dan mikropori melalui reaksi karbon, dan meningkatkan jumlah gugus fungsi pada permukaan katalis dari sisa sulfur, oksigen, dan nitrogen. Regenerasi sorben sangat mengurangi logistik lokasi untuk pemrosesan pembuatan reagen dan penanganan limbah dibandingkan dengan proses FGD lainnya.

"ReACT menyaring polutan menggunakan kokas aktif sebagai adsorben kering yang dapat diregenerasi," ujarnya.

Pembangkit batubara bersih?

ReACT memiliki jenis kinerja yang diperlukan untuk memenuhi kontrol yang lebih ketat. Terutama, retrofit telah menjadikan pembangkit listrik Isogo 2x600MW milik J-Power di dekat Yokohoma di Jepang sebagai pembangkit listrik tenaga batu bara terbersih (intensitas emisi terendah) di dunia. Ini membakar batubara rendah sulfur dalam boiler ultrasupercritical efisiensi tinggi dengan pembakar dan kontrol NOx rendah, bersama dengan SCR primer, electrostatic precipitator (ESP) dan ReACT.

Ketika Isogo diberdayakan kembali pada tahun 2002, pabrik tersebut berusia lebih dari 30 tahun. J-Power mengganti dua unit berbahan bakar batu bara kuno dengan dua unit 600MW, lebih dari dua kali lipat kapasitas pembangkitan sekaligus benar-benar memangkas emisi. Isogo sekarang biasanya beroperasi dalam kisaran konsentrasi ppm satu digit untuk SO 2 dan NOx, kurang dari 5mg/Nm³ untuk partikulat, dan lebih baik dari 90 persen kontrol unsur dan merkuri teroksidasi. Yang tentunya hanya menyisakan CO2 .

Peningkatan teknik pembangkit listrik akan membantu mengurangi emisi karbon dioksida, dengan pembangkit listrik tenaga batu bara terbaik (dan Isogo adalah salah satu yang paling efisien) masih hanya mencapai sedikit di atas 40 persen. Namun, emisi nol yang tepat akan membutuhkan penangkapan dan penyimpanan CO2 ( CCS). Ini adalah harapan besar untuk membuat industri pembangkit batubara benar-benar bersih, tetapi apakah itu praktis dan hemat biaya adalah masalah yang berbeda. Dengan kesepakatan lemah lainnya di KTT iklim Cancun baru-baru ini, kita kehabisan waktu.