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脱硫技术对比——浙江菲达(2)

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2012/7/26 15:51:12   

 关键词:  脱硫 湿法脱硫 石灰石

2、湿法脱硫工程可以分为以下几个系统:

1)、烟道系统

来自锅炉引风机出口的烟气在脱硫系统不运行时直接进入烟囱排放;当FGD装置运行时,100%的烟气进入脱硫系统进行脱硫,其切换通过三台烟道挡板实现。

当脱硫系统运行时,吸收塔旁路挡板关闭,进口挡板、出口挡板打开,烟气通过增压风机增压后进入吸收塔,完成脱硫后通过吸收塔出口挡板进入烟囱排放;当脱硫系统不运行时,吸收塔进、出口挡板关闭,旁路挡板打开,原始烟气从锅炉引风机出来后直接通过旁路挡板进入烟囱排放。

由于烟气脱硫(FGD)系统都会产生大约2000~4000Pa左右的压力降(系统配置不同产生的阻力降也不同)。在大多数这种情况下,现有的锅炉引风机(ID)不足以弥补系统的阻力损失。为了克服FGD的压力降,就有必要安装增压风机。FGD系统所用的增压风机普遍都设计成带液力调节的轴流式风机。

脱硫风机必须安装在混凝土基础上。为了避免让振动扩散到周围并引起邻近设备出现毛病,基础上应配备减振器。

脱硫系统设置100%容量的旁路烟道,当FGD装置停运时,旁路挡板门全开,FGD装置进出口挡板门关闭,烟气通过烟道从烟囱直接排入大气,增压风机的进出口都设有膨胀节,根据膨胀量在烟道上设有膨胀节并在合适区域设有排放酸水的导淋管,导淋与烟道焊接的接管材质采用不锈钢,酸水排入地沟用的是PP管。

有关烟气换热器的说明:通常情况下,在烟道烟气洗涤以后,进到烟囱以前,烟道气必须再加热到80℃左右(图3)。最常见的再加热器是以蓄热气体为热媒的气体加热器(GGH)。其工作原理是利用经过脱硫的冷烟气吸收进入系统的没有经过脱硫的原始烟气的热量使自身温度上升到国家规定的80℃,同时原始烟气由于放热其温度降低到100℃以下,这样在原始烟气进入吸收塔系统后其烟气温度的波动就相对减小,对于系统的稳定性有一定的作用。

2)、吸收塔系统

美国DUCON公司专利的文丘里吸收塔,其与常规空塔喷淋系统相比最大的区别就在于其在浆液喷淋层与吸收塔烟气入口之间增加了两层文丘里层,其作用是通过制造湍流加强气液传质效果。

(1)吸收塔分为以下3个区域:

①吸收区

对于DUCON公司专利的文丘里吸收塔,其吸收区由两部分组成。除了常规的喷淋层以外,还有一个由两层文丘里棒组成的文丘里棒层。其结构比较简单,直接作用是减小了吸收塔内烟气的流通面积,提高了烟气通过该区域时的流速,在喷淋浆液下落经过文丘里区域时,由于烟气流速较高,在该区域形成一个气液相持段并造成强烈的气液湍流接触,进一步促进烟气中酸性组分向循环浆液的传质,同时使浆液中溶解的SO2等酸性组分部分发生化学反应转化为亚硫酸盐,减少溶解在浆液中的气态SO2等酸性组分的浓度,提高烟气中的SO2等酸性组分向浆液扩散的传质推动力。

每台吸收塔设有3台循环泵,分别为3层喷淋层提供雾化浆液,烟气进入吸收塔后,与吸收塔喷淋浆液逆流接触,其中的SO2等酸性组分与喷淋浆液充分接触,并被其吸收溶解进入浆液,然后随浆液进入氧化浆液池进行进一步的化学反应转化为CaSO3和CaSO4 ,从而达到脱硫的目的。

②循环浆液池

烟气进入吸收塔后,与喷淋浆液逆流接触,其中的酸性组分溶解进入喷淋浆液,并随喷淋浆液一起进入氧化浆液池,在其中发生复杂的物理、化学变化,最终转化为石膏晶体。

关于石膏的结晶,通常采用强制氧化的方法,即采用常规吸收塔的曝气管鼓泡系统或采用德国EKATO公司的Winjet系统。两种技术各有优缺点:

曝气管鼓泡系统由于采用针对整个吸收塔底部均匀铺设,所以具有氧化空气从吸收塔底部平行向上扩散、分布均匀等特点,其缺点就是系统太过复杂,检修、维护不方便;

Winjet系统则是将氧化空气送到侧进式搅拌器前方,依靠侧进式搅拌器的旋转作用将其击碎成小气泡并随池内浆液流向在浆液池中弥散,具有系统简单、维护检修方便等优点。

循环浆液池的用途包括:

· 将亚硫酸盐氧化成硫酸盐

· 溶解新石灰石

· 在石膏形成时使硫酸与溶解的石灰石发生反应,

· 生成石膏晶体。

③除雾区

由于烟气经过吸收区时与喷淋浆液充分接触,烟气达到饱和湿度,同时烟气中携带有大量液滴,为避免这些液滴进入后级系统造成堵塞以及腐蚀后级相关设备,在吸收塔上部,烟气直接流经两个水平安装的除雾器以使水滴含量减至最少。

(2)在吸收塔系统工作时发生的物理、化学变化如下:

SO2, SO3和HCl的吸收

烟气中的SO2和SO3等酸性组分溶解在浆液中:

SO2 + H2O «HSO3- + H+

SO3 + H2O «H2SO4

H2SO3和H2SO4要分别快速中和,以保持SO2和SO3的有效吸收。

酸性组分溶解进入浆液后,随浆液一起进入循环浆液池,在循环浆液池中与浆液中的石灰石(CaCO3)发生如下化学反应:

CaCO3 + 2H+ + HSO3- « Ca2+ + HSO3- + CO2­ + H2O

CaCO3 + H2SO4 « CaSO4+ CO2­ + H2O

CaCO3 + 2HCl « CaCl2 + CO2­ + H2O

上述反应均为在浆液循环池中完成的离子反应。

(3)氧化作用

将亚硫酸盐氧化成硫酸盐时需要向循环浆液池中吹入空气:

氧化作用:2Ca2+ + 2HSO3- + O2 « 2CaSO4 + 2H+

氧化作用之后,则生成石膏晶体:

结晶:CaSO4 + 2H2O « CaSO4 x 2H2O

结晶过程主要在循环浆液池中发生。

整个脱硫系统最核心的就是对系统PH值的控制,PH值的测定点设在石膏排出管道回流到吸收塔的回流管路上,采用一用一备的冗余配置,能较好地反应循环浆液池中的pH值,系统设定的PH值控制在5.5左右。

PH值的调节由新鲜补加到吸收塔中的石灰石浆液来实现,石灰石浆液的加量由调节阀及相应的流量计协调调节实现。

3)、石膏脱水系统

石灰石浆液吸收烟气中SO2的等酸性组分后转化为亚硫酸盐和石膏等固体物质,为维持系统物料平衡,需要将石膏通过石膏排出泵排出系统。石膏通过石膏排出泵排出系统后直接进入石膏浆液旋流站,通过石膏浆液旋流站将石膏浆液分级。其中溢流部分全部进入回用水箱;潜流部分(45%左右含固)分两路,在系统稳定运行时经过石膏浆液箱进入后级处理系统;在系统测得排出石膏密度不在设定范围内时则回流进入吸收塔循环利用。

4)、石灰石制浆系统

湿法脱硫采用石灰石作为吸收剂,可以采用石灰石粉厂的已经磨碎成325目的石灰石粉作为吸收剂,也可以采用块状石灰石作为吸收剂。如果采用石灰石粉作为吸收剂,则石灰石粉由槽罐车运输到现场,并通过汽车泵送入料仓储存。为防止石灰石粉在料仓中发生板结或出现下料不畅的情况,在料仓底部设置气化板,在系统较长时间不投运时手动开启对料仓底部进行吹扫以保证出料通畅,石灰石粉通过小料口的电动抽板阀、星型给料机(带变频电机)出料到石灰石浆液箱,制成合格的石灰石浆液。如果采用块状石灰石作为吸收剂,则需要单独建设一套石灰石磨碎、制浆系统,具体流程为块状石灰石进厂后先利用颚式破碎机破碎成1mm左右的石灰石粉,然后采用电磁除铁器去除其中的金属物质后送到石灰石粉仓。石灰石粉仓中的石灰石粉利用下料装置将石灰石粉送到湿式球磨机中进行制浆,制得的浆液浓度较高(40%左右),而且细度也不是100%合格,所以需要将其送入石灰石浆液旋流站进行分离,分离后合格的石灰石浆液(旋流站溢流部分)送入石灰石浆液箱作为吸收剂,不合格的部分(旋流站底流部分)送回到球磨机重新制浆。

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