我公司積累濕式煙氣脫硫除塵吸收塔運行經(jīng)驗,及近年來國內(nèi)外的發(fā)展趨勢,運用旋流SO2射流壓力霧化專利技術(shù)(專利號:200730028055.4),研制的噴淋霧化脫硫裝置,它克服了石灰石/石膏法容易結(jié)垢、鈉堿法運行費用高的缺點。在噴淋塔內(nèi)部吸收劑漿液噴霧形成較大氣液接觸界面,煙氣與液體霧粒逆流,在霧粒降落過程中吸收SO2并落在下部循環(huán)池。煙氣向上流動,經(jīng)除霧裝置脫除去其攜帶的霧粒后排出塔外。
該工藝綜合石灰法與鈉堿法的特點,解決了石灰法的塔內(nèi)易結(jié)垢的問題,并具備鈉堿法吸收效率高的優(yōu)點。
一、工藝流程介紹
多管旋風除塵器(預除塵,除去大部分粗顆粒粉塵,根據(jù)用戶條件或煙氣原始參數(shù)選擇可用可不用)來的煙氣經(jīng)增壓風機加壓(在全壓有余量可不用)之后,進入文丘里噴淋霧化裝置的收縮管,氣流速度增大,至喉管時流速達到最大。在喉管處加入的洗滌水被高速氣流沖擊,形成液滴并發(fā)生霧化,塵粒被潤濕。在塵粒之間以及液滴與塵粒間發(fā)生碰撞和凝聚。在擴散管,氣流速度銳減,便于形成較大的含塵霧粒。(當洗滌水中加有堿液時(PH值≥12),堿液良好的霧化,當二氧化硫氣體通過時候,能夠很好的與堿液混合反應,達到脫硫的效果)。此后煙氣進入噴淋塔筒體,在噴淋塔內(nèi)部上升階段(流速在1.5-2m/s)與吸收劑漿液噴霧形成較大氣液接觸界面,煙氣與液體霧粒逆流充份接觸,在霧粒降落過程中吸收SO2 并捕潤塵粒,濕潤的塵粒向下流入脫硫塔底部,從溢流孔排出進入沉淀池。在筒體內(nèi)上升的凈化后的氣體經(jīng)過氣水分離器除霧脫水,完成整個除塵脫硫程序,之后通過筒體上部錐體部分引出。含塵廢液通過筒體底部溢流孔排入沉淀池,(溢流孔有水封設計防止漏氣,并設有清理孔便于進行筒體底部清理)經(jīng)沉淀(除灰)并加堿(再生)后循環(huán)使用。
同時,為了方便脫硫系統(tǒng)的檢修和應付緊急情況,有條件情況下可并建一旁路煙道。
二、工藝流程化學反應原理
此處主要涉及的是含塵廢液的循環(huán)再生問題,可按用戶的脫硫要求及運行費用分為“鈉-鈣雙堿法”及“純堿單堿法”兩種方法,鈉-鈣雙堿法是利用純堿脫硫,消石灰重生的方法減少純堿的使用,但向較純堿單堿法需增設一個重生池及一套重生池攪拌裝置;純堿單堿法則較為簡單,在清水池內(nèi)定時加入純堿即可達到脫硫效果。
1. 鈉-鈣雙堿法 主要化學方程式如下
基本化學原理可分為脫硫過程和再生過程兩部分。
在塔內(nèi)吸收SO2
Na2CO3+SO2=Na2SO3+CO2 (1)
Na2SO3+SO2+H2O=2NaHSO3 (2)
2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O (3)
其中式(1)是啟動階段純堿溶液吸收SO2反應方程,式(2)是運行過程的主要反應式,式(3)是再生液PH較高時的主要反應式。
用消石灰再生
Ca(OH)2+Na2SO3+1/2H2O=2NaOH+CaSO3·1/2H2O
Ca(OH)2+2NaHSO3=Na2SO3+CaSO3·1/2H2O+3/2 H2O
在石灰漿液(石灰達到達飽和狀況)中,NaHSO3很快與Ca(OH)2 反應從而釋放出[Na+],[SO32-]與[Ca2+]反應,反應生成的CaSO3以半水化合物形式沉淀下來從而使[Na+]得到再生。Na2CO3只是一種啟動堿,起動后實際上消耗的是石灰,理論上不消耗純堿(只是清渣時會帶也一些,被煙氣中氧氣氧化會有損失,因而有少量損耗)
再生的NaOH和Na2SO3等脫硫劑循環(huán)使用。
2. 純堿單堿法 主要化學方程式
Na2CO3+SO2=Na2SO3+CO2 (1)
Na2SO3+SO2+H2O=2NaHSO3 (2)
其中式(1)是啟動階段純堿溶液吸收SO2反應方程,式(2)是運行過程的主要反應式
三、工藝特點
與其它脫硫工藝相比,噴淋霧化脫硫工藝原則上有以下優(yōu)點:
1)、 運用旋流射流技術(shù)、壓力霧化和文丘里管技術(shù),設備阻力小
2)、 用鈉堿液脫硫,循環(huán)水基本上是[Na+]的水溶液,在循環(huán)過程中對水泵、管道、設備均無腐蝕與堵塞現(xiàn)象,便于設備運行與保養(yǎng);
3)、 吸收劑的重生和脫硫渣的沉淀發(fā)生在塔外,這樣避免了塔內(nèi)堵塞和磨損,提高了運行的可靠性,降低了操作費用;
4)、 鈉基吸收液吸收SO2速度快,故可用較小的液氣比1:1-2,達到較高的脫硫效率;
四、技術(shù)特點
我公司已經(jīng)在多個項目上已經(jīng)應用成熟的多管除塵+噴淋霧化脫硫工藝技術(shù)。較之其它脫硫工藝,該工藝具有以下優(yōu)點:
1)、具有最佳的性價比。該工藝技術(shù)與國內(nèi)外其它脫硫技術(shù)相比脫硫效率達到75-90%,而且液氣比遠遠低于其它鈣法技術(shù)。具有工藝流程簡單,投資省、綜合運行成本低的特點。脫硫后的煙氣SO2排放可以在高濃度情況下完全滿足環(huán)保排放要求,并且煙氣含塵量進一步減少,可以實現(xiàn)花錢少、辦實事的目的;
2)、該工藝在燃煤鍋爐的除塵脫硫項目中運行效果非常好,這已從多個項目中得到了證實;
3)、技術(shù)成熟,運行可靠性高。該工藝技術(shù)煙氣脫硫裝置投入率為90%以上,系統(tǒng)主要設備很少發(fā)生故障,因此不會因脫硫設備故障影響正常生產(chǎn)系統(tǒng)的安全運行;
4)、對操作彈性大,對煤種變化的適應性強。該技術(shù)用堿液作為脫硫劑,工藝吸收效果好,吸收劑利用率高,可根據(jù)爐窯煤種變化,適當調(diào)節(jié)pH值、液氣比等因素,以保證設計脫硫率的實現(xiàn);
5)、再生和沉淀分離在塔外,大大降低塔內(nèi)和管道內(nèi)的結(jié)垢機會;
6)、鈉堿循環(huán)利用,損耗少,運行成本低;
7)、正常操作下吸收過程無廢水排放;
8)、灰水易沉淀分離,可大大降低水池的投資;
9)、脫硫渣無毒,溶解度極小,無二次污染,可考慮綜合利用;
10)、鈉堿吸收劑反應活性高、吸收速度快,可降低液氣比,從而既可降低運行費用,又可減少水池、水泵和管道的投資;
11)、石灰作再生劑(實際消耗物),運行成本低。
12)、可以用廢堿液作為脫硫劑,進一步降低成本。
13)、工藝簡單,比較適用于中小型工業(yè)鍋爐和爐窯配套使用。
五、除塵脫硫系統(tǒng)各項性能參數(shù)
序號 |
技術(shù)指標 |
單位 |
技術(shù)參數(shù) |
1 |
除塵脫硫系統(tǒng)總壓力損失 |
Pa |
~2200 |
陶瓷多管除塵器(有條件情況下使用) |
Pa |
~900 |
|
噴淋霧化脫硫裝置 |
Pa |
~1300 |
|
煙風道 |
Pa |
|
|
2 |
循環(huán)液氣比 |
L/Nm3 |
1~3 |
3 |
SO2脫除率 |
% |
75~90 |
4 |
除塵效率 |
% |
≥98 |
5 |
煙氣排放濃度 |
mg/m3 |
≤200 |
6 |
林格曼黑度 |
級 |
<Ⅰ級 |
7 |
出口煙氣溫度 |
℃ |
50-80 |
8 |
消耗 |
|
|
脫硫劑(Na2CO3)(規(guī)定品質(zhì)) |
kg/h |
根據(jù)要求計算 |
|
工業(yè)水(規(guī)定品質(zhì)) |
m3/h |
根據(jù)要求計算 |
|
電力(BMCR工況設備耗電量) |
kW.h |
根據(jù)要求計算 |
|
9 |
除塵脫硫塔設計壓力 |
Pa |
6000 |
10 |
BMCR時煙氣空塔流速 |
m/s |
1.5-3 |
11 |
陶瓷多管除塵器尺寸 |
mm |
根據(jù)要求設計 |
脫硫塔直徑 |
m |
根據(jù)要求設計 |
|
脫硫塔高度 |
mm |
根據(jù)要求設計 |
|
脫硫塔壁厚 |
mm |
根據(jù)要求設計 |
|
脫硫塔本體材質(zhì) |
|
Q235 +內(nèi)襯花崗巖 |
六、除塵脫硫系統(tǒng)組成
本脫硫系統(tǒng)由陶瓷多管除塵器主體、循環(huán)池、循環(huán)泵、文丘里段、除塵脫硫塔主體、接管、噴嘴及所有內(nèi)件、除霧裝置、操作平臺、爬梯及電氣控制系統(tǒng)、外部風機、煙風道、旁路煙道(有條件情況下)等組成。
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