洗滌塔設計
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《化工設備設計全書》包括15種,計有:(化工設備用鋼》、《化工容器》、《高壓容器》、《超高壓容器》、《換熱器》、《塔設備》、《攪拌設備》、《球罐和大型儲罐》、《廢熱鍋爐》、《乾燥設備》、《除塵設備》、《鋁制化工設備》、《鈦制化工設備》、《石墨制化工設備》和《鋼架》等。
本書為《除塵設備》,主要介紹常用除塵設備的工作原理、結構、技術性能、設計方法和規格系列等,並對粉塵的特性、除塵系統和含塵氣流的測定也進行全面的介紹。全書內容著重設計和實用。
本書可供從事除塵設備設計、研究、製造、使用及監督管理的工程技術人員以及。 第一章 除塵器的類型與性能
第一節 粉塵與氣體的物理性質
第二節 除塵器的性能
第三節 除塵器的分類與選擇
第二章 沉降室與慣性除塵器
第一節 沉降室
第二節 慣性除塵器
第三章旋風除塵器
第一節 旋風除塵器的分離理論和結構參數
第二節 XLT型旋風除塵器
第三節 D型旋風除塵器
第四節 B型旋風除塵器
第五節 E型旋風除塵器
第六節 旁路式旋風除塵器
第七節 擴散式旋風除塵器
第八節 長錐體旋風除塵器
第九節 多管式旋風除塵器
第十節 龍卷風除塵器
第十一節 雙級蝸旋除塵器
第十二節 旋風慣性除塵器
第十三節 JC型除塵器組
第十四節 旋風除塵器的耐磨措施和製造要求
第四章 過濾式除塵器
第一節 袋式除塵器
第二節 脈沖袋式除塵器
第三節 機械振打袋式除塵器
第四節 氣環反吹袋式除塵器
第五節 扁袋式除塵器
第六節 顆粒層除塵器
第五章 電除塵器
第一節 概述
第二節 電除塵器工作原理及其分類
第三節 除塵性能與極間距
第四節 除塵性能的影響因素
第五節 電除塵器的結構設計
第六節 電除塵器供電
第七節 電除塵器的設計計算和應用實例
第六章 濕式除塵器
第一節 濕式除塵的工作原理
第二節 洗滌塔
第三節 水膜除塵器
第四節 水浴除尖器
第五節 沖激式除塵器
第六節 文氏管除塵器
第七節 復噴與復擋
第八節 濕式除塵的污水及污泥處理
第七章 除塵系統設計
第一節 氣體管道設計
第二節 除塵器的排灰裝置
第三節 風機和電機
第八章 含塵氣流的測定
第一節 取樣
第二節 氣體狀態參數及粉塵性能的測定
第三節 氣流含塵濃度測定
第四節 粉塵粉徑分散度測定
符號說明
參考文獻
3. 離子膜燒鹼的工藝設計
一次鹽水
一次澄清鹽水的制備是氯鹼生產工藝至關重要的工段,精製效果的好壞直接影響產品的質量和產量。傳統性的一次鹽水精製工藝,採用配水、化鹽、加精製劑反應、澄清、砂濾,然後再經炭素燒結管過濾器過濾。近幾年新建氯鹼裝置一次鹽水工藝大都採用膜過濾技術製取精製鹽水,該工藝路線省去了砂濾器、炭素燒結管過濾器。經生產實踐證明,經膜過濾分離方法製得的一次鹽水質量指標、設備投資等都比傳統工藝理想。所以一次精製鹽水工藝採用膜過濾器過濾工藝。
二次鹽水精製
離子膜法電解槽使用的高度選擇性離子交換膜要求入槽鹽水的鈣、鎂離子含量低於20wtppb,普通的化學精製法只能使鹽水中的鈣、鎂離子含量降到10wtppm左右。若使鈣、鎂離子含量降到20wtppb的水平,必須用螯合樹脂處理。
二次鹽水精製的主要工藝設備是螯合樹脂塔,分二塔式和三塔式流程。塔的運行與再生處理及其周期性切換程序控制,可由程序控制器PLC實現,PLC與集散控制系統DCS可以實現數據通訊;也可以直接由DCS實現控制。伍迪公司採用的就是二塔式,其他公司採用三塔式流程。建議採用三塔式流程。
電解工藝
能夠提供離子膜電解槽的專利商有旭化成、伍迪、氯工程、北化機等廠家,這幾家公司的技術都是成熟的。槽型為復極式自然循環離子膜電解槽。
淡鹽水脫氯
淡鹽水脫氯有兩種工藝路線:一種採用空氣吹除法,該法脫氯效果欠佳,從淡鹽水中分離出來的廢氯氣純度低,無法匯入濕氯氣總管送氯氣處理工序,只能由燒鹼液循環吸收,製成次氯酸鈉溶液。另一種採用真空脫氯法,該法脫氯效果較好,通過蒸汽噴射器或真空泵提供的真空系統將含氯淡鹽水中的游離氯抽出分離後進入濕氯氣總管。建議採用真空法淡鹽水脫氯工藝技術。
氯氫處理
1、氯氣處理
由電解槽出來的濕氯氣,溫度高並伴有大量的水蒸氣和雜質,具有較強的腐蝕性,必須經過冷卻、乾燥和凈化處理。
氯氣處理系統分為冷卻、乾燥、輸送三部分。
冷卻選用填料式洗滌塔,能夠較好地除去濕氯氣帶出的鹽霧,填料採用CPVC花環。氯氣冷凝下來的氯水回收送淡鹽水脫氯工序。
對於乾燥部分,在實踐應用中已採用過多種乾燥塔型和不同的組合方式,比較典型的有:
a、一段泡沫塔、二段泡沫塔;
b、一段填料塔、二段泡沫塔;
c、一段填料塔、二段泡罩塔。
國內採用最多的是填料塔和泡沫塔組合,這是兩種典型的塔。
泡沫塔的特點是結構簡單、造價低、塔板數多;缺點是操作彈性小、不便於增加硫酸循環量,操作彈性僅為15%,塔板阻力降大,一般為100-200mmH2O,而且開孔的加工精度、酸泥沉積等因素易影響其操作穩定性。
填料塔操作彈性大,易操作,壓降小,但投資大,有效塔板數少。
泡罩塔的特點介於泡沫塔與填料塔之間,塔板數多,壓降與泡沫塔相當,操作彈性比較大。
經過對以往經驗的總結、比較,應選擇二段乾燥;一段為填料乾燥塔,二段採用泡罩乾燥塔。
氯氣輸送設備有兩種形式,一種是液環泵,另一種是離心式壓縮機。液環泵對氯氣含水量要求不苛刻,但動力消耗大,輸送量小,出口氯氣壓力低,適用於生產規模在5萬噸/年燒鹼能力以下的氯氣輸送。離心式壓縮機具有輸送量大、排氣壓力較高、運轉平衡、得以改善工作環境等優點。該設備能量消耗與同氣量液環泵相比節電50%,但要求氯氣中含水量<100wtppm,適用5萬噸/年燒鹼規模以上的裝置輸送氯氣。
建議氯氣處理工藝方案:濕氯氣經氯水洗滌,鈦管換熱器,氯氣除鹽、降溫後經一段填料塔、二段泡罩塔乾燥,使氯氣含水量≤50wtppm,氯氣輸送選用大型離心式氯氣壓縮機。
2、氫氣處理
由電解槽出來的氫氣溫度高、含水量大、且含鹼霧,故必須進行冷卻。冷卻系統分直接冷卻和間接冷卻兩種,建議選擇氫氣洗滌塔直接洗滌冷卻降溫、列管換熱器間接冷卻,水環式氫氣壓縮機輸送。
3、廢氯氣處理
廢氯氣處理接納開、停車時的低濃度氯氣和事故狀態下氯氣系統的泄壓氯氣,可採用燒鹼液吸收或石灰乳吸收,石灰乳吸收效果差,設備龐大,需連接攪拌,動力消耗高,操作環境惡劣。建議選擇燒鹼液循環、冷卻、吸收廢氯氣,製成次氯酸鈉溶液。
氯氣液化
通常根據氯氣壓縮機壓力的不同,將氯氣液化方式分為高壓法、中壓法和低壓法三種。高壓法消耗冷凍量少,不需要製冷機,能耗低。
4. 洗滌塔的設計主要包括哪些方面
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5. 鍋爐煙氣脫硫設計(浮閥塔)
硫技術
通過對國內外脫硫技術以及國內電力行業引進脫硫工藝試點廠情況的分析研究,目前脫硫方法一般可劃分為燃燒前脫硫、燃燒中脫硫和燃燒後脫硫等3類。
其中燃燒後脫硫,又稱煙氣脫硫(Flue gas desulfurization,簡稱FGD),在FGD技術中,按脫硫劑的種類劃分,可分為以下五種方法:以CaCO3(石灰石)為基礎的鈣法,以MgO為基礎的鎂法,以Na2SO3為基礎的鈉法,以NH3為基礎的氨法,以有機鹼為基礎的有機鹼法。世界上普遍使用的商業化技術是鈣法,所佔比例在90%以上。按吸收劑及脫硫產物在脫硫過程中的干濕狀態又可將脫硫技術分為濕法、干法和半干(半濕)法。濕法FGD技術是用含有吸收劑的溶液或漿液在濕狀態下脫硫和處理脫硫產物,該法具有脫硫反應速度快、設備簡單、脫硫效率高等優點,但普遍存在腐蝕嚴重、運行維護費用高及易造成二次污染等問題。干法FGD技術的脫硫吸收和產物處理均在干狀態下進行,該法具有無污水廢酸排出、設備腐蝕程度較輕,煙氣在凈化過程中無明顯降溫、凈化後煙溫高、利於煙囪排氣擴散、二次污染少等優點,但存在脫硫效率低,反應速度較慢、設備龐大等問題。半干法FGD技術是指脫硫劑在乾燥狀態下脫硫、在濕狀態下再生(如水洗活性炭再生流程),或者在濕狀態下脫硫、在干狀態下處理脫硫產物(如噴霧乾燥法)的煙氣脫硫技術。特別是在濕狀態下脫硫、在干狀態下處理脫硫產物的半干法,以其既有濕法脫硫反應速度快、脫硫效率高的優點,又有干法無污水廢酸排出、脫硫後產物易於處理的優勢而受到人們廣泛的關注。按脫硫產物的用途,可分為拋棄法和回收法兩種。
1.1脫硫的幾種工藝
(1)石灰石——石膏法煙氣脫硫工藝
石灰石——石膏法脫硫工藝是世界上應用最廣泛的一種脫硫技術,日本、德國、美國的火力發電廠採用的煙氣脫硫裝置約90%採用此工藝。
它的工作原理是:將石灰石粉加水製成漿液作為吸收劑泵入吸收塔與煙氣充分接觸混合,煙氣中的二氧化硫與漿液中的碳酸鈣以及從塔下部鼓入的空氣進行氧化反應生成硫酸鈣,硫酸鈣達到一定飽和度後,結晶形成二水石膏。經吸收塔排出的石膏漿液經濃縮、脫水,使其含水量小於10%,然後用輸送機送至石膏貯倉堆放,脫硫後的煙氣經過除霧器除去霧滴,再經過換熱器加熱升溫後,由煙囪排入大氣。由於吸收塔內吸收劑漿液通過循環泵反復循環與煙氣接觸,吸收劑利用率很高,鈣硫比較低,脫硫效率可大於95% 。
(2)旋轉噴霧乾燥煙氣脫硫工藝
噴霧乾燥法脫硫工藝以石灰為脫硫吸收劑,石灰經消化並加水製成消石灰乳,消石灰乳由泵打入位於吸收塔內的霧化裝置,在吸收塔內,被霧化成細小液滴的吸收劑與煙氣混合接觸,與煙氣中的SO2發生化學反應生成CaSO3,煙氣中的SO2被脫除。與此同時,吸收劑帶入的水分迅速被蒸發而乾燥,煙氣溫度隨之降低。脫硫反應產物及未被利用的吸收劑以乾燥的顆粒物形式隨煙氣帶出吸收塔,進入除塵器被收集下來。脫硫後的煙氣經除塵器除塵後排放。為了提高脫硫吸收劑的利用率,一般將部分除塵器收集物加入制漿系統進行循環利用。該工藝有兩種不同的霧化形式可供選擇,一種為旋轉噴霧輪霧化,另一種為氣液兩相流。
噴霧乾燥法脫硫工藝具有技術成熟、工藝流程較為簡單、系統可靠性高等特點,脫硫率可達到85%以上。該工藝在美國及西歐一些國家有一定應用范圍(8%)。脫硫灰渣可用作制磚、築路,但多為拋棄至灰場或回填廢舊礦坑。
(3) 磷銨肥法煙氣脫硫工藝
磷銨肥法煙氣脫硫技術屬於回收法,以其副產品為磷銨而命名。該工藝過程主要由吸附(活性炭脫硫制酸)、萃取(稀硫酸分解磷礦萃取磷酸)、中和(磷銨中和液制備)、吸收( 磷銨液脫硫制肥)、氧化(亞硫酸銨氧化)、濃縮乾燥(固體肥料制備)等單元組成。它分為兩個系統:
煙氣脫硫系統——煙氣經高效除塵器後使含塵量小於200mg/Nm3,用風機將煙壓升高到7000Pa,先經文氏管噴水降溫調濕,然後進入四塔並列的活性炭脫硫塔組(其中一隻塔周期性切換再生),控制一級脫硫率大於或等於70%,並製得30%左右濃度的硫酸,一級脫硫後的煙氣進入二級脫硫塔用磷銨漿液洗滌脫硫,凈化後的煙氣經分離霧沫後排放。
肥料制備系統——在常規單槽多漿萃取槽中,同一級脫硫製得的稀硫酸分解磷礦粉(P2O5 含量大於26%),過濾後獲得稀磷酸(其濃度大於10%),加氨中和後製得磷氨,作為二級脫硫劑,二級脫硫後的料漿經濃縮乾燥製成磷銨復合肥料。
(4)爐內噴鈣尾部增濕煙氣脫硫工藝
爐內噴鈣加尾部煙氣增濕活化脫硫工藝是在爐內噴鈣脫硫工藝的基礎上在鍋爐尾部增設了增濕段,以提高脫硫效率。該工藝多以石灰石粉為吸收劑,石灰石粉由氣力噴入爐膛850~1150℃溫度區,石灰石受熱分解為氧化鈣和二氧化碳,氧化鈣與煙氣中的二氧化硫反應生成亞硫酸鈣。由於反應在氣固兩相之間進行,受到傳質過程的影響,反應速度較慢,吸收劑利用率較低。在尾部增濕活化反應器內,增濕水以霧狀噴入,與未反應的氧化鈣接觸生成氫氧化鈣進而與煙氣中的二氧化硫反應。當鈣硫比控制在2.0~2.5時,系統脫硫率可達到65~80%。由於增濕水的加入使煙氣溫度下降,一般控制出口煙氣溫度高於露點溫度10~15℃,增濕水由於煙溫加熱被迅速蒸發,未反應的吸收劑、反應產物呈乾燥態隨煙氣排出,被除塵器收集下來。
該脫硫工藝在芬蘭、美國、加拿大、法國等國家得到應用,採用這一脫硫技術的最大單機容量已達30萬千瓦。
(5)煙氣循環流化床脫硫工藝
煙氣循環流化床脫硫工藝由吸收劑制備、吸收塔、脫硫灰再循環、除塵器及控制系統等部分組成。該工藝一般採用干態的消石灰粉作為吸收劑,也可採用其它對二氧化硫有吸收反應能力的乾粉或漿液作為吸收劑。
由鍋爐排出的未經處理的煙氣從吸收塔(即流化床)底部進入。吸收塔底部為一個文丘里裝置,煙氣流經文丘里管後速度加快,並在此與很細的吸收劑粉末互相混合,顆粒之間、氣體與顆粒之間劇烈摩擦,形成流化床,在噴入均勻水霧降低煙溫的條件下,吸收劑與煙氣中的二氧化硫反應生成CaSO3 和CaSO4。脫硫後攜帶大量固體顆粒的煙氣從吸收塔頂部排出,進入再循環除塵器,被分離出來的顆粒經中間灰倉返回吸收塔,由於固體顆粒反復循環達百次之多,故吸收劑利用率較高。
此工藝所產生的副產物呈乾粉狀,其化學成分與噴霧乾燥法脫硫工藝類似,主要由飛灰、CaSO3、CaSO4和未反應完的吸收劑Ca(OH)2等組成,適合作廢礦井回填、道路基礎等。
典型的煙氣循環流化床脫硫工藝,當燃煤含硫量為2%左右,鈣硫比不大於1.3時,脫硫率可達90%以上,排煙溫度約70℃。此工藝在國外目前應用在10~20萬千瓦等級機組。由於其佔地面積少,投資較省,尤其適合於老機組煙氣脫硫。
(6)海水脫硫工藝
海水脫硫工藝是利用海水的鹼度達到脫除煙氣中二氧化硫的一種脫硫方法。在脫硫吸收塔內,大量海水噴淋洗滌進入吸收塔內的燃煤煙氣,煙氣中的二氧化硫被海水吸收而除去,凈化後的煙氣經除霧器除霧、經煙氣換熱器加熱後排放。吸收二氧化硫後的海水與大量未脫硫的海水混合後,經曝氣池曝氣處理,使其中的SO32-被氧化成為穩定的SO42-,並使海水的PH值與COD調整達到排放標准後排放大海。海水脫硫工藝一般適用於靠海邊、擴散條件較好、用海水作為冷卻水、燃用低硫煤的電廠。海水脫硫工藝在挪威比較廣泛用於煉鋁廠、煉油廠等工業爐窯的煙氣脫硫,先後有20多套脫硫裝置投入運行。近幾年,海水脫硫工藝在電廠的應用取得了較快的進展。此種工藝最大問題是煙氣脫硫後可能產生的重金屬沉積和對海洋環境的影響需要長時間的觀察才能得出結論,因此在環境質量比較敏感和環保要求較高的區域需慎重考慮。
(7) 電子束法脫硫工藝
該工藝流程有排煙預除塵、煙氣冷卻、氨的充入、電子束照射和副產品捕集等工序所組成。鍋爐所排出的煙氣,經過除塵器的粗濾處理之後進入冷卻塔,在冷卻塔內噴射冷卻水,將煙氣冷卻到適合於脫硫、脫硝處理的溫度(約70℃)。煙氣的露點通常約為50℃,被噴射呈霧狀的冷卻水在冷卻塔內完全得到蒸發,因此,不產生廢水。通過冷卻塔後的煙氣流進反應器,在反應器進口處將一定的氨水、壓縮空氣和軟水混合噴入,加入氨的量取決於SOx濃度和NOx濃度,經過電子束照射後,SOx和NOx在自由基作用下生成中間生成物硫酸(H2SO4)和硝酸(HNO3)。然後硫酸和硝酸與共存的氨進行中和反應,生成粉狀微粒(硫酸氨(NH4)2SO4與硝酸氨NH4NO3的混合粉體)。這些粉狀微粒一部分沉澱到反應器底部,通過輸送機排出,其餘被副產品除塵器所分離和捕集,經過造粒處理後被送到副產品倉庫儲藏。凈化後的煙氣經脫硫風機由煙囪向大氣排放。
(8)氨水洗滌法脫硫工藝
該脫硫工藝以氨水為吸收劑,副產硫酸銨化肥。鍋爐排出的煙氣經煙氣換熱器冷卻至90~100℃,進入預洗滌器經洗滌後除去HCI和HF,洗滌後的煙氣經過液滴分離器除去水滴進入前置洗滌器中。在前置洗滌器中,氨水自塔頂噴淋洗滌煙氣,煙氣中的SO2被洗滌吸收除去,經洗滌的煙氣排出後經液滴分離器除去攜帶的水滴,進入脫硫洗滌器。在該洗滌器中煙氣進一步被洗滌,經洗滌塔頂的除霧器除去霧滴,進入脫硫洗滌器。再經煙氣換熱器加熱後經煙囪排放。洗滌工藝中產生的濃度約30%的硫酸銨溶液排出洗滌塔,可以送到化肥廠進一步處理或直接作為液體氮肥出售,也可以把這種溶液進一步濃縮蒸發乾燥加工成顆粒、晶體或塊狀化肥出售。
1。2燃燒前脫硫
燃燒前脫硫就是在煤燃燒前把煤中的硫分脫除掉,燃燒前脫硫技術主要有物理洗選煤法、化學洗選煤法、煤的氣化和液化、水煤漿技術等。洗選煤是採用物理、化學或生物方式對鍋爐使用的原煤進行清洗,將煤中的硫部分除掉,使煤得以凈化並生產出不同質量、規格的產品。微生物脫硫技術從本質上講也是一種化學法,它是把煤粉懸浮在含細菌的氣泡液中,細菌產生的酶能促進硫氧化成硫酸鹽,從而達到脫硫的目的;微生物脫硫技術目前常用的脫硫細菌有:屬硫桿菌的氧化亞鐵硫桿菌、氧化硫桿菌、古細菌、熱硫化葉菌等。煤的氣化,是指用水蒸汽、氧氣或空氣作氧化劑,在高溫下與煤發生化學反應,生成H2、CO、CH4等可燃混合氣體(稱作煤氣)的過程。煤炭液化是將煤轉化為清潔的液體燃料(汽油、柴油、航空煤油等)或化工原料的一種先進的潔凈煤技術。水煤漿(Coal Water Mixture,簡稱CWM)是將灰份小於10%,硫份小於0.5%、揮發份高的原料煤,研磨成250~300μm的細煤粉,按65%~70%的煤、30%~35%的水和約1%的添加劑的比例配製而成,水煤漿可以像燃料油一樣運輸、儲存和燃燒,燃燒時水煤漿從噴嘴高速噴出,霧化成50~70μm的霧滴,在預熱到600~700℃的爐膛內迅速蒸發,並拌有微爆,煤中揮發分析出而著火,其著火溫度比干煤粉還低。
燃燒前脫硫技術中物理洗選煤技術已成熟,應用最廣泛、最經濟,但只能脫無機硫;生物、化學法脫硫不僅能脫無機硫,也能脫除有機硫,但生產成本昂貴,距工業應用尚有較大距離;煤的氣化和液化還有待於進一步研究完善;微生物脫硫技術正在開發;水煤漿是一種新型低污染代油燃料,它既保持了煤炭原有的物理特性,又具有石油一樣的流動性和穩定性,被稱為液態煤炭產品,市場潛力巨大,目前已具備商業化條件。
煤的燃燒前的脫硫技術盡管還存在著種種問題,但其優點是能同時除去灰分,減輕運輸量,減輕鍋爐的沾污和磨損,減少電廠灰渣處理量,還可回收部分硫資源。
1.3 燃燒中脫硫,又稱爐內脫硫
爐內脫硫是在燃燒過程中,向爐內加入固硫劑如CaCO3等,使煤中硫分轉化成硫酸鹽,隨爐渣排除。其基本原理是:
CaCO3→CaO+CO2↑
CaO+SO2→CaSO3
CaSO3+1/2×O2→CaSO4
(1) LIMB爐內噴鈣技術
早在本世紀60年代末70年代初,爐內噴固硫劑脫硫技術的研究工作已開展,但由於脫硫效率低於10%~30%,既不能與濕法FGD相比,也難以滿足高達90%的脫除率要求。一度被冷落。但在1981年美國國家環保局EPA研究了爐內噴鈣多段燃燒降低氮氧化物的脫硫技術,簡稱LIMB,並取得了一些經驗。Ca/S在2以上時,用石灰石或消石灰作吸收劑,脫硫率分別可達40%和60%。對燃用中、低含硫量的煤的脫硫來說,只要能滿足環保要求,不一定非要求用投資費用很高的煙氣脫硫技術。爐內噴鈣脫硫工藝簡單,投資費用低,特別適用於老廠的改造。
(2) LIFAC煙氣脫硫工藝
LIFAC工藝即在燃煤鍋爐內適當溫度區噴射石灰石粉,並在鍋爐空氣預熱器後增設活化反應器,用以脫除煙氣中的SO2。芬蘭Tampella和IVO公司開發的這種脫硫工藝,於1986年首先投入商業運行。LIFAC工藝的脫硫效率一般為60%~85%。
加拿大最先進的燃煤電廠Shand電站採用LIFAC煙氣脫硫工藝,8個月的運行結果表明,其脫硫工藝性能良好,脫硫率和設備可用率都達到了一些成熟的SO2控制技術相當的水平。我國下關電廠引進LIFAC脫硫工藝,其工藝投資少、佔地面積小、沒有廢水排放,有利於老電廠改造。
1.4 燃燒後脫硫,又稱煙氣脫硫(Flue gas desulfurization,簡稱FGD)
燃煤的煙氣脫硫技術是當前應用最廣、效率最高的脫硫技術。對燃煤電廠而言,在今後一個相當長的時期內,FGD將是控制SO2排放的主要方法。目前國內外火電廠煙氣脫硫技術的主要發展趨勢為:脫硫效率高、裝機容量大、技術水平先進、投資省、佔地少、運行費用低、自動化程度高、可靠性好等。
1.3.1乾式煙氣脫硫工藝
該工藝用於電廠煙氣脫硫始於80年代初,與常規的濕式洗滌工藝相比有以下優點:投資費用較低;脫硫產物呈干態,並和飛灰相混;無需裝設除霧器及再熱器;設備不易腐蝕,不易發生結垢及堵塞。其缺點是:吸收劑的利用率低於濕式煙氣脫硫工藝;用於高硫煤時經濟性差;飛灰與脫硫產物相混可能影響綜合利用;對乾燥過程式控制制要求很高。
(1) 噴霧乾式煙氣脫硫工藝:噴霧乾式煙氣脫硫(簡稱干法FGD),最先由美國JOY公司和丹麥Niro Atomier公司共同開發的脫硫工藝,70年代中期得到發展,並在電力工業迅速推廣應用。該工藝用霧化的石灰漿液在噴霧乾燥塔中與煙氣接觸,石灰漿液與SO2反應後生成一種乾燥的固體反應物,最後連同飛灰一起被除塵器收集。我國曾在四川省白馬電廠進行了旋轉噴霧干法煙氣脫硫的中間試驗,取得了一些經驗,為在200~300MW機組上採用旋轉噴霧干法煙氣脫硫優化參數的設計提供了依據。
(2) 粉煤灰乾式煙氣脫硫技術:日本從1985年起,研究利用粉煤灰作為脫硫劑的乾式煙氣脫硫技術,到1988年底完成工業實用化試驗,1991年初投運了首台粉煤灰乾式脫硫設備,處理煙氣量644000Nm3/h。其特點:脫硫率高達60%以上,性能穩定,達到了一般濕式法脫硫性能水平;脫硫劑成本低;用水量少,無需排水處理和排煙再加熱,設備總費用比濕式法脫硫低1/4;煤灰脫硫劑可以復用;沒有漿料,維護容易,設備系統簡單可靠。
1.3.2 濕法FGD工藝
世界各國的濕法煙氣脫硫工藝流程、形式和機理大同小異,主要是使用石灰石(CaCO3)、石灰(CaO)或碳酸鈉(Na2CO3)等漿液作洗滌劑,在反應塔中對煙氣進行洗滌,從而除去煙氣中的SO2。這種工藝已有50年的歷史,經過不斷地改進和完善後,技術比較成熟,而且具有脫硫效率高(90%~98%),機組容量大,煤種適應性強,運行費用較低和副產品易回收等優點。據美國環保局(EPA)的統計資料,全美火電廠採用濕式脫硫裝置中,濕式石灰法佔39.6%,石灰石法佔47.4%,兩法共佔87%;雙鹼法佔4.1%,碳酸鈉法佔3.1%。世界各國(如德國、日本等),在大型火電廠中,90%以上採用濕式石灰/石灰石-石膏法煙氣脫硫工藝流程。
石灰或石灰石法主要的化學反應機理為:
石灰法:SO2+CaO+1/2H2O→CaSO3•1/2H2O
石灰石法:SO2+CaCO3+1/2H2O→CaSO3•1/2H2O+CO2
其主要優點是能廣泛地進行商品化開發,且其吸收劑的資源豐富,成本低廉,廢渣既可拋棄,也可作為商品石膏回收。目前,石灰/石灰石法是世界上應用最多的一種FGD工藝,對高硫煤,脫硫率可在90%以上,對低硫煤,脫硫率可在95%以上。
傳統的石灰/石灰石工藝有其潛在的缺陷,主要表現為設備的積垢、堵塞、腐蝕與磨損。為了解決這些問題,各設備製造廠商採用了各種不同的方法,開發出第二代、第三代石灰/石灰石脫硫工藝系統。
濕法FGD工藝較為成熟的還有:氫氧化鎂法;氫氧化鈉法;美國Davy Mckee公司Wellman-Lord FGD工藝;氨法等。
在濕法工藝中,煙氣的再熱問題直接影響整個FGD工藝的投資。因為經過濕法工藝脫硫後的煙氣一般溫度較低(45℃),大都在露點以下,若不經過再加熱而直接排入煙囪,則容易形成酸霧,腐蝕煙囪,也不利於煙氣的擴散。所以濕法FGD裝置一般都配有煙氣再熱系統。目前,應用較多的是技術上成熟的再生(回轉)式煙氣熱交換器(GGH)。GGH價格較貴,占整個FGD工藝投資的比例較高。近年來,日本三菱公司開發出一種可省去無泄漏型的GGH,較好地解決了煙氣泄漏問題,但價格仍然較高。前德國SHU公司開發出一種可省去GGH和煙囪的新工藝,它將整個FGD裝置安裝在電廠的冷卻塔內,利用電廠循環水余熱來加熱煙氣,運行情況良好,是一種十分有前途的方法。
1.5等離子體煙氣脫硫技術
等離子體煙氣脫硫技術研究始於70年代,目前世界上已較大規模開展研究的方法有2類:
(1) 電子束輻照法(EB)
電子束輻照含有水蒸氣的煙氣時,會使煙氣中的分子如O2、H2O等處於激發態、離子或裂解,產生強氧化性的自由基O、OH、HO2和O3等。這些自由基對煙氣中的SO2和NO進行氧化,分別變成SO3和NO2或相應的酸。在有氨存在的情況下,生成較穩定的硫銨和硫硝銨固體,它們被除塵器捕集下來而達到脫硫脫硝的目的。
(2) 脈沖電暈法(PPCP)
脈沖電暈放電脫硫脫硝的基本原理和電子束輻照脫硫脫硝的基本原理基本一致,世界上許多國家進行了大量的實驗研究,並且進行了較大規模的中間試驗,但仍然有許多問題有待研究解決。
1.6 海水脫硫
海水通常呈鹼性,自然鹼度大約為1.2~2.5mmol/L,這使得海水具有天然的酸鹼緩沖能力及吸收SO2的能力。國外一些脫硫公司利用海水的這種特性,開發並成功地應用海水洗滌煙氣中的SO2,達到煙氣凈化的目的。
海水脫硫工藝主要由煙氣系統、供排海水系統、海水恢復系統等組成。
6. 2000風量的洗滌塔怎麼設計
因為是循環用水,所以只是需要把漆霧顆粒定期清理就可以,在洗滌塔上部設置過濾