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半幹法脫硫

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1 對脫硫除塵裝置總的技術要求

窯爐和噴霧塔脫硫係統在正常工況下運行時,保證係統的脫硫效率大於90%,除塵效率高於98%,脫硫後除塵器出口煙氣溫度90℃以上。脫硫除塵裝置技術先進,所有設備的製造和設計符合安全可靠、連續有效運行的要求。性能驗收後一年質保期內保證裝置作業率≥97%。采用石灰作為吸收劑。沙龙国际所采用的技術是CFB循環半幹法煙氣脫硫技術,是目前半幹法類脫硫技術中運行穩定、脫硫綜合效益優越的一種方法。

2 工藝化學原理

CFB工藝的原理是CaO粉末和煙氣中的SO2和幾乎全部的SO3、HCl、HF等酸性氣體,在CaO粒子的液相表麵發生反應,反應如下:

CaO+H2O→Ca(OH)2

Ca(OH)2+ 2HCl→CaCl2+2H2O

Ca(OH)2+ 2HF→CaF2+2H2O

Ca(OH)2+ SO2→CaSO3+H2O

CaSO3+ 1/2O2→CaSO4

Ca(OH)2+ SO3→CaSO4+H2O

CFB工藝的循環流化床內,CaO粉末、煙氣及噴入的水分,在流化狀態下充分混合,並通過CaO粉末的多次再循環,使得床內參加反應的CaO量遠遠大於新投加的CaO量,即實際反應的吸收劑與酸性氣體的摩爾比遠遠大於表觀摩比,從而使HCI、HF、SO2、SO3等酸性氣體能被充分地吸收,實現高效脫硫。

循環半幹法工藝係統主要由石灰貯存輸送係統、循環流化床吸收塔、噴水增濕係統、回料係統、脫硫渣輸送係統、脫硫除塵器以及儀表控製係統組成,見附圖工藝流程圖。

從窯爐出來的煙氣與噴霧塔的出來的煙氣右,分別通過煙道從底部進入吸收塔,煙氣通過吸收塔底部的文丘裏管的加速,進入循環流化床體,物料在循環流化床裏,氣固兩相由於氣流的作用,產生激烈的湍動與混合,充分接觸,在上升的過程中,不斷形成聚團物向下返回,而聚團物在激烈湍動中又不斷解體重新被氣流提升,使得氣固間的滑移速度高達單顆粒滑移速度的數十倍。這樣的循環流化床內氣固兩相流機製,極大地強化了氣固間的傳質與傳熱,為實現高脫硫率提供了保證。

在文丘裏的出口擴管上段設一套噴水裝置,噴入用於反應所需的水,通過以激烈湍動的、擁有巨大表麵積的顆粒作為載體,在塔內得到充分蒸發,保證了進入後續除塵器中的灰具有良好的流動性能。同時噴入霧化水可以降低脫硫反應器內的煙溫,使煙溫降至90℃左右,從而使得SO2CaOH2的反應轉化為可以瞬間完成的離子型反應。吸收劑、循環脫硫灰在文丘裏段以上的塔內進行第二步的充分反應,生成副產物CaSO3·1/2H2O,還與SO3、HF和HCl反應生成相應的副產物CaSO4·1/2H2O、CaF2、CaCl2·Ca(OH)2·2H2O等。

煙氣在上升過程中,顆粒一部分隨煙氣被帶出吸收塔,一部分因自重重新回流到循環流化床內,進一步增加了流化床的床層顆粒濃度和延長吸收劑的反應時間,從而有效地保證了脫硫效率。

由於SO3幾乎全部得以去除,加上排煙溫度始終控製在90℃左右,因此煙氣不需要再加熱,同時整個係統也無須特殊的防腐處理。

淨化後的含塵煙氣從吸收塔頂部彎頭排出,然後轉向進入脫硫後布袋除塵器,再通過接力引風機抽送煙囪。

經布袋除塵器捕集下來的固體顆粒,通過布袋除塵器下的再循環係統,返回吸收塔繼續參加反應,如此循環,多餘的少量脫硫灰渣通過物料輸送至脫硫灰倉內,再通過罐車或二級輸送設備外排。

CFB煙氣脫硫產物主要由飛灰、CaSO3、CaSO4和少量未反應的Ca(OH)2、CaO等組成,可用於築路或礦井填埋等用途材料,不需特別處理,無二次汙染。

3工藝流程

在工藝化學原理的基礎上,根據本項目實際情況,依據確定的設計原則,製定了本項目脫硫除塵係統的工藝流程、布置方案、工藝控製方案和電氣方案。

CFB工藝係統由吸收劑加料係統、吸收塔、吸收劑循環除塵器以及控製係統等組成。煙氣由流化床下部進入流化床反應吸收塔,與石灰顆粒和水充分混合,HCL、HF、SO2、SO3和其他有害氣體與石灰反應,生成CaCL2·2H2O、CaF、2CaSO3·1/2H2O、CaSO4·2H2O和CaCO3。反應產物由煙氣從反應塔上部帶出,先經旋風除塵器除去重濕氣的粗顆粒,再經布袋除塵器除塵細小粉塵。分離出的固體顆粒除了含有亞硫酸鈣、硫酸鈣外,還含有碳酸鈣及相當數量未參與反應的氧化鈣、氫氧化鈣顆粒,這些顆粒的絕大部分被重新送回流化床吸收塔內,再次參加反應脫硫,以延長吸收劑的作用時間,提高石灰的利用率。

CFB煙氣脫硫工藝的吸收劑可以用石灰細粉,由於這種石灰顆粒很細,因此無須磨細,即節省了購買磨機等大型設備的投資費用,也減少了能源消耗,使運行費用大為降低。而且省去了龐大的漿液貯備罐易磨損的漿液輸送泵等組成的複雜的吸收劑製備、輸送係統,采用氣力輸送係統就可以實現輸運,從而大大簡化了工藝流程。

在本項目脫硫工藝為:在保證脫硫除塵效率的前提下,盡量減小業主投資。脫硫塔後麵設置布袋除塵器,保證脫硫係統出口粉塵的排放要求。布袋除塵器灰鬥的下端,分別設置返料口和一緊急排灰口,大部分脫硫灰和未反應過的石灰粉通過返料口經輸送機構進入中間灰倉,再由氣力輸送返回脫硫塔參與脫硫反應。

本項目脫硫係統由煙道、脫硫塔係統、脫硫劑加料係統、脫硫灰返料係統、工藝水係統、低壓空氣係統以及控製係統等組成。

 

 4.CFB脫硫塔

CFB流化床脫硫塔為關鍵技術設備,根據特定流量進行特殊設計。它由進風段、文丘裏管、流化反應室組成。進風段下部開有事故處理口,即便係統運行異常,也可在不停塔的條件下處理。煙氣從進風段進入塔內,先由文丘裏管加速,高速噴進反應器內。石灰、水等從文丘裏喉部上方噴入反應器內。這樣,在文丘裏喉部上方煙氣與石灰、水立即形成湍流,產生縱向流化床,確保消石灰粉被煙氣帶動上下翻騰,從而發生優良的化學反應條件。由於經布袋落下的富含Ca(OH)2的飛灰在增濕後具有極好的流動性,能確保反應器中穩定的工況,正常運行時幾乎沒有灰的沉降。反應器上下兩端裝有壓差變送器,用以監測反應器運行狀況。


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