干法、湿法脱硫技术介绍 福建龙净环保股份有限公司 福建龙净环保股份有限公司是我国环境保护烟气净化设备制造行业中的首家上市公司（上交所、股票代码600388），作为国家级重点高新技术企业、中国环保产业重点骨干企业的龙净环保，2001年静电除尘器及其相关电气配套产品的销售总值位居全国环保设备产品制造企业首位。从1971年创建至今，龙净环保一直致力于环保领域大气污染净化设备静电除尘器的研究和生产，通过了国家ISO9001：2000质量体系认证，产品遍布全国三十一个省、市、自治区（包括台湾地区），并出口日本、菲律宾、印度尼西亚和越南等十多个国家和地区。 龙净环保是中国环境科学学会大气环境分会唯一作为产业代表的副主任单位，中国环保产业协会电除尘专委会执行主任委员单位、脱硫除尘委员会副理主任单位。 德国鲁奇·能捷斯·比晓夫（LLB）公司是世界上最早从事烟气治理设备研制和生产的企业，已有一百多年的历史（静电除尘器的除尘效率计算公式---多依奇公式，就是该公司多依奇先生发明的）。LLB于上世纪七十年代末，首创将循环流化床技术用于烟气脱硫，经过二十多年不断完善和提高，目前其烟气循环流化床干法脱硫技术居于世界领先水平。LLB的烟气循环流化床干法脱硫技术业绩世界第一，特别是其拥有目前世界上唯一真正在运行的300MW机组的业绩。 在2001年引进德国鲁奇·能捷斯·比晓夫（LLB）公司具有世界先进水平的循环流化床干法烟气脱硫（CFB-FGD）和石灰石/石膏湿法烟气脱硫技术许可证后，龙净环保在作为国内唯一机电一体化专业设计制造大型电除尘器、气力输送设备专业厂家的基础上，成为目前国内唯一拥有电除尘器，大型布袋除尘器，气力输送，干、湿法烟气脱硫技术研发、设计、制造、安装综合服务能力的高水平的专业环保企业。 1．工艺描述 1．1工艺流程 从工艺流程图表明（见图1）：一个典型的CFB-FGD系统由吸收塔、除尘器、吸收剂制备系统、物料输送系统、喷水系统、脱硫灰输送及存储系统、电气控制系统等构成。 图1 CFB-FGD工艺流程示意图 来自锅炉的空气预热器出来的烟气温度一般为120～180℃左右，通过一级除尘器（当脱硫渣与粉煤灰须分别处理时），从底部进入吸收塔，在此处高温烟气与加入的吸收剂、循环脱硫灰充分预混合，进行初步的脱硫反应，然后通过吸收塔底部的文丘里管的加速，吸收剂、循环脱硫灰受到气流的冲击作用而悬浮起来，形成流化床，进行第二步充分的脱硫反应。在这一区域内流体处于激烈的湍动状态，循环流化床内的Ca/S值可达到40～50，颗粒与烟气之间具有很大的滑落速度，颗粒反应界面不断摩擦、碰撞更新，极大地强化了脱硫反应的传质与传热。 在文丘里出口扩管段设一套喷水装置，喷入的雾化水一是增湿颗粒表面，二是使烟温降至高于烟气露点20℃左右，创造了良好的脱硫反应温度，吸收剂在此与SO2充分反应，生成副产物CaSO3·1/2H2O，还与SO3、HF和HCl反应生成相应的副产物CaSO4·1/2H2O、CaF2、CaCl2等。净化后的含尘烟气从吸收塔顶部侧向排出，然后进入脱硫除尘器（可根据需要选用布袋除尘器或电除尘器），再通过引风机排入烟囱。由于排烟温度高于露点温度20℃左右，因此烟气不需要再加热，同时整个系统无须任何的防腐。 经除尘器捕集下来的固体颗粒，通过再循环系统，返回吸收塔继续反应，如此循环，少量脱硫灰渣通过物料输送至灰仓，最后通过输送设备外排。 1．2 循环流化床脱硫技术特点 1)塔内没有任何运动部件，磨损小，设备使用寿命长，维护量小。 2)脱硫效率高、运行费用低。 3)加入吸收塔的消石灰和水是相对独立的，没有喷浆系统及浆液喷嘴， 便于控制消石灰用量及喷水量，容易控制操作温度。 4)单塔处理能力大，已有大型化的应用业绩。吸收塔入口由原来的单文 丘里设计为7个文丘里式复合喷嘴，增强了烟气固体物的混合，降低了喷嘴区的安装高度，提高了单塔的处理能力。配置7个文丘里单塔CFB-FGD系统已在300MW燃煤机组得到成功运行。 5)负荷适应性好。由于采用了清洁烟气再循环技术，以及脱硫灰渣循环 等措施，可以满足不同的锅炉负荷要求。锅炉负荷在10%～110%范围内变化，脱硫系统可正常运行。 6) 无须防腐。CFB吸收塔内具有优良的传质传热条件，使塔内的水分迅速蒸发，并且可脱除几乎全部的SO3，烟气温度高于露点20℃左右，因此吸收塔及其下游设备不会产生粘结、堵塞、腐蚀。 7) 良好的操作弹性。当煤的含硫量增加或要提高脱硫效率时，无需增加任何工艺设备，仅增加脱硫剂的耗量就可以满足更高的脱硫率的要求。 8) 脱硫剂利用率高、脱硫副产物排放少；脱硫副产物流动性好，易于处理。 利用消石灰与氯离子反应机理，创造性地将吸收剂与脱硫再循环灰的加入口，改到吸收塔上游烟道处（参见图1），其作用：一是使吸收剂与再循环脱硫灰提前与烟气中SO2等酸性气体反应；二是利用烟气热量加热和快速干燥再循环灰；三是使消石灰和氯离子在烟道内120℃以上温度条件下反应生成吸潮性较差、不易凝结的碱式氯化钙（CaCl2·Ca(OH)2·H2O）。 该项技术从1996年就开始在捷克PILSEN电厂成功投入商业运行，至今已有十多套采用该项技术进行设计与应用。这一技术已申请了专利。 1．3 CFB-FGD的主要工艺控制特点： CFB-FGD的工艺控制过程简单，主要通过三个回路实现（如图2），它们相互独立，互不影响。 图2 CFB-FGD工艺控制回路图 1） SO2排放控制：根据吸收塔进口烟气流量及SO2浓度控制消石灰粉的给料量，吸收塔出口的SO2浓度，则用来作为校核和精确地调节消石灰粉给料量的辅助调控参数，以保证达到按要求的脱硫效率。 2） 温度控制：为了促进消石灰和SO2的反应，通过向吸收塔内喷水来降低烟气的温度。为防止结露和有利于烟气的排放，控制吸收塔出口温度高于烟气露点温度15℃至30℃。 3） 吸收塔的压降控制：吸收塔的压降由烟气压降和固体颗粒压降两部分组成。由于循环流化床内的固体颗粒浓度是保证流化床良好运行的重要参数之一，通过控制吸收塔的压降来实现调节床内的固体颗粒浓度，以保证反应器处于良好的运行工况。 2．工艺参数 以下所提供的为经工艺设计后得出的1×300MW机组循环流化床（CFB－FGD）干法烟气脱硫的主要工艺参数（数据所对应为100%负荷，设计煤种时烟气量） 二．石灰石－石膏湿法脱硫工艺 1．工艺简介 石灰石－石膏湿法脱硫工艺是目前世界上应用最为广泛和最可靠的工艺。该工艺以石灰石浆液作为吸收剂，通过石灰石浆液在吸收塔内对烟气进行洗涤，发生反应，以去除烟气中的SO2，反应产生的亚硫酸钙通过强制氧化生成含两个结晶水的硫酸钙（石膏）。 图1 鲁奇·能捷斯·比晓夫公司石灰石－石膏湿法脱硫工艺流程图 福建龙净环保股份有限公司从德国鲁奇·能捷斯·比晓夫公司（LLB）引进了石灰石－石膏湿法脱硫工艺，工艺流程图如图1所示。该工艺类型是：圆柱形空塔、吸收剂与烟气在塔内逆向流动、吸收和氧化在同一个塔内进行、塔内设置喷淋层、氧化方式采用强制氧化。 石灰石－石膏湿法脱硫工艺与其他脱硫工艺相比，其主要特点为： （1）具有较高的脱硫效率，脱硫效率可达95％以上，甚至更高； （2）具有较低的吸收剂化学计量比，可低至； （3）较大幅度降低了液/气比（L/G），使脱硫系统的能耗降低； （4）可得到纯度很高的脱硫副产品－石膏，为脱硫副产品的综合利用创造了有利条件； （5）采用空塔型式，使得烟气流速有较大幅度的提高，吸收塔内径有大幅度的减小，同时占地面积有一定程度的减少； （6）采用价廉易得的石灰石作为吸收剂，能够有效地控制运行成本； （7）系统具有较高的可靠性，系统可用率可达98％以上。 （8）对锅炉燃煤煤质变化适应性好，当燃煤含硫量增加时，仍可保持较高的脱硫效率； （9）对锅炉负荷变化有良好的适应性，在不同的烟气负荷及SO2浓度下，脱硫系统仍可保持较高的脱硫效率及系统稳定性。 2. LLB湿法脱硫工艺的特点 除上述提及的石灰石－石膏湿法脱硫工艺系统的特点外，LLB公司的石灰石－石膏湿法脱硫工艺系统还具有如下突出的特点，如图2所示： （1）应用脉冲悬浮系统，避免安装机械搅拌器； （2）采用池分离器技术，可以分别为氧化和结晶提供最佳反应条件； （3）采用特殊的屋脊型除雾器布置方式； （4）优化喷淋层喷嘴布置。 图2 吸收塔系统示意图 脉冲悬浮系统 反应池的搅拌是通过如图3所示的LLB专利“脉冲悬浮”的方式完成。塔内采用几根带有朝向吸收塔底的喷嘴的管子，通过脉冲悬浮泵将液体从吸收塔反应池上部抽出，经管路重新打回反应池内，当液体从喷嘴中喷出时就产生了脉冲，依靠该脉冲作用可以搅拌起塔底固体物，进而防止产生沉淀。 脉冲悬浮系统的优点为： ·吸收塔反应池内没有机械搅拌器或其他的转动部件； ·搅拌均匀，塔底不会产生沉淀； ·脱硫装置停运期间无需运行，节省能量。重新投运时，可通过专用管路快速悬浮； ·提高了脱硫装置的可用率和操作安全性。可以在吸收塔正常运行期间更换或维修脉冲悬浮泵，无需中断脱硫过程或排空吸收塔； ·加入反应池内的新鲜石灰石可以得到连续而均匀的混合，进而有利于降低吸收剂化学计量比。 LLB工艺中的反应池结构如图4所示，整个反应池可以分为氧化区和结晶区两部分，池分离器上方为氧化区，下方为结晶区。位于池分离器间隔中的氧化空气管提供了氧化空气。部分浆液从结晶区排出至石膏脱水系统。新鲜的石灰石浆液被加入到结晶区中，继而经吸收塔循环泵送至喷淋吸收区喷嘴中。 将反应池分为两部分具有极大的好处： ·反应池上部悬浮液的pH较低，有利于提高氧化效率； ·鼓入氧化空气可强制排除浆液中的CO2，底部新鲜石灰石的溶解过程得以优化； ·石膏浆液排出处的石灰石浓度最低而石膏浓度最高，这对于获得高纯度石膏最为有利； ·底部通过添加新鲜的石灰石pH值也随之上升，进而提高了吸收SO2的能力。 喷淋层与喷嘴 在吸收塔喷淋吸收区（如图5所示）内，烟气与喷淋进入气流的浆液进行充分接触，脱除如SO2等一些对环境有害的气体。 吸收浆液由几层喷淋层带入喷淋吸收区，喷淋层相互叠加并错开一定角度，喷淋层喷嘴的数量进行优化，低负荷时可以停掉某个或几个喷淋层。 图5 吸收塔喷淋吸收区 为了达到预期的脱硫效率，液滴直径必须保持在适当范围内，过大过小均不适宜。图6所示的切向空心锥型喷嘴可以实现液滴直径的优化。 图喷淋吸收塔6 切向空锥型喷嘴 该喷嘴由LLB开发研制，其优点为： ·喷嘴流量较低时，仍能保持适当的液滴直径； ·低流速下，在喷嘴最小断面上也不会发生堵塞的风险； ·可同时向上及向下喷射浆液，喷淋浆液形成的锥体会在相对的两个喷淋层中部进行重叠，这样可以提高SO2脱除效率； ·喷嘴采用碳化硅制成，防腐防磨，提高了装置的可靠性。 在FGD系统中，经过喷淋洗涤后的烟气中会有液滴，为了保证下游设备的安全运行，这些液滴必须除去。液滴分离是在如图7所示的一个两级除雾器中完成的。在LLB设计中，屋脊型除雾器位于塔顶并采用了一体化设计。烟气穿过除雾器后向上进入净烟气烟道。除雾器第一级可除去较大的液滴，第二级则除去剩余的较小液滴。操作中需要定时对除雾器进行冲洗。 屋脊型除雾器的优点是： ·每个单元除雾器之间设有走道，便于安装和维护； ·节约冲洗水量； ·降低气体压降，改善气流分布； ·可节省空间体积，降低吸收塔高度。 3.主要工艺参数 以下所提供的为经工艺设计后得出的某300MW机组石灰石－石膏湿法烟气脱硫的主要工艺参数（数据所对应为100％负荷，设计煤种时烟气量） 龙净引进LLB技术烟气循环流化床脱硫工艺(CFB-FGD)工程应用情况（部分） 龙净引进LLB技术烟气脱硫（FGD）湿法工艺装置工程应用情况(部分) |
本文发布于:2024-09-22 09:34:31，感谢您对本站的认可！
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