
脫硫塔—石灰石/石膏法脫硫工藝
石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝是目前應用*廣泛的一種脫硫技術(shù),其基本工藝流程如下:
鍋爐煙氣經(jīng)電除塵器除塵后,通過增壓風機、GGH(可選)降溫后進入吸收塔。在吸收塔內(nèi)煙氣向上流動且被向下流動的循環(huán)漿液以逆流方式洗滌。循環(huán)漿液則通過噴漿層內(nèi)設(shè)置的噴嘴噴射到吸收塔中,以便脫除SO2、SO3、HCL和HF,與此同時在“強制氧化工藝”的處理下反應的副產(chǎn)物被導入的空氣氧化為石膏(CaSO4•2H2O),并消耗作為吸收劑的石灰石。循環(huán)漿液通過漿液循環(huán)泵向上輸送到噴淋層中,通過噴嘴進行霧化,可使氣體和液體得以充分接觸。每個泵通常與其各自的噴淋層相連接,即通常采用單元制。
在吸收塔中,石灰石與二氧化硫反應生成石膏,這部分石膏漿液通過石膏漿液泵排出,進入石膏脫水系統(tǒng)。脫水系統(tǒng)主要包括石膏水力旋流器(作為一級脫水設(shè)備)、漿液分配器和真空皮帶脫水機。
經(jīng)過凈化處理的煙氣流經(jīng)兩級除霧器除霧,在此處將清潔煙氣中所攜帶的漿液霧滴去除。同時按特定程序不時地用工藝水對除霧器進行沖洗。進行除霧器沖洗有兩個目的,一是防止除霧器堵塞,二是沖洗水同時作為補充水,穩(wěn)定吸收塔液位。
在吸收塔出口,煙氣一般被冷卻到46—55℃左右,且為水蒸氣所飽和。通過GGH將煙氣加熱到80℃以上,以提高煙氣的抬升高度和擴散能力。
*后,潔凈的煙氣通過煙道進入煙囪排向大氣。
石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝的化學原理如下:
①煙氣中的二氧化硫溶解水,生成亞硫酸并離解成氫離子和HSO-3離子;
②煙氣中的氧和氧化風機送入的空氣中的氧將溶液中HSO-3氧化成SO2-4;
③吸收劑中的碳酸鈣在一定條件下于溶液中離解出Ca2+;
④在吸收塔內(nèi),溶液中的SO2-4、Ca2+及水反應生成石膏(CaSO4·2H2O);瘜W反應式分別如下:
① SO2+H2O→H2SO3→H++HSO-3 ② H++HSO-3+1/2O2→2H++SO2-4
③ CaCO3+2H++H2O→Ca2++2H2O+CO2↑ ④ Ca2++SO2-4+2H2O→CaSO4·2H2O
由于吸收劑循環(huán)量大和氧化空氣的送入,吸收塔下部漿池中的HSO-3或亞硫酸鹽幾乎全部被氧化為硫酸根或硫酸鹽,*后在CaSO4達到一定過飽和度后,結(jié)晶形成石膏-CaSO4·2H2O。石膏可根據(jù)需要進行綜合利用或作拋棄處理。
石灰石(石灰)—石膏濕法脫硫工藝系統(tǒng)主要有:煙氣系統(tǒng)、吸收氧化系統(tǒng)、漿液制備系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)、排放系統(tǒng)組成。
1)煙氣系統(tǒng)
煙氣系統(tǒng)包括煙道、煙氣擋板、密封風機和氣—氣加熱器(GGH)等關(guān)鍵設(shè)備。吸收塔入口煙道及出口至擋板的煙道,煙氣溫度較低,煙氣含濕量較大,容易對煙道產(chǎn)生腐蝕,需進行防腐處理。
煙氣擋板是脫硫裝置進入和退出運行的重要設(shè)備,分為FGD主煙道煙氣擋板和旁路煙氣擋板。前者安裝在FGD系統(tǒng)的進出口,它是由雙層煙氣擋板組成,當關(guān)閉主煙道時,雙層煙氣擋板之間連接密封空氣,以保證FGD系統(tǒng)內(nèi)的防腐襯膠等不受破壞。旁路擋板安裝在原鍋爐煙道的進出口。當FGD系統(tǒng)運行時,旁路煙道關(guān)閉,這時煙道內(nèi)連接密封空氣。旁路煙氣擋板設(shè)有快開機構(gòu),保證在FGD系統(tǒng)故障時迅速打開旁路煙道,以確保鍋爐的正常運行。
2)吸收系統(tǒng)
吸收系統(tǒng)的主要設(shè)備是吸收塔,它是FGD設(shè)備的核心裝置,系統(tǒng)在塔中完成對SO2、SO3等有害氣體的吸收。濕法脫硫吸收塔有許多種結(jié)構(gòu),如填料塔、湍球塔、噴射鼓泡塔、噴淋塔等等,其中噴淋塔因為具有脫硫效率高、阻力小、適應性、可用率高等優(yōu)點而得到較廣泛的應用,因而目前噴淋塔是石灰石/石膏濕法煙氣脫硫工藝中的主導塔型。
噴淋層設(shè)在吸收塔的中上部,吸收塔漿液循環(huán)泵對應各自的噴淋層。每個噴淋層都是由一系列噴嘴組成,其作用是將循環(huán)漿液進行細化噴霧。一個噴淋層包括母管和支管,母管的側(cè)向支管成對排列,噴嘴就布置在其中。噴嘴的這種布置安排可使吸收塔斷面上實現(xiàn)均勻的噴淋效果。
吸收塔循環(huán)泵將塔內(nèi)的漿液循環(huán)打入噴淋層,為防止塔內(nèi)沉淀物吸入泵體造成泵的堵塞或損壞及噴嘴的堵塞,循環(huán)泵前都裝有網(wǎng)格狀不銹鋼濾網(wǎng)(塔內(nèi))。單臺循環(huán)泵故障時,F(xiàn)GD系統(tǒng)可正常進行,若全部循環(huán)泵均停運,F(xiàn)GD系統(tǒng)將保護停運,煙氣走旁路。
氧化空氣系統(tǒng)是吸收系統(tǒng)內(nèi)的一個重要部分,氧化空氣的功能是保證吸收塔反應池內(nèi)生成石膏。氧化空氣注入不充分將會引起石膏結(jié)晶的不完善,還可能導致吸收塔內(nèi)壁的結(jié)垢,因此,對該部分的優(yōu)化設(shè)置對提高系統(tǒng)的脫硫效率和石膏的品質(zhì)顯得尤為重要。
吸收系統(tǒng)還包括除霧器及其沖洗設(shè)備,吸收塔內(nèi)*上面的噴淋層上部設(shè)有二級除霧器,它主要用于分離由煙氣攜帶的液滴,采用阻燃聚丙烯材料制成。
3)漿液制備系統(tǒng)
漿液制備通常分濕磨制漿與干粉制漿兩種方式
不同的制漿方式所對應的設(shè)備也各不相同。至少包括以下主要設(shè)備:磨機(濕磨時用)、粉倉(干粉制漿時用)、漿液箱、攪拌器、漿液輸送泵。
漿液制備系統(tǒng)的任務(wù)是向吸收系統(tǒng)提供合格的石灰石漿液。通常要求粒度為90%小于325目。
4)石膏脫水系統(tǒng)
石膏脫水系統(tǒng)包括水力旋流器和真空皮帶脫水機等關(guān)鍵設(shè)備。 水力旋流器作為石膏漿液的一級脫水設(shè)備,其利用了離心力加速沉淀分離的原理,漿液流切進入水力旋流器的入口,使其產(chǎn)生環(huán)形運動。粗大顆粒富集在水力旋流器的周邊,而細小顆粒則富集在中心。已澄清的液體從上部區(qū)域溢出(溢流);而增稠漿液則在底部流出(底流)。
真空皮脫水機將已經(jīng)水力旋流器一級脫水后的石膏漿液進一步脫水至含固率達到90%以上。
5)排放系統(tǒng)。排放系統(tǒng)主要由事故漿池、區(qū)域漿池及排放管路組成。