垃圾焚燒廠煙氣半干法脫硫塔工藝設(shè)計(jì)

1、垃圾燃燒廠煙氣半干法脫硫塔工藝設(shè)計(jì)第32卷第6c期/2021年6月/彳碇尉戢EnvironmentalScience&Technology垃圾燃燒廠煙氣半干法脫硫塔工藝設(shè)計(jì)張立娟,倪晶晶,肖偉,許瑤(中鋼集團(tuán)天澄環(huán)?？萍脊煞?湖北武漢)摘要:文章介紹了垃圾燃燒廠煙氣半干法脫硫塔的工藝設(shè)計(jì)及此工藝的應(yīng)用情況.關(guān)鍵詞:垃圾燃燒;半干法脫硫塔；工藝設(shè)計(jì)中圖分類號(hào)：文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：10036504(2021)6C032403TechnologicalDesignofSemi_drydesulphurizati0nAbsorberfortheTreatmentofSolidWas

2、teIncinerati0nFlueGasZHANGLijUaD.,NIJingjing,XIAOWei,XUYao(SinoSteelTianchengEnvironmentalProtectionScience&TechnologyCO.LTD.)Abstract:Keypointsofsemi一drydesulphurizationabsorbertechnologicaldesignaredescribed,itsapplicationprospectisalsointroduced.Keywords:solidwasteincineration;semi-drydes

3、ulphurizationabsorber;technologicaldesign隨著我國(guó)城市人口的增加,城市規(guī)模的擴(kuò)大和居民生活水平的提升,我國(guó)城市生活垃圾的產(chǎn)量在急劇增加,并以每年81O的速度遞增,人均日產(chǎn)垃圾/已超過(guò),接近工業(yè)興旺國(guó)家水平.大量垃圾已/成為城市中一個(gè)長(zhǎng)期存在的污染源.燃燒技術(shù)處理城市生活垃圾,由于其具有使垃圾最大限度的減量化,最小污染的無(wú)害化和熱能利用的資源化等優(yōu)點(diǎn),已成為垃圾處理最有效,最經(jīng)濟(jì)的方法之一.本文主要介紹燃燒技術(shù)處理城市生活垃圾過(guò)程中產(chǎn)生的煙氣處理的關(guān)鍵設(shè)備一一脫硫塔的工藝設(shè)計(jì).1燃燒法處理垃圾酸性氣體的限制方法燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的煙氣成份復(fù)雜,僅酸性氣體就包括

4、SO,HC1,HF;還有氮氧化物,二嗯英類,煙塵等污染物.如何在采用燃燒法處理垃圾污染的同時(shí)實(shí)現(xiàn)排放氣體中污染物的達(dá)標(biāo)排放,是國(guó)內(nèi)外研究的熱門課題之一.限制燃燒法處理垃圾產(chǎn)生的酸性氣體,目前常用干法,半干法和濕法三種技術(shù).干法是用壓縮空氣將堿性固體粉末直接噴人煙道或反響器內(nèi)使堿性固體粉末與酸性氣體充分接觸和反響,從而到達(dá)中和酸性氣體的目的.半干法脫酸系統(tǒng)實(shí)際上是一個(gè)噴霧枯燥系統(tǒng),利用高效霧化器將消石灰泥漿噴人枯燥吸收塔中,來(lái)中和酸性氣體,由于霧化效果佳,氣,液接觸面大,不僅可以有效降低氣體的溫度,中和氣體中的酸氣,并且噴人的消石灰泥漿中的水分可在噴霧枯燥塔內(nèi)完全蒸發(fā),不產(chǎn)生廢水.濕法處理系統(tǒng)常

5、用對(duì)流操作的填料吸收塔,經(jīng)靜電除塵器或布袋除塵器去除顆粒物的尾氣由填料塔下部進(jìn)入,首先噴人足量的液體使尾氣降到飽和溫度,再與向下流動(dòng)的堿性溶液不斷地在填料空隙及外表接觸及反響使尾氣中的污染氣體有效地被吸收.濕法的最大優(yōu)點(diǎn)是酸性氣體去除率高,其缺點(diǎn)為造價(jià)較高,用電量及用水量亦較高,此外為預(yù)防尾氣排放后產(chǎn)生白煙現(xiàn)象需另加裝廢氣再熱器,廢水亦需加以妥善處理.以上三種酸性氣體處理技術(shù)功能比擬如表1所示1.表1酸性氣體洗氣塔功能特性相比照擬/收稿日期:20210210;修回20210320基金工程：武漢市科技方案工程11作者簡(jiǎn)介：張立娟1975,女,工程師,碩士,從事環(huán)保工程設(shè)計(jì),027電子信箱.第6C

6、期張立娟.等垃圾燃燒廠煙氣半干法脫硫塔工藝設(shè)計(jì)325表l說(shuō)明:半干法脫硫技術(shù)在脫硫效率及經(jīng)濟(jì)性方面有著較大的優(yōu)勢(shì).半干法脫硫系統(tǒng)包括半干法脫硫塔主體設(shè)備及漿液制備,漿液輸送打制等輔助系統(tǒng).2半干法脫硫技術(shù)脫硫塔的工藝設(shè)計(jì)'根據(jù)南方某生活垃圾燃燒發(fā)電廠的鍋爐煙氣凈化工程應(yīng)用了我公司的半干法脫硫技術(shù),具脫硫塔的工藝設(shè)計(jì)介紹如下.設(shè)計(jì)根底數(shù)據(jù)系統(tǒng)進(jìn)口煙氣參數(shù)及出口保證值：煙氣量：l60000Nm./h;煙氣人口溫度:160±10C;煙氣出口溫度保證值：145±i0C;煙塵:2530g/Nm;二氧化硫:6001000mg/Nm;煙氣出口二氧化硫保證值:260mg/Nm;氯化

7、氫:200300mg/Nm.;氟化氫：20mg/Nm.;煙氣出口HC1+HF濃度保證值：75mg/Nm.塔頭的設(shè)計(jì)塔頭的設(shè)計(jì)是半干法脫硫塔的核心,它決定了煙氣在塔內(nèi)的流場(chǎng)分布,因此塔頭的設(shè)計(jì)成功與否決定了脫硫效率的上下及是否會(huì)產(chǎn)生"粘壁現(xiàn)象./煙氣進(jìn)入塔頭后被分成兩股氣流,平行流及旋轉(zhuǎn)流,分別占煙氣量的25及75,平行流平行于噴霧/方向垂直向下運(yùn)動(dòng),旋轉(zhuǎn)流由導(dǎo)流板白特殊結(jié)構(gòu)形成,呈螺線形運(yùn)動(dòng).旋轉(zhuǎn)流的導(dǎo)流板需特殊設(shè)計(jì),以到達(dá)塔內(nèi)氣流的理想分布,煙氣與吸收劑液滴充分混合達(dá)到理想的脫硫效率.為預(yù)防氣流攜帶液滴附著在塔頂?shù)膬?nèi)壁,塔頭局部還必須引出少量煙氣沿塔內(nèi)壁向下運(yùn)動(dòng)以保護(hù)塔內(nèi)壁.煙氣在

8、塔內(nèi)的運(yùn)動(dòng)模式見(jiàn)圖1.漿撒I=!=里！/:.流體噴/i,71/.:b-4墨-i/:,jj,/:瓢瓣I流''護(hù)似IC仃汛圖1炯?xì)馑?nèi)分噴霧方式噴霧設(shè)備是脫硫系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備,它的作用是將吸收劑霧化成到達(dá)要求粒徑的霧滴.塔頭的設(shè)計(jì)也要根據(jù)所選噴霧設(shè)備的不同而專門設(shè)計(jì).該工程采用了二流體噴頭,即采用壓縮空氣在噴頭內(nèi)產(chǎn)生超聲波效應(yīng)來(lái)霧化吸收劑.該噴頭霧化粒徑范圍如表2所示,噴頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖如圖2.根據(jù)該工程輸入的煙氣參數(shù),選用一個(gè)噴頭,噴頭圖2一流體噴頭示意圖流量為約為1m./h,介質(zhì)為2O3OCa(OH)z漿液,霧化劑為壓縮空氣.噴頭內(nèi)介質(zhì)通道為一奪5mm的通孔,不易堵塞.設(shè)計(jì)時(shí)值

9、得注意的是由于噴槍所處的環(huán)境為高溫?zé)煔?而噴頭內(nèi)介質(zhì)溫度為IOC左右,因此煙氣極易在噴頭出口處及外壁結(jié)露.結(jié)露后,煙氣中的塵,介質(zhì)中的Ca(OH).顆粒極易粘附在噴頭出口處及外壁,引起堵塞.在該工程中從系統(tǒng)風(fēng)機(jī)后引一路熱煙氣進(jìn)入噴槍進(jìn)行保護(hù),預(yù)防造成這種后果.表2二流體噴頭霧化粒徑表/霧化粒徑(m)所占比例()22721611O5O/90/與該工程類似的一些工程中,有采用旋轉(zhuǎn)噴霧設(shè)備來(lái)霧化吸收劑.從霧化原理來(lái)看,二流體噴頭具有低能耗,低磨損的優(yōu)點(diǎn).該工程采用的二流體噴頭僅需要的壓縮空氣耗量為120m./h工況;旋轉(zhuǎn)噴霧對(duì)吸收劑的霧化是利用霧化盤的高速旋轉(zhuǎn),吸收劑在盤邊緣到達(dá)較高的線速度而被霧化

10、,因此吸收劑對(duì)霧化盤的磨損較嚴(yán)重.灰斗設(shè)計(jì)煙氣在脫硫塔內(nèi)與吸收劑充分混合反響脫酸,脫硫塔簡(jiǎn)體尺寸根據(jù)塔速及要求的停留時(shí)間來(lái)確定,該工程要求的塔內(nèi)停留時(shí)間為13s.反響后的產(chǎn)物,部分煙塵及未發(fā)生反響的吸收劑經(jīng)過(guò)煙氣的高溫枯燥,落人灰斗內(nèi).由于煙氣中的HC1氣體濃度較高,反響產(chǎn)物中的CaC1表現(xiàn)出極強(qiáng)的吸濕性,而使灰產(chǎn)生粘性2.在該工程中我們采用了船形灰斗,大大增加了出灰口的面積,使出灰更加容易.該工程采用船形灰斗,整個(gè)設(shè)備設(shè)計(jì)阻力較小,僅為5mmbar,如采用錐形灰斗,設(shè)備阻力那么在6mmbar以上3,因此選用船形灰斗能夠降低系統(tǒng)阻力,減少系統(tǒng)風(fēng)機(jī)的能耗.船形灰斗和錐形灰斗的示意圖見(jiàn)圖3.在城市

11、生活垃圾或醫(yī)療垃圾燃燒的煙氣條件下,以及對(duì)系統(tǒng)阻力有要求的情況下,采用船形灰斗是較為適宜的.出灰設(shè)備與灰斗相配合的輸灰設(shè)備,一般有埋刮板輸灰機(jī)及326Ii碇尉戢第32卷eo船形扶斗錐形灰/3灰示意螺旋輸灰等設(shè)備.對(duì)于船形灰斗來(lái)說(shuō),出灰口為一較長(zhǎng)的矩形.該工程的灰斗出灰口尺寸約為10000X400,如采用螺旋輸灰,勢(shì)必要在螺旋中點(diǎn)加支撐,這樣不但增加了堵塞的機(jī)率,而且在這種較重的負(fù)載下(脫硫塔內(nèi)易出現(xiàn)大塊結(jié)垢而落人灰斗),螺旋還是容易發(fā)生變形甚至損毀.我們?cè)谠摴こ讨胁捎昧寺窆伟遢敾以O(shè)備,以保證輸灰通暢,預(yù)防灰斗內(nèi)積灰堵塞氣流通道.計(jì)算機(jī)仿真(CFD)脫硫塔尺寸確定后,需用專業(yè)軟件進(jìn)行仿真計(jì)算,將

12、塔尺寸及煙氣初始條件輸入,模擬出塔內(nèi)煙氣的速度場(chǎng),溫度場(chǎng)和壓力場(chǎng),看是否符合設(shè)計(jì)要求.檢測(cè)及限制局部脫硫塔最根本的檢測(cè)包括以下四個(gè)局部.進(jìn)出口SO濃度檢測(cè)Ca(OH).漿液(吸收齊)是通過(guò)變頻調(diào)節(jié)軟管泵來(lái)供應(yīng),該邏輯模塊通過(guò)進(jìn)出口SO.濃度計(jì)算出所需Ca(OH).漿液量,然后通過(guò)限制變頻調(diào)節(jié)器來(lái)調(diào)節(jié)漿液供應(yīng)量.進(jìn)出口煙氣溫度由于脫硫塔后接除塵裝置,對(duì)于生活垃圾及醫(yī)療垃圾燃燒煙氣來(lái)說(shuō),進(jìn)除塵器煙氣溫度需限制在(140±5)C,否那么煙氣會(huì)結(jié)露,影響袋式除塵器的運(yùn)行.在該工程中,S0z與溫度分開來(lái)限制,配制好一定濃度的Ca(OH).漿液在進(jìn)噴頭前與水混合后再進(jìn)噴頭進(jìn)行/霧化,出口煙氣溫度

13、由混合水量來(lái)限制該局部邏輯模塊先由進(jìn)出口溫度計(jì)算出需要的總水量后減去Ca0H.漿液中的水量,得到需額外參加的水量,控制調(diào)節(jié)閥來(lái)參加水,從而限制脫硫塔煙氣出I=I溫度.塔頂部溫度塔頂部是較易發(fā)生“粘壁現(xiàn)象的部位,因此在此處設(shè)置溫度檢測(cè),正常情況下此處溫度應(yīng)與進(jìn)口溫度相差不大,如溫度發(fā)生異常,那么需報(bào)警提示應(yīng)馬上調(diào)節(jié)保護(hù)煙氣量.噴槍入口處的介質(zhì)壓力噴頭正常工作時(shí),介質(zhì)壓力為左右,如果壓力升高,那么提示噴頭處堵塞.需立即停機(jī)更換.根據(jù)上述設(shè)計(jì)的脫硫塔,其應(yīng)用情況見(jiàn)表3.表3技術(shù)應(yīng)用業(yè)績(jī)表所在地國(guó)家煙氣類型容量M投運(yùn)時(shí)間3結(jié)論通過(guò)對(duì)各局部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化工藝設(shè)計(jì),能夠保證半干式脫硫塔的二氧化硫去除效率到達(dá)8

14、5以上,且系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠,投資省.該系統(tǒng)在奧地利,德國(guó),俄羅斯等國(guó)家和地區(qū)多個(gè)垃圾燃燒廠得到應(yīng)用,運(yùn)行穩(wěn)定可靠.參考文獻(xiàn)E1聶永豐.三廢處理工程技術(shù)手冊(cè)固體廢物卷FM.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2002.2WasteIncinerationR.3周屈蘭,周月桂,徐通模,等.大容量鍋爐灰斗改型的實(shí)驗(yàn)研究J.西安交通大學(xué),1999,332:2528.上接第319頁(yè)/printinganddyeingwastewateri,J.HebeiJournalofIn,24(1):4648.(inChinese)Z9鄒海燕,奚旦立.生物鐵法一SMBR性能的研究J.環(huán)境科學(xué),2005,26(6):65-70./Z()UHaSMBRJ.ChineseJournalofEnvironmental,26(6):6570.(inChinese)1,