半干法脫硫技術

1、一、工藝概述循環(huán)懸浮式半干法煙氣脫硫技術兼有干法與濕法的一些特點，其既具有濕法脫硫反應速度快、脫硫效率高的優(yōu)點，又具有干法無污水排放、脫硫后產(chǎn)物易于處理的好處而受到人們廣泛的關注。循環(huán)懸浮式半干法煙氣脫硫技術是近幾年國際上新興起的比較先進的煙氣脫硫技術，它具有投資相對較低，脫硫效率相對較高，設備可靠性高，運行費用較低的優(yōu)點，因此它的適用性很廣，在許多國家普遍使用。循環(huán)懸浮式半干法煙氣脫硫技術主要是根據(jù)循環(huán)流化床理論，采用懸浮方式，使吸收劑在吸收塔內懸浮、反復循環(huán)，與煙氣中的502充分接觸反應來實現(xiàn)脫硫的一種方法。利用循環(huán)懸浮式半干法最大特點和優(yōu)勢是：可以通過噴水（而非噴漿）將吸收塔內溫度控制在

2、最佳反應溫度下，達到最好的氣固紊流混合并不斷暴露出未反應的消熟石灰的新表面；同時通過固體物料的多次循環(huán)使脫硫劑具有很長的停留時間，從而大大提高了脫硫劑的利用率和脫硫效率。與濕法煙氣脫硫相比，具有系統(tǒng)簡單、造價較低，而且運行可靠，所產(chǎn)生的最終固態(tài)產(chǎn)物易于處理等特點。二、技術特點循環(huán)懸浮式半干法煙氣脫硫技術是在集成浙大和國外環(huán)保公司半干法煙氣脫硫技術基礎上，結合中國的煤質和石灰品質及國家最新環(huán)保要求，經(jīng)優(yōu)化、完善后開發(fā)的第三代半干法技術。它是在鍋爐尾部利用循環(huán)流化床技術進行煙氣凈化，脫除煙氣中的大部分酸性氣體，使煙氣中的有害成分達到排放要求。與第一、第二代半干法相比，第三代循環(huán)懸浮式半干法煙氣脫硫

3、技術具有以下特點：1、在吸收塔喉口增設了獨特的文丘里管，使塔內的流場更均勻。2、在吸收塔內設置上下兩級雙流噴嘴，霧化顆?？蛇_到50m以下，精確的灰水比保證了良好的增濕活化效果，受控的塔內溫度使脫硫反應在最佳溫度下進行，從而取得較高的脫硫效率，較長的濾料使用壽命。3、采用比第二代更完善的控制系統(tǒng)，操作更簡捷。4、采用成熟的國產(chǎn)原材料和設備，降低成本，節(jié)約投資.5、占地少，投資省，運行費用低，無二次污染。6、非常適合中小型鍋爐的脫硫改造。7、輸灰采用上引式倉泵，耗氣量小，輸灰管路不易堵塞，使用壽命長。同時，在倉泵和布袋之間增設中間灰倉，使倉泵運行更穩(wěn)定、可靠。8、固體物料經(jīng)袋式除塵器收集，再用空氣

4、斜槽回送至反應器，使未反應的脫除劑反復循環(huán)，在反應器內的停留時間延長，從而提高脫除劑的利用率，降低運行成本。9、根據(jù)煙氣凈化需要，添加適量的活性炭等添加劑可改變循環(huán)物料組成，有效的吸附脫除二嗯英和重金屬等毒性大、難去除的污染物，達到特殊凈化效果。由于采用了大量的技術改良和優(yōu)化，目前掌握的第三代半干法煙氣脫硫技術克服了第一代半干法脫硫裝置易塌床、易磨損、系統(tǒng)阻力大、運行不可靠及第二代半干法脫硫裝置塔內易結垢、效率較低等缺點，具有先進、可靠、高效、低維護要求的特點，適用于200MW以下發(fā)電機組的尾部煙氣凈化工程。三、方案設計依據(jù)1.1項目概況單臺鍋爐設計參數(shù)表項目名稱型號備注蒸發(fā)量（t/h）130

5、X3耗煤量29t/（h臺）粉爐燃料煤種劣質煙煤（依蘭長焰煤）煤含硫量0.38%0.29%煙氣量（工況）270000310000m3/h煙氣排放溫度180煙氣原始參數(shù)現(xiàn)有除塵器類型布袋除塵器除塵效率99.99%氧含量10%外排煙氣濕度未測煙氣排放濃度50mg/Nm3型號AXX75-5NO.21D引風機參數(shù)引風機全壓6500Pa配置方式2臺/爐風量160000m3/h2臺為320000m3/h風量控制方式一個風門全開一個變頻現(xiàn)有風機余量50000m3/hSO2排放濃度85%煙塵排放濃度50mg/Nm3電費0.495元/度經(jīng)濟指標水費0.8元/噸脫硫劑1.2氣象條件廠區(qū)所在地屬亞寒帶溫暖潮濕季風氣候

6、區(qū)，冬季漫長寒冷，夏季短促。其主要氣象要素為：(1)氣溫年平均氣溫3.2絕對最低氣溫-39.5冬季平均最低氣溫11.1歷年最高月平均氣溫28歷年最低月平均氣溫-25（2）濕度夏季平均相對濕度冬季平均相對濕度年平均相對濕度（3）氣壓夏季最高氣壓冬季最高氣壓年平均氣壓最大積雪深度設計雪荷載（4）風速年平均風速最大風速風壓值風向頻率（5）降雨量年平均降雨量1小時最大降雨量24小時最大降雨量73%71%72%98.60kPa100.50kPa99.64kPa24cm0.3kPa3.0m/s28.0m/s4.5kPa全年主導風向為WS415.5mm40.3mm83.2mm1.3脫硫劑要求消石灰粉的品質分

7、析數(shù)據(jù)對消石灰粉的品質要求：Ca(OH)2消石灰：平均粒徑(50%的篩余量)73m規(guī)定表面積(用BET方式測量)162m2/g純度，自由活性Ca(OH)28015%四、技術要求4.1脫硫除塵島范圍脫硫島包括脫硫吸收塔系統(tǒng)、再循環(huán)系統(tǒng)、連接煙道、脫硫劑儲運系統(tǒng)、工藝水系統(tǒng)、輸送風系統(tǒng)、流化系統(tǒng)、倉泵等；所有的設備、管道、電控、保溫、防腐、防護、消防等的設計、制造、供貨、運輸、安裝、培訓、調試等。4.2對脫硫除塵島總的技術要求在燃用電廠所提供的設計煤種時，脫硫除塵島能滿足本方案書的技術要求。脫硫系統(tǒng)的選擇考慮了煤種變化的可能。按含硫量波動范圍0.5%，脫硫效率大于85。4.2.2脫硫除塵島達到技術

8、先進、所有設備的制造和設計符合安全可靠、連續(xù)有效運行的要求，設備的可用率不低于98%。脫硫除塵島在Ca/S摩爾比為1.11.25范圍內，最低脫硫率保證值不低于85%。脫硫后除塵器出口粉塵濃度不大于50mg/Nm3。五、可達到的技術經(jīng)濟指標承包商按以下要求填寫性能保證值。脫硫除塵島在下列條件下，脫硫保證效率85%，出口煙氣含塵量濃度50mg/Nm3。（鍋爐運行范圍為鍋爐最大連續(xù)出力,鍋爐設計出口煙氣量和出口煙氣溫度為BMCR工況下數(shù)值。）脫硫除塵島Ca/S（mol/mol）1.20（硫份為鍋爐出口煙氣中SO2的摩爾數(shù)，BMCR工況）。脫硫除塵島吸收塔出口煙氣溫度約70-80；煙氣通過脫硫除塵島的

9、壓降3200Pa（從吸收塔進口到煙囪入口）脫硫除塵島功率3X95KW。脫硫后，煙氣進入除塵器前煙塵濃度800-1000g/Nm3脫硫除塵島耗水量3x4.8t/h在85%純度的熟石灰條件下，脫硫除塵島消石灰粉耗量3x0.28t/h脫硫劑循環(huán)倍率200壓縮空氣耗量20Nm3/min脫硫除塵島設備的噪音不高于85dB（A）（距離設備外1m,操作平臺1.2m處測試）設備可用率不低于98%。吸收塔的漏風率分別為：1%系統(tǒng)的蒸汽耗量約為0.5t/h。六、脫硫除塵島的布置鑒于目前已有兩臺鍋爐上了布袋除塵器，其形式為反吹風類型。根據(jù)我們多年的經(jīng)驗，這種類型的布袋除塵器屬于弱清灰能力的除塵器，因此不適應處理高濃

10、度含塵煙氣，否則會使除塵器阻力居高不下，影響鍋爐的出力。根據(jù)現(xiàn)場實際情況，我們提出兩種方案供業(yè)主參考。方案一利用現(xiàn)有除塵器，對其改造，在除塵器前加裝脫硫塔，此方案目前僅適用新上的流化床鍋爐，對老的煤粉爐，除塵器與鍋爐房之間沒有距離，無法加裝脫硫塔。方案二在引風機后新增脫硫塔和布袋除塵器，該方案適用3臺煤粉爐，其煙囪后還要場地，但對新的流化床鍋爐，煙囪后沒有布置場地。除塵脫硫島采用一爐一塔布置。除塵脫硫島的進口煙道與鍋爐空預器出口煙道相連接。除塵脫硫島橫向布置，按工藝流程分別為吸收塔、布袋除塵器和引風機各一臺。系統(tǒng)設置一個消石灰倉，為鋼結構，布置在吸收塔和布袋除塵器之間，并設專用運輸通道與外側規(guī)

11、劃主干道路相連，便于吸收劑的運輸和卸料；工藝水箱、倉泵、儲氣罐等置于布袋除塵器支撐架下方；流化風機、蒸氣加熱器、氣化斜槽均置于吸收塔和布袋除塵器之間，充分利用其地面空間。整個除塵脫硫島布置獨立成島。布置圖設計充分考慮本工程現(xiàn)有場地條件、吸收劑運輸方便、全廠道路通暢以及鍋爐爐后所有設備的安裝檢修方便。承包商提供了總系統(tǒng)流程圖和布置圖，對系統(tǒng)內的主要設備和附件有明確的標示，并指明了與業(yè)主方的機械接口。另外，脫硫除塵島旁布置灰?guī)臁?詳見除塵脫硫島平面布置圖)七、煙氣凈化系統(tǒng)工藝流程從鍋爐出來的原煙氣，由循環(huán)懸浮式半干法凈化裝置底部進入循環(huán)懸浮流化床反應器。同時Ca(OH)2原料經(jīng)過螺旋給料器與循環(huán)灰

12、一起送入反應器，流態(tài)化的物料和煙氣中的二氧化硫等酸性物質在反應器中發(fā)生化學反應，脫除掉大部分的二氧化硫、氯化氫等；煙氣經(jīng)反應器的頂部出口排出后進入袋式除塵器除去大部分細灰，由除塵器除下的細灰和大顆粒大部分經(jīng)過空氣斜槽循環(huán)進入反應器，少量經(jīng)過排灰裝置到輸灰系統(tǒng)外排。凈化后的煙氣經(jīng)引風機由煙囪排入大氣。系統(tǒng)圖如下：八、工藝原理描述鍋爐尾氣在循環(huán)懸浮式半干法煙氣凈化系統(tǒng)中得以凈化，該系統(tǒng)主要是根據(jù)循環(huán)流化床理論和噴霧干燥原理，采用懸浮方式，使吸收劑在吸收塔內懸浮、反復循環(huán)，與煙氣中的SO2等酸性氣體充分接觸、反應來實現(xiàn)脫除酸性氣體及其它有害物質的一種方法。煙氣脫硫工藝分7個步驟：吸收劑存儲和輸送；煙

13、氣霧化增濕調溫；脫硫劑與含濕煙氣霧化顆粒充分接觸混合；二氧化硫吸收；增濕活化；灰循環(huán)；灰渣排除。、四個步驟均在吸收塔中進行，其化學、物理過程如下所述。1、化學過程：當霧化水經(jīng)過雙流體霧化噴嘴在吸收塔中霧化，并與煙氣充分接觸，煙氣冷卻并增濕，氫氧化鈣粉顆粒同H2O、SO2等反應生成干粉產(chǎn)物，整個反應分為氣相、液相和固相三種狀態(tài)反應，反應步驟及方程式如下：SO2被液滴吸收；SO2（氣）+H2OH2SO3（液）吸收的SO2同溶液的吸收劑反應生成亞硫酸鈣；Ca（OH）2（液）+H2SO3（液）CaSO3（液）+2H2OCa（OH）2（固）+H2SO3（液）CaSO3（液）+2H2O液滴中CaSO3達到

14、飽和后，即開始結晶析出CaSO3（液）CaSO3（固）部分溶液中的CaSO3與溶于液滴中的氧反應，氧化成硫酸鈣CaSO3（液）+1/2O2（液）CaSO4（液）CaSO4（液）溶解度低，從而結晶析出CaSO4（液）CaSO4（固）對未來得及反應的Ca（OH）2（固），以及包含在CaSO3（固）、CaSO4（固）內的Ca（OH）2（固）進行增濕霧化。Ca（OH）2（固）Ca（OH）2（液）SO2（氣）+H2OH2SO3（液）Ca（OH）2（液）+H2SO3（液）CaSO3（液）+2H2OCaSO3（液）CaSO3（固）CaSO3（液）+1/2O2（液）CaSO4（液）CaSO4（液）CaSO4（

15、固）布袋除塵器脫除的煙灰中的未反應的Ca（OH）2（固），以及包含在CaSO3（固）、CaSO4（固）內的Ca（OH）2（固）循環(huán)至吸收塔內繼續(xù)反應。Ca（OH）2（固）Ca（OH）2（液）SO2（氣）+H2OH2SO3（液）Ca（OH）2（液）+H2SO3（液）CaSO3（液）+2H2OCaSO3（液）CaSO3（固）CaSO3（液）+1/2O2（液）CaSO4（液）CaSO4（液）CaSO4（固）2、物理過程：物理過程系指液滴的蒸發(fā)干燥及煙氣冷卻增濕過程，液滴從蒸發(fā)開始到干燥所需的時間，對吸收塔的設計和脫硫率都非常重要。影響液滴干燥時間的因素有液滴大小、液滴含水量以及趨近絕熱飽和的溫度值。液滴的干燥大致分為兩個階段：第一階段由于漿料液滴中固體含量不大，基本上屬于液滴表面水的自由蒸發(fā)，蒸發(fā)速度快而相對恒定。隨著水分蒸發(fā)，液滴中固體含量增加，當液滴表面出現(xiàn)顯著固態(tài)物質時，便進入第二階段。由于蒸發(fā)表面積變小，水分必須穿過固體物質