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双碱法烟气脱硫工艺及原理

浏览次数: 发布日期:2019-11-25

关键词:烟气脱硫

导读:双碱法脱硫是采用钠基脱硫剂进行塔内脱硫,由于钠基脱硫剂碱性强,吸收二氧化硫后反应产物溶解度大,不会造成过饱和结晶,而结垢堵塞喷头和管道。

双碱法脱硫是采用钠基脱硫剂进行塔内脱硫,由于钠基脱硫剂碱性强,吸收二氧化硫后反应产物溶解度大,不会造成过饱和结晶,而结垢堵塞喷头和管道。

双碱法烟气脱硫工艺及原理

一、基本原理

双碱法是采用钠基脱硫剂进行塔内脱硫,由于钠基脱硫剂碱性强,吸收二氧化硫后反应产物溶解度大,不会造成过饱和结晶,造成结垢堵塞喷头和管道问题。另一方面脱硫产物被排入再生池内用氢氧化钙进行还原再生,再生出的钠基脱硫剂再被打回脱硫塔循环使用。双碱法脱硫工艺降低了投资及运行费用,比较适用于中小型锅炉进行脱硫改造。

双碱法烟气脱硫技术是利用氢氧化钠溶液作为启动脱硫剂,配制好的氢氧化钠溶液直接打入脱硫塔洗涤脱除烟气中SO2来达到烟气脱硫的目的,然后脱硫产物经脱硫剂再生池还原成氢氧化钠再打回脱硫塔内循环使用。

脱硫工艺主要包括5个部分:

(1)吸收剂制备与补充;

(2)吸收剂浆液喷淋;

(3)塔内雾滴与烟气接触混合;

(4)再生池浆液还原钠基碱;

(5)石膏脱水处理。

双碱法烟气脱硫工艺同石灰石/石灰等其他湿法脱硫反应机理类似,主要反应为烟气中的SO2先溶解于吸收液中,然后离解成H+和HSO3-;使用Na2CO3或NaOH液吸收烟气中的SO2,生成HSO31-、SO32-与SO42-,反应方程式如下:

脱硫反应

①Na2CO3+SO2→Na2SO3+CO2↑

②2NaOH+SO2→Na2SO3+H2O

③Na2SO3+SO2+H2O→2NaHSO3

其中:

式①为启动阶段Na2CO3溶液吸收SO2的反应;

式②为再生液pH值较高时(高于9时),溶液吸收SO2的主反应;

式③为溶液pH值较低(5~9)时的主反应。

再生过程

④Ca(OH)2+Na2SO3→2NaOH+CaSO3

⑤Ca(OH)2+2NaHSO3→Na2SO3+CaSO3.1/2H2O+3/2H2O

3、氧化过程(副反应)

⑥CaSO3+1/2O2→CaSO4

⑦CaSO3.1/2H2O+1/2O2→CaSO4+1/2H2O

二、主要设备说明

1、脱硫喷淋塔材质及结构

脱硫喷淋塔按适宜的液气比设计,采用304不锈钢板,内衬天然大理石板。具有占地小、造价低,运行成本低、脱硝、脱硫效率可达90%以上。

2.喷淋层

喷淋层通过计算机模拟设计(CFD),确定了塔内喷嘴和喷淋层的布置,优化了浆液浓度、喷淋的覆盖率、烟气气速等性能参数,以求降低阻力、提高洗涤效果。循环系统由独立的循环泵控制,保证吸收塔内200%以上的吸收浆液覆盖率。

喷嘴布置经过详细布置和CFD流场模拟,以达到脱硫优质效果。

喷淋层CFD流场模拟:

由主管进入支管时,局部速度增大,出现云图中红色部分(即红色较为明显的部分),但是从各支管之间流速的范围我们可以得出各支管速度均匀分布在1.9-2.2m/s之间,可见喷淋管的排布是很合理的。

主管压力与支管压力呈阶梯形式排布,支管出口压力分布由云图可知压力分布很均匀,由此可知喷淋支管排布很合理。

防边际效应圈有以下优点:

①可使喷淋盲区降到最低,同时使通过塔边缘的气流经过防边际效应圈导向,被导向的气体进入覆盖率高的中间高密度喷淋区,提高脱硫效率。

②当喷头以一定角度喷出浆液时,在未达到壁面前被防边际效应圈锥环上圈上的橡胶板拦截,溅起的浆液以一定反射角溅向中心高密度喷洒雾群,顺锥环流下的浆液压锥环边缘形成一个环形“水帘”,塔壁边缘的气流因防边际效应圈下圈的作用向塔中心导向,气流经过环形“水帘”又遇锥环上圈飞溅反射起的浆液的阻挡,使边缘上升的气流也得到和浆液的充分混合,与中心气流接触密度相当,使每层喷淋层脱硫效率提高,最终达到脱硫效率的整体提高,同等脱硫效率下,可有效降低“液气比”,使脱硫系统能耗降低,也可大大降低相同脱硫塔的投资成本。

③增加“防边际效应圈”可以在液滴表面增加扰动,质量传质系数随雾化液滴与烟气之间相对速度增加而增大,可使液滴在脱硫塔内停留时间延长,单位体积的脱硫塔空间可提供更多的反应表面积,提高脱硫效率。

④防止塔壁冲刷,有效保护脱硫塔壁腐蚀、结垢,提高脱硫塔寿命。

3.系统组成

根据工艺和功能划分,可以把烟气脱硫装置分为以下系统:

①配液系统:将原料配成脱硫系统所需浓度,通过供给泵输送到循环罐中。

②脱硫吸收系统:由吸收塔及其内构件组成,该系统是整个脱硫系统的核心,功能是吸收烟气中的二氧化硫气体,使之达标排放。

按适宜的液气比设计,304不锈钢防腐,内衬大理石板,外部不需油漆。该塔型具有结构简单,阻力小,塔体不易堵塞,维护方便,传质效率高等特点。

③工艺水系统:该工艺系统新上工艺水箱、除雾器冲洗泵及配套管路系统。

④脱硫产物处理系统:该系统副产物排入厂区的水处理系统中。

⑤应采取防止凝结的保温,防止凝结对装置结构或设备造成损害。

⑥为了防止腐蚀,对不保温和介质温度低于120℃保温的设备、管道及其附件、支吊架、平台扶梯均304不锈钢材质。

⑦对维护时需要拆卸的设备,要求其也能拆卸。

⑧阀门和管件(三通等)采用压制成型可拆卸式材料(可重复利用的型材)。

⑨烟道采用预制保温板保温。保温层主材采用岩棉保温材料。保温层的外装板应与烟道的外装板同样规格、型号、工艺。提供保温层和外装板的支撑,支撑与镀锌铁丝网焊在一起形成网状构造物,以固定保温层。

⑩对露天设备的保温层外装板能防止雨水入侵保温层。

4.仪表和控制

①仪表的防护等级至少为IP65,配置有进出线防水接头。仪表的材质满足介质和环境的要求。

②计量检测仪表必须经过计量认证。

③吸收塔浆液PH计具备闭环在线检测、控制和自动冲洗功能,接触浆液的材质满足浆液工况的要求,PH值检测仪考虑冗余配置。

④压力变送器采用陶瓷膜片的法兰式(至少DN50/PN10)智能压力变送器,法兰材质能满足接触介质的防腐要求。

⑤液位变送器采用法兰式智能压力变送器,液位设置冗余液位测量,并设置就地液位计。

⑥温度检测采用Pt100热电阻,均选用防水型,接触介质的护套材质需满足介质工况的耐腐耐磨要求。

⑦所有原料、循环液等设置无压损流量测量装置。流量计接触介质的材质满足介质工况的耐腐耐磨要求。

⑧泵的出口设置就地压力表,接触介质的材质需满足介质工况的耐腐耐磨要求,压力表采用防腐隔膜式压力表。

⑨脱硫关键位置均为自动操作系统。

5.安装与调试

发运:

为了方便用户安装,我厂根据运输条件尽可能的在厂内组装成部件进行发运,主体的分件情况如下;

整体发运。

具体发运情况以我厂提供的发运清单为准。

安装:

一般可按下列顺序进行;

(1)先检查基础,按常规清理、找平、放线。

(2)将塔体吊装到基础上,找正、固定,并安装塔体上的附件。

(3)安装前必须按照说明书及随设备提供的图纸资料,并按照装箱发运清单检查全部零件的数量和质量,如有问题应及时处理或与厂内联系。

(4)按顺序安装时,每进行一步,必须进行质量检查,确实准确无误,方可进行下一步工作。

(5)设备的吊装要注意防止变形,我厂在出厂时,对关键部件均焊有吊耳,请用吊耳进行吊装。

(6)主体安装完成后,全部连接处应保证密闭不漏气要求焊接密封的,必须实行气密焊,用紧固件联接的,并将全部紧固件拧紧。对局部漏风处,应用硅胶或环氧树脂进行堵漏。

(7)调试。

三、工程质量采用相关保证措施

1.质量保证体系及措施

以我厂制定实施的《质量手册》为中心,全面贯彻国家相关标准,提高全员质量意识,建立严密的质量控制程序,做到全员,全过程,全方位受控,抓好每一个环节,把好各工序质量关,控制影响工程质量的各要素。

2.质量目标

本工程合格率100%;工程质量符合国家颁发的现行施工规范、规程和工程质量评定标准。

3.质量保证体系

确保该工程目标的实现,建立以项目负责人负责制的质量保证体系。明确质量职责与职权,强化质量意识,处理好质量、效益、进度三者关系。

4.质量方针

设计创新、制作精心、服务尽心、让客户放心、以高素质的员工保证高质量的产品。让顾客放心,就是让顾客对公司的产品技术、性能和质量、合同的履行、使用前和使用期间的售后服务放心。“品质保证、精益求精、服务周到”是公司让客户放心的主要保证。

四、工艺特点

1、脱硫效率90%以上。

2、脱硫剂采用钠碱和石灰,塔内清液吸收,有效避免塔内结垢。

3、液气比小。可脱硫除尘一体化。

4、一次投资省,运行成本低,国产程度高。

5、适应范围广。

五、售后服务

1.本套系统质保一年,终身提供有偿售后,免费提供产品技术升级服务。(注:药剂除外。)

2.工程责任范围

设备使用水电由客户负责:按照约定设备使用的水、电通至设备周边2米范围以内,三相电,电源线现要求国标电缆铜线。

设备安装调试由广绿环保公司技术人员负责,全程需要买方至少两名人员负责配合和学习(基础操作和维护)。

设备运输责任;广绿环保公司人员负责包装及运输,到买方厂家,买方人员负责配合卸货。

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