2023年《安全环境环保技术》之各家脱硫技术.docx

各家脱硫技术 ·1 吸收区高度的计算方法和高度设计原那么  吸收区高度目前定义为吸收塔最高液面至最顶层喷淋层间的距离；  高度设计遵循下述原那么：  （1）吸收塔最高液面距离吸收塔入口段最低点保持1.5m以防止吸收塔内液体的倒灌；  （2）最低层喷淋层距离吸收塔入口段最高处保持一定距离以满足气体在塔内均布和停留时间的要求；  （3）吸收塔喷淋层间间距2m保证喷淋浆液分布最优。  · 2.2.2 吸收塔的尺寸  吸收塔的尺寸设计遵循下述原那么：  （1）吸收塔的直径（D）由塔内量决定，保证吸收塔内气体流速不大于4m/s；  （2）吸收塔的高度由反响池高度（H1）、吸收区高度（H2）、除雾器空间高度（H3）以及顶部锥顶高度（H4）组成；其中反响池的体积需满足循环浆液停留时间要求，除雾器空间高度应满足除雾器前后的空间要求。  · 2 pH值和液气比确实定      吸收塔内浆液的pH设计值平均为5.5左右。由于采用了LEE特有的池别离器技术，因此反响池上部的氧化区pH值为较低的4.5-5，而下部的结晶区pH值为较高的6-6.5左右，这样的pH分布有利于上部CaSO3的氧化以及下部CaSO4的结晶过程。      液气比中吸收塔内循环浆液量（即“液〞的值）根据入口SO2浓度、效率、反响池pH值和吸收塔塔径等因素综合决定，可通过计算程序完成。  ·3 石灰石化学当量比确实定      为了使吸收反响顺利进行，石灰石化学当量比应略大于1，同时石灰石化学当量比同石灰石的组份和活性均有关。      石灰石中CaCO3含量越高，当量比相对越低。      当石灰石组份一致的时候，如果活性较低，那么为了促使反响的进行，维持浆液pH值等要求，石灰石化学当量比会略为偏高；如果活性较高，那么相应当量比会略低。      综合考虑各种因素，化学当量比一般为1.03左右。   · 4 浆液浓度确实定         为了保证吸收剂的停留时间和石膏结晶所需的停留时间，液中固体浓度在80g/l-180g/l为宜，一般定为120g/l。  · 5 氧化空气流量确实定      氧化对于吸收塔的平安连续运行非常重要，如果生成的CaSO3不能充分氧化，不仅后续脱水系统连续运行得不到保障，吸收塔也会由于CaSO3的高度结垢倾向而不能平安连续运行。      根据入口SO2浓度以及效率可以确定理论上所需的氧化空气流量。由于氧化空气不能完全利用，存在一定的利用系数，因此需考虑一定过量值。同时原中的氧气也可以参与吸收反响造成自然氧化，该局部因素在设计中也需考虑在内。      由于实际运行中氧化空气鼓入量不可调节，因此设计中需按照量最大、SO2负荷最高的情况下确定。  · 6 烟气流速确实定      根据国内外多年的运行经验，吸收塔内烟气的流速应控制在不大于4m/s为宜。由于设计工况下烟气量为确定值，因此吸收塔直径决定了塔内烟气流速的大小。      当烟气流速过低时，吸收塔直径过大，同时低流速时传热传质效果不佳，除雾器中液滴“逃逸〞现象比较明显。      流速较高时，虽然可以降低塔径，节省材料，有利于传热和传质的进行，但塔内停留时间过短，同样不利于吸收反响的进行，而且液滴“夹带〞现象严重，不利于除雾器的平安运行  ·7 耐高温和防腐材质的选择     （1）吸收塔入口烟道采用全合金或合金贴衬制作，耐高温和腐蚀性能优异；当入口烟温超过最高设计烟温时，装置旁路运行，吸收塔入口烟道可以设置紧急喷淋装置短时间内防止吸收塔内部件受到损害。     （2）塔体采用碳钢制作，塔内喷淋区和塔底及塔底向上2m区域为2×4mm橡胶衬,其它位置为1×4mm橡胶衬。     （3）塔内池别离器管道采用外衬橡胶的钢管，氧化空气分配管采用合金钢制作。     （4）塔内脉冲悬浮管路采用FRP或合金钢制作，脉冲悬浮喷嘴采用合金材料制作。     （5）塔内喷淋层采用FRP或橡胶内外衬碳钢制作，喷嘴采用SiC材质；     （6）除雾器采用聚丙烯（PP）材料制作，防腐性能良好。  ·8 预防结垢和堵塞的措施     (1) 氧化空气喷嘴防止结垢和堵塞的措施：     a.氧化空气进入吸收塔之前，通过向管道内喷水饱和降温，使得进入吸收塔的氧化空气温度和吸收塔浆液温度接近，这就防止了由于氧化空气温度过高而使得氧化空气喷嘴附近的浆液迅速蒸发造成的结垢问题；     b.塔内氧化空气喷嘴朝向下鼓入氧化空气，防止浆液固体在喷嘴上的沉积和结垢；     c. 喷嘴处流速较高，通过大流速对喷嘴产生一定的冲刷作用，防止结垢。     d. 吸收塔内布置充分的氧化空气喷嘴，氧化空气管路在吸收塔横截面上均匀布置，氧化效果理想，浆液中CaSO3含量很少，也可以有效防止结垢的问题。  (2) 设计中烟气从吸收塔顶部轴向引出，由于吸收塔上部烟气无需转向，因此吸收塔上部横截面上烟气分布均匀。均匀分布的烟气对除雾器的除雾效率非常有利，因此不会发生由于分布不均匀而造成除雾效果不均匀所产生结垢问题，这样除了一般性的冲洗外，除雾器的运行效果将更为理想。    （3）设计中采用了LEE技术－池别离器。通过采用池别离器将吸收塔反响池分成上下两局部，分别作为氧化区和结晶区。上局部氧化区pH值较低，利于CaSO3的充分氧化，浆液中CaSO3含量极少，这可以减少吸收塔浆液结垢的倾向，利于塔内部件如除雾器、池别离器等的长期高效、平安运行。  （4）池别离器处由于有浆液不断从上部向下流动，同时有氧化空气鼓入形成的湍动效应，上述因素也可以有效防止在池别离器上这个吸收塔下部主要的内部件上的结垢问题。  ·9 烟气短路的预防     （1) 吸收塔内空塔段较长，烟气进入吸收塔后有充足的时间和距离保证其均匀分布；防止流动距离长短不同造成的气体在塔横截面上流量不一致的发生，防止“短路〞；    （2）吸收塔采用多层喷淋层（百万机组建议采用4层），喷淋区各层错开角度排列，喷淋层在径向方向相互叠加，保证喷淋管道在横截面上的覆盖充分；    （3）计算吸收塔内循环浆液量时，吸收塔直径也是考虑因素之一，最终采用的喷淋量可以保证每层喷淋层内喷嘴数量充足，从而在个喷淋层相互叠加后，喷嘴布置的结果可以使得喷淋浆液均匀覆盖吸收塔横截面，防止吸收塔截面上气体“短路〞的发生；    （4）吸收塔入口和出口烟道的设计需进行仔细的流动模型校核，以保证烟气入口和出口的分布均匀，防止短路。 ·10 FGD对煤种含硫量波动的适应性      从湿法工艺特点及实际运行情况来看，湿法FGD对锅炉燃煤煤质的变化适应性较好。当燃煤含硫量在一定范围内波动时，FGD均可连续稳定运行。      当燃煤含硫量比设计值偏低时，维持循环量不变的情况下，脱硫效率会有所增加，石灰石浆液给入量及石膏浆液排出量可进行相应调节以满足负荷变动的要求。如果偏低很多，那么可以进一步考虑关闭一层或多层喷淋层，在保证脱硫率的同时降低能耗。  当燃煤含硫量比设计值偏高时，同样运行条件下脱硫效率将必然呈下降趋势，如果要维持脱硫率不变，那么在设计时就必须考虑相应措施，比方：      （1）采用备用喷淋层。当脱硫效率无法到达要求时，开启塔内的备用喷淋层，增大循环浆液量。      （2）设备余量充足。脱硫率不变时，塔内石膏生成量会远远高于设计值，假设设计时石膏排浆泵和氧化风机未考虑这种情况，势必造成塔内含固量急剧上升并且得不到充分氧化，这将迫使吸收塔停运。同时FGD其余子系统如制浆和脱水系统也必须认真设计以满足此时脱硫的需要。      如果仅需保证脱硫装置连续运行，在设备选型和管路设计时要充分考虑最恶劣工况。  ·11 FGD对工况的适应性      湿法FGD对工况波动的变化适应性很好，可靠性很高。      一般来讲，FGD的设计工况为锅炉BMCR时的工况，即最大烟气量的负荷。实际正常运行中烟气量均小于该工况的值，FGD装置可正常运行，当烟气量过低时甚至可以停运某些设备以降低能耗。      当工况变化导致烟温高于设计值但低于最高烟温时，烟气仍可以正常进入FGD系统而不会造成损害；当烟温高于设计最高烟温时，必须旁路运行，如无旁路FGD必须设置诸如入口紧急喷淋装置防止对FGD设备的损害，同时锅炉停运。