烟气脱硫工艺介绍

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湿法烟气脱硫工艺及主要设备介绍

到目前为止,烟气脱硫工艺方法不下几十种。有的脱硫工艺已成功的应用于工业几十年,有的还处于研究阶段。烟气脱硫方法大类上分为湿法和干法两种(半干法属于干法一类)。湿法又分为许多种工艺,若从脱硫剂上分,可分为石灰石法、石灰法、氧化镁法、海水法、氨法等,目前应用最广法的是湿法石灰石脱硫工艺;从技术供应商分有美国B&W工艺、德国STEIMULLER、奥地利能源公司AE工艺、美国通用公司GE工艺、日本三菱工艺等。石灰石脱硫工艺大同小异,流程基本相同,只是各家的吸收塔结构有些差别。

1.湿法烟气脱硫工艺流程

(3)烟气脱硫工艺流程

2.湿法脱硫工艺的脱硫原理

(1)烟气中的SO2,SO3和HCl被喷淋浆液中的水吸收,与烟气分离:

SO2 + H2O <==> HSO3-+H+

SO3 + H2O <==> HSO4-+H+

HCl <==> H+ + Cl-

HF <==> H+ + F-

(2)进入吸收塔的石灰石在偏酸性浆液中溶解:

CaCO3 + H+<==> Ca2+ + HCO3-

HCO3- + H+<==> H2O + CO2

(3)氧化和结晶反应发生在吸收塔浆池中。吸收塔浆池中的pH值控制在大约5.6 ~ 5.8,吸收塔浆液池的尺寸保证能提供足够的浆液停留时间完成亚硫酸钙向硫酸钙的氧化和石膏(CaSO4 2H2O)的结晶。具体反应方程式如下:

氧化:HSO3-+ 1/2O2 <==> SO42-+H+

结晶:Ca2+ + SO42-+H2O<==> CaSO4·2H2O

这样就完成了SO2向CaSO4·2H2O的转化过程,即完成烟气的脱硫过程。

2.湿法脱硫装置的组成

一个完整的脱硫装置由以下几个部分组成:

(1)烟气系统:烟气处理系统主要设备包括进口挡板、增压风机、烟气-烟气换热器(GGH)、出口挡板和旁路挡板等。

(2)石灰石浆液系统:石灰石浆液系统主要设备包括石灰石浆液箱搅拌器、石灰石浆液泵等。

(3)吸收系统:吸收系统主要设备包括吸收塔(包括吸收塔搅拌器、托盘、喷淋层、喷嘴、除雾器及除雾器清洗系统)、浆液循环泵、氧化风机等。

(4)石膏处理系统:石膏处理系统主要设备有石膏排出泵、石膏旋流器、真空皮带过滤机及辅助设备、真空泵、石膏布料皮带、废水旋流器及废水泵等

(5)工艺水系统:工艺水系统主要设备包括工艺水泵、除雾器冲洗水泵、工艺水自动反冲洗过滤器等。

(6)排放系统:排放系统主要设备包括吸收塔排水坑搅拌器及泵、石膏脱水间排水坑搅拌器及泵、事故浆液池搅拌器及返回泵等。

(7)干磨系统:干磨系统主要设备包括石灰石斗提机、石灰石称重给料机、球磨机及辅助设备、选粉机(或分级机)、袋式除尘器、主风机、斜槽输送机、气力输送机等。

(8)湿磨系统:湿磨系统主要设备包括石灰石斗提机、石灰石称重给料机、球磨机及辅助设备、石灰石浆液循环箱、石灰石浆液循环泵、石灰石浆液旋流器等。

此外还有废水处理系统等。

3.湿法脱硫工艺的关键设备

(1)增压风机

增压风机在烟气脱硫中的作用是克服烟气脱硫装置所产生的阻力。

烟气脱硫所采用的增压风机一般为轴流风机,轴流风机又分为静调和动调两种。动调风机和静调风机的区别是:动调风机是通过改变风机叶片的角度来调节风机的流量和压头;而静调风机是通过改变风机进口的导叶的角度来调节风机的流量和压头。由于调节方式不同,风机的性能曲线发生较大变化。动调风机在低负荷区性能优于静调风机,而静调风机在高负荷区性能由于动调风机。但总体上讲动调风机性能优于静调风机。

对于动调增压风机主要由以下部分组成:进气箱、机壳、转轴、轴承、轮毂、叶片、导流筒、冷却风机系统、润滑油系统、液压调节系统、风机振动监测系统等。对于静调增压风机还有进口导叶及导叶调节系统等。

风机的进气箱主要起到整流作用,使烟气流畅地进入风机而不产生涡流。

机壳配合转子工作的外壳,对转子起支撑作用。

转子包括风机转轴、轮毂、叶片等,是风机工作的主要动部件,它将机械能转化为烟气的动能和势能(静压能),转化效率一般在85%以上。

增压风机一般采用滚动轴承。滚动轴承摩擦阻力小,适合于平衡性高中低各种转速。滑动轴承摩擦阻力稍大,适用于低速非平衡性转动。

导流筒的主要作用是将风机的动压头转化为静压头,并尽可能降低风机的总压损失。

冷却风机系统对风机的轴承起冷却作用,防止高温烟气将轴承加热,保护轴承在80-90℃范围工作。

润滑油系统主要作用是对转动轴承等提供润滑油并将摩擦热带走,然后由油冷却器将热量移交给冷却水带走。

风机振动监测系统是保护风机的一种装置。由于风机工况不同,风机有可能出现失速或喘振,当风机的振幅达到一定值时,振动监测系统会发出联锁信号,将风机电源切断,使风机停止转动。

下面是静调和动调风机曲线:

由上图我们可以看出,静调风机有一个非运行区,静调风机在启动时必须窜过该区域,才能到达需要的运行工况。另外,静调风机的理论失速线非常陡,这是静调风机的最大弱点。

我们评价一台风机的好坏,除了风机本身的特性之外,还有很多评价指标,比如风机各部件的材料、关键转动部件型式、轴承牌号、润滑方式、风机振动的监测方式、风机噪音等等,这些非常专业的技术性能需要专业人员加以评审和控制。下面是某公司对风机叶片材料寿命的模拟值

国内主要风机厂家的使用材料

部件沈鼓豪顿成鼓上鼓

轴的材质42CrMo 35CrMo合金或相当等级40Cr 42CrMo-5 轮毂材质15MnV S275 & SR355J0锻钢35CrMo 15MnV 叶片材质/叶片数16 GGG球墨铸铁/20 球铁/22 15MnV/16 进风箱材质/壁厚Q235A/6 Q235/6 Q235/6 Q235/6 机壳材质/壁厚Q235A/20 Q235/15~20 Q235/25 Q235/20 扩压器材质/壁厚Q235A/6 Q235/6 Q235/6 Q235/6

(2)烟气换热器GGH

烟气换热器GGH在烟气脱硫中的作用是利用原烟气的热量对脱硫后的净烟气复热,降低工艺水消耗,减轻烟气对烟囱危害,提高烟囱的自拔力和污染物扩散能力。

目前最常用的烟气换热器GGH可分为回转式烟气换热器和管式烟气换热器两大类。此外还有热管式换热器、蒸汽加热器和直接加热器。回转式GGH主要由以下几个部分组成:

中心筒

外壳、隔仓及上下樑