二氧化硫是當(dāng)前排放量大,對(duì)地球環(huán)境危害極為嚴(yán)重的大氣污染物。煤炭和石油等礦物燃料的燃燒、金屬冶煉、化工生產(chǎn)及其他含硫工業(yè)原料的生產(chǎn)均會(huì)產(chǎn)生含二氧化硫的煙氣。其中煤炭和石油燃燒過(guò)程排出的二氧化硫數(shù)量最大,約占世界總排放量的90.二氧化硫隨煙氣排入大氣,和氮氧化物一起形成酸雨,會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染,破壞農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水生動(dòng)植物等生態(tài)系統(tǒng),危害人類(lèi)健康。
在歐洲、美國(guó)和日本等國(guó)家和地區(qū)已經(jīng)實(shí)施了非常嚴(yán)格的二氧化硫控制法規(guī),并建設(shè)了大量的煙氣脫硫(FGD)裝置。
中國(guó)是世界上二氧化硫排放量最大的國(guó)家之一,所以,如何降低二氧化硫的排放量,防治二氧化硫污染,已成為中國(guó)目前及未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的主要社會(huì)環(huán)境問(wèn)題。
FGD技術(shù)種類(lèi)非常多,噴霧干燥脫硫法(SDA)作為一種可以靈活應(yīng)用于各種條件的煙氣脫硫技術(shù),已經(jīng)在世界各地得到廣泛應(yīng)用,是一項(xiàng)非常成熟的干法/半干法脫硫技術(shù)。
1SDA工藝原理及流程
111原理
SDA工藝原理非常簡(jiǎn)單。熱煙氣通過(guò)氣體分布器被導(dǎo)入噴霧干燥吸收室內(nèi),利用經(jīng)過(guò)霧化的平均直徑僅為60μm的細(xì)小石灰漿液滴與其充分混合接觸,煙氣中的酸性成分迅速被堿性液滴吸收,水分被迅速蒸發(fā)。
包括飛灰和反應(yīng)產(chǎn)物的部分干燥物落入吸收室底排出,細(xì)小顆粒隨處理后的煙氣進(jìn)入布袋或靜電除塵器被收集。
通過(guò)控制氣體分布、漿液流速、液滴直徑等,可以使反應(yīng)后的液滴在接觸到噴霧干燥吸收室壁之前成為粉末狀的脫硫渣。
反應(yīng)過(guò)程為:2HCl Ca(OH)2→CaCl2 H2OSO2 Ca(OH)2→CaSO3/CaSO4 H2O2HF Ca(OH)2→CaF2 H2O
112工藝流程
SDA系統(tǒng)中包括了脫硫渣循環(huán)裝置。脫硫渣的再循環(huán),提高了石灰漿液中的固體含量,其中未反應(yīng)完全的石灰被再利用。脫硫渣會(huì)在石灰漿液滴內(nèi)形成一個(gè)核,增大了液滴的比表面積,使得新鮮石灰乳的消耗量大幅度下降。
SDA工藝產(chǎn)生的脫硫灰渣是干燥粉末,因此,在噴霧干燥脫硫系統(tǒng)之后,需要設(shè)置合適的除塵器。
一般可以選擇布袋除塵器或靜電除塵器,如果采用布袋除塵器,在除塵器中還能繼續(xù)進(jìn)行吸收反應(yīng)。
當(dāng)燃煤/油的硫分較低時(shí),一般可選用靜電除塵器;當(dāng)燃料硫分較高時(shí),應(yīng)選用布袋除塵器,以降低石灰的消耗量。
SDA工藝產(chǎn)生的干灰粒可以作為吸收或吸附汞的載體,煙氣中的氣態(tài)汞等重金屬的去除率可以達(dá)到90以上。
2SDA工藝設(shè)計(jì)及系統(tǒng)特點(diǎn)
211旋轉(zhuǎn)霧化器
旋轉(zhuǎn)霧化器是整個(gè)SDA工藝的核心部分,其連續(xù)而穩(wěn)定的噴霧性能是保持脫硫吸收和干燥過(guò)程穩(wěn)定的基礎(chǔ)。隨著旋轉(zhuǎn)霧化器的不斷改進(jìn)和發(fā)展,SDA采用的產(chǎn)品均具有非常高的可靠性,可以長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn),維護(hù)量極小,并且能夠在液體流量發(fā)生很大變化時(shí),保證霧化液滴的粒徑分布無(wú)顯著改變。
因此,在實(shí)際應(yīng)用時(shí),雖然隨著煙氣的流量、溫度和成分改變,所需漿液流量會(huì)發(fā)生變化,但霧化液滴粒徑不變,確保了脫硫效率的穩(wěn)定性。
旋轉(zhuǎn)霧化器的更換是“在線(xiàn)完成”的,不會(huì)對(duì)煙氣流動(dòng)產(chǎn)生干擾。
212氣體分布器
在SDA脫硫工藝中,霧化液滴與干燥氣體之間的充分混合,防止?jié)衩摿蛟练e在吸收室壁上是至關(guān)重要的。良好的霧化效果以及氣液混合能夠保證系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。因此,在吸收室內(nèi)安裝了1臺(tái)旋轉(zhuǎn)霧化器,霧化器與特殊設(shè)計(jì)的氣體分布系統(tǒng)相結(jié)合,可以保證氣液相連續(xù)有效地霧化接觸和混合。
213系統(tǒng)適應(yīng)性及鍋爐負(fù)荷變化的影響
由于噴霧干燥器內(nèi)基本是空的,因此,在操作過(guò)程中很容易調(diào)整煙氣的氣流、溫度及組成,并能通過(guò)對(duì)霧化過(guò)程的良好控制,來(lái)適應(yīng)負(fù)荷的快速改變。
214其他
SDA法不僅在正常運(yùn)行過(guò)程中無(wú)廢水產(chǎn)生,而且在出現(xiàn)故障和維護(hù)不當(dāng)?shù)那闆r下也不會(huì)產(chǎn)生廢水,可以達(dá)到整個(gè)操作過(guò)程的污水零排放。
除了SO2之外,煙氣中少量的SO3也幾乎完全被吸收;同時(shí),因?yàn)闆](méi)有水滴存在,也避免了酸霧的產(chǎn)生。所以,通常用碳鋼來(lái)制造噴霧干燥吸收器及下游設(shè)備,降低了設(shè)備投資成本。
215SDA工藝的特點(diǎn)
?。?)工藝簡(jiǎn)單,操作簡(jiǎn)便安全;(2)維修費(fèi)用低;(3)腐蝕性小,系統(tǒng)可用普通碳鋼制造;(4)可以采用靜電除塵器或布袋除塵器;(5)無(wú)廢水產(chǎn)生;(6)壓降低,能耗低;(7)低、中、高硫煤均適用。
3結(jié)語(yǔ)
經(jīng)過(guò)數(shù)十年的改進(jìn)及發(fā)展,SDA脫硫工藝已被廣泛應(yīng)用于發(fā)電廠(chǎng)燃煤/燃油鍋爐,垃圾焚燒爐及其他工業(yè)裝置的煙氣處理,到目前為止,其單臺(tái)吸收塔/旋轉(zhuǎn)霧化器的煙氣處理量已超過(guò)110萬(wàn)m3(標(biāo)態(tài)),是一種成熟及用途廣泛的脫硫技術(shù)?!?br />
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