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半干法烟气脱硫技术工艺参数

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学社官方 发表于 2019-11-9 07:28 | 显示全部楼层 打印 上一主题 下一主题
半干法烟气脱硫技术是利用CaO加水制成Ca(OH)2悬浮液与烟气接触反应,去除烟气中SO2、HCl、HF、SO3等气态污染物的方法。半干法脱硫工艺具有技术成熟、系统可靠、工艺流程简单、耗水量少、占地面积小的优点,一般脱硫率可超过85%。目前应用较为广泛的主要有两种:旋转喷雾干燥法工艺和烟气循环流化床工艺。
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一、旋转喷雾干燥法脱硫技术(SDA)

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1.1工艺流程简介
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, A" t# b0 c) [( \8 H旋转喷雾干燥法脱硫技术的吸收剂主要为生石灰和熟石灰;一般使用生石灰(CaO)作为吸收剂,生石灰经过消化后与再循环脱硫副产物制成熟石灰浆液(Ca(OH)2)。消化过程被控制在合适的温度(90-100℃),使得消化后的熟石灰浆液(含固量25%-30%)具有非常高的活性。1 }. Z6 ~. J" l2 d2tech.cn

- J' b1 f& R+ P) J熟石灰浆液通过泵输送至吸收塔顶部的旋转雾化器,在雾化轮接近10000rpm的高速旋转作用下,浆液被雾化成数以亿计的50um的雾滴。未经处理的热烟气进入吸收塔后,立即与呈强碱性的吸收剂雾滴接触,烟气中的酸性成分(HCI、HF、SO:、SO)被吸收,同时雾滴的水分被蒸发,变成干燥的脱硫产物。/ o! b- q7 z$ Z& M; d2tech.cn

! Z9 Q: |' K* L% s这些干燥的产物有少量直接从吸收塔底部排出,大部分随烟气进人吸收塔后的除尘器内被收集,再通过机械或气力方式输送,处理后的洁净烟气通过烟囱排放。根据实际情况,SDA系统还可以采用部分脱硫产物再循环制浆以提高吸收剂的利用率。
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烟气在喷雾干燥吸收塔中的停留时间一般为10-12S,吸收塔内飞灰和脱硫灰大部分通过除尘器收集,只有5%-10%的干燥固体物从吸收塔底部排出。3 M+ V7 }3 d0 x9 o2tech.cn
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1.2影响脱硫效率的主要因素
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1.2.1雾滴粒径
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7 @8 ~$ L, D2 a8 W: N3 `雾滴粒径越小,传质面积也越大,但粒径过细,干燥速度也越快,气液反应就变成了气固反应,脱硫效率反而会降低。有关研究表明,雾化粒径在50um时脱硫率较高。, a# {6 m. d7 e  n1 |2tech.cn
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1.2.2接触时间
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在旋转喷雾干燥法脱硫技术中,以烟气在脱硫塔中的停留时间来衡量烟气与脱硫剂的接触时间,停留时间主要取决于液滴的蒸发干燥时间,一般为10-12S,降低脱硫塔的空塔流速,延长停留时间,有利于提供脱硫率。通常空塔速度为0.2-0.5m/s.( L5 }5 }7 C& Q2tech.cn

! k' A& m5 W! Y! u0 r1.2.3钙硫比2 O* @$ R, G. l# M- @" j( }2tech.cn
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半干法的钙硫比通常在1.2-2.0之间。
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6 s0 G5 i; d) r4 ~1.2.4脱硫塔出口烟气温度
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, Y) ]0 n% o( C" R- s半干法脱硫工艺中一个重要的运行参数为近绝热饱和温度差(AAST),即脱硫塔出口烟气温度与烟气绝热饱和温度之差,AAST越小,表明脱硫塔出口烟气温度越低,烟气湿度越大,液滴蒸发干燥速率越慢,需要的停留时间越长。一般情况下,AAST取值为10-25℃,对于脱硫率要求较小的系统,可采用较高的AAST,对于脱硫率要求较高的系统,应当选取低值,一般为10-15℃。通常情况,脱硫后烟气温度约为65-70℃。
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1.2.4脱硫产物再循环: |* T% K* `: Z' R: B# y2tech.cn

2 `+ `2 ^1 M7 Q3 y3 N2 ~在脱硫反应产物中,还有很高浓度未反应的Ca(OH)2,当进入脱硫塔的脱硫灰渣与脱硫吸收剂的质量比为2:1时,脱硫率可达到80%以上,循环倍率达到5倍以上时,影响不再明显。& t9 O* `9 ^+ D* C& w) t; j2tech.cn

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二、循环流化床烟气脱硫技术

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2.1工艺流程简介
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烟气循环流化床脱硫工艺由吸收剂制备、吸收塔、脱硫灰再循环、除尘器及控制系统等部分组成。该工艺一般采用干态的消石灰粉作为吸收剂,也可采用其它对二氧化硫有吸收反应能力的干粉或浆液作为吸收剂。由锅炉排出的未经处理的烟气从吸收塔(即流化床)底部进入。: {  Q/ a( r5 q7 F9 M2tech.cn
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吸收塔底部为一个文丘里装置,烟气流经文丘里管后速度加快,并在此与很细的吸收剂粉末互相混合,颗粒之间、气体与颗粒之间剧烈摩擦,形成流化床(流速4-6m/s),在喷入均匀水雾降低烟温的条件下,吸收剂与烟气中的二氧化硫反应生成CaSO3和CaSO4。% k- F0 _% w8 v8 ~; x2tech.cn

! }- Z. j9 e' o# a7 K5 U! b, v脱硫后携带大量固体颗粒的烟气从吸收塔顶部排出,进入再循环除尘器,被分离出来的颗粒经中间灰仓返回吸收塔,由于固体颗粒反复循环达百次之多,故吸收剂利用率较高。
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吸收塔的流化床中巨大表面积的、激烈湍动的颗粒,为注水的快速汽化和快速可控的降温提供了根本保证,从而创造了良好的化学反应温度条件( 露点以上20-30°C),使二氧化硫与氢氧化钙的反应转化为瞬间完成离子型反应。: y6 s7 T+ \, f" v! y% A2tech.cn
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主要化学反应方程式如下:0 b3 [( h6 i7 M& W7 h) k. X- C2tech.cn

) y3 J5 g" h& k# C# aCa(OH)2+ SO2=CaSO3·1/2 H2O +1/2 H2O
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3 I6 k8 X. r3 |/ n4 C' x7 YCa(OH)2+ SO3=CaSO4·1/2 H2O +1/2 H2O
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CaSO3·1/2 H2O+ 1/2O2=CaSO4·1/2 H2O) h. P( n8 f# T* y( E2tech.cn
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Ca(OH)2+ CO2=CaCO3 + H2O5 A9 W) R# {/ o! r. t/ N2 P2tech.cn

6 C4 _* J; y3 j. ?" j% s$ BCa(OH)2+ 2HCl=CaCl2·2H2O
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2Ca(OH)2+ 2HCl=CaCl2·Ca(OH)2·2H2O; S: {$ n- U; U& x2tech.cn

* X7 l, z1 K1 NCa(OH)2+ 2HF=CaF2 + 2H2O# p  p+ T9 y0 {% p, s, h2tech.cn

3 y/ T' A" d5 S  T/ A8 q. j6 A. Y典型的烟气循环流化床脱硫工艺,钙硫比不大于1.3时,脱硫率可达90%以上,排烟温度约70℃。
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! ^  V% n4 e  c# [# m% P+ b/ ]2.2主要影响因素5 E& \1 ^3 c/ l$ x4 A, H5 I2tech.cn

  s- T* M- I$ |3 e( z2.2.1固体颗粒物浓度1 c: H# i1 M7 V& g2tech.cn
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循环流化床具有较高的脱硫率,其中一个重要原因就是在反应器中存在一个飞灰、粉尘、石灰的高密度接触反应区,其浓度通常可达0.5-2kg/m3,相当于一般反应器的50-100倍。
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" K' Z/ q1 q' H& T# @# Y2.2.2钙硫比5 ~9 A  u9 @5 E# p- q9 N2tech.cn
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钙硫比越大,脱硫率也越高,当钙硫比为1.1-1.5时,脱硫率可达到90%-97%。4 t- c6 `% N; s3 Q2tech.cn
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2.2.3停留时间' l' }: r% s. Q! D2tech.cn
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循环流化床里,SO2脱除的反应大部分发生在1-3S的浆液蒸发期内,当液相蒸发完毕,反应基本停止。% m& {. w: ^* w% `" _2tech.cn
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2.2.4 脱硫塔出口烟气温度! t7 m- M! Q: E% k( V: a2tech.cn
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半干法脱硫工艺中一个重要的运行参数为近绝热饱和温度差(AAST),即脱硫塔出口烟气温度与烟气绝热饱和温度之差,AAST越小,表明脱硫塔出口烟气温度越低,烟气湿度越大,液滴蒸发干燥速率越慢,需要的停留时间越长。一般情况下,AAST取值为15-20℃.
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