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高效除尘脱硫吸收塔技术

时间:2018-12-05 09:24

来源:《广东化工》

作者:吴冲

本文从火电厂大气污染物超低排放技术路线着手,提出脱硝SCR+高效除尘器+高效除尘脱硫塔的污染物控制路线。着重介绍了高效除尘脱硫塔技术的原理、主要实施方案以及达到的效果,得出利用高效除尘脱硫塔技术可以达到火电厂污染物超低排放的结论。

1、概述

随着环保要求的日益提高,火电厂烟气污染物控制已得到各级部门的高度重视。为了满足《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)和《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014-2020年)》(发改能源[2014]2093号文)[2]要求的污染物排放要求,必须研究升级现在的污染物控制路线。

陕西华电杨凌一期2×350MW热电工程采用脱硝SCR+高效除尘器+高效除尘脱硫塔的污染物控制路线,保证系统出口污染物排放标准达到NOx35mg/Nm3(标态,干基,6%氧)、SO235mg/Nm3(标态,干基,6%氧)、烟尘5mg/Nm3(标态,干基,6%氧)。尤其是高效除尘脱硫塔技术,作为污染物控制的最后一道防线,起到了关键作用。

2、高效除尘脱硫塔技术

2.1反应原理

吸收塔的主要功能是利用pH为5.0到6.0的含碳酸钙的浆液除去烟气中的二氧化硫及烟尘。吸收塔浆液池的设计中保证有足够的停留时间和充分的搅拌以保证最优化的石灰石利用率以及石膏的析晶。

当吸收液通过喷嘴雾化喷淋烟气时,吸收液分散成细小的液滴并覆盖吸收塔的整个断面,在与烟气逆流接触时,烟气中的SO2在吸收区被吸收,烟气中的粉尘被吸收液捕捉后进入浆液。吸收剂的氧化和中和反应在吸收塔底部的浆池区完成,并最终形成石膏。

在吸收塔内发生的主要反应过程如下:

1.jpg

烟气通过高效除尘脱硫塔后,烟尘和SO2达到国家要求的排放标准。

2.2主要实施方案

(1)设置吸收塔均流板烟气进入喷淋区前对其整流保障烟气的均匀性,提高传质效率,其次在均流板上形成气液两相泡沫层,增大传质面积同时对烟气中的微细粉尘进行有效捕集。致力于多层均流板吸收塔研究,开发具有自主知识产权的均流板技术,六角形开孔均流板,同一开孔率条件下,孔距加大,结构稳定,有利于气流的割裂,增加泡沫量,增大传质面积,同时六角形更有利气流湍动,在局部区域强化传质混合,进一步提升传质效率,提高除尘、脱硫效率,同一孔距条件下,六角形均布器开孔面积比圆孔大20-30%,可有效降低均流板压降,节约电耗和运行成本。

(2)优化喷嘴布置为了进一步提升喷淋塔的除尘、脱硫效率,依据吸收塔流场特性,在不同区域不同喷淋层设置不同参数的喷嘴,在吸收塔中部应用雾化粒径均匀度高的空心锥双向喷嘴,增加喷淋覆盖率,在最上层喷淋层设置单向喷嘴,减少烟气携带浆液量;在靠近塔壁区域应用喷淋密度高的同向双胞胎实心锥喷嘴,提高近塔壁区的喷淋密度,减少烟气逃逸,通过不同喷嘴的优化组合进一步提升吸收塔除尘、脱硫效率,适应超低排放要求。

(3)设置导流环湿法脱硫喷淋空塔的特点是靠近吸收塔中心区域的液覆盖率高,脱硫效率99.9%,靠近塔壁液膜覆盖率较塔中心区低,该区域阻力低,烟气流向阻力相对较低的区域,造成烟气逃逸,除尘、脱硫效率降低。根据吸收塔的特点开发塔内导流环有效减少了烟气逃逸,提升脱硫效率,近塔壁区域无逃逸现象。导流环由两片封板组成封闭结构,主要作用将烟气导流至塔中部,扫过喷淋密集区,减少烟气逃逸,提高脱硫效率。此外还可将沿塔壁流淌的浆液重新沥淋到吸收区,充分利用了吸收浆液。该装置有效提高了浆液利用率,减少了烟气逃逸,增强了传质效果,提高了脱硫效率。

(4)液滴凝并在一级除雾器和二级除雾器之间增加翅片管式冷凝器,管式冷凝器表面结露形成水膜,同时饱和烟气第一次冷凝,烟气中的水蒸气以粉尘为凝结核冷凝,粉尘表面结露后其表面浸润性大幅增加,而粉尘表面的浸润性是决定惯性碰撞去除粉尘效率的重要因素,当部分结露粉尘与冷凝管壁水膜碰撞时被除去,部分结露粉尘与雾滴凝并而粒径增大,此外部分石膏雾滴也被去除。在二级除雾器和三级除雾器间增加雾化系统,工艺水由压缩空气经双流体喷射形成致密的雾化喷淋区,雾化粒径40微米左右,对饱和烟气进行二次冷凝,烟气中的水蒸气以粉尘为凝结核二次冷凝,表面结露粉尘与冷水雾滴凝并成大颗粒,而残留石膏雾滴绝大部分与冷水雾滴凝并。

(5)高效除雾器技术一级屋脊式除雾器,去除40-500微米石膏雾滴,二级屋脊除雾器,去除22-40微米石膏雾滴,三级超细屋脊除雾器,该除雾器叶片为三弯三钩设计,免冲洗,烟气流经时在叶片下部形成持液层,有效洗涤烟气内的粉尘颗粒和石膏雾滴,水雾滴、已凝聚变大的粉尘、已凝聚的石膏雾滴被高效去除。

3、运行后的效果

两台机组分别于2015年10月、2015年11月投产,投产后污染物排放见下表

1.jpg

由此可见,各项污染物排放指标均达到或低于设计水平,达到了超低排放的要求。

4、结论

利用高效除尘脱硫塔技术可以实现火电厂除尘、脱硫的一体化控制,各项大气污染物排放指标均能满足超低排放的要求。为火电厂超低排放开辟了一条新的技术路线,提供了更多的选择。


编辑:李丹

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