半干法脱硫方案

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烟气脱硫

技术方案

第一章工程概述

1.1项目概况

某钢厂将就该厂烧结机后烟气进行烟气脱硫处理。现烧结机烟气流程为烧结机—除尘器—吸风机—烟囱。除尘器采用多管式除尘器,除尘效率大于90%。主要原始资料如下:

1.2主流烟气脱硫方法

烟气脱硫(简称FGD)是世界上唯一大规模商业化应用的脱硫方法,是控制酸雨和二氧化硫污染最为有效和主要的技术手段。

,就目前国内实际应用工程,FGD其基本原理都是以一种碱性物质来吸收SO

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按脱硫剂的种类划分,FGD技术主要可分为以下几种方法:

1、以石灰石、生石灰为基础的钙法;

2、以镁的化合物为基础的镁法;

3、以钠的化合物为基础的钠法或碱法;

4、以化肥生产中的废氨液为基础的氨法;

最为普遍使用的商业化技术是钙法,所占比例在90%以上。而其中应用最为广泛的是石灰石-石膏湿法和循环流化床半干法烟气脱硫系统。针对本工程,

我公司将就以上两种脱硫方法分别进行设计、描述,并最终给出两方案比较结果。

1.3主要设计原则

针对本脱硫工程建设规模,同时本着投资少、见效快、系统简单可靠等原则,我方在设计过程中主要遵循以下主要设计原则:

1、脱硫剂采用外购成品石灰石粉(半干法为消石灰粉),厂内不设脱硫剂制备车间。

2、考虑到烧结机吸风机出口烟气含硫浓度为2345 mg/Nm3,浓度并不是很高,在满足环保排放指标的前提下,脱硫装置的设计脱硫效率取≥90%。

3、脱硫装置设单独控制室,采用PLC程序控制方式。同时考虑同主体工程的信号连接。

4、脱硫装置的布置尽可能靠近烟囱以减少烟道的长度,减少管道阻力及工程投资。

第二章石灰石-石膏湿法脱硫方案

2.1工艺简介

石灰石-石膏湿法脱硫工艺是目前世界上应用最为广泛和可靠的工艺。该工艺以石灰石浆液作为吸收剂,通过石灰石浆液在吸收塔内对烟气进行洗涤,发生反应,以去除烟气中的SO2,反应产生的亚硫酸钙通过强制氧化生成含两个结晶水的硫酸钙(石膏)。

图2.1 石灰石-石膏湿法脱硫工艺流程图

工艺流程图如图2.1所示,该工艺类型是:圆柱形空塔、吸收剂与烟气在塔内逆向流动、吸收和氧化在同一个塔内进行、塔内设置喷淋层、氧化方式采用强制氧化。

与其他脱硫工艺相比,石灰石-石膏湿法脱硫工艺的主要特点为:

·脱硫效率高,可达95%以上;

·吸收剂化学剂量比低,脱硫剂消耗少;

·液/气比(L/G)低,使脱硫系统的能耗降低;

·可得到纯度很高的脱硫副产品-石膏,为脱硫副产品的综合利用创造了有利条件;

·采用空塔型式使吸收塔内径减小,同时减少了占地面积;

·采用价廉易得的石灰石作为吸收剂;

·系统具有较高的可靠性,系统可用率可达97%以上;

·对锅炉燃煤煤质变化适应性较好;

·对锅炉负荷变化有良好的适应性。

2.2反应原理

用于去除SOx的浆液收集在吸收塔浆池内。吸收塔浆池分为氧化区和结晶区,在上部氧化区内,氧化空气通过一个分配系统吹入,在pH值为4~5的浆液中生成石膏;在结晶区,石膏晶种逐渐增大,并生成为易于脱水的较大的晶体,新的石灰石浆液也被加入这个区域。

化学反应过程描述如下:

石灰石的溶解: CaCO3 + CO2 + H2O →Ca(HCO3)2

与SO2反应: Ca(HCO3)2 + 2SO2 →Ca(HSO3)2 + 2CO2

氧化:Ca(HSO3)2 + CaCO3 + O2 →2CaSO4+ CO2 + H2O

石膏生成: CaSO4 + 2H2O → CaSO4 × 2H2O

去除SO2总反应方程式:

CaCO3+ SO2 + ½ O2 + 2H2O→CaSO4 × 2H2O + CO2

石灰石在水中的低溶解性在吸收塔内被二氧化碳提高。通过溶解过程,生成碳酸氢钙。碳酸氢钙与二氧化硫反应生成可溶的亚硫酸氢钙。

在氧化区,亚硫酸氢钙与空气中的氧发生反应,生成硫酸钙。浆液中的硫酸钙再结晶生成二水硫酸钙,即石膏。

整个脱硫反应在吸收塔塔内区域的化学反应如图2.2所示。

2.3本方案系统描述

本工程石灰石-石膏湿法烟气脱硫装置主要由以下系统组成:

1)吸收剂制备与供应系统

本脱硫方案以石灰石粉作为脱硫吸收剂。合格的石灰石粉由罐车运送到厂内。通过气力输送送入石灰石粉仓,经料仓底部的称重式给料机送入石灰石浆液箱进行搅拌、配比。石灰石粉和水连续加入脱硫剂浆液箱,在脱硫剂浆液箱中石灰石浆液含固浓度为20~30%(wt)。浆液经泵送入脱硫吸收塔内。为使浆液混合均匀、防止沉淀,在脱硫剂浆液箱顶部装设有顶进式搅拌器。

2)SO2吸收系统

SO2吸收系统是烟气脱硫系统的核心,主要包括吸收塔、循环浆液泵、氧化风机、石膏排放泵及搅拌器等设施、设备。在吸收塔内,烟气中的SO2被吸收浆液洗

图2.2 吸收塔各区域化学反应原理图

涤并与浆液中的CaCO3发生反应,在吸收塔底部的循环浆池内被输送来的空气强制氧化,最终生成石膏晶体,由石膏浆液排出泵排出吸收塔送入石膏浆处理系统脱水。在吸收塔的出口设有除雾器,以除去脱硫后烟气带出的细小液滴,使烟气在含液滴量低于100mg/Nm3下排出。

目前,湿法脱硫吸收塔已将脱硫、氧化、除尘三项功能集于一体,使系统大为简化。

吸收塔为圆柱体、钢结构,防腐内衬。吸收塔底部为循环浆池,上部分为喷淋层和除雾器。

喷淋层设在吸收塔的中上部,每个喷淋层都是由一系列喷嘴组成,其作用是将循环浆液进行细化喷雾。一个喷淋层包括母管和支管,母管的侧向支管成对排列,喷嘴就布置在其中。喷嘴的这种布置安排可使吸收塔断面上实现均匀的喷淋效果。

吸收塔循环泵将塔内的浆液循环打入喷淋层,为防止塔内沉淀物吸入泵体造成泵的堵塞或损坏及喷嘴的堵塞,循环泵前装有网格状滤网(塔内)。单台循环泵故障时,FGD系统可正常进行,若全部循环泵均停运,FGD系统将保护停运,烟气走旁路。

当脱硫系统解列或出现事故停机需要检修时,吸收塔内的吸收浆液由排浆泵排出,存入事故浆罐中,以便对脱硫塔进行维修。

3)烟气系统

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