烟气循环流化床脱硫塔设计

烟气循环流化床脱硫塔 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 烟气循环流化床脱硫塔设计 环境保护科学第33卷第3期2007年6月 烟气循环流化床脱硫塔设计 DesulfurizationTowerDesignofCirculatingFluidizedBedforFlueGas 胡赘何军 (1.沈阳环境科学研究院沈阳110016);(2.上海龙净环保科技工程有限公司上海200063) 摘要对烟气循环流化床脱硫工艺和脱硫塔设计进行详细的介绍,为设计提供参考. 关键词烟气脱硫循环流化床 AbstractThedesulfurizationprocessandabsorberdesignoffluegascirculatingfluidizedbed weredescribedindetailtO supplyreferencefordesign. KeywordsFlueGasDesulfurizationCirculatingFluidizedBed 1前言 循环流化床烟气半干法脱硫技术是20世纪 80年代后期开发的一种新的脱硫技术,国际上德 国,丹麦,瑞典,美国已陆续将各自开发的烟气循环 流化床脱硫技术实现商业化.目前世界上发达国 家和地区采用该技术的工业装置已近40套.从实 际运行情况看,该技术已趋于成熟并有其它工艺无 法替代的优良性能,市场需求正在逐步扩大. 烟气循环流化床脱硫技术的主要化学反应如 下: Ca(OH)2-4-SO,一CaSO3?1/2H20+1/2 H2O Ca(OH)2+SO,一CaSO4?1/2H20+1/2 H2O CaSO3?1/2H20+1/202:CaSO4?1/2 H2O Ca(OH)2+C02=CaCOz+H2O Ca(OH)2+2HC1=CaC12?2H2O Ca(OH)2+2HF—CaF2+2H2O (从上述化学反应方程可以看出,在循环流化 床脱硫塔中,Ca(OH).与烟气中的So2和几乎全 部的S03,HCI,HF等酸性气体完成化学反应) 与其它脱硫技术相比,烟气循环流化床脱硫技 收稿日期:2o06—12一O6 作者简介:胡资(1972一),男,辽宁沈阳人,工程师. —?-—— 14.—-—— 术有如下特点: (1)由于床料循环利用,延长了固体吸收剂粒 子停留时间,提高了吸收剂的利用率,增大脱硫效 率; (2)脱硫效率高(如对硫份3以上的煤,也能 达到95的脱硫效率),在相同的脱硫效率下,与 传统的半干法比较,吸收剂可节省30; (3)流化床脱硫反应,固体吸收剂与SO2间的 传热,传质表面积非常大,脱硫反应强烈; (4)运行简单可靠,运行温度在烟气露点以上, 低碳钢脱硫塔不需防腐; (5)锅炉负荷在30,100内范围波动,脱 硫效果仍能满足; (6)结构紧凑,循环流化床反应器不需要很大 的空问,占地面积小; (7)脱硫产物以固态排放,便于处置; (8)可实现大型化,投入产出比较高. 2脱硫工艺流程 工艺流程见图1.从空气预热器出来的含尘 和S0的烟气由脱硫塔底部的弯头,文丘里管进 人脱硫反应器.生石灰经消化器内加水消化后储 存在消石灰仓内.将一定量的消石灰和水在文丘 里喉管上端加人,在脱硫塔内与高温烟气混合向上 烟气循环流化床脱硫塔设计胡赞 图1烟气循环流化床脱硫"1-艺流程 流动,在烟气冷却到稍高于露点以上的温度过程中 脱硫剂与烟气中的So2反应,生成硫酸钙和亚硫 酸钙,SOz得以脱除.烟气携脱硫反应副产物,没 参与反应的脱硫剂和粉煤灰进入反应器后部的电 除尘器或布袋除尘器,经除尘器除尘后由烟囱排 出.反应副产物,没参与脱硫反应的脱硫剂和粉煤 灰被除尘器收集下来以后,大部分通过空气斜槽返 回脱硫塔内,再次进行脱硫反应.该技术能够取得 较高的脱硫效率的主要原因是:脱硫剂的循环使 用,使脱硫剂在系统中不断地循环累积,提高了脱 硫剂的利用率;同时由于在较高的循环灰浓度下工 作,使脱硫剂充分分散,反应的表面积增大,烟气能 够与脱硫剂充分接触,提高了脱硫反应的速度和程 度.此外,在脱硫剂固体颗粒的内循环和外循环过 程中,在脱硫剂表面已生成的亚硫酸钙,硫酸钙又 通过固一固间的磨蚀,重新露出反应物表面,继续 参与反应,提高了脱硫剂反应的完全程度,也进一 步提高了脱硫剂的利用率. 3脱硫反应塔设计 循环流化床烟气脱硫是一个复杂的物理化学 过程.其中包含了复杂的气一液一固三相间的质 量传递,热量传递,动量传递和化学反应过程.烟 气循环流化床技术脱硫效率的高低和能否实现大 型化取决于塔内呈流态化的气固两相流是否可控, 烟气脱硫剂在脱硫塔内截面上是否分布均匀,反应 温度是否分布均匀,也就是说保证塔内流场均匀至 关重要,其动量传递影响热量传递和质量传递.脱 硫塔结构决定了塔内流体的流体力学行为,进而影 响脱硫反应的传质和传热.脱硫塔通常可以认为 由入口弯头,文丘里段,反应器段,出口弯头四部分 组成.在这四部分中人口弯头和文丘里段设计极 其关键,它决定了烟气,脱硫剂和循环灰在反应器 是否分布均匀,脱硫塔压力损失的大小,脱硫效率 的高低,甚至脱硫系统能否稳定运行. 烟气循环流化床技术的创始人德国鲁奇公司 对该技术经过3o多年努力使该技术不断完善,目 前已趋于成熟,并成功地应用于300MW燃煤机 组.为了使单塔能适应大烟气量处理,保证进入塔 内的烟气流场均匀分布,脱硫塔内采用一组文丘里 (qz个小文丘里管,).为使脱硫塔内循环灰不掉到 脱硫塔底部和尽可能降低文丘里管带来的压力损 失,小文丘里管喉管流速通常按50~60m/s左右 设计. 为了解决脱硫塔布气不均匀造成塔内固体颗 粒分布不均匀的问题,鲁奇公司对脱硫塔底部的进 气方式进行了不断改进和完善,烟气循环流化床脱 硫塔入口结构的演变与发展示意见图2.人口结 构由20世纪90年代初底部两股气流同时水平进 气的方式(图2中的I)发展成流线型的单股进气 结构(图2中的IV).广州某电厂一台200MW燃 煤机组脱硫塔底部进气方式采用的是图2中I的 形式.内蒙某热电厂130t/h锅炉脱硫塔底部进气 方式采用的是图2中?的形式.山西某电厂2× 300MW燃煤机组脱硫塔底部进气方式采用的是 图2中?的形式.从这三个工程的运行情况来看, 以山西该电厂的脱硫塔运行的最好.流线型进气 结构可以看成是由两个45弯头组成,在弯头的转 角处布置有导流板,以避免或尽可能减少烟气在转 角处形成涡流而引起的压力损失. I??? 图2脱硫塔入口结构的演变与发展示意 反应器段为直管段,脱硫塔烟气流速按4, 6m/s左右设计,烟气在反应器段停留时间按5, 7s设计. 脱硫塔上部通常是将反应器由圆截面变成方 截面,出口为方形截面,出口烟气流速按6m/s左 右设计.脱硫塔出口示意图见图3.脱硫塔后除 (下转第19页) 一 15— 硅藻土复合 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 净化室内空气的实验研究程仑 表2现场应用净化结果 4结论 (1)硅藻土复合材料要比普通硅藻土净化效果 好,在很宽的污染物范围内对甲醛和苯的去除率分 别稳定在67和53左右,对氨的去除率存在最 佳值为91. (2)硅藻土复合材料对甲醛,氨和苯的平衡吸 附量分别为132~g/g,959g/g和879g/g,其中氨的 平衡吸附量比甲醛小,但去除率大于甲醛. (3)污染物存在着最高去除率和与之相对应的 最佳流速,具有高效去除率的流速范围在160m3/h ~ 230m./h;硅藻土复合材料对污染物的净化时问 存在最佳值为3~4h;对污染物的去除率随吸附剂 用量的增大而增大,但增加幅度不大,选择3,8g/ m3吸附剂的量就能得到比较好的净化效果. 参考文献 1.周松颖.沈阳市室内空气污染现状与控制对策[J3.环境保护科 学,2005,31(1):42~43,46. 2.PJones,Indoorairqualityandhealth[J].AtmosphericEnvi— ronment,1999,33(28):4535~4564. 3.WanKuen5o,JungHoonPark,HeeDongChun.Photoeatalytic destructionofV(X:sfor;n—vehicleaircleaning[S].Journalof PhotochemistryandPhotobiologyA:Chemistry,2002.148:109 , ll9. 4.G13/T18883~2002室内空气质量 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 [s]. 5.白志鹏,韩晒,袭着革.室内空气污染与防治[M].北京:化学工 业出版社,2006. 6.环境保护总局.空气和废气监测分析方法.[M].第四版.北京. 中国环境科学出版社,2003. 7.王淑勤.樊学娟.改性活性炭治理室内空气中甲醛的实验研究 口].环境科学与技术,2006,29(8):39~40. 8.高立新.陆亚俊.室内空气净化器的现状及改进措施[J3.哈尔滨 工业大学,2004.36(2):199~201. 9.GB/T15516~1995空气质量一甲醛的测定一乙酰丙酮分光光 度法[s]. 1O.GB/T18204.25~2000公共场所空气中氨检验方法一纳氏试 剂分光光度法[s]. 11.GB/T11737~1989居住区大气中苯,甲苯和二甲苯卫生检验 标准方法一气相色谱法[s]. 12.高鸿宾.有机化学导论[M].天津:天津大学出版社.1987. 13.CH.Ao,&CLeeCombinationeffectofactivatedcarbonwith Ti02forthephotodegradationofbinarypollutantsattypicalin— doorairlevel[J3.5ouma1ofPhotochemistryandPhombiology A:Chemistry,2004,161:l3l,140. 14.董永春,白志鹏.张利文.等.纳米Tio2负载织物对室内空气中 氨的净化[53.中国环境科学.2005,25(增刊):26~29. 15.张全萍.李德生.活性炭纤维过滤器在室内空气净化中的试验 研究口].环境工程,2000,18(5):32~35. (上接第15页) 烟气 图3脱硫塔出口示惹 尘方式不同,与除尘器接口的脱硫塔出口方式也不 同.由于脱硫塔出口粉尘浓度高达1000g/m.(标 态),远远高于常规电除尘器处理的浓度(人口粉尘 浓度?40g/m.),因此,通常在电除尘器处理前先 采用机械除尘的方式预先除去一部分粉尘,以减少 进入电除尘器的粉尘量.机械除尘方式主要有以 下二种:第一种是在电除尘器人口处安装惯性分离 器进行预除尘或是直接利用电除尘器气流分布板 作预除尘.鲁奇公司在优化电除尘器电源,极线极 板匹配同时,电除尘器人口采用上进风的形式,在 电除尘器人口安装惯性分离器.第二种是在脱硫 塔和脱硫电除尘器之间设置高效旋风除尘器(除尘 效率达98),其脱硫塔出口与旋风除尘器人口水 平相连.云南某电厂100MW机组气体悬浮吸收 (GSA)脱硫工艺即采用了该种形式,但该种方式 系统阻力损失较大. 4结论 (1)为使用气体分布均匀,脱硫塔人口采用一 组文丘里管,文丘里管喉管流速按50~60m/s左 右设计; (2)脱硫塔烟气流速按4~6m/s左右设计,烟 气在塔内停留时问按5,7s设计; (3)脱硫塔出口烟气流速按6m/s左右设计. 参考文献 1.赵毅,李守信.有害气体控制工程[M].北京:化学工业出版社, 2001. 2.扬旭中.燃煤电厂脱硫装置[M].北京:中国电力出版社,2006. 一 19—