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因此,为了确保持续高效地俘获二氧化硫(SO2)必须采取措施将PH值控制在5和6之间;为了确保要将PH值控制在5和6之间和促使反应向有利于生成2H++SO2-2的方向发展,持续高效地俘获二氧化硫(SO2),必须采取措施至少从上面方程式中去掉一项反应产物物、消耗氢离子H+,以保持ph值和反应物浓度梯度。为达到这个目的,在湿法脱硫技术研究过程中采用:通过加入氧气使硫酸氢氧化生成硫酸根,降低SO32-,通过加入吸收剂CaCO3消耗氢离子H+,维持PH值在5-6之间,同时使硫酸根与吸收剂反应生成硫酸钙,降低了溶液中硫酸根浓度。 通过鼓入的空气使亚硫酸氢钙在吸收塔浆池中氧化成石膏。
Ca(HSO3)2+O2+ CaCO3+3 H2O ←→2CaSO4.2H2O+CO2 石膏结晶是最终工艺阶段,对于整个工业过程是非常重要的, 对最终产品的质量产生决定性的影响。为生产可用的产品必须对石膏的结晶过程进行有效的控制,使石膏结晶能够生成大量易于分离和脱水的石膏颗粒。影响石膏的结晶的参数主要是溶液的相对过饱和度,晶体的增长还受到晶体生长的时间,机械力、PH值变化等的影响。搅拌悬浮液可以使晶粒大小的分布向颗粒较小的方向转移。达到一定的相对过饱和度时,晶种生长速率突然迅速加快,因此产生许多新颗粒(均匀晶种)。通过PH值的变化来改变的氧化速率有可能直接影响石膏的相对过饱和度。由于浆液循环使用,浆液中除石灰石外,还有大量的石膏。当石膏达到一定的过饱和度时(约130%)抽出一部分浆液送往石膏处理站,制成工业石膏。剩余浆液
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与新浆液混合循环,使加入的吸收剂充分被利用,并确保晶体的增长。石膏晶体的增长是最终产品处理比较简单的先决条件。 同时从吸收塔浆池中抽出相当量的反应物并送到石膏处理站。这批物料流的组分和吸收塔浆池中悬浮液相同,但是为了使其与悬浮液区别开,称为石膏浆液。在残余水分小于10%重量的干石膏作为副产品从最后的工艺流程阶段排出。除了SO2外, Cl、F以很高的效率从烟气中排出。除氯化物、佛化物外,一系列的不溶性组分例如氧化铁,氧化铝和硅酸盐随一级脱水中产生的稀释流有相当一部分作为废水排放,以保证那些不需要的杂质在吸收浆液中的浓度保持在正常范围内。
综上所述,脱硫效率控制主要是通过以下手段控制的:
1、控制吸收塔浆液的PH值(通过新石灰石浆液的加入) 2、增加烟气在吸收塔内部的停留时间(增开循环浆泵) 3、控制石膏晶体 3.2.3炉内喷钙
碳酸钙通过计量通过压缩空气加压喷入锅炉燃烧室内,通过高温分解石灰石为生石灰,与烟气中二氧化硫反应,起到初步脱硫效果。钙硫比:2.5左右达到最佳脱硫效果(40%左右脱硫效率)。
炉内喷钙脱硫反应:
CaCO3→CaO+CO2(850℃) CaO+SO2→CaSO3
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3.3石灰石石膏脱硫系统
系统配置包括:烟气系统、石灰石浆液制备和供应系统、SO2 吸收系统、石膏脱水系统、排放系统、工艺水系统、压缩空气系统及辅助设施等。
第四章主要设备、设施的技术参数
4.1脱硫塔
脱硫塔
塔体形式:FGD脱硫塔 塔体数量:二炉一塔,共1套。
脱硫塔材质:8-22mmQ235A(内外加强)碳钢加内防腐 烟气进塔方式:烟气由下进入,通过导流分布板均匀分布上升。
烟气处理量:600000m3/h。
脱硫塔入口二氧化硫排放浓度:≤1500mg/m3 脱硫塔出口二氧化硫排放浓度:≤100mg/m3 脱硫效率:≥97% 液气比:16.5L/m3
除雾器出口烟气中雾滴浓度≤75mg/m3双层除雾 耗石灰石量:
纯度按90%计,湿法脱硫效率97%,钙硫比:1.03,则计算碳酸钙消耗量:炉外消耗:2.5T/H。
石灰石浆液浓度为30%,比重2.7g/cm3。则每小时浆液消耗量:9.5m3/h。制浆工艺水需要6.75m3/h。
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循环浆液PH值:5.2-6.2
脱硫主塔直径:φ5500/7600mm。
脱硫塔高度:32m。安装3层喷淋,2层除雾器。脱硫塔内部采用玻璃鳞片处理。
喷淋布水装置:
喷淋系统能使浆液在吸收塔内均匀分布,流经每个喷淋层的流量相等。对喷嘴进行优化布置,以使吸收塔断面上几乎完全均匀地进行喷淋。吸收塔喷淋系统采用三层喷淋层,每层喷淋层由一根母管、若干支管和规则分布在支管上的喷嘴组成,分别对应 1 台吸收塔再循环泵。
各部分材料选择如下:
喷淋系统管道:FRP
喷嘴:SiC(碳化硅),特别耐磨,且抗化学腐蚀性极佳。 除雾器:
除雾器用来在吸收塔所有运行状态下收集夹带的水滴,由安装在下部的一级除雾器和安装在上部的二级除雾器组成。彼此平行的除雾器为波状外形挡板,烟气流经除雾器时,液滴由于惯性作用留在挡板上,从而起到除雾的作用。由于被滞留的液滴也含有固态物,主要是石膏,因此就有在挡板上结垢的危险,所以设置了定期运行的清洗设备,包括除雾器冲洗母管及喷嘴系统。冲洗介质是工艺水,工艺水还用于调节吸收塔中的液位。
除雾器形式:平板式
除雾器各部分材料选择如下: 除雾器:聚丙烯 管道: PP 管 喷嘴:PP
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吸收塔搅拌器:
在吸收塔收集池的下部径向布置了侧入式搅拌器,其作用是使浆液成悬浮物状态并使其进行扩散,即将固体维持在悬浮状态下,同时均匀分布氧化空气。搅拌器的型式为侧入式,轴的密封形式为机械密封。设置人工冲洗设施。吸收塔配置 3 台搅拌器。 检修:
脱硫塔适当设置人孔、检修孔、观察孔。设置爬梯,每层喷淋装置设置平台。
4.2 石灰石浆液制备和供应系统
本脱硫工程设置一套石灰石浆液制备和供应系统及一套炉内喷钙系统,供应量按 1台锅炉 BMCR 工况下石灰石耗量的 180%设计。脱硫剂甲方提供,品质要求:粒径要求 325目以下,90%过筛率。成品粉通过气力输送至 FGD 区域内的石灰石粉仓储存备用。粉仓上部为钢结构,出口为钢制锥斗,并配有仓顶袋式收尘器和仓底下料系统。石灰石粉仓配有 2 个出料口,出料口设螺旋计量输送系统,括 1只手动插板阀、1台电动插板阀及振动料斗。其中一个下料口的石灰石粉经下料系统后进入石灰石浆液箱,与来自工艺水系统的工艺水混合配置成30%含固量的石灰石浆液。石灰石浆液池的容量按 180%工况下系统4小时的耗量设计。石灰石浆液箱备有 1 只顶入式搅拌器。石灰石浆液通过石灰石浆液泵送入吸收塔内,作为脱硫吸收剂。石灰石浆液流量根据 FGD 运行负荷通过吸收塔底部的塔池内的 pH 值来自动控制。另中一个下料口的石灰石粉经下料系统后进
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