16 第四章 我国发展脱硫工艺的现状 盘进行喷雾;另一种方法是向熟化罐内加入海水与灰浆一起进行熟化,盐分注入量为0.1%和0.2%。试验表明注入盐分不能提高烟气脱硫率。 6)旋转喷雾器转速对脱硫率的影响
旋转喷雾器转速是影响烟气脱硫的重要参数。转速大小直接决定了雾滴直径。液滴粒径影响气相SO2在液滴表面的传质过程,液滴粒径越小,传质表面积越大,越有利于传质。同时液滴粒径也影响到气—液反应时间,液滴粒径大,吸收剂干燥慢,SO2与吸收剂在气—液状态下化学反应时间长,利于反应进行。这样液滴粒径对脱硫的传质过程和化学反应的影响是相反的。因此存在一个合理的雾滴直径,使得烟气脱硫率最高。目前一般采用的液滴粒径为30~550um。使用旋转喷雾器雾化的优点是可以通过调节喷雾器转速改变雾滴直径,和液浆浓度无关。液滴粒径是旋转喷雾器的圆盘端部速度的函数。因此存在一个最佳的转速,它将给出最佳的雾化粒径,使脱硫效果最好。旋转喷雾器采用调频变速电机,设计转速6000r/min~10000r/min。试验选定6000r/min、7000r/min、8000r/min三个转速,试验结果表明,采用8000r/min雾化效果最好,脱硫率最高。
7)吸收塔出口烟气温度对脱硫率的影响:
吸收塔出口烟气温度和绝热饱和温度的差值(以下简称温度差)是影响烟气脱硫率的重要参数。温度差越小,即吸收塔出口烟气温度越接近烟气饱和温度,脱硫率越高。试验中在各项参数不变的情况下,选择温度差为12℃、15℃、18℃、21℃进行了脱硫试验,试验结果表明,温度差对脱硫率的影响很大,温
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度差每降低1℃,大约可提高脱硫率1%~2%。温度差的降低,使脱硫剂浆液在反应塔内的雾滴干燥时间延长,使脱硫剂和二氧化硫的化学反应更充分。试验中控制温度差在20℃(Ca/S=1.4)以下,烟气脱硫率能达到70%以上。 8)生石灰品种对脱硫率的影响:
试验中分别选用了诸城、淄博、胶州、安丘、青岛等地的标准工艺烧生石灰及掺盐烧生石灰(加盐率为0.4%和0.8%),进行了脱硫试验。试验结果表明,该烟气脱硫装置对生石灰的适应性较强,生石灰的品种及烧制工艺对脱硫剂脱硫性能有一定影响,但效果差别不大。特别是加盐烧生石灰的脱硫率没有提高,从而证实了改变生石灰烧制工艺对提高脱硫性能方面影响不大。
4.3 国内自行开发的脱硫技术
本节中将介绍几种国内自行开发的脱硫技术。
4.3.1 磷氨肥法(PAFP)
PAFP法是利用天然磷矿石和氨为原料,副产品为磷铵复合肥料的回收法脱硫技术。七五期间,西安热工研究所等单位在四川豆坝电厂完成了500Nm3/h烟气中间试验。
PAFP法工艺主要包括4个过程:活性炭一级脱硫并制得30%稀硫酸;稀硫酸萃取磷矿制得浓度10%以上的磷酸溶液;磷酸和氨的中和液二级脱硫;料浆浓缩干燥制得硫磷铵复合肥。中试所用的活性炭由糠醛废渣经改质处理后制得;所用磷矿粉P2O5含量大于26%,细度小于0.127mm。试验期间烟气SO2
18 第四章 我国发展脱硫工艺的现状 浓度在5700~8580mg/Nm3之间。试验结果表明,一级活性炭吸附塔脱硫效率可达70%~80%;二级磷铵液吸收塔脱硫效率大于84%,系统总脱硫效率达95%以上,其副产品磷铵复肥可作农田的氮磷肥。
根据试验结果,PAFP法投资费用与石灰石—石膏法相差不大,但其副产品价值足以抵偿全部运行费用并稍有剩余。但该技术还未成熟。
4.3.2 中小锅炉采取的脱硫技术
我国的中小型工业锅炉数量多、分布广,污染治理难度大。对于业燃煤锅炉SO2污染治理除了推广洁净技术、流化床燃烧技术,型煤技术和固流技术之外最主要的就是烟气的净化技术,也是量大面广的中小锅炉控制污染的主要途径。
目前,国内的中小型锅炉烟气脱硫技术有干法湿法两大类,干法地脱硫吸引着广大用户但是该法仍处于研究阶段或中试阶段,近期内还难以推广应用。因此,湿法是当前可行的脱硫技术。湿法又分为除尘和脱硫分体组合式和一体化净化设备两大类,经初步调查良好的设备有以下类别: 4.3.2.1 旋风、水膜、旋流除尘脱硫塔
该净化塔利用了旋风水膜除尘器机理洗涤烟尘,又依靠喷雾润湿烟尘增强了旋风除尘的效果,同时由于碱性雾滴与烟气中的SO2充分混合,借助于筒壁液膜, 旋流板上的液膜与SO2充分接触,借助于旋转的气流使气液充分化学反应,达到脱硫的效果。对于烟尘的多级洗涤,对于SO2的多级吸收,提高了它的净化效能。塔体的三级旋流板,使气液分离充分,净化后的烟气脱水效果好。
该净化塔占地面积小,每100m3烟气,占地0.32m2,阻力低,一般为
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1000~1200Pa金属耗量少、成本低。
净化塔应用了铸面衬里工艺,关键部分采用不锈钢加工,有耐温、耐磨、防腐的功能。
净化塔设有流量监测控器,以保证按设定的气液比供应吸收液; 净化塔设有喷嘴监测器,以及时排除故障正常喷雾;
净化塔没有PH报警器,和自动加药器,以保障脱硫的恒定效率,稳定运行。 4.3.2.2 套筒式旋风、水膜、旋流净化器
该塔为内、外筒式。内筒为旋风水膜除尘器,上部为喷淋器,烟气从上部的蜗壳进入旋风筒,依靠水喷淋加大了烟尘的润湿作用,使烟尘并聚而借离心力甩向周壁,周壁的水膜对烟尘洗涤。除尘的过程又是烟气中SO2和吸收液的应过程,两种过程都是在旋流中进行的,气液相间传质推动力很强。外筒是借助于旋风的作用使气液分离以达到脱水的目的。
类似的设备在外筒内加上旋流板除雾器又加强了脱水效果。
该净化塔结构简单,占地面积小,采用锅炉排污水,不需大面积肥沉淀池,耐磨防腐处理好。
4.3.2.3 组合式烟气除尘脱硫器
它是利用了多管除尘器和脱硫器组合为一体的烟气净化设备,其工作原理是烟气首先经过多管除尘器去除大部分烟尘颗粒,之后从上部进入脱硫器,被旋转、雾化的吸收液引射、混合,烟气中的SO2与微细粉尘在传质过程中被吸收,洗涤。并经旋流板气液分离,脱水后排入大气。设备设有特殊的喷嘴,其喷雾
20 第四章 我国发展脱硫工艺的现状 分散度高,雾滴粒经50~90μm,雾化效果好。设备的旋流板脱水效果的达到99%,内壁以铸石衬里和防腐涂料作耐温防腐处理,该脱硫器上的阻力为300Pa。对于已经有除尘器的烟气净化系统,需要增加脱硫功能的场合,增加脱硫不需要换引风机。对于燃用低硫煤或型煤的锅炉,不需增加脱硫功能时,可只选用多管除法器,对于既需除尘又需脱硫者,可选用二者组合的成套装置。 4.3.2.4 文氏管喷射式脱硫除尘塔
它是利用喷嘴,喷射吸液,借助文氏管的机理,引射烟气并与之充分混合,洗涤烟尘和进行化学吸收,从而达到烟气净化目的。
文氏管采用了分段的陶瓷体组合而成,阻力低、并耐温,耐磨和防腐。文氏管外设旋流分离器,烟气中气液混合反应后向下冲向集水(灰)斗颗粒及大部液体落入水(灰)池,而气体、反方向经旋流板脱水后,从上部出口排出。
该塔的特点是喷嘴引射力强,陶瓷管内双质交换推动强,陶瓷管抗磨防腐性能及寿命优于其他设备。且逆向脱水效果明显。 4.3.2.5 喷射鼓泡式除尘脱硫器
该装置核心部位是一个气体分布装置,可使“轻”的气体均匀地通过“重”的液体,使气泡产生涡流运动,并有一个内循环的流体喷流,把反应器内的液体分为二个区域,一个鼓泡区与一个反应区。气泡在喷射鼓泡区引起的液体环流,代替了通常石灰/石膏法用泵进行的液体器外环循。该装置独特的气体喷射方式,强化了气液相间的传质,保证了足够的气液界面,提高了脱硫率,喷气管不易结垢堵塞。