化工工程中常用的脱硫塔技术工艺流程

对工业废气进行脱硫处理的设备,以塔式设备居多,即为脱硫塔脱硫塔最初以花岗岩砌筑的应用的最为广泛,其利用水膜脱硫除尘原理,又名花岗岩水膜脱硫除尘器,或名麻石水膜脱硫除尘器。优点是易维护,且可通过配制不同的除尘剂,同时达到除尘和脱硫(脱氮)的效果。现在随着玻璃钢技术的发展,脱硫塔逐渐改为用玻璃钢制造。相比花岗岩脱硫塔,玻璃钢脱硫塔成本低、加工容易、不锈不烂、重量轻,因此成为今后脱硫塔的发展趋势。另外具有耐腐蚀、耐高温、耐磨损三大优势,也是脱硫塔发展重要趋势之一。经过多年的改进,已发展成文丘里型、旋流板型、旋流柱型、浮球型、筛板型、气动乳化型等各种类型的脱硫塔,设备技术日趋成熟,各有优点和不足,企业可依自身需要选用不同类型。

脱硫塔

脱硫要求

烟气脱硫的大型脱硫装置称为脱硫塔,而用于燃煤工业锅炉和窑炉烟气脱硫的小型脱硫除尘装置多称为脱硫除尘器。在脱硫塔和脱硫除尘器中,应含SO2的烟气,对烟气中的SO2进行化学吸收。为了强化吸收过程,提高脱硫效率,降低设备的投资和运行费用,脱硫塔和脱硫除尘器应满足以下的基本要求:

(1)气液间有较大的接触面积和

一定的接触时间;

(2)气液间扰动强烈,吸收阻力小,对SO2的吸收效率高;

(3)操作稳定,要有合适的操作弹性;

(4)气流通过时的压降要小;

(5)结构简单,制造及维修方便,造价低廉,使用寿命长;

(6)不结垢,不堵塞,耐磨损,耐腐蚀;

(7)能耗低,不产生二次污染。

SO2吸收净化过程,处理的是低浓度SO2烟气,烟气量相当可观,要求瞬间内连续不断地高效净化烟气。因而,SO2参加的化学反应应为极快反应,它们的膜内转化系数值较大,反应在膜内发生,因此选用气相为连续相、湍流程度高、相界面较大的吸收塔作为脱硫塔和脱硫除尘器比较合适。通常,喷淋塔、填料塔、喷雾塔、板式塔、文丘里吸收塔等能满足这些要求。其中,喷淋塔是使用最为广泛的脱硫塔类型之一,喷淋塔具有结构简单,工艺成熟可靠的优点,广泛应用于大型电厂,中小型低硫烟气治理;对于高硫烟气治理,有色行业以气动乳化脱硫塔、多层喷淋塔等为主。

常见吸收塔的性能

国内外燃煤电厂常用的脱硫塔,主要有喷淋空塔、填料塔、双回路塔及喷射鼓炮塔等四种。

保护措施

脱硫系统中常见的主要设备为吸收塔、烟道、烟囱、脱硫泵、增压风机等主要设备,美嘉华技术在脱硫泵、吸收塔、烟道、烟囱等部位的防腐蚀、防磨效果显著,现分别叙述。

吸收塔、烟囱中的应用

湿法烟气脱硫环保技术(FGD)因其脱硫率高、煤质适用面宽、工艺技术成熟、稳定运转周期长、负荷变动影响小、烟气处理能力大等特点,被广泛地应用于各大、中型火电厂,成为国内外火电厂烟气脱硫的主导工艺技术。但该工艺同时具有介质腐蚀性强、处理烟气温度高、SO2吸收液固体含量大、磨损性强、设备防腐蚀区域大、施工技术质量要求高、防腐蚀失效维修难等特点。因此,该装置的腐蚀控制一直是影响装置长周期安全运行的重点问题之一。

湿法烟气脱硫吸收塔、烟囱内筒防腐蚀材料的选择必须考虑以下几个方面:

(1)满足复杂化学条件环境下的防腐蚀要求:烟囱内化学环境复杂,烟气含酸量很高,在内衬表面形成的凝结物,对于大多数的建筑材料都具有很强的侵蚀性,所以对内衬材料要求具有抗强酸腐蚀能力;

(2)耐温要求:烟气温差变化大,湿法脱硫后的烟气温度在40℃~80℃之间,在脱硫系统检修或不运行而机组运行工况下,烟囱内烟气温度在130℃~150℃之间,那么要求内衬具有抗温差变化能力,在温度变化频繁的环境中不开裂并且耐久;

(3)耐磨性能好:烟气中含有大量的粉尘,同时在腐蚀性的介质作用下,磨损的实际情况可能会较为明显,所以要求防腐材料具有良好的耐磨性;

(4)具有一定的抗弯性能:由于考虑到一些烟囱的高空特性,包括是地球本身的运动、地震和风力作用等情况,烟囱尤其是高空部位可能会发生摇动等角度偏向或偏离,同时烟囱在安装和运输过程中可能会发生一些不可控的力学作用等,所以要求防腐材料具有一定的抗弯性能;

(5)具有良好的粘结力:防腐材料必须具有较强的粘结强度,不仅指材料自身的粘结强度较高,而且材料与基材之间的粘结强度要高,同时要求材料不易产生龟裂、分层或剥离,附着力和冲击强度较好,从而保证较好的耐蚀性。通常我们要求底涂材料与钢结构基础的粘接力能够至少达到10MPa以上

脱硫泵中的应用

脱硫浆液循环泵是脱硫系统中继换热器、增压风机后的大型设备,通常采用离心式,它直接从塔底部抽取浆液进行循环,是脱硫工艺中流量最大、使用条件最为苛刻的泵,腐蚀和磨蚀常常导致其失效。其特性主要有:

(1)强磨蚀性

脱硫塔底部的浆液含有大量的固体颗粒,主要是飞灰、脱硫介质颗粒,粒度一般为0~400µm、90%以上为20~60µm、浓度为5%~28%(质量比)、这些固体颗粒(特别是Al2O3、SiO2颗粒)具有很强的磨蚀性

(2)强腐蚀性

在典型的石灰石(石灰)-石膏法脱硫工艺中,一般塔底浆液的pH值为5~6,加入脱硫剂后pH值可达6~8.5(循环泵浆液的pH值与脱硫塔的运行条件和脱硫剂的加入点有关);Cl-可富集超过80000mg/L,在低pH值的条件下,将产生强烈的腐蚀性。

(3)气蚀性

在脱硫系统中,循环泵输送的浆液中往往含有一定量的气体。实际上,离心循环泵输送的浆液为气固液多相流,固相对泵性能的影响是连续的、均匀的,而气相对泵的影响远比固相复杂且更难预测。当泵输送的液体中含有气体时泵的流量、扬程、效率均有所下降,含气量越大,效率下降越快。随着含气量的增加,泵出现额外的噪声振动,可导致泵轴、轴承及密封的损坏。泵吸入口处和叶片背面等处聚集气体会导致流阻阻力增大甚至断流,继而使工况恶化,必须气蚀量增加,气体密度小,比容大,可压缩性大,流变性强,离心力小,转换能量性能差是引起泵工况恶化的主要原因。试验表明,当液体中的气量(体积比)达到3%左右时,泵的性能将出现徒降,当入口气体达20%~30%时,泵完全断流。离心泵允许含气量(体积比)极限小于5%。

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