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。脱硫塔初以花岗岩砌筑的应用的为广泛,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净化烟气。因而,SO2参加的化学反应应为较快反应,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。
三、工艺优势
1、烟气系统
来自锻钢烟气经烟道引风机直接进入脱硫塔。脱硫塔以空塔喷淋结构。设计空速小(4.0m/s),塔压力降小(≤600Pa),脱硫集中除尘、脱硫、排烟气于一体,烟气升至塔**进入烟囱排入大气。脱硫塔制作完毕喷砂处理后,环氧树脂防腐6遍,塔内部件主要是喷嘴和防雾器,均为304不锈钢材质。当脱硫泵出现故障时,脱硫暂停反应,烟气可通过烟囱排入大气。
2、脱硫塔SO2吸收系统
烟气进入脱硫塔向上升起与向下喷淋的脱硫塔以逆流式洗涤,气液充分接触吸收SO2。脱硫塔采用喷嘴式空塔喷淋,由于喷嘴的雾化作用,分裂成无数小直径的液滴,其总表面积数千倍,使气液得以充分接触,气液相接触面积越大,两相传质热反应,效率越高。因此化工生产中诸多单元操作中多采用喷淋塔结构,起到、节能、造价低等优点。脱硫塔内碱液雾化吸收SO2及粉尘,生成Na2SO3,同时消耗了NaOH和Na2SO3。脱硫液排出塔外进入再生池与Ca(OH) 2反应,再生出钠离子并补入Na2SO3(或NaOH),经循环脱硫泵打入脱硫循环吸收SO2。
在脱硫塔**部装有除雾器,经除雾器折流板碰冲作用,烟气携带的烟尘和其他水滴、固体颗粒被除雾器捕获分离。除雾器设置定期冲洗装置,防止除雾器堵塞。
3、脱硫产物处理
脱硫产物终是石膏浆,具体为CaSO3、CaSO4还有部分被氧化的Na2SO4及粉尘。有潜水泥浆泵从沉淀池排出处理好,经自然蒸发晾干。由于石膏浆中含有固体杂质,影响石膏的质量,所以一般以抛弃法为高。排出沉淀池浆液可经水力旋流器,稠厚器增浓提固后,再排至渣场处理。
4、关于二次污染的解决
以钠钙双碱法烟气脱硫可解决单一纳碱脱硫的二次污染问题。钠钙双碱法是以纳碱吸收SO2,其产物用石灰乳再生出纳碱继续使用,因钠钙双碱法能节省碱耗,又杜绝二次污染问题。有少量的Na2SO4不能够再生被带入石膏浆液中,经固液分离,分离的固体残渣进行回收堆放再做他用。溶液流回再生池继续使用,因此不会产生二次污染。
5、方案的特点
以NaOH(Na2CO3)脱硫,脱硫液中主要为NaOH(Na2CO3)水溶液,在循环过程中对水泵、管道、设备缓解腐蚀、冲刷及堵塞,便于设备运行和维护。钠基吸收液对SO2反应速度快,故有较小的液气比,达到较高的脱硫效率,一般≥90%。
脱硫剂的再生及脱硫沉淀均发生于塔体避免塔内堵塞和磨损,提高了运行的可靠性,降低了运行成本。以空塔喷淋为脱硫塔结构,运行可靠性高,事故发生率小,塔阻力低,△P≤600Pa。
6、吸收SO2效率及主要影响因素
PH值:PH值高,SO2吸收速率大,脱硫效率高,同时PH值高,结垢几率小,避免吸收剂表面纯化。
温度:温度低有利于气液传质,溶解SO2,但温度低影响反应速度,所以脱硫剂的温度不是一个独立的不变因素,取决于进气的烟气温度。
石灰粒度及纯度:要求石灰纯度≥95%,粒度控制Pc200~300目内。
液浆浓度:控制在10~15%。
石灰石-石膏法烟气脱硫工艺是目前火电行业应用为广泛、技术成熟的烟气脱硫技术之一,以石灰石为脱硫吸收剂,副产品为石膏。但在实际运行中脱硫塔塔壁会出现结垢现象,脱落后的垢层分布在脱硫塔底部,会堵塞石膏排出泵滤网、循环浆液泵滤网、吸收塔底部排放口。而未脱落的垢层则仍依附在脱硫塔塔壁,会对检修工作带来安全隐患。
脱硫塔内壁结垢主要表现在在吸收塔内壁及构件上形成一层质地坚硬、光滑、紧密的黑色结垢。对脱硫塔的运行带来巨大的影响。
1.在脱硫塔内壁及构件上发生结垢现象,会导致构件弯曲变形、脱落,降低使用寿命,增加检修工作量。
2.在管道内壁结垢,会造成管道堵塞。质地较硬的结垢体加速管道磨损及堵塞,降低设备的使用寿命,增加检修工作量。
3.质地坚硬的结垢层散落在脱硫塔底部,造成脱硫塔石膏排出泵滤网堵塞,造成脱水系统无常连续投运,导致脱硫塔石膏浆液密度升高,生成的副产品石膏无法回收利用。
4.脱硫塔内壁的结构层脱落时,会损坏防腐涂层,加速设备的腐蚀速度,造成设备塔体渗漏。而且结构层质地坚硬,脱落时砸向吸收塔内的氧化风管、支架等构件,会造成设备损坏。
5.小的结垢层碎片会通过浆液循环泵输送至浆液喷淋层,在此过程中会加速浆液循环泵叶轮的磨损,造成喷嘴堵塞、脱落等。
解决措施:
1.控制石膏浆液密度及停留时间,确保石膏浆液过饱和度控制在110%-130%之间,避免过饱和的石膏浆液长时间在脱硫塔内停留,避免结垢。
2.控制石膏浆液PH值在一定范围内平稳运行。
3.提高脱硫塔内壁的表面光滑度。
以上是常规大家都知道的方法,那么结垢有没有好的方法呢,今天介绍一个新技术
1、增加成垢化合物的溶解度
脱硫阻垢剂中的**酸和聚电解质溶于水后发生电离,生成带负电荷的分子链,与Ca2+、Mg2+等形成稳定络合物,从而增加CaSO4在水中的溶解度。
2、晶格畸变论
CaSO4结晶是严格按照顺序进行的,脱硫阻垢剂成分中的**酸,会吸附到晶体活性增长点与Ca2+螯合,抑制晶格按顺序增长,使晶格歪曲,难长大。另外**表面活剂分子被卷入晶格生长,晶格发生错位,形成一些空洞,使得垢变软。
3、静电斥力作用
聚电解质溶于水后发生电离,有强烈的吸附性,会吸附CaSO4小晶体、粉尘、泥沙等,改变粒子表面电荷分布,形成双电层,阻碍CaSO4小晶体碰撞形成大晶体,也阻碍和金属传热面碰撞形成垢层。
脱硫塔的特点:
1、脱硫塔复合结构,塔藏量大,适应环境污染物多组分,复杂粒径的污染物净化;
2、气液相间的相对速度高;
3、气液相的接触表面积大,传质效果好;
4、塔内构造简单,具有良好的防结垢、防堵塞性能;
5、塔内系统压力损失小;
6、占地小、投资省,便于操作管理;
7、运行费低,吸收液一般循环使用,有些可利用;
8、应用范围广,可适合各类无机或**尘、烟、气的净化。
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