許廣林

(南京龍?jiān)喘h(huán)保有限公司,江蘇南京 210012)

半干法煙氣脫硫袋式除塵器設(shè)計(jì)初探

Discussion on bag filter design after semi-dry desulfurization process

許廣林

(南京龍?jiān)喘h(huán)保有限公司,江蘇南京 210012)

介紹了半干法煙氣脫硫工藝及脫硫后煙塵的特點(diǎn),針對(duì)半干法脫硫后煙塵的特點(diǎn),袋式除塵器設(shè)計(jì)時(shí)采取了一系列的技術(shù)措施,從而保證了脫硫系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

半干法脫硫;煙塵;特性;袋式除塵器

1 半干法脫硫工藝簡(jiǎn)介

循環(huán)流化床半干法煙氣脫硫工藝是20世紀(jì)80年代末國(guó)外公司開發(fā)的一種新的半干法脫硫工藝,這種工藝以循環(huán)流化床原理為基礎(chǔ),通過(guò)吸收劑的多次再循環(huán),延長(zhǎng)吸收劑與煙氣的接觸時(shí)間,大大提高了吸收劑的利用率。它不僅具有半干法工藝的流程簡(jiǎn)單、占地少,投資小以及副產(chǎn)品可以綜合利用等優(yōu)點(diǎn),而且能在很低的鈣硫比(Ca/S=1.1～1.2)情況下,其脫硫效率可達(dá)到濕法煙氣脫硫工藝脫硫效率的95%以上。實(shí)踐證明,循環(huán)硫化床半干法煙氣脫硫工藝處理能力大,對(duì)負(fù)荷變動(dòng)的適應(yīng)能力強(qiáng),運(yùn)行可靠,維護(hù)工作量少。

循環(huán)流化床半干法煙氣脫硫工藝系統(tǒng)由吸收劑加料系統(tǒng)、吸收塔、供水系統(tǒng)、吸收劑循環(huán)除塵器、脫硫灰輸送與儲(chǔ)存以及控制系統(tǒng)等組成。煙氣由循環(huán)流化床下部經(jīng)布風(fēng)板進(jìn)入反應(yīng)塔,與消石灰顆粒充分混合,與此同時(shí),安裝在流化床反應(yīng)塔內(nèi)部的噴嘴噴入適量的水,煙氣中的HCL、HF、SO2、SO3和其他有害氣體與消石灰反應(yīng),生成CaCL2·2H2O、CaF2、2CaSO3·1/2H2O、CaSO4·2H2O以及CaCO3。反應(yīng)產(chǎn)物由煙氣從反應(yīng)塔上部帶出,經(jīng)循環(huán)除塵器分離。分離出的固體絕大部分被送回循環(huán)流化床反應(yīng)塔,以延長(zhǎng)吸收劑的反應(yīng)時(shí)間,提高利用效率。工藝水直接噴入反應(yīng)塔下部,盡可能使反應(yīng)溫度高出露點(diǎn)溫度20℃以上,以提高脫硫效率。

循環(huán)流化床半干法脫硫工藝的吸收劑是生石灰消化所得的氫氧化鈣細(xì)粉,由于這種消石灰顆粒很細(xì),無(wú)須再磨細(xì),因此,該工藝系統(tǒng)既節(jié)省了購(gòu)買磨機(jī)等大型設(shè)備的投資費(fèi)用,也減少了能源消耗,使運(yùn)行費(fèi)用大為降低。同時(shí),省去了龐大的漿液貯備罐及易磨損的漿液輸送泵等組成的復(fù)雜吸收劑制備、輸送系統(tǒng),只要用空氣斜槽就可以實(shí)現(xiàn)輸運(yùn),從而大大簡(jiǎn)化了工藝流程。

循環(huán)流化床半干法脫硫工藝所產(chǎn)生的副產(chǎn)品呈干粉狀,其化學(xué)組成與噴霧干燥工藝的副產(chǎn)品相類似,飛灰主要成有:CaSO3、CaSO4、CaCl2、CaF2以及未反應(yīng)的吸收劑等組成,其處置方法與噴霧干燥的副產(chǎn)品基本相同。

2 半干法脫硫后粉塵的特性

循環(huán)流化床半干法脫硫工藝所產(chǎn)生的粉塵主要含有以下物質(zhì):未反應(yīng)的脫硫劑:Ca(OH)2、CaO、反應(yīng)產(chǎn)物:CaSO4·2H2O、CaSO3·1/2H2O以及CaCl2、CaF2等。煙塵中所含物質(zhì)比例詳見表1。

表1 半干法脫硫后粉塵中各物質(zhì)比例

脫硫后副產(chǎn)物的物理特性:半干法脫硫工藝的副產(chǎn)物是一種干燥的非常細(xì)的粒狀物,平均粒徑為10μ或更細(xì),比普通的粉煤灰更細(xì)小。與一般飛灰相比,由于Ca(OH)2的加入,增加了脫硫副產(chǎn)物中水溶性組份的含量,并提高了灰份的熔融溫度。

半干法脫硫后副產(chǎn)物的化學(xué)特性:半干法脫硫副產(chǎn)物是一種化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定的無(wú)毒物質(zhì),不會(huì)對(duì)環(huán)境造成危害。CaSO3以CaSO3·1/2H2O形式存在,在與空氣和濕氣接觸時(shí),CaSO3·1/2H2O容易轉(zhuǎn)變?yōu)镃aSO4·2H2O。脫硫副產(chǎn)物中未完全反應(yīng)的吸收劑Ca(OH)2會(huì)使脫硫灰硬結(jié),與空氣中的CO2反應(yīng)生成穩(wěn)定的CaCO3,脫硫灰的堿性和硬結(jié)性對(duì)防止堆放場(chǎng)地下水的污染有極大的幫助。脫硫灰的堿性使其重金屬不易析出,而硬結(jié)特性使得堆放層底部的防滲透特性大為改善,因此,常被用來(lái)作為垃圾填埋場(chǎng)的防滲層材料。

3 半干法脫硫后煙氣特性

鍋爐出口的煙氣經(jīng)過(guò)循環(huán)流化床半干法脫硫后,煙氣具有如下一些特性:

(1)含塵濃度高。循環(huán)流化床脫硫塔的出口煙氣含塵濃度,一般在800-1000 g/m3左右,是未脫硫前煙氣含塵濃度的幾十到100倍;

(2)煙氣的濕度大。循環(huán)流化床脫硫塔的出口煙氣的濕度在10%左右,而未脫硫前煙氣濕度只有2%～3%;

(3)煙溫波動(dòng)大。未脫硫時(shí),煙氣的溫度和鍋爐空預(yù)器出口溫度一致,在130～180℃;半干法脫硫后,煙溫降至70～80℃左右。

4 袋式除塵器設(shè)計(jì)

煙氣經(jīng)過(guò)循環(huán)流化床半干法脫硫后,無(wú)論煙氣性質(zhì)還是煙塵的性質(zhì)都發(fā)生了很大的變化,因此,在半干法脫硫后除塵器設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)做特殊考慮。

4.1 設(shè)置預(yù)除塵系統(tǒng)

脫硫塔出口煙氣中含塵濃度相當(dāng)高,一般均在800 g/m3以上,故在袋式除塵器前要加預(yù)除塵系統(tǒng)。預(yù)除塵系統(tǒng)的作用是除去煙氣中的大部分粉塵,以減輕袋式除塵器的負(fù)擔(dān)。

4.2 氣流均布板

氣流分布的均勻與否,也是除塵器設(shè)計(jì)的重要考慮因素之一。袋式除塵器導(dǎo)流板一般設(shè)置在進(jìn)氣喇叭口處,而在半干法煙氣脫硫后的袋式除塵器中,在進(jìn)氣喇叭口處僅用了一塊導(dǎo)流板,而氣流分布板設(shè)置在靠近袋式除塵器的濾袋區(qū)前部。在此部位氣流速度已減小,不但其阻力減少,而且能達(dá)到更好的氣流分布效果。氣流分布板的開孔率,在做計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算后,加以確定。正式生產(chǎn)分布板時(shí),還要根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn),對(duì)開孔率和位置進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

4.3 清灰系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

為保證清灰氣源的供應(yīng),避免因清灰氣體供應(yīng)不足造成濾袋粉塵清理不下來(lái),設(shè)計(jì)清灰系統(tǒng)時(shí)加大了分氣包的容積。脈沖閥采用澳大利亞高原公司生產(chǎn)的CA76MM3淹沒(méi)式脈沖閥。其主要技術(shù)參數(shù)如下:噴吹壓力為0.5MPa,袋底清灰壓力 ≥2000 Pa。

噴吹管采用均流設(shè)計(jì),使噴吹管上每1個(gè)噴嘴噴入濾袋的氣量和壓力近于均等。噴吹管的中心高度,經(jīng)精確計(jì)算,使整個(gè)噴吹氣體全部進(jìn)入濾袋內(nèi)。安裝時(shí),注意噴嘴中心對(duì)準(zhǔn)濾袋的中心。

4.4 濾袋的選用

半干法脫硫后煙氣水分大,溫度波動(dòng)大,粉塵的粘附力提高。因此,在選擇PPS濾材時(shí),要求濾料生產(chǎn)單位做PTFE浸潤(rùn)處理,既提高料濾袋的防水耐溫性能,又加強(qiáng)了清灰性能。

4.5 灰斗設(shè)計(jì)

半干法脫硫后煙氣的含塵濃度很高,除塵器處理出口的粉塵量大。因此,設(shè)計(jì)時(shí)袋式除塵器的灰斗比一般除塵器的灰斗大。以增加灰斗的體積?；叶返牡撞繛檫m應(yīng)大循環(huán)灰量的要求,采用輸送量大、耗能低的氣力輸送斜槽作為回料系統(tǒng)。為保證袋式除塵器清下的脫硫灰不起棚、集料,在灰斗上還設(shè)計(jì)了電加熱器,并配置了空氣炮清堵裝置。

袋式除塵器在技術(shù)上采取以上措施后,便保證了半干法脫硫島連續(xù)、正常運(yùn)行。袋式除塵器的出口排放濃度為25mg/m3,除塵效率達(dá)到99.99%。

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X701.2

B

1674-8069(2010)03-034-02

2010-01-28;

2010-03-06

許廣林(1945-),男,江蘇句容市人,高級(jí)工程師,長(zhǎng)期從事環(huán)境工程設(shè)計(jì)工作。E-mail:xgl20030517@163.com

Abstract:The characteristics and features of flue gas and dust after sem i-dry desulfurizat ion process were presented.A series of technicalmeasures were taken accordingly when the bag filterwas designed,which kept the sem i-dry desulfurization island to run normally and continuously.

Key words:sem i-dry desulfurization;dust;characteristics;bag filter