锅炉脱硫是指除去烟气中的硫及化合物的过程,主要指烟气中的SO、SO2。以达到环境要求。燃烧后脱硫,又称烟气脱硫(Fluegasdesulfurization,简称FGD),在FGD技术中,按脱硫剂的种类划分,可分为以下五种方法:以CaCO3(石灰石)为基础的钙法,以MgO为基础的镁法,以Na2SO3为基础的钠法,以NH3为基础的氨法,以有机碱为基础的有机碱法。世界上普遍使用的商业化技术是钙法,所占比例在90%以上。按吸收剂及脱硫产物在脱硫过程中的干湿状态又可将脱硫技术分为湿法、干法和半干(半湿)法。湿法FGD技术是用含有吸收剂的溶液或浆液在湿状态下脱硫和处理脱硫产物,该法具有脱硫反应速度快、设备简单、脱硫效率高等优点,但普遍存在腐蚀严重、运行维护费用高及易造成二次污染等问题。干法FGD技术的脱硫吸收和产物处理均在干状态下进行,该法具有无污水废酸排出、设备腐蚀程度较轻,烟气在净化过程中无明显降温、净化后烟温高、利于烟囱排气扩散、二次污染少等优点,但存在脱硫效率低,反应速度较慢、设备庞大等问题。半干法FGD技术是指脱硫剂在干燥状态下脱硫、在湿状态下再生(如水洗活性炭再生流程),或者在湿状态下脱硫、在干状态下处理脱硫产物(如喷雾干燥法)的烟气脱硫技术。特别是在湿状态下脱硫、在干状态下处理脱硫产物的半干法,以其既有湿法脱硫反应速度快、脱硫效率高的优点,又有干法无污水废酸排出、脱硫后产物易于处理的优势而受到人们广泛的关注。按脱硫产物的用途,一般分成抛弃法和回收法两种。锅炉脱硫的流程:
1.运行时的技能要求脱硫除尘设备1)留意易磨损部位如外筒内壁的变革。除尘设备除尘器2)含尘气体温度变革或湿度低落时留意粉尘的附着,堵塞和腐化现象。除尘器3)留意压差变革和排出烟色问题,由于磨损和腐化会使除尘器穿孔和引起粉尘排放,于是除尘效率下降,排气烟色恶化,压差产生变革。4)留意除尘器各部位的气密性,查抄旋风筒气体流量和集尘浓度的变革。
2.启动前的筹备事情1)查抄各毗连部位是否毗连安稳.2)查抄除尘器与烟道,除尘器与灰斗,灰斗与排灰装置,输灰装置等团结部的气密性,消除漏灰,漏气现象.3)关小挡板阀,启动通风机,无异常现象后逐渐开大挡板阀,以便除尘器通过规定命量的含尘气体。
水膜除尘器是我国工业锅炉和部分电厂锅炉烟气净化的主导产品,具有成本低、耐腐蚀、适应性强等特点。现在使用的水膜除尘器的除尘效率通常为90%,在水膜除尘器实际运行中,当水膜除尘器入口烟尘浓度超过2g/m3时(特别是抛煤机炉及沸腾炉),除尘器出口浓度将随着入口浓度的增加而增加,其烟尘浓度超出现在的环保排放标准。此外,水膜除尘器用水多为工业用水或循环废水,其PH值呈中性或弱酸性,依照水膜除尘器原理,只有一部分烟气与水膜接触,水膜除尘器的脱硫效率只有10~20%,根本达不到SO2的环保排放标准。随着对燃煤锅炉脱硫问题的日益关注,水膜除尘器的脱硫除尘改造也受到广泛重视。国家环保局和国家科委在“九五”国家科技攻关计划项目中专门设立“小型燃煤电厂水膜除尘器简易脱硫技术与装备研究”专题,可见水膜除尘器的脱硫改造具有重要的现实意义。1.2水膜除尘器脱硫、除尘增效综合改造工艺水膜除尘器脱硫除尘综合改造工艺应满足以下原则:
(1)充分使用原有除尘器进行改造,以减少工程投资,达到占地小、处理成本低、效果好的目的。
(2)提高除尘效率,增加脱硫功能,以满足新的环保排放标准。
(3)在锅炉烟气脱硫除尘过程中,既存在腐蚀,又存在磨损,运行环境特别恶劣,所增加部件应选取合适材料,确保设备运行的长期稳定性和连续性。(4)脱硫除尘增效后,阻力不能增加过多,以免影响锅炉运行。(5)增加必要的控制系统。以上述原则为出发点,山东大学热能与环保工程技术研究中心对水膜除尘器脱硫除尘增效——水平烟道增加预除尘器、水膜除尘器内部增加双极旋流芯筒;水平烟道由自循环泵喷淋减温、双极旋流芯筒内部喷入石灰浆液综合改造技术进行了研究,并将研究成果应用于不同容量、各种燃烧方式锅炉配套水膜除尘器,均取得了令人满意的效果。2水膜除尘器脱硫除尘增效综合改造技术原理2.1除尘增效原理由于6~220t/h锅炉炉型主要有层燃式链条炉、抛煤机炉、煤粉炉、沸腾炉、循环流化床锅炉等,其烟气原始含尘浓度经验数据通常为3~80g/Nm3,水膜除尘器除尘效率通常为90~95%,当烟气初始排放浓度大于2g/m3时经过水膜除尘器除尘后的烟尘浓度将达不到环保排放标准。由此看来我们确定了除尘增效方案,即第一级采用槽型惯性除尘器,布置在水平烟道上;第二级采用双极旋流芯筒除尘器,布置在水膜除尘器下部;第三级为水膜除尘器上部的部分水膜除尘器。若第一级除尘效率为η1,第二级除尘效率为η2,第三级除尘效率为η3,则总的除尘效率为:2.1.1槽型惯性预除尘器预除尘器一方面提高了总的除尘效率,另一方面减轻了自循环浆液泵的磨损程度。对预除尘器主要试验了几何尺寸、横向节距、纵向节距,分离元件排数,流速,颗粒直径等参数对除尘效率的影响。试验表明,当分离元件的几何尺寸一定时,单排分离元件增加到某一值时,单排分离效率基本保持不变,最佳横向节距约为2.25,最佳纵向节距为1.75。当纵向节距和横向节距确定后,当逐渐增加分离元件的纵图
1.除尘效率与排数之间关系向排数,分离效率将逐渐增加,不过增加的幅度越来越小,直至再增加排数对分离效率影响不大,反而增加阻力。由图1可见,纵向排数增加到第5排时,效率基本保持不变,再增加排数只能增加阻力。由此看来在锅炉的实际应用中,安装5~6排分离元件比较合理。烟气流速对预除尘器的分离效率有着直接影响。随着气流速度的增大,颗粒的惯性也增大,碰撞效率得到提高。但气流速度增大,反弹离开分离空间的的可能性也增图
2.除尘效率与烟气速度之间关系大,同时槽型分离空间的旋涡强度也增强,这两种影响使分离效率降低。图中试验数据表明,气流速度为7.4m/s时分离效果最好,如图2。阻力损失是预除尘器的重要性能指标之一。当气流速度一定时,阻力系数与纵向排数的关系回归成公式有这些:△ζ
0.909Z+0.065由于槽型分离元件排数增加到一定数量时,分离效率增加不明显,不过阻力损失与排数为线形增加关系。由此看来在实际应用时通常采用4~6排。当Z
5时,△P≈20mmH2O。由此可见,由槽型分离元件组成的预除尘器的阻力较小,并且预除尘器制作简单,占用空间少,符合综合改造的总体目标。2.1.2双极旋流芯筒的除尘机理本技术除尘机理是借气体高速进入缝隙时所产生的液滴喷雾与粉尘接触、粉尘的离心力作用使粉尘沉积于内壁液膜的一种理想湿式除尘方法[3]。旋流芯筒是由耐腐蚀、耐磨损、按一定角度排列的许多麻石板组成,如图3所示。由于气体的高速旋转上升,送入下极芯筒底部的液体受到携带,便一边回旋,一边在板的内壁形成液滴而以一定速度上升。板内壁的液滴受到喷雾作用,形成微细液滴后便同气体一道旋转,有效的进行气液接触;同时在板外壁的液滴也受到喷雾作用,形成微细液滴后便同气体一道旋转,有效的进行气液接触。喷射的微细液滴受到离心力的作用,再次离心沉降,在内壁形成液膜。从上极芯筒排出的液滴,在水膜除尘器上部由旋转气流进行离心分离,然后将不带液滴的清洁气体排出。如图3所示为双极芯筒的气流作用。当未处理烟气由下极芯筒切向进入后,成为旋转气流,由于离心力的作用,颗粒被抛向内壁液膜,完成捕捉。同一个时间段里,由于进气时形成的液滴喷雾,在气流间充满了无数微小液滴,使得液、固接触机会增大,这些未被甩向壁面的微小颗粒,由于惯性力,被液滴捕捉。由于离心分离和液滴喷雾的共同图
3.双极旋流芯筒的气流作用作用以及多次捕捉,使得双极旋流芯筒具有较高的除尘效率,特别是对微细粉尘,更具有良好效果。试验表明,双极旋流芯筒的除尘效率与烟气入口速度、烟尘浓度、液气比、烟尘粒度等参数有关,即η
f(入口速度,烟尘浓度,液气比,烟尘粒度),η约为90~98%。2.1.3水膜除尘器脱硫除尘增效技术总除尘效率设预除尘器的除尘效率为η1,双极旋流芯筒的除尘效率为η2,上部剩余水膜除尘器部分的除尘效率为η3,则总的除尘效率为:当η1