什么是半干法脱硫 半干法脱硫后配套设备有哪些特殊设计

半干法脱硫工艺是80年代中期开发的适用于燃煤电厂的一种干法脱硫工艺。也属于比较成熟的脱硫工艺,这种工艺以循环流化床为原理,通过喷雾干燥方法,使脱硫剂在进去吸收塔后,与烟气中的SO2发生化学反应,不断形成固态聚团物向下沉淀,同时烟气自身所携带的热量使形成的聚团物不断干燥,最后形成固态粉末。

锅炉出口含硫成份的烟气从反应塔的下部进入塔内。在反应塔下部由计量泵输入脱硫用石灰浆液,通过固定喷头在压缩空气喷吹下,石灰浆液雾化成雾滴,并同时与含硫烟气充分接触混合。烟气的热量使得浆液雾滴干燥,同时烟气中的酸性气体(SO2、HCL、HF)与石灰雾滴发生化学反应被吸收。浆液雾滴在上升过程中得到干燥,并在到达塔顶出口前将水分充分蒸发,形成固体反应物颗粒随烟气进入出口烟道。

冷却后的烟气从吸收塔上部出口出来进入后续的布袋除尘器。未反应的Ca(OH)2粉末进入布袋除尘器后,吸附在布袋面上,可继续与烟气中的酸性气体(SO2、HCL、HF)反应,从而提高脱酸效率。

常见的半干法烟气脱硫技术有喷雾干燥法、循环流化床法、NID脱硫技术等。

其中喷雾干燥法吸收剂选择氢氧化钙,将石灰制成浆液,送入吸收塔雾化装置,雾化后与烟气混合发生化学反应,除去烟气中的二氧化硫。

循环流化床法吸收剂多选择消石灰粉,从吸收塔底部投入烟气,与吸收剂粉末混合,喷入水雾控制烟气温度,氧气中二氧化硫可与吸收剂发生反应生成硫酸钙,烟气脱硫后从吸收塔顶部排出,吸收效率高。

1) 气布比的选取

常规半干法脱硫配套布袋除尘器气布比较高,一般在0.75-0.80m/min之间,但在超净排放中,由于布袋入口烟气中含尘量极高、粉尘颗粒粘度、湿度非常大,使得布袋除尘器的过滤面积需要足够大,才能达到较好的过滤效果。同时,为了增大细粉以及PM2.5的捕集效率,滤袋表面须覆盖一定的粉尘层,清灰频率不能过高。经试验,气布比取值须在0.60~0.7m/min之间。

2) 气流上升速度的选取

布袋箱体内的气流上升速度是一个非常关键的控制参数。在设计过程中,须保证气流的上升速度小于粉尘颗粒的沉降速度,如果气流上升速度过大,则会造成滤袋清理下来的粉尘悬浮在半空中,甚至会二次夹带到滤袋上,必然造成布袋除尘器的阻力居高不下,使得整个清灰系统处于瘫痪状态。

3) 滤料的选择

超细面层梯度结构滤料是针对日益严格的烟气排放标准而开发的一种新型滤料,其主要分为四个部分组成,从上往下依次为:超细纤维层,细纤维层、基布和粗纤维层。传统的滤料采用夹心层对称结构,即基布上下层纤维材料完全一样,过滤方式为深层过滤;该滤料采用纤度/密度分级组合的梯度结构,具体结构见图1-3:表层过滤层由超细PPS纤维形成致密层,迎尘层填充密度梯度结构,中层为高强低伸PTFE基布,里层与迎尘层形成纤度梯度结构,易于空气通过的粗孔层。超细纤维的线密度小,纤维直径越细,透气通道越致密,采用超细纤维制作的梯度结构滤料孔径更加细小,大幅度提高滤料的过滤精度,获取更高的排放值。该梯度层状结构的设计有利于滤饼形成,使滤料过滤精度高且保持较大的透气量,提高粉尘的捕集效率,降低设备运行阻力。传统的滤料采用面层、基布层和底层三层的夹心对称结构,通过针刺或者水刺作用形成紧密的滤料结构,过滤方式多为深层过滤;在实际工作中,滤料过滤含尘烟气时,粉尘粒子能够进入滤料内部,由于筛滤、碰撞、滞留、扩散、静电等效应细微粒易于堵塞纤维之间的孔隙,使得除尘器的阻力上升增加,粉尘残留率较高,清灰频率较频繁。

滤袋作为布袋除尘器的核心部件,有着举足轻重的作用,滤料的选择自然也成了重中之重。对于CFB锅炉半干法脱硫后超净排放选用超细面层梯度结构滤料,梯度结构滤料长期使用温度为160℃,在温度方面能够满足长期使用条件。梯度结构滤料的常规性能测试显示,完全满足国家标准要求。电厂环境工况条件下氮硫含量较低,梯度结构滤料能够完全符合使用工况;针对梯度结构滤料使用高效PTFE渗膜处理,提高其耐酸性、抗氧化腐蚀能力。采用梯度结构滤料,滤料结构层次分明,实现“类表面过滤”,能够将粉尘有效截留在滤料表层,减少粉尘细微颗粒的渗入,大大提高了过滤精度,实现超净超低排放要求,同时也保证了后期的使用设备的运行阻力稳定。

4) 预沉降室的设置

由于半干法脱硫塔出口的粉尘浓度要在1000-1200g/m3以上,粉尘浓度特别大。为了减轻滤袋的除尘负荷,须设置预沉降室。为了提高沉降室的除尘效率,须对沉降室做一些特除设计。如在箱体内加装百叶窗导流板,延长粉尘通行路程的同时,使粉尘在重力作用下逐渐沉降下来,或在箱体内加装“人”字形导流板,使气流产生一些小股旋涡,粉尘受到离心力作用,与气体分开,含尘气体中的大颗粒粉尘发生自然沉降并经导流系统分离后直接落入灰斗、其余粉尘在导流系统的引导下,随气流进入箱体过滤区。在布袋除尘器设计时可充分的利用此段,将其容积扩大,粉尘在此处的停留时间增大,提高预沉降室的除尘效率。同时,把布袋缩短1500mm,改变从布袋灰斗进气的传统方式,优化为从布袋下箱体进气的方式,如此一来,使得烟气进入布袋除尘器后上升到滤袋有了一定的空间,也避免了布袋灰斗内处于沸腾状的存灰的二次扬尘。经过如此优化过的沉降室,预除尘效率可达到60~70%。

5) 布风系统的均匀性

超净排放设计的布袋除尘器,采用模块化结构设计,室内分为多个小袋室,袋室与袋室之间相互独立,如此一来,各室的进风均匀性至关重要,直接影响着布袋的除尘效果。

6) 旁路系统的取消

常规的布袋除尘器一般设置内置式旁路,当锅炉爆管时,切换烟气走向以保护布袋。但是在超净排放系统中,布袋除尘器的旁路密封性及其重要,正常运行时,如果密封性不好,原烟气极易泄露,对净烟气排放浓度造成影响,导致烟尘排放浓度超标,而旁路阀又很难做到零泄漏。与此同时,环保局已经明文规定脱硫除尘系统不准设置任何旁路系统,为此在超净排放的系统中,考虑取消内置旁路系统,杜绝泄漏的一切可能性。

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