半干法煙氣脫硫袋式除塵器設計初探

許廣林

(南京龍源環(huán)保有限公司,江蘇南京 210012)

半干法煙氣脫硫袋式除塵器設計初探

Discussion on bag filter design after semi-dry desulfurization process

許廣林

(南京龍源環(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,針對半干法脫硫后煙塵的特點,袋式除塵器設計時采取了一系列的技術措施,從而保證了脫硫系統(tǒng)的正常運行。

半干法脫硫;煙塵;特性;袋式除塵器

1 半干法脫硫工藝簡介

循環(huán)流化床半干法煙氣脫硫工藝是20世紀80年代末國外公司開發(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,通過吸收劑的多次再循環(huán),延長吸收劑與煙氣的接觸時間,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單、占地少,投資小以及副產品可以綜合利用等優(yōu)點,而且能在很低的鈣硫比(Ca/S=1.1～1.2)情況下,其脫硫效率可達到濕法煙氣脫硫工藝脫硫效率的95%以上。實踐證明,循環(huán)硫化床半干法煙氣脫硫工藝處理能力大,對負荷變動的適應能力強,運行可靠,維護工作量少。

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、脫硫灰輸送與儲存以及控制系統(tǒng)等組成。煙氣由循環(huán)流化床下部經布風板進入反應塔,與消石灰顆粒充分混合,與此同時,安裝在流化床反應塔內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,生成CaCL2·2H2O、CaF2、2CaSO3·1/2H2O、CaSO4·2H2O以及CaCO3。反應產物由煙氣從反應塔上部帶出,經循環(huán)除塵器分離。分離出的固體絕大部分被送回循環(huán)流化床反應塔,以延長吸收劑的反應時間,提高利用效率。工藝水直接噴入反應塔下部,盡可能使反應溫度高出露點溫度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粉,由于這種消石灰顆粒很細,無須再磨細,因此,該工藝系統(tǒng)既節(jié)省了購買磨機等大型設備的投資費用,也減少了能源消耗,使運行費用大為降低。同時,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雜吸收劑制備、輸送系統(tǒng),只要用空氣斜槽就可以實現輸運,從而大大簡化了工藝流程。

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

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生的粉塵主要含有以下物質:未反應的脫硫劑:Ca(OH)2、CaO、反應產物:CaSO4·2H2O、CaSO3·1/2H2O以及CaCl2、CaF2等。煙塵中所含物質比例詳見表1。

表1 半干法脫硫后粉塵中各物質比例

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

半干法脫硫后副產物的化學特性:半干法脫硫副產物是一種化學性質比較穩(wěn)定的無毒物質,不會對環(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,CaSO3·1/2H2O容易轉變?yōu)镃aSO4·2H2O。脫硫副產物中未完全反應的吸收劑Ca(OH)2會使脫硫灰硬結,與空氣中的CO2反應生成穩(wěn)定的CaCO3,脫硫灰的堿性和硬結性對防止堆放場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,常被用來作為垃圾填埋場的防滲層材料。

3 半干法脫硫后煙氣特性

鍋爐出口的煙氣經過循環(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)煙溫波動大。未脫硫時,煙氣的溫度和鍋爐空預器出口溫度一致,在130～180℃;半干法脫硫后,煙溫降至70～80℃左右。

4 袋式除塵器設計

煙氣經過循環(huán)流化床半干法脫硫后,無論煙氣性質還是煙塵的性質都發(fā)生了很大的變化,因此,在半干法脫硫后除塵器設計時應做特殊考慮。

4.1 設置預除塵系統(tǒng)

脫硫塔出口煙氣中含塵濃度相當高,一般均在800 g/m3以上,故在袋式除塵器前要加預除塵系統(tǒng)。預除塵系統(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擔。

4.2 氣流均布板

氣流分布的均勻與否,也是除塵器設計的重要考慮因素之一。袋式除塵器導流板一般設置在進氣喇叭口處,而在半干法煙氣脫硫后的袋式除塵器中,在進氣喇叭口處僅用了一塊導流板,而氣流分布板設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,而且能達到更好的氣流分布效果。氣流分布板的開孔率,在做計算機模擬計算后,加以確定。正式生產分布板時,還要根據實際經驗,對開孔率和位置進行適當調整。

4.3 清灰系統(tǒng)的設計

為保證清灰氣源的供應,避免因清灰氣體供應不足造成濾袋粉塵清理不下來,設計清灰系統(tǒng)時加大了分氣包的容積。脈沖閥采用澳大利亞高原公司生產的CA76MM3淹沒式脈沖閥。其主要技術參數如下:噴吹壓力為0.5MPa,袋底清灰壓力 ≥2000 Pa。

噴吹管采用均流設計,使噴吹管上每1個噴嘴噴入濾袋的氣量和壓力近于均等。噴吹管的中心高度,經精確計算,使整個噴吹氣體全部進入濾袋內。安裝時,注意噴嘴中心對準濾袋的中心。

4.4 濾袋的選用

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

4.5 灰斗設計

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,設計時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。灰斗的底部為適應大循環(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,在灰斗上還設計了電加熱器,并配置了空氣炮清堵裝置。

袋式除塵器在技術上采取以上措施后,便保證了半干法脫硫島連續(xù)、正常運行。袋式除塵器的出口排放濃度為25mg/m3,除塵效率達到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,高級工程師,長期從事環(huán)境工程設計工作。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