湿法脱硫超低排放应用关键技术

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湿法脱硫工艺应用基本原理详细说明

湿法脱硫工艺应用基本原理详细说明

湿法脱硫工艺应用基本原理详细说明空气中的二氧化硫主要来自煤、石油、天然气等燃料的燃烧,所以在燃烧的过程中控制二氧化硫的排放是非常重要的。

目前,在我国可以采用三种方法脱硫:煤气脱硫、煤燃烧过程中进行脱硫处理、烟气脱硫。

湿法烟气脱硫技术主要是利用吸收剂或吸附剂去除烟气中的二轲化硫,并使其转化为稳定的硫化物或硫。

最早的烟气脱硫技术在本世纪初就已经出现。

近几十年来,国外工业烟气脱硫装置的应用发展很快,我国近年来也开展了烟气脱硫技术的研究,并取得了一定的成果。

脱硫设备的广泛应用,不仅可以有效的控制二氧化硫的排放量,还可以为我国建设和谐社会做出贡献。

本文主要针对湿法脱硫工艺原理进行说明介绍。

1、物理吸收的基本原理气体吸收可分为物理吸收和化学吸收两种。

如果吸收过程不发生显著的化学反应,单纯是被吸收气体溶解于液体的过程,称为物理吸收,如用水吸收S02。

物理吸收的特点是,随着温度的升高,被吸气体的吸收量减少。

物理吸收的程度,取决于气-液平衡,只要气相中被吸收的分压大于液相呈平衡时该气体分压时,吸收过程就会进行。

由于物理吸收过程的推动力很小,吸收速率较低,因而在工程设计上要求被净化气体的气相分压大于气液平衡时该气体的分压。

物理吸收速率较低,在现代烟气中很少单独采用物理吸收法。

2、化学吸收法的基本原理若被吸收的气体组分与吸收液的组分发生化学反应,则称为化学吸收,例如应用碱液吸收S02。

应用固体吸收剂与被吸收组分发生化学反应,而将其从烟气中分离出来的过程,也属于化学吸收,例如炉内喷钙(Cao)烟气脱硫也是化学吸收。

在化学吸收过程中,被吸收气体与液体相组分发生化学反应,有效的降低了溶液表面上被吸收气体的分压。

增加了吸收过程的推动力,即提高了吸收效率又降低了被吸收气体的气相分压。

因此,化学吸收速率比物理吸收速率大得多。

物理吸收和化学吸收,都受气相扩散速度(或气膜阻力)和液相扩散速度(或液膜阻力)的影响,工程上常用加强气液两相的扰动来消除气膜与液膜的阻力。

烟塔合一技术在湿法脱硫净烟气排放中的应用

烟塔合一技术在湿法脱硫净烟气排放中的应用

烟塔合一 技 术 最 早 起 源 于 德 国 。早 在 1 6 9 7年
1 , 国就 提 出 了烟 气 与冷 却塔 羽烟 混合 排 放 的 0月 德
概 念 ,9 7年德 国研 究技 术 部 和 S ab r reAG 17 arewek
工 艺又分 为低位进 塔方 式 和高 位进 塔方 式 。低位
内置 式 烟塔 合 一 工 艺 的 冷 却 塔 必 须 采 用 横 流 塔 , 硫装 置 ( GD 装 置 ) 脱 F 布置 在 冷 却 塔 内, 期 的 早
烟塔 合一 工艺 多 为 内置 式 , 克 林 根 电 厂 采用 的就 福 是 内置 式 。 内置 式 烟 塔合 一 工 艺 使 得 布 置 更 加 紧 凑 , 省用地 。 节
目前 , 塔合 一 技 术 在 国 内的许 多 电 厂 开始 被 烟
广泛采 用 。辽 宁 大唐 国际 锦 州 热 电厂 、 北 三 河 电 河
厂 、 津 国电东 北 郊 热 电项 目等 新 建机 组 均采 用 烟 天 塔合一 技术进 行脱硫后 实现 低温 烟气 的排放 。华 能 北 京 热 电厂 引进 国外 技术 , 一期 四 台 8 0/ 对 3 th超 高 压塔式 直流 锅 炉 进行 脱 硫 技 术改 造 , 一 台炉 配一 每 座吸收 塔 , 同时新建 一座 1 0 高 的 自然通 风冷却塔 2m
2 河北唐 山新 区热电厂 , 北 丰润 0 40 ) . 河 6 0 0
摘 要 随 着湿 法 脱 硫 工 艺 的 广 泛 应 用 , 塔 合 一 作 为 一 种 烟
电厂 。
新 型排 烟技 术 在 国 内外 的 很 多 电 厂 得 到 了推 广 。 介 绍 了烟 塔 舍 一技 术 的 起 源 和发 展 , 塔 合 一技 术 的 型 式 、 艺 , 却 烟 工 冷 塔 排 烟较 烟 囱排 烟 的 环保 优 势 。 关 键 词 烟 塔 合 一 冷 却塔 湿 法 脱 硫

超洁净排放技术简介

超洁净排放技术简介

超洁净排放技术简介随着经济的发展和地区环境容量的限制,国家对提高了燃煤机组火电机组排放标准,即排放废气中粉尘、SO2和NO x分别小于5mg/Nm3、35mg/Nm3、50mg/Nm3。

以较少污染物的排放,改善当地环境。

针对我国燃煤电厂超低排放需求,我公司研发自己的超低排放技术路线及产品,用低成本和简洁可靠的技术使SO2及粉尘的排放达到超低要求。

下面就我们的超低排放技术的两种技术进行简要介绍。

一、SO2超低排放技术:加装双气旋气液耦合脱硫增效装置1、常规湿法喷淋式吸收塔在进一步提高脱硫效率时存在的几个问题:1)吸收塔内烟气偏流造成烟气短路(俗称:烟气爬壁)导致脱硫效率低。

2)浆液与烟气接触时间短、接触频率低,为提高脱硫效率得增加喷淋层。

3)喷淋层下部区域烟气温度过高,不利于浆液对二氧化硫的吸收2、湿法喷淋式吸收塔加装双气旋气液耦合器对提高浆液吸收二氧化硫效率的理论依据:1)浆液吸收二氧化硫过程可分三个步骤(见下图1)(1)溶质(二氧化硫)由气相(烟气)主体扩散到气液两相界面;(2)气相(烟气)穿过液相(浆液)界面;(3)气相(烟气)由液相(浆液)界面扩散到浆液主体。

图一因此,如果能使气相(烟气)穿透液相(浆液)液膜,便可使吸收反应加快。

由于在液相中任一点化学反应都是平衡状态,二氧化硫一旦到达气液界面,就在界面与液体反应达到平衡,但由于反应是可逆的,界面必有平衡分压,在界面发生中和反应,使其液相(浆液)的钙离子浓度相应减少,而反应物(亚硫酸钙)浓度相应增加。

因此,二氧化硫在气液界面平衡分压必较浆液主体要高一些,这就在气液界面液膜中溶解了未被完全反应的二氧化硫,溶解的二氧化硫形成了向浆液主体扩散和继续反应的倾向。

反应速率方程可表达为取单位面积的微元液膜,其离界面深度为x,微元液膜厚度为dx,(见图2)从界面情况来分析,被吸收的二氧化硫到达气液界面,一部分被反应生成平衡状态,在界面上,由于活性组分钙离子浓度较低,而产物亚硫酸钙浓度较高,因此界面处二氧化硫组分必向平衡分压较低的浆液主体方向扩散,同时,界面上已经反应了的二氧化硫与浆液中的钙离子生成物亚硫酸钙态向液体主体扩散,而未反应的二氧化硫则以溶解态的二氧化硫继续向液体主体方向扩散,二氧化硫的吸收速率等于已反应了的二氧化硫组分与未反应的二氧化硫组分向液膜扩散速度之和。

燃煤电厂各种干法半干法湿法脱硫技术及优缺点汇总

燃煤电厂各种干法半干法湿法脱硫技术及优缺点汇总

燃煤电厂各种干法、半干法、湿法脱硫技术及优缺点汇总目前,湿法烟气脱硫技术最为成熟,已得到大规模工业化应用,但由于投资成本高还需对工艺和设备开展优化;干法烟气脱硫技术不存在腐蚀和结露等问题,但脱硫率远低于湿法脱硫技术,一般单想电厂都不会选用,须进一步开发基于新脱硫原理的干法脱硫工艺;半干法脱硫技术脱硫率高,但不适合大容量燃烧设备。

不同的工况选择最符合的脱硫方法才会得到最大的经济效益,接下来根据电厂脱硫技术的选择原则来分析各种工艺的优缺点、适用条件。

电厂脱硫技术的选择原则:1、脱硫技术相对成熟,脱硫效率高,能到达环保控制要求,已经得到推广与应用。

2、脱硫成本比较经济合理,包括前期投资和后期运营。

3、脱硫所产生的副产品是否好处理,最好不造成二次污染,或者具有可回收利用价值。

4、对发电燃煤煤质不受影响,及对硫含量适用范围广。

5、脱硫剂的能够长期的供给,且价格要低廉一、干法脱硫干法脱硫工艺工艺用于电厂烟气脱硫始于20世纪80年代初。

传统的干法脱硫工艺主要有干法喷钙脱硫工艺、荷电干法吸收剂喷射脱硫法、电子束照射法、吸附法等。

传统的干法脱硫技术有工艺简单投资少,设备简占地面积小且不存在腐蚀和结露,副产品是固态无二次污染等优点,在缺水地区优势明显。

但是脱硫效率很低,一般脱硫效率只能到达70%左右,难以满足排放要求。

干法喷钙脱硫工艺工艺介绍磨细的石灰石粉通过气力方式喷人锅炉炉膛中温度为900~125(TC的区域在炉内发生的化学反应包括石灰石的分解和煨烧,S02和S03与生成的Cao之间的反应。

颗粒状的反应产物与飞灰的混合物被烟气流带人活化塔中;剩余的CaO与水反应,在活化塔内生成Ca(OH)2,而Ca(OH)2很快与S02反应生成CaSo3,其中部分CaSO3被氧化成CaSo4;脱硫产物呈干粉状,大部分与飞灰一起被电除尘器收集下来,其余的从活化塔底部分离出来从电除尘器和活化塔底部收集到的部分飞灰通过再循环返回活化塔中。

典型石灰石-石膏湿法脱硫超低排放技术主要工艺流程

典型石灰石-石膏湿法脱硫超低排放技术主要工艺流程

典型石灰石-石膏湿法脱硫超低排放技术主要工艺流程1 pH 值物理分区双循环技术典型石灰石-石膏湿法 pH 值物理分区双循环脱硫主要工艺流程见图 1。

图 1 典型石灰石-石膏湿法pH 值物理分区双循环脱硫工艺流程石灰石-石膏湿法单塔双循环工艺是该类技术的典型代表,其特点是在吸收塔内喷淋层间加装浆液收集装置,并通过管道连接吸收塔外独立设置的循环浆液箱,实现下层喷淋一级循环浆液和上层喷淋二级循环浆液的物理隔离分区,并对上下两级循环浆液的 pH 值分别控制。

一级循环浆液 pH 值为 4.5~5.3,二级循环浆液 pH 值为 5.8~6.2。

二级循环浆液经旋流系统后部分返回,部分排至吸收塔内浆液池。

一、二级循环间加装烟气导流锥提高气流均布。

2 pH 值自然分区技术典型石灰石-石膏湿法 pH 值自然分区脱硫主要工艺流程见图 2。

图 2 典型石灰石-石膏湿法脱硫 pH 值自然分区脱硫工艺流程石灰石-石膏湿法单塔双区工艺是该类技术的典型代表,其特点是在吸收塔底部浆液池内加装分区隔离器和向下引射搅拌系统或类似装置,使密度较重的石灰石滞留在浆液池底层形成浆液 pH 值自然上下分区,循环泵抽取高 pH 值浆液进行喷淋吸收。

吸收塔浆液池内隔离器以上浆液 pH 值为 4.8~5.5,隔离器以下浆液 pH 值为 5.5~6.2。

喷淋区加装提效环、均流筛板以强化气液传质及烟气均布。

3 pH 值物理分区技术典型石灰石-石膏湿法 pH 值物理分区脱硫主要工艺流程见图 3。

图 3 典型 pH 值物理分区脱硫工艺流程石灰石-石膏湿法塔外浆液箱pH值分区工艺是该类技术的典型代表,其特点是在吸收塔外独立设置塔外浆液箱,通过管道与吸收塔相连,塔外与塔内的浆液分别对应一级、二级喷淋,实现了下层喷淋浆液和上层喷淋浆液的pH值物理分区。

吸收塔内浆液池的浆液pH值为5.2~5.8,塔外浆液箱的浆液pH值为5.6~6.2。

喷淋区加装均流筛板以强化气液传质及烟气均布。

一种超低排放湿法脱硫塔喷淋层区域烟气阻力计算方法

一种超低排放湿法脱硫塔喷淋层区域烟气阻力计算方法

一种超低排放湿法脱硫塔喷淋层区域烟气阻力计算方法
超低排放湿法脱硫塔喷淋层区域的烟气阻力计算是一个复杂的过程,它涉及到流体力学、化学反应动力学以及多相流等多个领域。

为了简化计算,我们可以采用一些基本的假设和模型。

首先,我们假设烟气在喷淋层区域是均匀分布的,并且烟气的流动是一维稳态流动。

喷淋层对烟气的阻力主要来自于液滴对烟气的冲击和摩擦,以及液滴蒸发时带走的热量对烟气温度的影响。

基于这些假设,我们可以使用以下步骤来计算烟气阻力:
1.计算喷淋层的液滴直径和分布:这通常通过实验或经验公式得到。

液滴直径和
分布会影响烟气与液滴的相互作用。

2.计算液滴对烟气的冲击阻力:这可以通过计算液滴与烟气之间的相对速度、液
滴密度和烟气密度等参数来得到。

冲击阻力与液滴的速度和直径的平方成正比。

3.计算液滴蒸发带走的热量对烟气温度的影响:这可以通过计算液滴蒸发所需的
热量和烟气与液滴之间的热交换系数来得到。

烟气温度的降低会导致其密度的增加,从而影响烟气的流动阻力。

4.计算总的烟气阻力:将上述两部分阻力相加,得到喷淋层区域的总烟气阻力。

这个阻力可以通过压降来表示,即烟气在进入和离开喷淋层区域时的压力差。

具体的数学模型和公式可能因不同的脱硫塔设计和操作条件而有所不同。

在实际应用中,通常需要根据具体的工程情况和实验数据来调整和修正计算方法和参数。

需要注意的是,这里提供的是一种简化的计算方法,仅用于说明烟气阻力计算的基本原理和步骤。

在实际工程中,还需要考虑更多的因素,如喷淋层的结构、烟气的成分和温度、液滴的化学性质等。

石灰石(石灰)湿法脱硫技术

石灰石(石灰)湿法脱硫技术

石灰石(石灰)湿法脱硫技术湿法脱硫中所应用的脱硫系统位于烟道的末端,脱硫过程中的反应温度低于露点,因此,脱硫后的烟气需要进行加热处理才能排出。

由于脱硫过程中的反应类型为气液反应,其脱硫效率和所用脱硫添加剂的使用效率均较高,因此,在许多大型燃煤电站中都已建成使用。

一、石灰石(石灰)湿法脱硫技术概述根据最新的技术统计资料显示,到目前为止投入使用的脱硫技术种类已经超过200种,在形式多样的脱硫技术中,湿法脱硫技术是应用范围最广、脱硫效率最高的一种应用技术,占脱硫设备总装机量的80%以上,始终占据着脱硫技术领域的主导地位。

石灰石(石灰)湿法脱硫技术作为最成熟的一种脱硫技术,其脱硫效率可到90%以上,成为效果最显著的脱硫方法。

石灰石(石灰)湿法脱硫技术经过几十年的发展,已被应用于600MW 烟气单塔的烟气处理系统中,脱硫剂的利用效率基本稳定在95%以上,反应过程所消耗的电能不足电厂出力的1.5%,与十多年前的脱硫系统相比,在脱硫成本轻微上升的条件下脱硫效果却得到了质的飞跃。

二、石灰石(石灰)湿法脱硫技术的应用原理(一)工艺流程石灰石(石灰)湿法脱硫技术的基本过程是:烟气经锅炉排出后进入除尘器,之后进入脱硫塔,脱硫塔内的石灰石浆液与烟气中的SO2进行气液反应,生成CaCO3和CaCO4。

在反应之后的浆液中充入氧气,可将CaCO3氧化成CaCO4和石膏,石膏经脱水处理后可作为脱硫反应的副产品被回收利用。

工业实践中采用最多的脱硫塔方式是单塔,在单塔中可完成脱硫反应的全过程,脱硫成本和运行费用也更低。

(二)反应过程烟气中的SO2在脱硫塔内的反应过程可用下面两个方程表示,其中,第二个反应过程中生产的CaSO3会被烟气中的氧气氧化生成CaSO4,形成副产品被回收利用。

SO2+CaCO3—CaSO3+CO2 石灰石浆液(1)SO2+Ca(OH)2—CaSO3+H2O 石灰浆液(2)(三)脱硫效率脱硫效率受到诸多因素的影响,其中,脱硫塔中的pH值对脱硫效率会产生较大的影响。

中小型燃煤电厂超低排放的技术措施

中小型燃煤电厂超低排放的技术措施

中小型燃煤电厂超低排放的技术措施在我国,绝大部分的发电厂主要是以燃烧煤炭发电为主。

随着社会的不断发展,人们对环境也越来越重视起来,因此,相关部门发布了燃煤电厂大气污染物排放新标准,并且将“清洁高效发展煤电”作为能源发展计划的关键任务之一,这就使得能源清洁化以及保护环境的压力比较大,而中小型燃煤电厂要达到有关部门要求,实现超低排放,就需要集成各种先进并且高效的除尘技术、脱硫技术以及脱硝技术[1]。

1 中小型燃煤电厂除尘技术的选择1.1 除尘技术介绍1.1.1 干式电除尘器提效技术干式电除尘器提效是一种比较成熟的除尘技术,其基本原理是使烟气中的灰尘带上电荷,然后在利用电除尘器进行捕获收集。

其能够处理大量的烟气,并且具有很高的除尘效率,此外其适用范围很广,成本以及运行维护费用较低,不会造成二次污染。

1.1.2 袋式除尘技术袋式除尘技术是通过将纤维滤料制成袋状,然后来对烟气中的粉尘进行捕获。

其优点是除尘效率高,并且适用于各类粉尘,对于亚微米级的粉尘具有很好的捕获效果,然而其受到的阻力比较高,因此滤袋的使用寿命不长。

1.1.3 湿式电除尘技术湿式电除尘技术的原理同干式电除尘技术比较相似,湿式电除尘技术是利用水雾将烟气中的粉尘凝聚,然后再使粉尘在电场中共同荷电,一起被捕获,并且聚集在极板上的水汽将会形成一层水膜,使得极板保持清洁,再通过水流将灰尘冲洗,由于不需要振动设备,所以也不会产生二次灰尘,具有较高的除尘效率。

1.2 除尘技术的选择通过上面对3种主要除尘技术的分析,袋式除尘技术在使用过程中由于受到的阻力很大,通常滤袋的使用寿命不长,这会增加除尘的成本,不适合中小型燃煤电厂。

另外,湿式电除尘技术虽然具有较高的除尘效率,但一般用在大型的燃煤发电厂作为综合型的治理设备,一次成本高,也不适合中小型燃煤电厂。

而干式电除尘器提效技术能够处理大量的烟气,并且具有很高的除尘效率,此外其适用范围很广,成本以及运行维护费用较低,不会造成二次污染,基于以上优点,中小型燃煤电厂可以选择干式电除尘器作为其除尘的首选。

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湿法脱硫超低排放应用关键技术传统湿法脱硫能否达到超低排放?随着燃煤电厂污染物“超低排放”的呼声越演越烈,人们对实现“超低排放”技术的关注度也越来越高。

目前,烟气协同治理技术已成为燃煤电厂满足“超低排放”的主流技术之一,可使燃煤污染物排放浓度达到或接近燃机标准。

国内已有多套采用烟气协同治理技术路线的燃煤电厂烟气“超低排放”机组投运,为燃煤电厂污染物控制提供了重要参考。

在国外,烟气协同治理技术是在现有的燃煤电厂污染治理技术路线进行升级改造,即能实现超低排放的要求,该技术主要以日本燃煤电厂为代表,重点在于采用了低低温电除尘器技术,但烟囱出口污染物超低排放控制还是要靠湿法脱硫技术来把关,从这一点看,湿法脱硫技术在烟气协同治理技术中扮演着一夫当关、万夫莫开的角色。

相比较国外先进技术,我国已形成成熟的燃煤电厂烟气污染治理技术(烟气脱硝(SCR)+电除尘+湿法脱硫),与烟气协同治理技术没有本质上的差异,那为什么我国燃煤电厂不能做到超低排放呢?关键在于忽视了湿法脱硫在污染物把关控制中起到的关键作用。

我国早在90年代就引进了湿法脱硫技术,通过消化吸收已全面掌握。

目前,市场上80%以上燃煤电厂采用石灰石/石膏湿法脱硫技术。

通过对现有的湿法脱硫装置进行分析,低二氧化硫排放已有成熟案例,但难对粉尘实现超低低排放鲜有报道,其主要原因表现为以下几个方面:(1)忽视了湿法脱硫协同除尘能力传统的湿法脱硫系统主要以脱除二氧化硫为主,在设计时忽视了吸收塔的协同除尘能力。

国家权威机构结合大多数脱硫装置,包括空塔、托盘塔得出的经验值,认为湿法脱硫的除尘效率仅为50%左右,该观念广泛地被环保企业和燃煤电厂所接受,产生这种观念的主要原因在于:一方面,现有环保标准尚不能促使企业关注湿法脱硫的脱硫效率之外的除尘效率,即采用常规的湿法脱硫系统就能满足现有的二氧化硫和烟尘的排放限值;另一方面,湿法脱硫的除尘机理复杂尚无成熟理论可循。

携带烟尘的烟气进入吸收塔后,与喷淋层喷出的浆液发生一些列复杂的碰撞、拦截等物理过程,鲜有成熟的机理研究案例和工业示范应用为湿法脱硫的除尘效率提供明确的理论依据,因此要想深入地研究湿法脱硫的除尘机理并非易事。

(2)石膏雨现象的困扰当吸收塔设计不恰当、除雾器选型不合适时,会引起脱硫装置排放的烟气中夹带大量的小液滴,严重时烟囱周围会降落大量的石膏雨,对设备造成堵塞、结垢、腐蚀等问题及对电厂周围环境造成二次污染。

“石膏雨”是烟气中夹带的石膏浆液随烟气排放以“雨”的形式落到地面的一种现象。

“石膏雨”频发的原因在于石灰石/石膏湿法脱硫工艺中,烟气经过喷淋层喷出的浆液洗涤后会携带大量的带细小的液滴到达除雾器,这些液滴中包含着固形物或可溶物,主要是石灰石浆液吸收SO2后的生成物、过剩的脱硫剂以及未被捕集的粉尘。

如果烟气在除雾器处的流速超过设计值,除雾性能将大大降低,甚至失效,除雾器也会在高速的烟气下发生二次携带现象,大量的石膏浆液将会随烟气被带入烟囱,出现石膏雨现象。

“石膏雨”的形成与多方面的因素有关,主要包括除雾器的除雾效果、吸收塔的设计、运行操作等。

目前,我国已能自主设计生产除雾器,大多除雾器的排放出口液滴携带量的保证值为75mg/Nm3,且国内业界认为除雾器出口雾滴含固量等同于塔内石膏含固量(20%),即除雾器出口排放的液滴对烟尘的贡献值为75mg/Nm3×20%=15mg/Nm3。

因此,许多改造工程往往仅要求烟气中的粉尘经过湿法脱硫系统后其浓度不再升高即可,对脱硫的除尘性能不敢多做奢求。

(3)湿法脱硫系统偏流严重湿法脱硫系统的烟气偏流是导致粉尘排放浓度高的重要因素之一。

一方面,由于我国燃煤电厂污染物治理起步较晚,在燃煤电厂建设中未给污染治理设备预留充足的空间,导致新建或改造的湿法脱硫设备烟道布置不合理,烟道布置难以满足流场设计基本要求,烟气经过烟道进入吸收塔前偏流严重。

另一方面,湿法脱硫装置普遍采用单塔单侧入口进气方式,该方式会造成烟气沿塔截面的流场不均,在入口对侧形成高速烟气流场,致使烟气到达首层喷淋层入口处流场分布偏流严重,一方面是远离吸收塔入口区域的液气比较低,另一方面是靠近吸收塔入口区域的液气比较高,这是是引起近塔壁烟气逃逸,脱除效率偏离设计值的原因之一。

加上超低排放对SO2、尘等主要污染物的排放浓度要求极低,烟气偏流的影响更是不能达到性能设计值的主要原因。

湿法脱硫超低排放技术的专注者上述湿法脱硫装置烟尘控制难题阻碍了烟气协同治理技术在我国超低排放技术应用中的推广,由于通过湿法脱硫改造、升级达到超低排放技术难度大,实施风险高相当一部分的环保企业认为在湿法脱硫系统后通过增加处理设备来达到超低排放要求是一种行之有效、一劳永逸的技术选择。

作为环保行业的领头羊企业,武汉凯迪电力环保有限公司秉承着科学发展观、奉献环保、造福人类的理念,坚持走节能、环保的中国特色湿法脱硫技术路线,总结已承接的200多套湿法脱硫装置运行数据,通过自主研发全面、系统地研究了高效除尘深度脱硫技术,深入剖析了不同技术流派的特点,建立了高效除尘和深度脱硫的理论模型,结合数值模拟、半工业化实验和已有产品实测数据完成了吸收塔内件、整体吸收塔结构的精细化设计以及相关技术的集成优化,形成了凯迪II代高效除尘深度脱硫托盘塔技术。

湿法脱硫超低排放关键应用技术有哪些?(1)低低温电除尘技术烟气协同治理技术路线中以低低温电除尘为核心,该技术可大幅度降低电除尘器出口烟尘浓度至20mg/Nm3以下,并且因烟气温度被降至酸露点附近(一般为90℃左右)一定程度地增大了电除尘器出口排放的烟尘粒径,为下游湿法脱硫对粉尘的脱除创造了有利条件。

如图1所示,为传统电除尘器排放的烟尘的粒径分布情况,可以看出除尘前1~7μm的粉尘颗粒质量占比较少,主要分布在大于10μm的区间。

经过除尘器除尘后,大颗粒的粉尘被捕集,而微细粉尘占比明显增大。

图1传统电除尘器排放粉尘的粒径分布具有关数据报道,对低低温电除尘器排放出口粒径变化状况进行了试验测试,当电除尘入口温度在130℃左右时,出口粉尘粒径分布小于2.5μm;当电除尘器入口温度降至90℃附近时,电除尘器出口平均粉尘粒径大于2.5μm。

而对于湿法脱硫系统,烟尘粒径越大相对应的烟尘去除效率越大,因此在湿法脱硫系统前增设低低温电除尘技术,将为湿法脱硫超低排放技术的实施创造有利条件。

(2)凯迪Ⅱ代高效除尘托盘技术技术原理烟气进入吸收塔后,依次通过托盘、喷淋层及除雾器。

喷嘴喷出的浆液由塔上部喷入落到托盘上,与含尘烟气接触,部分粉尘被托盘筛孔流下来的液滴所捕获,或由于气流在改变方向时的惯性力作用,部分较粗的尘粒沉降到塔的底部被底部液膜捕集;而大部分微细粉尘与烟气一起通过小孔进入托盘上部的持液层,烟气高速进入持液层并激起大量的液泡,形成的液膜能有效的增大烟气与浆液的传质表面积,粉尘在惯性、扩散作用的同时又不断地受到液泡的扰动,使粉尘不断改变方向,增加了粉尘与液体的接触机会,气体得到净化。

PM2.5去除效率高如图2所示,为空塔对烟尘粒径的分级去除效率,由图可知,空塔喷淋对于1~2.5μm的粉尘,分级除尘效率较小,粉尘去除效率变化不明显;对于3~5μm的粉尘,分级除尘效率较大,粉尘去除效率变化明显;对于大于5μm的粉尘,分级除尘效率区趋于稳定接近100%。

如图3所示,为托盘对烟尘粒径的分级去除效率,由图可知,托盘对不小于2μm的粉尘具有较高的捕集效率。

对于0.1~1μm的粉尘,有10%~30%的捕集效率;对于1~2μm的粉尘,有30%~40%的捕集效率。

在一定条件下,在同一粒径分布区间,托盘的分级除尘效率比空塔喷淋高。

因此,凯迪的托盘塔技术对PM2.5的粉尘具有较为显著的脱除性能优势。

图2空塔对烟尘粒径的分级去除效率关系图3托盘对烟尘粒径的分级去除效率关系流场均布效果好托盘还能提供烟气均布效果,左边图为空塔中烟气进入吸收塔后达到喷淋层时的流场分布图,可以发现偏流很严重;右边图为托盘塔中烟气进入吸收塔后达到喷淋层时的流场分布图,烟气经过托盘后得到了强制均布,能较好的与喷淋层浆液分布匹配。

图4喷淋层出口流场优化前后效果对比技术优点烟尘最低可达到5mg/Nm3;高效去除PM2.5;装置能耗低;项目实施工程量小,工期短;与湿式电除尘器相比,系统简单,占地小,投资成本低,运行能耗低、设备维护较易、废水排放量小等;(3)高性能除雾技术针对石膏雨现象,凯迪环保对除雾器的理论模型、结构及做了全面的研究。

认为除雾器排放的液滴中的含固量与石膏浆液池中的含固量不一样,即除雾器中排放的液滴含固量小于20%,跟除雾器排放的液滴粒径分布有关,如图5所示。

图5除雾器出口液滴粒径分布与质量百分比关系(4)全烟气流场仿真技术全烟气流场仿真技术是指借助流场计算软件将上述湿法脱硫超低排放技术进行计算机试验优化,通过增设导流装置、调整塔内件布置、优化吸收塔关键结构,调校吸收塔内流场分析并辅以冷态物理模型予以流场验证,使吸收塔流场达到理想状态以实现设计值。

凯迪环保是国内最早关注烟气流场分布对湿法脱硫系统性能影响的企业,通过借助先进的流场分析软件及冷态物理模型试验对湿法脱硫的关键位置进行分析,以使烟气与浆液充分接触,达到理论计算的性能要求。

凯迪环保拥有一流的CFD数值模拟研究团队,通过自主研发,实现了对复杂的湿法脱硫系统进行气、液、固多相流的流场分析,借助该技术已对华能长兴电厂、华能玉环电厂、华能邯峰等多个燃煤电厂的流场进行设计优化,确保高效除尘超低排放设计能达到最佳效果。

如图6所示,为湿法脱硫超低排放技术优化设计前、后流场分析图。

图6全烟气流场仿真技术湿法脱硫超低排放技术应用案例(1)华能长兴高效超超临界2×660MW机组机组规模:2×660MW技术路线:低低温电除尘+湿法脱硫超低排放技术入口烟尘浓度:≥15mg/Nm3;出口烟尘浓度:≤3mg/Nm3;除尘效率:≥80%;承建单位:武汉凯迪电力环保有限公司(2)华能玉环百万机组机组规模:1000MW技术路线:低低温电除尘+湿法脱硫超低排放技术入口烟尘浓度:≥20mg/Nm3;出口烟尘浓度:≤3mg/Nm3;除尘效率:≥85%;。

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