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新型喷淋脱白技术和烟气脱白工程技术分析

2020-10-08 15:46:16
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一、新型喷淋脱白技术

1工艺原理

新型喷淋脱白技术是一种采用直接喷淋冷凝为基础的脱白技术。该工艺通过直接喷淋冷凝技术,将脱硫后的排烟温度降至40℃以下或低的温度,使烟气中的饱和水蒸气大部分得到冷凝,并通过换热系统将热量及时换出,保证出目较低的排烟温度。同时,在喷淋冷凝的过程中,雾化喷具喷出的喷雾粒径与粉尘粒径相匹配,可使几微米、几十微米的粉尘迅速凝聚长大成团,形成几百微米、几千微米的粉尘团,在喷淋冷凝过程中可将凝聚的粉尘团洗涤进入循环槽中,多种粒径的喷雾相互配合,具有较高的除尘效率。

湿气体的饱和含湿量与湿烟气压力和饱和温度有关,压力、饱和温度越高,含湿量就越高。湿法脱硫后的烟气表压为几百帕的微正压,可视为恒定大气压。在恒定大气压力下,湿烟气的饱和含湿量只与饱和烟气温度相关。对于湿法脱硫或其他湿法烟气净化工艺,只要排烟达到饱和状态,测定其饱和温度,就确定了饱和含湿量,避免了含湿量难测定、测不准等问题。引进湿法脱硫技术规范要求,排放烟气的水滴质量浓度小于75μg/m³。这是饱和烟气冷凝的部分,占烟气总含湿量的1%以下,各种机械除雾器,包括湿式电除雾器、旋流除雾器、声波除雾器等均不能除去饱和蒸汽,即不能脱白,除非采用直接、间接冷凝的方法。用氟塑料、钛合金材料制作的各种间接冷凝设备冷凝程度有限,且存在投资多、占地大、阻损大、冷凝废水处理等问题。因此,直接喷淋冷凝脱白将是解决我国排放气体脱白的主要技术。

2工艺流程

新型喷淋脱白工艺流程主要为喷淋冷凝一换热一气液分离一烟气再热。

喷淋冷凝过程主要通过雾化喷淋和水冲击喷淋将脱硫后的烟气进行冷却,并除去烟气中残留的部分粉尘及夹带的溶解盐。雾化喷淋通过组合式泵站将工艺水雾化成细小微粒,使烟气温度迅速降低,并将烟气中的小粒径粉尘进行凝聚,然后通过冲击喷淋喷头将烟气和循环液冲击进入循环槽中,完成降温和除尘的过程。为保证烟气喷淋冷却效果,通过循环换热系统将烟气中的热量及时换出,并将降温冷凝水经过滤后返回脱硫系统,作为工艺辛卜充水。

经过二级喷淋后的脱硫尾气温度小于40℃,再进入气液分离塔,经电除雾器进一步除去夹带的雾滴和小颗粒粉尘,保证排放气体达到环保要求。为保证好的脱白效果,在排放气体进入烟囱前,可将气体加热升温至80℃,使排放气体相对湿度降低,成为干烟气,实现一年四季不产生湿烟羽。

随着对烟气脱白设备环保要求的日益严格,冶炼烟气脱白技术必将得到推动与创新。新型喷淋脱白技术不仅可实现烟气脱白,还可将烟气中残留的细颗粒粉尘、酸雾、重金属等污染物冷凝进入排水中,实现烟气达标排放。

二、烟气脱白工程技术分析

基于上述白色烟羽的机理,目前已有部分脱白政策执行地区的企业成功进行了烟气脱白改造,为燃煤机组烟气脱白在我国推广提供了技术支持。

1媒质式气气换热器(MGGH)目前在工程上较为常用的烟气消白除尘设备技术为媒质式气气换热器(MGGH),媒质包括除盐水或导热油,相较于传统气气换热器(GGH),MGGH不存在烟气泄露造成的问题,为无泄漏式热媒体烟气换热器。为了降低燃煤机组耗煤量、降低污染物排放和节约脱硫系统水耗量,MGGH已被应用于大型燃煤机组中。由于MGGH的结构特征符合烟气脱白机理,因此MGGH被逐渐移植于烟气脱白领域。MGGH应用于烟气脱白的常规流程,包括烟气降温段、升温段、媒质循环系统等组成。MGGH通过媒质冷却烟气,煤质携带的热量用于加热出目烟气,提升烟气温度。一般在MGGH中会设置蒸汽辅助加热系统,满足锅炉低负荷时系统运行要求。有工程案例在MGGH的升温段前设置气一水管式换热器,对烟气降温,使饱和烟气中的水蒸气冷凝,收集的冷凝水进行加碱处理后,可重复利用。实践表明,300MW机组可回收的冷凝水达到25t/h。

MGGH降温段可分为高灰布置和低灰布置两种布置方式,当采用高灰布置时,降温段设置在除尘器前,可降低电除尘器的烟气温度和烟气量,提高除尘效率,适用于低温电除尘器。

碱性飞灰大量存在,会吸附烟气中的S03气溶胶,降低烟气对金属表面的腐蚀性,酸结露提高,因此可部分采用碳钢材质。

当采用低灰布置时,设置在常规除尘器后,由于飞灰含量降低,因此5SO3气溶胶浓度没有改变,需要采用防腐蚀材质。

MGGH的升温段容易出现低温腐蚀问题,因此对换热器材质的要求较高,可采用分段使用2205,316L,ND钢管材的设计或采用氟塑料材质。MGGH的一般参数。

由于MGGH系统运行成本高,系统结构复杂,操作难度大,烟气阻力增加较大,且现阶段烟气脱白多为改造项目,可利用场地有限,在实践中也出现了一些简化的工程烟气脱白技术。

2除盐水一烟气冷却器加蒸汽一烟气加热器(WGC-SGH)在应用了该技术的2x75t/h锅炉中。烟气冷却器被布置在脱硫引风机前,使用锅炉常温除盐水使烟气温度从140℃降低到105℃,相应的除盐水温度升高仅为17.5℃,由于烟气和除盐水的温差较大,故烟气冷却器的换热面积较小,节省了占地空间。在升温段设置蒸汽烟气换热器(SGH),使用供热蒸汽对使烟气升温30℃,同样的,由于蒸汽和烟气的温差较大,SGH的设备面积不大。这项技术在降温段可获得3100kW的余热,减少除氧器的蒸汽消耗。吸收塔进烟温度降低,减小了脱硫设备的耗水量,吸收塔出目温度从55℃降低到50℃,水耗量可降低7.5t/h,减轻了烟气脱白的压力。烟气采用0.8MPa的供热蒸汽加热,饱和疏水进入除氧器回收利用。由于烟气从50℃加热到80℃只需要2850kW的热量,因此系统还可节省250kW的热能。

33浆液冷却加蒸汽一烟气加热器(SGC-SGH)该项技术进一步简化了WGC-SGH系统,取消烟气冷却器,在脱硫塔内部的高层或高层与次高层两层喷淋层管道上安装浆液换热器,用冷却水经浆液换热器对浆液进行冷却,利用冷却后的浆液降低吸收塔排烟温度,从而降低脱硫塔蒸发水量,配合吸收塔出目处的蒸汽一烟气加热器,然后达到降温冷凝消白效果。烟气冷却后的冷凝水落回到吸收塔内,然后再考虑塔内水平衡。