半干法噴霧干燥脫硫技術(shù)(SDA)簡介
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關(guān)鍵詞:SDA,噴霧干燥,半干法
1.SDA工藝概述
SDA是利用噴霧干燥的原理，在濕態(tài)的吸收劑噴入吸收塔之后，一方面吸收劑與煙氣中的二氧化硫發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；另一方面煙氣又將熱量傳遞給吸收劑使之不斷干燥，完成脫硫反應(yīng)后的廢渣以干態(tài)形式從吸收塔的錐體出口排出，因而稱為半干法煙氣脫硫。工藝流程包括：(10吸收劑制備；(2)吸收劑漿液霧化；(3)霧粒與煙氣的接觸混合；(4)液滴蒸發(fā)與二氧化硫吸收；(5)灰渣排出；(60灰渣再循環(huán)。其中(2)、(3)、(4)在吸收塔內(nèi)進行。
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1.SDA工藝化學(xué)反應(yīng)過程
噴霧干燥技術(shù)，它具有吸收和干燥的雙重作用，主要過程和反應(yīng)如下：
將堿性漿液霧化成無數(shù)微小液滴。
在吸收室內(nèi)，煙氣被有效地分布以便使其與被霧化的漿液充分混合接觸以發(fā)生吸收反應(yīng)，也就是說，吸收室具有混合反應(yīng)器的功能。
煙氣中的酸性成分(SO2，SO3，HCL)和石灰漿液滴中的堿性成分Ca(OH)2之間的反應(yīng)主要發(fā)生在一個靠近噴霧器的區(qū)域，這個區(qū)域具有傳熱和質(zhì)量傳遞最合適的條件。
主要反應(yīng)有：
CaO+H2O=Ca(OH)2
H2O+SO2=H2SO3
H2SO3+Ca(OH)2=CaSO4+H2O
而煙氣中微量的酸性氣體會發(fā)生下列反應(yīng)
SO3+Ca(OH)2=CaSO4+H2O
2HCl+Ca(OH)2=CaCl2+2H2O
2.系統(tǒng)描述
本套SDA脫硫系統(tǒng)主要包括以下幾個子系統(tǒng)：
－漿液制備系統(tǒng)
－煙氣系統(tǒng)
－SO2吸收系統(tǒng)
－工藝水系統(tǒng)和雜用氣、儀用壓縮空氣等公用系統(tǒng)
2.1 吸收劑的儲存及輸送裝置
本煙氣脫硫系統(tǒng)配置兩座164m3的石灰料倉，保證在BMCR工況下可儲6天的生石灰用量,料倉下設(shè)插板閥，粉料經(jīng)過螺旋給料機，把CaO送到消化器內(nèi),料倉錐形部分底部設(shè)置氣化板及倉壁振動器，保證石灰能連續(xù)出料。
2.2 脫硫吸收塔
2.2.1 完整的脫硫吸收塔系統(tǒng)應(yīng)包括脫硫吸收塔本體、屋頂式空氣分布器、中心式空氣分布器、旋轉(zhuǎn)霧化器、錐斗和屋頂檢修間。
2.2.2 脫硫吸收塔應(yīng)具有較高的脫硫劑利用率。
2.2.3 脫硫吸收塔不會產(chǎn)生嚴重的堵塞和腐蝕，塔內(nèi)的煙氣分布器應(yīng)采取相應(yīng)的防磨、防腐蝕措施。
2.2.4 脫硫塔內(nèi)所有部件應(yīng)能承受最大入口氣流及最高進口煙氣溫度的沖擊，高溫?zé)煔獠粚θ魏蜗到y(tǒng)和設(shè)備造成損害。吸收塔設(shè)計成氣密性結(jié)構(gòu)，防止泄漏。為保證殼體結(jié)構(gòu)的完整性，盡可能使用焊接連接，法蘭和螺栓連接僅在必要時使用。塔體上的人孔、通道、連接管道等需要在殼體穿孔的地方將進行密封，防止泄漏。脫硫塔之間增設(shè)電梯。
2.2.5 脫硫吸收塔殼體設(shè)計能承受壓力荷載、管道力和力矩、風(fēng)載和地震荷載，以及承受所有其他加在吸收塔上的荷載。吸收塔的支撐和加強件能充分防止塔體傾斜和晃動。
2.2.6 脫硫吸收塔頂部設(shè)專門用于裝設(shè)吸收塔內(nèi)部件檢修維護時所必須的起吊措施的封閉空間。為便于塔內(nèi)的檢修和維護，設(shè)置旋轉(zhuǎn)霧化器及塔內(nèi)部件檢修維護時所必須的平臺樓梯。吸收塔配備有足夠數(shù)量和大小合適的人孔門和觀察孔，人孔門和觀察孔不會有泄漏，而且在附近設(shè)置走道或檢修平臺，人孔門的設(shè)置應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定。
2.2.7 吸收塔系統(tǒng)還包括所有必需的就地和遠方測量裝置，至少將提供足夠的液位、SO2、溫度、壓力、濕度等測點，以及漿液的流量測量裝置。
2.2.8 每爐的脫硫、除塵裝置采用整體緊身封閉。封閉采用彩色壓型鋼板（0.75mm），采取合理的保溫設(shè)計，外表面顏色由發(fā)包人確定。脫硫、除塵裝置的保溫材料厚度為50-80mm。
2.2.9 脫硫吸收塔內(nèi)的旋轉(zhuǎn)霧化器應(yīng)為丹麥NIRO公司原裝進口霧化器，型號應(yīng)為F-800，功率500KW，轉(zhuǎn)速應(yīng)在6000-12000轉(zhuǎn)/分鐘之間。旋轉(zhuǎn)霧化器由霧化器本體、霧化器轉(zhuǎn)輪、液體分布器和確保運行安全和可靠的控制系統(tǒng)組成。霧化器本體由上部件、支撐盤、下部件和監(jiān)測系統(tǒng)組成。有獨立的潤滑系統(tǒng)霧化器的監(jiān)測系統(tǒng)包括：
齒輪潤滑監(jiān)測系統(tǒng)
軸潤滑監(jiān)測系統(tǒng)
進料系統(tǒng)（漿液或水
軸振動系統(tǒng)
轉(zhuǎn)速計
記時表
防磨霧化器轉(zhuǎn)輪有以下部件組成：
主要部件
轉(zhuǎn)輪蓋
中間件
轉(zhuǎn)輪底座
可更換的防磨件
中心圓錐（通常是外貼敷不銹鋼材質(zhì)）
插入件（陶瓷材質(zhì)）
底部磨盤
頂部磨盤（底部和頂部磨盤材質(zhì)：用于AX型轉(zhuǎn)輪采用陶瓷，用于AM型轉(zhuǎn)輪采用外貼敷不銹鋼）
可更換的防磨入口圈
液體分布器
液體分布器通過特定的應(yīng)用和能力要求來選擇。類型的選擇以及轉(zhuǎn)輪安全水溫的設(shè)定是依據(jù)入口干燥空氣溫度和轉(zhuǎn)輪的圓周速度確定的。
液體分布器安裝在軸底座附近，靠近轉(zhuǎn)輪，它是用來均勻分布進入到轉(zhuǎn)輪的液體。
控制系統(tǒng)
控制系統(tǒng)由報警信號和連鎖功能組成，保護霧化器防止其在正常運行條件下的振動。為了產(chǎn)生必要的控制系統(tǒng)輸入信號，可安裝監(jiān)測設(shè)備。
2.3 漿液制備系統(tǒng)
采用生石灰作為基本吸收劑。吸收劑消化系統(tǒng)生石灰粉倉的有效容積保證一臺鍋爐BMCR工況下６天的容量。石灰倉內(nèi)貯存的粒徑小于2mm的石灰經(jīng)螺旋輸送機送入消化器消化，并制成高濃度漿液（固體物含量不超過50％），然后進入配漿槽經(jīng)稀釋到需要的濃度（20％左右）。配漿槽上設(shè)有過濾器，以清除大顆粒雜質(zhì)。制備好的石灰乳送到吸收劑貯罐，再經(jīng)供給泵送到吸收塔頂部的高位罐備用。
從噴霧干燥吸收塔和除塵器底部收集的灰渣中含有相當數(shù)量未反應(yīng)的CaO，而且大多燃煤飛灰中也含有一定量的堿性物質(zhì)，因而可將部分脫硫灰渣再循環(huán)，以減少脫硫劑的消耗。同時灰渣再循環(huán)提高了系統(tǒng)入口處脫硫劑與SO2的化學(xué)計量比，有利于脫硫反應(yīng)的進行，可使系統(tǒng)脫硫率提高10％～15％。而且灰渣的再循環(huán)改善了傳質(zhì)傳熱條件，有利于霧滴干燥，從而改善吸收塔塔壁結(jié)垢的趨勢。
采用電石渣作為補充脫硫劑。電石渣漿液制備系統(tǒng)由電石渣槽、泥漿泵、電石渣漿液罐、電石渣漿液給料泵等組成。電石渣由汽車槽車由電石廠運來，卸入電石渣槽，由泥漿泵泵入電石渣漿液罐，加水稀釋到合適濃度后，再經(jīng)電石渣漿液給料泵送到吸收塔頂部的高位罐。
2.4 消化器系統(tǒng)
2.4.1 消化器及流化輸送裝置構(gòu)成石灰的消化系統(tǒng)。
2.4.2 生石灰消化器采用NIRO公司的技術(shù)，消化器要配有溫度檢測儀器，以控制安全的消化溫度。使消化器溫度沿軸向控制在80℃左右，以加速其生石灰的消化速度。
2.4.3 脫硫灰流化輸送裝置
2.4.3.1 脫硫后的布袋除塵器在灰斗下部設(shè)倉泵。吸收塔塔底也在灰斗下設(shè)倉泵。灰斗收集下的粉塵落入倉泵，用氣力輸送至脫硫灰倉或循環(huán)灰倉。
2.4.3.2 倉泵壓縮空氣通過手動閥門控制的管道供應(yīng)流化空氣。袋式除塵器倉泵的空氣量應(yīng)能用自動調(diào)整到不同的水平。
2.5 煙道系統(tǒng)
2.5.1 煙道
在煙道設(shè)計中沒有積灰的死角；相鄰壁交角的內(nèi)側(cè)，設(shè)置園弧板，園角半徑為200mm，以保證灰塵自由流動；煙道的轉(zhuǎn)彎處及導(dǎo)流板應(yīng)使用不小于6mm的防磨板材，以提高其使用壽命
2.5.2 膨脹節(jié)
膨脹節(jié)能承受煙道或連接設(shè)備運行時的振動，并能承受事故發(fā)生時的非正常角位移，接頭和密封板應(yīng)不積灰。
2.6 工藝水系統(tǒng)
2.6.1 本系統(tǒng)共設(shè)兩臺水泵，按2×100%配置（一開一備）。
2.6.2 在水泵、水箱前必須加過濾器，防止顆粒物進入系統(tǒng)，防止堵塞噴嘴。
2.6.3 消化水的流量通過自動調(diào)節(jié)閥門來進行調(diào)節(jié)。
2.7 增壓風(fēng)機
脫硫除塵后的煙氣混合后通過增壓風(fēng)機送入煙囪，風(fēng)機為國內(nèi)大型風(fēng)機生產(chǎn)廠家生產(chǎn)。
2.8 氣力除灰系統(tǒng)
脫硫灰用正壓濃相氣力輸送系統(tǒng)輸送至貯灰?guī)欤規(guī)煜略O(shè)兩個卸料口：一路安裝一臺濕式攪拌機把干灰加適量水后裝調(diào)濕灰車運送到灰場進行堆放；一路安裝一臺干灰散裝機裝車供外部綜合利用。
2.8.1 布袋除塵器灰斗設(shè)倉泵
2.8.2 本系統(tǒng)設(shè)14臺倉泵
3.噴霧干燥煙氣脫硫自運行以來，遇到的主要問題有以下幾個方面：
3．1 容器和管道的堵塞
容器與管道問題是由于固體沉積以及由此引起的堵塞。這是由于漿液流速小于設(shè)計值，管道內(nèi)存在流動停滯區(qū)，使用過量的石灰及飛灰反應(yīng)特性等原因造成的。這些問題導(dǎo)致要周期性地關(guān)閉受影響的部件以清除堅硬的沉積物。改進的方法包括修改管道設(shè)計，提高漿液流速，消除流動死角，提高漿液槽泵的吸入短管，改進攪拌和容器隔板的設(shè)計，在運行中周期性地轉(zhuǎn)動設(shè)備。
盡管很多設(shè)備都會遇到堵塞問題，如在去除過大尺寸顆粒的濾網(wǎng)中，在石灰粉碎機的加料槽和輸運系統(tǒng)中，但這些問題已通過傳統(tǒng)技術(shù)解決了。
3．2 吸收塔中的固體沉積
在許多電廠，吸收塔中固體沉積分布從局部擴展到整個壁面上，這是噴霧干燥脫硫工藝需要解決的最重要的問題之一。在設(shè)計工況下連續(xù)運行可沖刷掉少量的局部沉積物，對于大量沉積物則需要關(guān)閉吸收塔。在大型電廠中可以使用備用吸收塔。導(dǎo)致產(chǎn)生沉積物的主要原因是吸收塔內(nèi)溫度控制不合理，以及運行時噴入的固體濃度小于設(shè)計值。
由于運行過程中安裝在吸收塔出口管道內(nèi)的熱電偶表面逐漸被脫硫產(chǎn)物覆蓋，因此使讀出的溫度將變得不準確。Sherburne電廠的初步運行試驗表明，干球熱電偶垂直接近于吸收塔壁且直接橫穿噴霧旋轉(zhuǎn)裝置時測出的氣體溫度對于噴淋量的控制是可靠的。吸收塔壁附近的氣體湍流度很高，因此溫度探頭能保持足夠的清潔度。Donnelly等人（1986）報道在吸收塔出口溫度控制回路中加入入口氣體流量和溫度的前饋信號，這使吸收塔出口溫度更加穩(wěn)定并且減少固體沉積物。
3．3 噴霧器的磨損和破裂
噴射石灰漿的噴霧器會遇到磨損和破裂的問題，特別是在達到最佳工況前的初始運行階段。旋轉(zhuǎn)噴霧器以其良好的性能成為噴霧干燥脫硫工藝中使用最普遍的漿液分散器。不過由于機械上比較復(fù)雜，與其類型的噴霧器（如雙流體噴嘴）相比，需要更加嚴格的維護。
Niro噴霧的轉(zhuǎn)盤上下都有陶瓷耐磨擋板，耐磨擋板破裂后必須更換。開始時，破裂的原因被認為是冷的漿液碰到被煙氣加熱的耐磨板引起的熱沖擊造成的。轉(zhuǎn)盤保護水流改為噴霧干燥吸收塔出口擋板同時打開，這一改變降低了耐磨板破裂的頻率；然而又產(chǎn)生了另外的破裂。Niro噴霧器在轉(zhuǎn)盤周邊熱壓一個金屬環(huán)改造底部耐磨板以減小應(yīng)力。另外，制造時的質(zhì)量控制得到提高，所有的面板耐磨板在運輸前都要經(jīng)過超速旋轉(zhuǎn)的測試。經(jīng)過旋轉(zhuǎn)測試的耐磨板沒有在運行中受到損壞。根據(jù)Durnohr電廠的經(jīng)驗，在30min內(nèi)可以使噴霧器與其備用裝置互換。
瑞典的Vasteras電廠在運行的初始階段遇到過旋轉(zhuǎn)噴霧器轉(zhuǎn)盤中噴嘴的磨損問題。磨損力特別大的飛灰顆粒高速沖出噴嘴，以致每300h就必須更換噴嘴。該鍋爐從燃油改為燃煤，估計停留時間不足以使飛灰軟化而降低其磨損力。該問題通過將ESP收集的脫硫產(chǎn)物中的粗顆粒再循環(huán)得到解決，這樣噴嘴的壽命提高到了3年以上。
3．4 除塵器的腐蝕
除塵器（ESP和袋式除塵器）的腐蝕問題主要與煙氣溫度低而溫度高有關(guān)。調(diào)峰電廠容易遇到這個問題，因為每天它們要經(jīng)受相當大的負荷變化，而且周末期間停止運行。這將導(dǎo)致每個星期中除塵器的溫度多次低于露點溫度，形成的酸液在壁面上凝結(jié)導(dǎo)致腐蝕問題。
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