造紙白泥脫硫技術介紹
1、造紙白泥由來
造紙堿回收車間黑液濃縮焚燒后,從燃燒爐底部流出的熔融物主要成分是碳酸鈉和硫化鈉,溶于稀白液后,稱為綠液。在苛化工段,往綠液中加消石灰,使碳酸鈉轉化為氫氧化鈉。澄清后的液體稱為白液,即蒸煮用的堿液,沉淀出的碳酸鈣稱為白泥。
白泥需要進行洗滌以回收其中的殘堿,經過濾、脫水后即產出白泥。白泥因雜質較高,難以利用,只能堆存填埋。
“造紙白泥”是造紙廠的廢棄物,白泥含堿較高,排入江河后,對生態環境造成十分嚴重的危害和污染。國家從2000年起限制排放量。
2、造紙白泥物理化學特征
白泥含碳酸鈣~85%,粒度 - 45μm(325目)以下的占90%,脫硫活性較好,白泥中含有脫硫的促進成份Na2O、MgO等,同時含有致盲成份Al3+,SiO2等,白泥中還含在堿性膠體成份,在工程實踐中要充分考慮不利因素的影響。
3、脫硫工藝流程
造紙白泥-石膏濕法脫硫工藝系統主要有:煙氣系統、吸收氧化系統、漿液制備系統、石膏脫水系統、排放系統組成。其基本工藝流程如下:
鍋爐煙氣經電除塵器除塵后,通過增壓風機、GGH(可選)降溫后進入吸收塔。在吸收塔內煙氣向上流動且被向下流動的循環漿液以逆流方式洗滌。循環漿液則通過噴漿層內設置的噴嘴噴射到吸收塔中,以便脫除SO2、SO3、HCL和HF,與此同時采用強制氧化工藝,將反應的副產物氧化為石膏(CaSO42H2O)。循環漿液通過漿液循環泵向上輸送到噴淋層中,通過噴嘴進行霧化,可使氣體和液體得以充分接觸。每個泵通常與其各自的噴淋層相連接,即通常采用單元制。
在吸收塔中,造紙白泥與二氧化硫反應并氧化生成石膏,這部分石膏漿液通過石膏漿液泵排出,進入石膏脫水系統。脫水系統主要包括石膏水力旋流器(作為一級脫水設備)、漿液分配器和真空皮帶脫水機。
經過凈化處理的煙氣流經兩級除霧器除霧,在此處將清潔煙氣中所攜帶的漿液霧滴去除。同時按特定程序不時地用工藝水對除霧器進行沖洗。進行除霧器沖洗有兩個目的,一是防止除霧器堵塞,二是沖洗水同時作為補充水,穩定吸收塔液位。
在吸收塔出口,煙氣溫度為~52℃左右,且為水蒸氣所飽和。通過GGH將煙氣加熱到75℃以上,以提高煙氣的抬升高度和擴散能力。
最后,潔凈的煙氣通過煙道進入煙囪排向大氣。
脫硫過程主反應
造紙白泥的溶解過程:
CaCO3+2H+ →Ca2++CO2+H2O
SO2的吸收過程:
SO2+H2O→H2SO3
H2SO3→H++HSO3- (低PH值時)(吸收區下部)
H2SO3→2H+ +SO3 2- (高PH值時)(吸收區上部)
Ca 2+ +2HSO3- →Ca(HSO3)2
Ca 2+ +SO32- →CaSO3
反應產物的氧化:
2Ca(HSO3)2+O2→CaSO4+2H2O
SO32- + 1/2O2 → SO42-
2CaSO3+O2→2CaSO4
結晶生成石膏:
CaSO4+2H2O→CaSO4.2H2O
同時煙氣中的HCl、HF與CaCO3的反應,生成CaCl2或CaF2。吸收塔中的pH值通過注入造紙白泥漿液進行調節與控制,一般pH值在5.5—6.2之間。
4、主要工藝系統設備及功能
(1)煙氣系統
煙氣系統包括煙道、煙氣擋板等設備。吸收塔入口煙道及出口至擋板的煙道,煙氣溫度較低,煙氣含濕量較大,容易對煙道產生腐蝕,需進行防腐處理。
煙氣擋板是脫硫裝置進入和退出運行的重要設備,分為FGD主煙道煙氣擋板和旁路煙氣擋板。當FGD系統運行時,FGD進口擋板門打開,旁路煙道關閉,脫硫系統投入正常運行。當FGD系統退出時,旁路煙道打開,FGD進口擋板門關閉,脫硫系統退出。
(2)吸收系統
吸收系統的主要設備是吸收塔,它是FGD設備的核心裝置,系統在塔中完成對SO2、SO3等有害氣體的吸收。濕法脫硫吸收塔有許多種結構,如填料塔、湍球塔、噴射鼓泡塔、噴淋塔等等,其中噴淋塔因為具有脫硫效率高、阻力小、適應性、可用率高等優點而得到較廣泛的應用,因而目前噴淋塔是造紙白泥/石膏濕法煙氣脫硫工藝中的主導塔型。
噴淋層設在吸收塔的中上部,吸收塔漿液循環泵對應各自的噴淋層。每個噴淋層都是由一系列噴嘴組成,其作用是將循環漿液進行細化噴霧。一個噴淋層包括母管和支管,母管的側向支管成對排列,噴嘴就布置在其中。噴嘴的這種布置安排可使吸收塔斷面上實現均勻的噴淋效果。
吸收塔循環泵將塔內的漿液循環打入噴淋層,為防止塔內沉淀物吸入泵體造成泵的堵塞或損壞及噴嘴的堵塞,循環泵前都裝有網格狀濾網(塔內)。單臺循環泵故障時,FGD系統可正常進行,若全部循環泵均停運,FGD系統將保護停運,煙氣走旁路。
氧化空氣系統是吸收系統內的一個重要部分,氧化空氣的功能是保證吸收塔反應池內生成石膏。氧化空氣注入不充分將會引起石膏結晶的不完善,還可能導致吸收塔內壁的結垢,因此,對該部分的優化設置對提高系統的脫硫效率和石膏的品質顯得尤為重要。
吸收系統還包括除霧器及其沖洗設備,吸收塔內最上面的噴淋層上部設有二級除霧器,它主要用于分離由煙氣攜帶的液滴,采用阻燃聚丙烯材料制成
(3)漿液制備系統
堿回收車間提供合格的造紙白泥漿液。
(4)石膏脫水系統
石膏脫水系統包括水力旋流器和真空皮帶脫水機等關鍵設備。
水力旋流器作為石膏漿液的一級脫水設備,其利用了離心力加速沉淀分離的原理,漿液流切進入水力旋流器的入口,使其產生環形運動。粗大顆粒富集在水力旋流器的周邊,而細小顆粒則富集在中心。已澄清的液體從上部區域溢出(溢流);而增稠漿液則在底部流出(底流)。
真空皮脫水機將已經水力旋流器一級脫水后的石膏漿液進一步脫水至含固率達到90%以上。
(5)排放系統
排放系統主要由事故漿池、區域漿池及排放管路組成。
(6)熱工自控系統
為了保證煙氣脫硫效果和煙氣脫硫設備的安全經濟運行,系統裝備了完整的熱工測量、自動調節、控制、保護及熱工信號報警裝置。其自動化水平將使運行人員無需現場人員配合,在控制室內即可實現對煙氣脫硫設備及其附屬系統的啟、停及正常運行工況的監視、控制和調節,系統同時具備異常與事故工況時的報警、連鎖和保護功能。
5、脫硫技術特點:
(1)解決了造紙白泥脫硫過程中導致系統失效(致盲)的難題。
(2)技術成熟可靠,系統可長期、連續、穩定運行,系統的利用率達到95%。
(3)脫硫效率高,可長期穩定在95%以上。
(4)脫硫成本低。
(5)造紙白泥的再利用,有利于廢渣的減量化,并化害為利。
(6)脫硫渣的主要成份為石膏,可以直接用于水泥行業。
6、系統技術性能:
脫硫效率高達95%以上,有利于地區和電廠實行總量控制;
技術成熟,設備運行可靠性高;
單塔處理煙氣量大,SO2脫除量大;
適用于任何含硫量的煤種的煙氣脫硫;
對鍋爐負荷變化的適應性強(30%——110%BMCR);
脫硫系統阻力小,做到節能運行;
設備布置緊湊減少了場地需求;
處理后的煙氣含塵量大大減少;
造紙白泥脫硫,以廢治廢,是發展循環經濟的有力舉措;
脫硫副產物(石膏)便于綜合利用,經濟效益顯著;
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