煙氣脫硫的大型脫硫裝置稱為脫硫塔,而用于燃煤工業(yè)鍋爐和窯爐煙氣脫硫的小型脫硫除塵裝置多稱為脫硫除塵器。在脫硫塔和脫硫除塵器中,應(yīng)含SO2的煙氣,對煙氣中的SO2進(jìn)行化學(xué)吸收。為了強(qiáng)化吸收過程,提高脫硫效率,降低設(shè)備的投資和運(yùn)行費(fèi)用,脫硫塔和脫硫除塵器應(yīng)滿足以下的基本要求:
(1)氣液間有較大的接觸面積和一定的接觸時間;
(2)氣液間擾動強(qiáng)烈,吸收阻力小,對SO2的吸收效率高;
(3)操作穩(wěn)定,要有合適的操作彈性;
(4)氣流通過時的壓降要小;
(5)結(jié)構(gòu)簡單,制造及維修方便,造價低廉,使用壽命長;
(6)不結(jié)垢,不堵塞,耐磨損,耐腐蝕;
(7)能耗低,不產(chǎn)生二次污染。
SO2吸收凈化過程,處理的是低濃度SO2煙氣,煙氣量相當(dāng)可觀,要求瞬間內(nèi)連續(xù)不斷地高效凈化煙氣。因而,SO2參加的化學(xué)反應(yīng)應(yīng)為極快反應(yīng),它們的膜內(nèi)轉(zhuǎn)化系數(shù)值較大,反應(yīng)在膜內(nèi)發(fā)生,因此選用氣相為連續(xù)相、湍流程度高、相界面較大的吸收塔作為脫硫塔和脫硫除塵器比較合適。通常,噴淋塔、填料塔、噴霧塔、板式塔、文丘里吸收塔等能滿足這些要求。其中,噴淋塔是使用最為廣泛的脫硫塔類型之一,噴淋塔具有結(jié)構(gòu)簡單,工藝成熟可靠的優(yōu)點,廣泛應(yīng)用于大型電廠,中小型低硫煙氣治理;對于高硫煙氣治理,有色行業(yè)以氣動乳化脫硫塔、多層噴淋塔等為主。
常見脫硫除塵塔的性能
國內(nèi)外燃煤電廠常用的脫硫塔,主要有噴淋空塔、填料塔、雙回路塔及噴射鼓炮塔等四種。
保護(hù)措施
脫硫系統(tǒng)中常見的主要設(shè)備為吸收塔、煙道、煙囪、脫硫泵、增壓風(fēng)機(jī)等主要設(shè)備。
吸收塔、煙囪中的應(yīng)用
濕法煙氣脫硫環(huán)保技術(shù)(FGD)因其脫硫率高、煤質(zhì)適用面寬、工藝技術(shù)成熟、穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)周期長、負(fù)荷變動影響小、煙氣處理能力大等特點,被廣泛地應(yīng)用于各大、中型火電廠,成為國內(nèi)外火電廠煙氣脫硫的主導(dǎo)工藝技術(shù)。但該工藝同時具有介質(zhì)腐蝕性強(qiáng)、處理煙氣溫度高、SO2吸收液固體含量大、磨損性強(qiáng)、設(shè)備防腐蝕區(qū)域大、施工技術(shù)質(zhì)量要求高、防腐蝕失效維修難等特點。因此,該裝置的腐蝕控制一直是影響裝置長周期安全運(yùn)行的重點問題之一。
濕法煙氣脫硫吸收塔、煙囪內(nèi)筒防腐蝕材料的選擇必須考慮以下幾個方面:
(1)滿足復(fù)雜化學(xué)條件環(huán)境下的防腐蝕要求:煙囪內(nèi)化學(xué)環(huán)境復(fù)雜,煙氣含酸量很高,在內(nèi)襯表面形成的凝結(jié)物,對于大多數(shù)的建筑材料都具有很強(qiáng)的侵蝕性,所以對內(nèi)襯材料要求具有抗強(qiáng)酸腐蝕能力;
(2)耐溫要求:煙氣溫差變化大,濕法脫硫后的煙氣溫度在40℃——80℃之間,在脫硫系統(tǒng)檢修或不運(yùn)行而機(jī)組運(yùn)行工況下,煙囪內(nèi)煙氣溫度在130℃——150℃之間,那么要求內(nèi)襯具有抗溫差變化能力,在溫度變化頻繁的環(huán)境中不開裂并且耐久;
(3)耐磨性能好:煙氣中含有大量的粉塵,同時在腐蝕性的介質(zhì)作用下,磨損的實際情況可能會較為明顯,所以要求防腐材料具有良好的耐磨性;(4)具有一定的抗彎性能:由于考慮到一些煙囪的高空特性,包括是地球本身的運(yùn)動、地震和風(fēng)力作用等情況,煙囪尤其是高空部位可能會發(fā)生搖動等角度偏向或偏離,同時煙囪在安裝和運(yùn)輸過程中可能會發(fā)生一些不可控的力學(xué)作用等,所以要求防腐材料具有一定的抗彎性能;(5)具有良好的粘結(jié)力:防腐材料必須具有較強(qiáng)的粘結(jié)強(qiáng)度,不僅指材料自身的粘結(jié)強(qiáng)度較高,而且材料與基材之間的粘結(jié)強(qiáng)度要高,同時要求材料不易產(chǎn)生龜裂、分層或剝離,附著力和沖擊強(qiáng)度較好,從而保證較好的耐蝕性。通常我們要求底涂材料與鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的粘接力能夠至少達(dá)到10MPa以上脫硫泵中的應(yīng)用。
脫硫漿液循環(huán)泵是脫硫系統(tǒng)中繼換熱器、增壓風(fēng)機(jī)后的大型設(shè)備,通常采用離心式,它直接從塔底部抽取漿液進(jìn)行循環(huán),是脫硫工藝中流量最大、使用條件最為苛刻的泵,腐蝕和磨蝕常常導(dǎo)致其失效。其特性主要有:
(1)強(qiáng)磨蝕性
脫硫塔底部的漿液含有大量的固體顆粒,主要是飛灰、脫硫介質(zhì)顆粒,粒度一般為0——400?m、90%以上為20——60?m、濃度為5%——28%(質(zhì)量比)、這些固體顆粒(特別是Al2O3、SiO2顆粒)具有很強(qiáng)的磨蝕性
(2)強(qiáng)腐蝕性
在典型的石灰石(石灰)-石膏法脫硫工藝中,一般塔底漿液的pH值為5——6,加入脫硫劑后pH值可達(dá)6——8.5(循環(huán)泵漿液的pH值與脫硫塔的運(yùn)行條件和脫硫劑的加入點有關(guān));Cl-可富集超過80000mg/L,在低pH值的條件下,將產(chǎn)生強(qiáng)烈的腐蝕性。
(3)氣蝕性
在脫硫系統(tǒng)中,循環(huán)泵輸送的漿液中往往含有一定量的氣體。實際上,離心循環(huán)泵輸送的漿液為氣固液多相流,固相對泵性能的影響是連續(xù)的、均勻的,而氣相對泵的影響遠(yuǎn)比固相復(fù)雜且更難預(yù)測。當(dāng)泵輸送的液體中含有氣體時泵的流量、揚(yáng)程、效率均有所下降,含氣量越大,效率下降越快。隨著含氣量的增加,泵出現(xiàn)額外的噪聲振動,可導(dǎo)致泵軸、軸承及密封的損壞。泵吸入口處和葉片背面等處聚集氣體會導(dǎo)致流阻阻力增大甚至斷流,繼而使工況惡化,必須氣蝕量增加,氣體密度小,比容大,可壓縮性大,流變性強(qiáng),離心力小,轉(zhuǎn)換能量性能差是引起泵工況惡化的主要原因。試驗表明,當(dāng)液體中的氣量(體積比)達(dá)到3%左右時,泵的性能將出現(xiàn)徒降,當(dāng)入口氣體達(dá)20%——30%時,泵完全斷流。離心泵允許含氣量(體積比)極限小于5%。
高分子復(fù)合材料現(xiàn)場應(yīng)用的主要優(yōu)點是:常溫操作,避免由于焊補(bǔ)等傳統(tǒng)工藝引起的熱應(yīng)力變形,也避免了對零部件的二次損傷等;另外施工過程簡單,修復(fù)工藝可現(xiàn)場操作或設(shè)備局部拆裝修復(fù);銘澤環(huán)保材料的可塑性好,本身具有極好的耐磨性及抗沖刷能力,是解決該類問題最理想的應(yīng)用技術(shù)。
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