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的作用下,RCFB工艺的脱硫效率得到了优化。也许很多脱硫工艺都很难避免腐蚀情况的出现,但这种概率和趋向则可以把握。
2.4脱硫塔内烟气湿度的控制
温度的控制,实质上是对烟气湿度的控制。脱硫工艺中,烟气的湿度对脱硫效率的影响很大。例如炉内喷钙尾部增湿工艺,其炉内喷钙脱硫效率为25%~35%,尾部增湿效率为40%~50%,总效率为75%左右,这说明了烟气湿度对脱硫效率的影响。在相对湿度为40%~50%时,消石灰活性增强,能够非常有效地吸收SO2,烟气的相对湿度是利用向炉内给烟气喷水的方法来提高。半干法
烟气脱硫工艺中,水和石灰以浆液的状态注入烟气,浆液中固态物的质量分数为
35%~50%,而干法脱硫工艺,如RCFB和NID,加入的水量相同,但水分布在粉料微粒的表面,用于蒸发的表面积很大。烟气湿度的提高,可以使烟气脱硫操作温度接近或高于露点温度10~20 ℃(实践中,这一温度范围为65~75 ℃),激活消石灰吸收SO2。SO2是烟气中反应较慢的成分,保持床温接近露点温度(即较高的相对湿度),可以保持微粒表面的湿膜有较长的停留时间,促进SO2和Ca2化学成分之间的反应,使吸收的程度和石灰的利用率达到最佳。SO3和卤化酸类(HCl、HF等)的酸性比SO2强,所以SO3,HCL,HF成分在装置中的去除率达99%,因其活性强,几乎能全部与SO2同时被吸收,适量的卤化酸类因钙的吸湿性、因雾滴在湿润环境中的干燥时间较长,有助脱除SO2,这也是采用接近露点温度的另一好处。
3干法脱硫工艺的运行调节
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干法脱硫工艺的系统控制和调节主要取以下3个信号,用以前馈或反馈到各个调节回路,相互配合,达到脱硫的最佳工况条件,保证脱硫的效果。
3.1控制好脱硫塔内的温度及高度重视塔内的加水方式
a) 监测脱硫塔内的温度,以此来调节喷水系统的开度和喷水量的大小,保持适当的AST值,使床温在各种负荷和工况条件下,烟气的酸露点温度始终保持在较高处,这样,吸收剂的活性最佳,能够较好地捕捉SO2,并发生化学反应,提高脱硫率。
在大型化商业运行的脱硫塔中,温度的控制是比较困难的,它是制约脱硫装置大型化发展的主要因素之一。当脱硫塔直径越来越大时,要各个大面积截面上的温度保持均匀性,需采取大量的有效措施,目前,干法、半干法脱硫装置还没有在较大容量机组上使用的业绩,与此有很大关系。较为成熟的脱硫技术,如旋转喷雾法,GSA法,其单塔容量一般都在100 MW机组以下,单塔直径4 500 mm以下,而NID法则做得更小一些。各国公司都在围绕干法、半干法脱硫装置大型化发展进行开发和研究,德国WULFF公司利用流化床和带内回流的循环流化床技术(RCFB),在解决传热传质这一问题上,取得了一定的成绩,效果明显。目前,RCFB单塔用于奥地利1台300 MW机组烟气脱硫并获得成功。
b) 给脱硫塔内加水的方式颇为讲究。在旋转喷雾,GSA半干法中,由于吸收剂以浆液形式喷入时带有水,运行时又需加调节,造成由温度信号而引起的水路调节变得复杂化,因为在喷浆工艺中,所加入的水与吸收剂的量有比例关系,使喷水调节受其它因素影响。NID法的水完全与吸收剂、再循环料一道加
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入反应塔(视垂直烟道为反应塔)。RCFB法吸收剂直接以干粉形态喷入,水路另外单独喷入,就喷水调温而言,RCFB法显然要更方便一些。
3.2监测SO2排放量
监测SO2排放量信号,用于调节脱硫剂的加入量。当SO2排放量较大时,就应加入更多的吸收剂去吸收更多的SO2;当SO2的排放量较小时,就应减少吸收剂的使用,使系统运行经济合理,降低成本。
3.3监测吸收塔的压降
监测吸收塔的压降,用于调节再循环量的大小,使脱硫渣的循环量和循环次数控制在设计范围之内,这样既可控制下游脱硫除尘器的入口灰尘的质量浓度和烟囱烟尘质量浓度的排放,又可提高吸收剂的利用率,降低碱酸比。
控制这三个监测量及其相关的信号去调节各运行回路,使脱硫系统的运行达到最优化,这是干法、半干法脱硫工艺控制系统的基本要求。就控制的灵敏性、可靠性而言,如果三个控制回路能完全独立,各行其是,互不影响则最理想,而RCFB技术的控制原理最能符合这一要求,由于其吸收剂、水和脱硫渣的再循环是独立加入到脱硫塔的,这样就避免了其它工艺三者的互相牵连,避免了增加脱硫剂时附加了水而使温度下降或加水降温时附加了脱硫剂,从而增加再循环量而增大碱酸比的情况。当然,以上三个参数总是相互影响、协同调节的,但三路系统的参数分别调节,会更方便灵活一些。
4预除尘器设置的探讨
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对于是否使用预除尘器,很多文献或资料并没有详细说明。据国外一些资料指出,一般干法或半干法都设有预除尘器,但国内很多电厂没有设预除尘器。不设预除尘器,笔者认为起码会影响以下2方面。
4.1不利于燃料灰和脱硫灰的再循环
根据计算,锅炉燃煤产生的燃料灰的量比较多,而用于脱硫产生的脱硫灰的量比较少,通常前者是后者的三倍左右。以200 MW机组为例,耗煤量约95 t/h,产生的燃料灰约22 t(灰分的质量分数以25%计),而脱硫灰量(硫的质量分数以0.85%计)约7 t;以300 MW机组为例,耗煤量约140 t/h,产生的燃料灰约32 t,而脱硫灰量约11 t。这就是说,如果没有预除尘器,当脱硫灰和燃料灰混在一起再循环时,将有75%的再循环物是燃料灰,而这些大量的燃烧灰对提高脱硫率和降低碱酸比值并没有帮助,还会减少吸收剂、脱硫灰与SO2的接触,消耗动力,增大反应塔容量;由于再循环量变大,还会提高烟气喷射的初始速度以达到同样的流化状态,这一初始速度的提高,还会带来以下2个问题:
a) 减小烟气在塔内的停留时间,使气体很快通过吸收塔,降低了塔内的反应率,将部分脱硫反应留在了下游设备中。
b) 一般燃料灰比脱硫灰要粗一些,燃料灰的平均粒径大致为15μm±5μm,脱硫灰的平均粒径大致为10μm±5μm;燃料灰的体积质量一般为700~1 000 kg/m3,而脱硫灰的体积质量一般为500~1 000 kg/m3,烟气流速的加大,将大量的细微粒带出了反应塔,不利于吸收剂的有效利用,影响了碱酸比。
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4.2影响脱硫塔下游的脱硫除尘器
是否设置预除尘器,对脱硫塔下游的脱硫除尘器会产生较大的影响。如果没有预除尘,大量燃煤灰混在脱硫灰中一起循环,使得循环量变大,脱硫除尘器的入口质量浓度也随之增大,在除尘器排放指标一定的情况下,脱硫除尘器的入口质量浓度是有限度的,太高的入口粉尘质量浓度也会使除尘器的造价上升,这样势必减少循环次数,降低吸收剂利用率,使碱酸比值变大。如果有预除尘器,这一情况将得到改善。这就可以解释GSA,NID脱硫工艺,在没有预除尘器时,循环次数只有30~50次;而CFB,RCFB脱硫工艺,由于设置了预除尘器,循环次数就可以达到100~150次。
5脱硫除尘器的设置
干法、半干法脱硫用的除尘器有别于火力发电厂的常规除尘器,大型火力发电厂一般1台炉配2台除尘器,而脱硫装置如果是配单塔脱硫,则通常只配一台除尘器。除了设备数量的不同使得脱硫除尘器变大外,其差别还主要在于除尘器入口质量浓度的不同。火力发电厂所配除尘器的入口质量浓度通常在35 g/m3左右(标准状态),若烟尘排放标准以200 mg/m3计(标准状态),则效率通常为99.4%左右,而脱硫除尘器的入口质量浓度由于脱硫渣的多次再循环而变得很大,通常达到0.6~1 kg/m3(标准状态)。要达到相同的排放质量浓度,除尘效率通常要求达到99.97%以上。如使用RCFB技术的广州恒运集团公司的以大代小1×210 MW机组的烟气脱硫系统,脱硫除尘器的入口质量浓度为800 g/m3(标准状态),除尘效率要求达99.975%;使用NID技术的浙江巨化股份有限公司的230 t/h烟气脱硫用除尘器的入口质量浓度为1 kg/m3(标准状态),除尘
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干法脱硫工艺技术分析培训讲学
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