水膜旋流板湿式高效除尘装置:除尘、脱硫、脱硝工艺说明

   日期:2024-08-28     来源:网络整理    作者:佚名    浏览:251    
核心提示:锅炉燃烧过程中产生的烟气由引风机正压进入喷淋脱硫塔内(烟气进口设置在脱硫塔下部),在脱硫塔的入口处设置了数组高雾化喷嘴(文丘里管),经过初步脱硫除尘并降温后的烟气进入主塔。本脱硫系统出口烟道不设置烟气加温系统(GGH),所以建议厂家对砖混烟道及烟囱采取必要的防腐措施。锅炉烟气脱硫设计用水量尽可能小。

除尘脱硫脱硝工艺流程说明

1.除尘工艺流程描述

水膜旋风板湿式高效除尘装置具有以下特点:

1.1水平文丘里:在主体前方一定长度的预处理段内安装一组高雾化喷嘴(文丘里管),使烟道内形成高雾化段,烟气在雾化段停留时间较长(约0.5S),烟气有足够的时间与液体接触,烟气被液体吸收形成微团簇,已形成微团簇的烟气在湍流中不断与其它微团簇碰撞并凝聚成较大的含有产物的胶束和小液滴,随烟气进入设备本体底部,在离心力作用下被甩向内壁,被水膜捕获并排出。

1.2采用环形喷淋层:花岗岩水膜除尘器采用长、短组合环形喷淋层,代替传统水膜除尘器中的溢流水槽,可在筒壁及中心导流柱上形成水膜,增加了烟气与水的接触面积,在水膜清灰的同时,烟气中部分尚未接触水膜的粉尘也受到喷淋水的影响,因重力作用而落至塔底,大大提高了除尘效率。

1.3增加中心导流柱:用花岗岩在塔体中心建一根外径为800MM的导流柱,增加导流柱后,使内部流场稳定,强化气流旋转,提高除尘效率,同时起到支撑旋流板的作用。

1.4采用双层喷淋层:由于除尘器较高,内径较大,采用单层喷淋层效果往往不理想,因此采用双层喷淋层,可最大限度的覆盖烟气中的烟气,覆盖率可达150%,大大提高除尘效果。

1.5采用带挡水环的旋流板除雾器:采用带挡水环的旋流板除雾器大大减少了湿式除尘后对风机、管道的腐蚀,从而延长了它们的使用寿命。

2.脱硫工艺流程介绍

2.1钠钙双碱法脱硫工艺

钠钙双碱法脱硫工艺(NaOH/Ca(OH)2)是在石灰石/石膏法基础上结合钠碱法开发出来的工艺钢结构烟囱维修加固费用,由于钠盐易溶于水,在吸收塔中钠离子与SO2反应生成亚硫酸钠,而消耗了钠离子的脱硫液在再生槽中与石灰水反应再生,从而使脱硫液得到循环使用。

2.2 工艺特点

双碱法与石灰石或石灰湿法脱硫工艺相比,原则上具有以下优点:

▶ 采用钠碱脱硫,循环水基本为[Na+]水溶液,循环过程中不会对水泵、管道、设备产生腐蚀或堵塞,设备操作和维护更加简单;

▶ 吸收剂的再生和脱硫渣的沉淀均在塔外进行,避免了塔内的堵塞和磨损,提高了运行的可靠性,降低了运行成本;

▶ 钠基吸收液对SO2吸收速度快,因此可采用较小的液气比达到较高的脱硫效率;

▶ 对于脱硫除尘一体化技术,可以提高石灰的利用率。

2.3 流程介绍

脱硫系统由SO2吸收系统、烟气系统、脱硫剂供给系统、脱硫副产物处理系统、工艺水系统、仪表自控系统、电气控制系统组成(见工艺流程图)。

100t/h锅炉脱硫系统采用脱硫塔配置,其中脱硫剂供给系统、脱硫副产物处理等公用部分统一配置。

100t/h锅炉燃烧时产生的烟气由引风机在正压作用下进入喷雾脱硫塔(烟气入口设在脱硫塔底部),在脱硫塔入口处设一排高雾化喷嘴(文丘里管)钢结构烟囱维修加固费用,经初步脱硫、除尘、冷却后的烟气进入主塔,经一次脱硫后烟气继续沿螺旋装置上升,进入除尘旋风板塔区,液体分布设施将液体分配到各旋风板,吸收剂在旋风板叶片上形成均匀的水膜,高速烟气以逆向方向与吸收液接触,吸收液被气流喷淋,气、液、烟气呈湍流,与气流碰撞形成二次整形脱硫。形成的微团簇和脱硫液滴从仰角的叶片上喷出,沿螺旋轨迹向塔壁抛射,完成第三次除尘脱硫。经多层旋风板除尘脱硫净化后,烟气中的粉尘和SO2含量已达标。处理后的洁净烟气进入脱水板装置,经脱水板脱水后进入副塔,经引风机由烟囱排出。含有粉尘和硫渣的液体由主塔底部排入沉淀池,烟气和硫渣沉至池底,定期用机械或人工挖除,上层清液溢流进入加液槽,与浆液混合,与池内脱硫剂混合后送入喷淋、喷水系统重新吸收,进行脱硫除尘。

2.4 烟气脱硫系统描述

烟气脱硫系统包括SO2吸收系统、烟气系统、脱硫剂供给系统、

脱硫副产物处理系统、工艺水系统、仪表自控系统、电气控制系统。

2.4.1 SO2吸收系统

在吸收塔内,雾化的脱硫剂与从烟气中捕获的SO2、SO3等发生化学反应,生成亚硫酸钠、亚硫酸氢钠等物质,脱硫除尘后的洁净烟气经过除雾器,除去气流中夹带的雾滴,排出吸收塔。SO2吸收系统包括以下部分:吸收塔、吸收塔浆液循环、脱硫液排放、烟气除雾等,还包括辅助的放空、排空设施。

(1)吸收塔

1)设计原则

吸收塔内各部件均能承受最大入口风量和最高入口烟气温度的冲击,高温烟气不会对任何系统或设备造成损害。吸收塔选用的材料适合工艺特点,能承受烟气飞灰。脱硫塔采用花岗岩圆柱形塔身,塔内壁采用玻璃鳞片防腐,能适应-20~180℃温度。耐酸碱腐蚀、耐磨、剥离强度高,吸收塔使用寿命在20年以上。吸收塔内安装有脱硫设备,即喷淋系统、除雾器、反冲洗装置及其他辅助设施(除雾器采用花岗岩旋风板除雾器,除雾效率高)。塔上设有检修人孔、供水管道、检修平台及爬梯。

2)喷雾系统

包括管道、喷嘴、支架及附件等。浆液喷淋系统的设计使喷淋层的布置能够达到200%喷淋浆液覆盖率,使吸收溶液与烟气充分接触,从而保证合适的液/气比(L/G)以可靠地达到所需的脱硫效率。

(2)除雾器

除雾系统由水挡板组成。

烟气流经旋流板时,液滴因惯性碰撞而被滞留在旋流板上,由于滞留的液滴中还含有固体物质,存在挡板上结垢的风险。通过除雾器时产生的压力降不超过设定值,需要定期在线清洗。为此,设置了定期运行的清洗装置,包括喷嘴系统。冲洗介质为工业水。

每层旋风板上方均设有冲洗喷头,正常运行时,各层旋风板按程序自动轮流清洗各区域。除雾器各层冲洗可根据烟气负荷、旋风板两端压差自动调节冲洗速度。冲洗水由旋风板冲洗水泵提供,冲洗水也用于补充吸收塔内水分蒸发损失。

2.4.2 烟气系统

(1)引风机

该方案的特点是:风机位于脱硫塔前,烟气脱硫处于正压运行,可以避免风机的腐蚀问题。

(2)挡板门

烟道挡板门采用优质百叶双层密封挡板门,漏风率不大于1.5%,入口挡板门采用普通碳钢,密封件采用316L,出口挡板门的框架、叶片、轴均应有防腐措施,挡板的弹性密封片及其与挡板体连接的螺栓均应采用耐腐蚀合金制成,数量保证了单台锅炉运行的灵活切换。

烟气挡板门采用水平主轴布置,电动执行机构布置在室外,配备就地电控箱进行操作,挡板位置、开关状态反馈至锅炉DCS系统和脱硫PLC控制系统,为保证锅炉安全运行,设置了风机与烟气及脱硫挡板门故障联锁,并设置了风机故障自动报警功能,一旦PID控制器发生故障,可立即由自动转为手动运行,分散了故障风险,系统可靠性高。

(3)伸缩缝

采用304不锈钢膨胀节,设计考虑了防腐要求。

位于水平烟道段的膨胀节通过膨胀节框架排水,最小排水孔为DN150。

排水时注意防冻,排水回流至烟气脱硫区域排水坑。

在伸缩缝两侧留出至少 1 米的间隙,包括平台梯子和钢结构通道

不锈钢与普通钢的焊接应尽量减少腐蚀。

(4)烟道

烟道按最恶劣的可能运行工况(如温度、压力、流量、污染物含量等)设计,从吸收塔出口到主烟道的洁净烟道内衬有玻璃鳞片。

烟道设计可承受以下载荷:烟道自重、风雪载荷、地震载荷、灰尘积聚、衬里和绝缘层的重量等。

烟道的最小壁厚设计至少为5mm,并考虑了一定的腐蚀裕度。

烟道内烟气流速设计不大于15m/s,烟道可承受压力±5000Pa。

烟道为气密双面焊接结构,所有非法兰连接接口均采用连续焊接。

烟道的布置应确保冷凝水的排出,不允许积水或冷凝水。因此,烟道应在低点提供排水,防止冷凝水积聚。在任何情况下,都不应在低点布置伸缩接头和挡板。

烟道外侧应充分加固和支撑,防止振动和震动,设计应保证在各种烟气温度和压力下都能稳定运行。所有需要防腐的烟道只应使用外部加固。加强筋按均匀间隔布置。加强筋尺寸均匀或最小化,使加强筋上的绝缘层更易于安装,并增加外层的外观。

应布置钢筋以防止积水。

烟道保护层材料为厚度0.6mm的彩色波纹钢板。

烟道设计以最大限度降低烟道系统的压力降为目标,并对其布局、形状及内部部件(如导流板、转弯处的导流板)进行了优化。

(5)防腐处理

根据热平衡,烟气经过脱硫吸收塔后温度下降到50-60℃左右,经过烟道、烟囱后会产生一些冷凝水,对烟道、烟囱会产生酸露点腐蚀,烟道、烟囱应采用玻璃鳞片防腐处理。本脱硫系统出口烟道未设烟气加热系统(GGH),建议厂家对砖混烟道、烟囱采取必要的防腐措施。

2.4.3脱硫剂配制及供给系统

(1)石灰浆制备系统

生石灰粉由槽车直接运进厂,送至粉库,通过粉库底部给料器直接供给熟化罐,为便于粉库生石灰粉顺利进料,在粉库底部设有气化风装置。生石灰由称重给料器按工艺要求定量送入熟化罐,同时按一定比例加水搅拌,配制成20%浓度的(Ca(OH)2)浆液,再由石灰浆泵输送至再生罐。

(2)吸收塔循环系统

吸收塔再循环系统包括循环泵、管道阀门及热控仪表系统、喷淋

组件和喷嘴或旋流板。

吸收液循环泵满足“泵”的基本要求,还满足循环泵及驱动电机适应室外布置的要求。

吸收塔再循环系统的设计要求是布置喷淋层,达到要求的喷淋浆液覆盖率,使吸收溶液与烟气充分接触,从而保证在适当的液气比(L/G)下进行可靠的吸收,达到要求的脱硫效率。

1)脱硫工艺水耗

锅炉烟气脱硫设计用水量尽量小,工艺用水根据系统需要进行补充,可以通过配制浆液或冲洗除雾器来补充工艺用水,达到一举两得的效果。

2)循环液泵

根据脱硫方案的用水量要求及2×100t/h锅炉运行设计,选用防腐、耐磨化学水泵。

(3)脱硫液系统

首先将NaOH储罐中的NaOH溶液(30%)打入循环池,配成一定浓度的NaOH溶液,然后通过循环泵从脱硫塔顶部喷淋,以雾状液滴形式与烟气混合,使SO2充分反应,脱硫液通过喷淋系统在脱硫塔内与SO2充分接触并发生反应,落至塔底,并溢流至置换池。在置换池内发生再生反应,上层清液溢流至循环池。循环泵将液体泵入脱硫塔循环使用。正常运行时,用pH计测量pH值后,定量加入NaOH至循环池,循环液维持脱硫工艺所设定的pH值。

2.5.4 工艺水系统

为避免除雾器内积尘,设计了除雾器冲洗装置,冲洗由电磁阀自动控制。另外,系统内清灰、管道、罐体冲洗均需工艺水。水源直接来自厂区,储存于工艺水池,通过工艺水泵抽入脱硫系统。水系统材质全部为国标无缝管及碳钢阀门,水泵采用耐腐蚀、耐磨材质。

3、脱硫系统性能参数

3.1 SNCR 概述

选择性非催化还原脱硝工艺(以下简称SNCR)是在没有催化剂存在的情况下,利用还原剂将烟气中的氮氧化物还原为无害的氮气和水的脱硝方法。将含有氨基的还原剂喷入炉内适当温度区域,在高温下,还原剂很快分解成氨并与烟气中的氮氧化物发生反应,生成氮气和水,该方法以炉子作为反应器,所需投资相对较低,建设周期短。缺点是该方法获得的脱硝效果不如催化还原(SCR),SNCR的去除效率可达75%。

3.2 SNCR还原剂的选择

SNCR脱硝工艺中常用的还原剂有尿素、液氨和氨水。若采用液氨作为还原剂,优点是脱硝系统储罐容积可以较小,还原剂价格最便宜;缺点是氨有毒、易燃易爆,储存的安全防护要求高,需要经过相关消防部门的批准,才可以储存和大量使用,另外输送管道也需要特殊处理,需要配合高能输送气体才能达到一定的穿透效果。一般用于较小的锅炉或焚烧炉中。若采用氨水作为还原剂,其气味恶臭,挥发性强,腐蚀性强,对操作安全有一定要求,但其储存和处理比液氨简单;氨水、储存、运输系统比氨系统复杂。

杂;喷吹方式为刚性喷吹,渗透能力比氨水好,但挥发性还是比尿素溶液大,用于墙式喷吹时,仍难以渗透到大型炉膛深处,所以一般用于中小型锅炉。脱硝剂采用尿素,不易燃烧、爆炸,无色无味,运输、贮存、使用比较简单、安全,挥发性比氨水小,炉膛内渗透性好,脱硝效果比较好,脱硝效率高,适合用于锅炉设备的大型SNCR脱硝工艺。近年来,以尿素为还原剂的SNCR装置在火电厂得到广泛应用,因此本技术说明以尿素为还原剂。

3.3、SNCR系统技术要求

3.3.1 一般要求

1)采用先进、成熟、可靠的技术,成本经济合理,操作方便

维持;

2)所有设备和材料都是全新的;

3)高可用性;

4)最低运营成本;

5)简单的观察、监控和维护;

6)最低限度的操作人员数量;

7)保证人员和设备的安全;

8)节省能源、水和原材料;

9)脱硝装置的调试、启停及运行不影响主机的正常运行和脱硝装置的进度

该学位取决于主办系统的进度要求。

10)脱硝装置能快速启动、投入运行,负荷调节时适应性好。

该产品在运行条件下能可靠、稳定地运行,具有以下运行特点:

11)能适应锅炉启动、停机及负荷的变化;

12)检修间隔期与机组要求一致,不增加机组维护、修理时间。

之间。

13)设计应留有足够的通道,包括施工和维护所需的吊装、运输通道。

传输通道。

3.3.2 提供的设备

1)输送泵、称重给料机、喷嘴及其必要附件

2)系统内的所有仪器仪表、测量装置、调节和控制设备及其安装附件

3)脱硝系统内的钢结构、楼梯、平台

4)防腐、保温、油漆

5)设计

6)技术服务

7)其他

3.3.3 电气、仪表和控制系统的要求

使用电压等级:交流380/220V三相四线制;交流220V。

货主提出安全电源请求,货主应当提供安全电源。

3.3.4 设备和材料

所有设备材料均为全新并有良好使用记录,脱硝装置设计和运行过程中的各种工况(如温度、压力及污染物含量的变化等)不会引起超过设计标准的老化、疲劳、腐蚀等,且任何部件产生的应力和应变都不会影响脱硝装置的效率和可靠性。

3.4 反硝化工艺系统

3.4.1 技术要求

供应商提供整套烟气脱硝系统的基本设计和部分详细设计,以及规定的供货和服务范围,保证脱硝系统的性能。本系统采用10%尿素溶液作为脱硝系统。为配合锅炉运行,脱硝装置设计保证在锅炉负荷波动时具有良好的适应性。

该脱硝装置满足以下运行特点:

1)整个系统及其设备能满足各种工况下全系统自动运行的要求,系统启动、正常运行监视和事故处理等实现全自动化。

2)一旦发生电源故障,所有可能造成不可挽回损失的设备均应接入安全电源,并提供详细的安全负荷清单。

3)所有易丢失、磨损或发生故障而影响装置运行性能的设备,应设计成易于更换、检查和维护,即使提供备件。

4)储罐及其他设备应配备足够数量的人孔门,所有人孔门均采用铰链式,可轻松开启/关闭。所有人孔门附近均应设有维护平台。

5)所有设备和管道应设计为能够承受发生故障时的最大热应力和机械应力。

6)设计时所选用的材料应适合实际使用条件,包括考虑适当的腐蚀裕度,特别是在采用两种不同的钢材连接时应采取适当的措施,并征得需方的同意。

7)各设备、管线的布置应考虑系统功能的实现和操作的方便。

3.4.2 反硝化工艺系统设计原则

1)反硝化工艺系统的设计原则包括:

2)脱硝工艺采用SNCR法。

3)脱硝装置的系统及设备容量应按下列条件设计:“当装置入口烟气中NOX含量不大于550mg/Nm3时,应保证脱硝装置出口烟气中NOX含量不超过200mg/Nm3”。

4)吸收剂为10%尿素溶液。

5)脱硝设备年利用小时数不低于5000小时,年可用小时数为6000小时。

6)脱硝装置可用率不低于90%。

3.4.3脱硝设备主要布置原则

(1)总体布局

供应商应提供优化的脱硝装置布置方案,经业主确认后予以采用,但业主的确认或要求并不免除供应商的任何责任。

(2)工艺管线布置

供应商设计范围内的各类管线、通道,包括架空管线、直埋管线、系统外的通道,应在设计分界线处标注其位置、标高、管径或通道断面尺寸、坡度、坡沟名称、通向何处等。汽车通过的架空管线净空高度为5.5m,室内管道支撑梁底部通道处的净空高度为2.2m。

3.5 SNCR 系统描述

SNCR系统主体设备采用模块化设计,主要由尿素储存及尿素溶液制备系统、尿素溶液传输模块、尿素溶液喷射系统组成。

 
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