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電廠脫硫塔初以花崗巖砌筑的應(yīng)用的為廣泛,其利用水膜脫硫除塵原理,又名花崗巖水膜脫硫除塵器,或名麻石水膜脫硫除塵器。優(yōu)點是易維護,且可通過配制不同的除塵劑,同時達到除塵和脫硫(脫氮)的效果。現(xiàn)在隨著玻璃鋼技術(shù)的發(fā)展,脫硫塔逐漸改為用玻璃鋼制造。相比花崗巖脫硫塔,玻璃鋼脫硫塔成本低、加工容易、不銹不爛、重量輕,因此成為今后脫硫塔的發(fā)展趨勢。
玻璃鋼脫硫塔日趨成熟,已發(fā)展成文丘里型、旋流板型、旋流柱型、浮球型、篩板型、氣動乳化型等各種類型的脫硫塔,設(shè)備技術(shù)日趨成熟,各有優(yōu)點和不足,企業(yè)可依自身需要選用不同類型。
電廠脫硫塔國內(nèi)外常用的玻璃鋼脫硫塔,主要有噴淋空塔、填料塔、雙回路塔及噴射鼓炮塔等四種。
電廠脫硫塔為處理煙氣脫硫的大型脫硫裝置,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進行化學(xué)吸收。為了強化吸收過程,提高脫硫效率,降低設(shè)備的投資和運行費用,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。
隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展,使我們對能源的需求越來越多,伴隨能源的加速利用其中煤炭的利用為廣泛[1],煤炭的大量直接燃燒造成的污染物排放急劇增加,以煤為主的能源造成排放嚴(yán)重,給環(huán)境帶來了嚴(yán)重污染,實施減排技術(shù)并進行排放總量排放是我國持續(xù)發(fā)展的迫切要求。
1 濕法脫硫工藝脫硫塔類型
1.1 噴淋塔
原理:脫硫塔吸收液在噴淋塔內(nèi)經(jīng)噴嘴霧化,液體與煙氣充分接觸吸收并除去其中的;脫硫效率可達到95%以上,該塔的有點有結(jié)構(gòu)先對簡單,操作難度小,壓損小,系統(tǒng)阻力小,脫硫過程中除塵降本一并操作。缺點是氣液很難充分接觸,混合不均勻,噴嘴易結(jié)垢堵塞等。
1.2 填料塔
原理:吸收液在填料塔內(nèi)沿著填料表面向下流動形成液膜,與煙氣接觸后吸收并去除其中的脫硫效率達到95%以上,其結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜,對填料的選擇可以多樣化,耐腐蝕,耐高溫,耐持久性,操作彈性大,系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。缺點是易形成液泛,自控水平較低,填料檢修麻煩,系統(tǒng)阻力大,長時間運轉(zhuǎn)后,效率較低,較難清洗。
1.3 鼓泡塔
原理:吸收漿液在塔底以液層形式存在,通過鼓泡反應(yīng)器將煙氣鼓入,形成泡狀,氣液接觸后吸收并去除其中的SO2,其脫硫效率高達95%以上,其優(yōu)點為成本低,耐腐蝕,較其他形式脫硫塔,吸收容量大,氣液接觸時間長,運行穩(wěn)定可靠。缺點是空塔氣速低,只適用于中小量煙氣,塔底液較多時,壓損大,系統(tǒng)阻力較大,耗能增加。
1.4 板式塔
原理:脫硫漿液逐板往下,煙氣逐板往上,逐流接觸后吸收并除去其中的SO2。脫硫效率高達95%以上,結(jié)構(gòu)簡單,成本低,空塔氣速高,處理氣量大,脫硫過程中除塵降溫一并操作,維護保養(yǎng)方便。缺點是制造工藝要求高,安裝嚴(yán)謹(jǐn),操作彈性小,容易發(fā)生偏流側(cè)流,效率降低。
1.5 液柱塔
液柱塔作為一種新興的脫硫塔型,其特點為氣液接觸比較充分,脫硫的效率較高,煙氣進入塔后在上升過程中穿過吸收液區(qū)域,其反應(yīng)區(qū)域是含有脫硫劑的循環(huán)吸收液在塔的中部向上噴射,通過逆流與煙氣順流的液柱相接觸,然后在頂部分離,后形成自上而下與煙氣逆流的液滴,液柱塔中的液滴的平均直徑要比噴淋塔中的大,而且,在整個氣液流場中,液滴的分離和聚集不停的交替。
2 脫硫塔的設(shè)計理論原理
脫硫塔的理論設(shè)計主要原理是雙膜原理,根據(jù)雙膜原理將噴淋塔的結(jié)構(gòu)參數(shù)模擬出來,據(jù)此可推算出出該塔的高度直徑等重要數(shù),理論上,脫硫塔的設(shè)計高度是由傳質(zhì)單元高度及傳質(zhì)單元數(shù)決定,而操作線和平衡線的相對位置受液氣比影響。脫硫塔本體的外形尺寸主要由塔體的、反應(yīng)液的體積、吸收及除霧區(qū)的高度。其尺寸的大小由進氣量、煙氣的流速、液氣比、噴淋層數(shù)等來確定[3]。
2.1 操作線和液氣比
目前噴淋塔絕大部分為氣液逆流的操作,塔內(nèi)煙氣向上進行流動,吸收液滴向下滴落,充分增加氣液接觸面積,這里我們設(shè)在液相中的摩爾分?jǐn)?shù)x,在氣相中的摩爾分?jǐn)?shù)y,那么可以得到:
(1-1)
(1-2)
根據(jù)物料衡算原理我們可以得到操作線方程:
(1-3)
吸收劑流量, 載氣流量,
2.2 吸收區(qū)高度
一般來說,煙氣總量一定,隨工作負(fù)荷變化而小范圍波動,但影響不大,而在一定脫硫效率的要求下,脫硫塔高度一定,當(dāng)煙氣量增大時,我們只需將脫硫塔直徑增大,那么吸收區(qū)的理論計算公式為:
(2-1)
(2-2)
(2-3)
(2-4)
其中: H0— 傳質(zhì)單元高度,m
表示傳質(zhì)單元數(shù),數(shù)值為煙氣進出口濃度差與平均推動力的比值,作為一個衡量煙氣中吸收難易程度的度量,完成既定吸收量的塔高隨該值變大而變大,影響吸收區(qū)理論設(shè)計高度的因素主要有: 煙速、液氣比、吸收液值等內(nèi)在參數(shù),除此之外,還包括吸收塔的塔徑,結(jié)構(gòu)等外在參數(shù)。
2.3 填料塔直徑計算
填料塔的直徑DT計算主要是根據(jù)煙氣的總流量Q和煙氣流速μ,公式如下:
其中: 直徑,m Q— 煙氣流量, μ-煙氣流速,
2.4 填料層壓力降的計算
,與填料的尺寸、堆放、類別方式有關(guān),且隨兩相的流速而變化。可用為簡單實用的公式來計算:
式中:
2.5 填料層高度計算及塔高的確定
:
令(氣相傳質(zhì)單元高度),(氣相傳質(zhì)單元數(shù))
,:
;;。
煙氣流速我們一般用泛點氣速法、氣相動能因子法或氣相負(fù)荷因子法等確定,這里我們選用泛點關(guān)聯(lián)式計算:
——空塔液泛氣流速度,m/s g——重力加速度,kg/m3
ρc——氣相密度, ρL——液相密度,kg/m3
μL——液相粘度, qmL——液體質(zhì)量流量
qm,G——氣體質(zhì)量流量
漿液面高度a
漿液池容積V1
VN ——標(biāo)準(zhǔn)煙氣濕態(tài)體積,Nm3/h ——液氣比 t1——漿液循環(huán)停留時間
3 總結(jié)
填料塔中的填料增加了煙氣與漿液接觸的時間,增加了氣液的接觸面積,但由于填料的存在,結(jié)垢嚴(yán)重,且清理起來也較困難,運行和維護比較麻煩。鼓泡塔氣液接觸時是將氣相高度分散到液相中,氣液傳質(zhì)較充分,傳質(zhì)的效率高,但煙氣阻力大,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,容易結(jié)構(gòu)堵塞。液柱塔的脫硫反應(yīng)區(qū)域內(nèi),液柱向上噴射同時發(fā)散低落,吸收劑液滴之間不斷碰撞,又會產(chǎn)生新的表面,又由于液柱是根據(jù)氣流是在脫硫反應(yīng)塔內(nèi)的流場分布的[4],從而氣流能夠充分地和吸收劑液滴發(fā)生反應(yīng),又由于噴淋塔和液柱塔是空塔,阻力小,不易結(jié)垢。
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產(chǎn)品概述SCR煙氣脫硝技術(shù)將圓盤回旋混流技術(shù)與AIG氨噴射技術(shù)進行有機結(jié)合,可保證氨/煙氣混合更加均勻;進出口煙道采用緩轉(zhuǎn)彎設(shè)計,可有效降低煙道壓損與防止積灰;氨氣流量調(diào)節(jié)采用氣動薄膜單座直通式調(diào)節(jié)閥組來實現(xiàn),具有線性調(diào)節(jié)性好、反應(yīng)動作快、調(diào)節(jié)穩(wěn)定、密封性能好等優(yōu)點,既可保證高脫硝率,又能準(zhǔn)確控制氨流量,保證氨逃逸率。采用該技術(shù),可保證脫硝率達90%以上,氨逃逸<2.5ppm,SO2/SO3轉(zhuǎn)化率<1%。
突出優(yōu)勢(1)可適應(yīng)各種的燃燒室;
(2)可獲得穩(wěn)定燃燒參數(shù);
(3)裝置結(jié)構(gòu)簡單;
(4)脫除效率高(可達90%以上);
(5)運行可靠,便于維護。工作原理![]()
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