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2石膏法单塔双循环烟气脱硫工艺的研究现状
为了解决和满足新形势下脱硫工艺的需求,国内外各大脱硫公司都在积极引进和研发单塔双循环脱硫工艺。
德国诺尔公司开发了第一代单塔双循环脱硫塔,其设备占地面积小,经济性高,主要适用于含硫量较高的煤种,其脱硫效率达到97%以上,并对含SO₂浓度范围较大的烟气有良好的适应性,由于其在技术和经济上的优势,得到了广泛的关注。
国电龙源引进德国诺尔的单塔双循环技术,并将此技术第一次运用在国内项目广州恒运热力电厂有限责任公司[7]上,此项目是在原有脱硫塔的基础上进行改造,设计了国内第一台采用石膏法单塔双循环脱硫技术的设备。该工程在168h试运行期间,脱硫塔入口SO₂的质量浓度在1800~4200mg/m³,塔出口SO₂浓度稳定在50mg/m³以下,并取得了一定的降耗增效的效果。此项目在75%和
100%负荷(烟气流量)的情况下对脱硫系统进行了全套烟气脱硫装置的性能测试,脱硫效果达到99.3%,对脱硫市场起到了一定的示范作用。
杭州理想科技有限公司[8]在传统的单塔双循环装置上进行了改造,在原有的设备基础上设置了地沟和沉定池,上循环系统和下循环系统分别于各自的地沟和沉淀池相连形成回路,每个循环里的有单独的循环水路结构,这种改造保证了脱硫装置不结灰不结垢,延长了单塔双循环系统的使用寿命,可达20~30年。
江苏峰业科技环保集团股份有限公司[9],在原有的单塔双循环工艺的基础上多脱硫塔由下至上依次对一级喷淋系统、双循环隔板、二级喷淋系统和脱硫塔塔出口进行了可调节设计的改进,在不同位置设置双回路环隔板,使设备可根据不同的脱硫条件及要求进行相应的优化。这种设计不仅使脱硫烟气满足了电厂烟气排放标准的要求同时,解决了无法根据煤种的变化而改变吸收塔脱硫运行方式使系统节能运行的问题,还降低了运行成本,此改造还实现了吸收塔体系内烟气均匀分布,避免了壁流效应带来的烟气逃逸引起的脱硫效率下降。
浙江大学的高翔[10]等人,对石膏法单塔双循环工艺设备中的浆液池进行了改造,设计了一种高效的单塔双循环系统及方法,在循环系统中,石灰石浆液分别储存在塔内的主浆液池和塔外的副浆液池中,两个浆液池通过管道进行连接,形成多区pH控制双循环系统,由于对两个浆液池中的pH进行分区控制,不同喷淋层浆液分别由两个浆液池提供,高pH值浆液有利于SO₂的吸收,实现脱硫系统的脱硫效率在99%以上,低pH值有利于亚硫酸盐的氧化和石膏的结晶,提高了石膏脱水率和石膏纯度。这种设计通过多区pH控制提高了脱硫效率。
广州恒运企业集团的王国强[11]等人单塔双循环的集液斗部分进行了改造,在原有的积液斗设备上设计了导流板,并将其应用在300MW燃煤锅炉中,并在运行中对单塔双循环回路中的pH值、浆液密度等重要参数进行了调整,使得塔内气体经集液斗整流后,气流分布均匀,气液接触良好,减少了单循环中常遇到的死角,提高了塔内空间的利用率]。
重庆市中电投远达环保工程有限公司的聂华[12]等人,将脱硫塔的上部分割为顺流塔和逆流塔,顺流塔上设置烟气入口,逆流塔上设置烟气出口,浆液池位于顺、逆流塔下方,浆池上方为顺、逆流塔的烟气通道,以此实现在一个脱硫塔内形成相对独立的双循环脱硫系统,这种设计不仅保证了较高的脱硫效率(99%以上),还降低了循环浆液的用量和系统的能耗,并且降低了脱硫塔的高度,简化了双循环脱硫系统的设计。
四川的电气集团某公司的杨志忠[13]等人,开发了一种顺逆流双循环装置,不同于传统的单塔双循环装置,吸收塔的下部被浆液隔板分隔成两个独立的循环池,设各有独立的喷淋系统;吸收塔的上部被烟气隔板分割成两个独立的烟道。烟气经过串连的气路通过循环池。在脱硫过程中,控制两级循环系统内pH值,提高了两级烟气SO₂的吸收率和两级脱硫副产物的氧化、结晶速率。这种设计提高了石膏法单塔双循环脱硫技术的脱硫效率。
山东大学的董勇[14]等人对双塔单循环中的集液斗进行了改造,在原有的基础上添加了叶栅结构,此结构分为一级叶栅和二级叶栅,两级叶栅交错布置形成俯视为环形的结构,叶栅结构的根部与集液斗相连,集液斗通过浆液回流管与脱硫塔外浆池相通。此设计简单,阻力损失小,气液流场分布均匀,接触效果好,强化了烟气和浆液之间的气液传质能力,促进了SO₂的吸收,提高了脱硫效率。此外,这种装置可使集液装置整体高度降低,上循环喷淋层安装位置降低,进而浆液循环泵的给水压头降低,系统设备投入减小,经济性提高。
3总结与展望
总体来说,石膏法单塔双循环脱硫技术是一种适用于不同煤种的烟气脱硫、脱硫效率高、设备占地面积小、副产品经济价值高的高性价比方法,它克服了单塔单循环技术因液气比较高、浆池容积大,氧化风机压头高的缺点。也克服了双塔串联工艺因设备占地面积大、系统阻力大和投资高的缺点,在双塔串联工艺的基础上进行改造,在降低了设备成本及占地空间的前提下,保证了脱硫质量,提高了脱硫效率。将石膏法单塔双循环脱硫技术应用于2000MW及以上的对SO₂排放要求较高的燃煤发电厂或其他含硫尾气的脱硫项目中,尤其是脱硫增效改造项目,可以在低经济运行的前提下同时满足环保要求,实现绿色产业要求,有较高的应用前景。
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