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垃圾焚燒發電廠煙氣的脫硫脫白一體化

時間:2018-11-01 11:05

來源:《建筑工程技術與設計》

作者:肖靜

隨著環保要求越來越嚴格,對于煙氣中的NOx、SOx、HCl、粉塵、Hg、二噁英等污染物需要達標排放外,還需要對煙囪出口的白煙進行處理。垃圾焚燒廠傳統的方式是半干法+干法+煙氣脫白裝置來達到雙重的效果。但如果要使脫硫達到超低排放,此方法就無法滿足工藝的要求。因此本文主要闡述在垃圾焚燒發電煙氣采用二段式濕法塔脫硫系統來達到脫硫超低排放和脫白的目的。

1 概述

濕法脫硫技術在燃煤火電廠應用是比較成熟的,但在垃圾焚燒電廠還是初始階段,但是隨著環保要求越來越高,具體排放要求見表1-大氣污染物排放標準,垃圾焚燒廠采用的半干法+干法的脫硫模式可以滿足國家標準和歐盟2010 標準,但是針對超低排放的地方性法規設計值就很難達到。為滿足超低排放要求,某公司引入二段式濕法塔脫硫技術很好的解決這個難題。

1.jpg

另外,二段式濕法塔脫硫技術在滿足脫硫的同時也能達到脫白的效果。濕法塔分為上下二段,下段為為冷卻吸收部,上段為減濕部。冷卻吸收部主要用于降低煙氣溫度和去除酸性氣體,減濕部在去除酸性氣體的同時還能進一步降低煙溫,從而達到防治白煙的效果。與傳統的石灰石-石膏濕法脫硫不一樣的是氫氧化鈉濕法脫硫,具體原理如下:

2NaOH + SO2= Na2SO3+ H2O

Na2SO3+ SO2+H2O= 2NaHSO3

NaOH+ NaHSO3= Na2SO3+ H2O

通過氫氧化鈉與煙氣中的酸性氣體(SOx、HCl、HF 等)發生中和反應,生成可溶解的NaCl、NaF、Na2SO3、Na2SO4 等鹽類,從而達到去除污染物的目的。

2.垃圾焚燒廠二段式濕法塔脫硫工藝描述

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在垃圾焚燒發電廠濕法系統一般設置在布袋除塵后,從布袋除塵器出來約150℃的原煙氣進入煙氣-煙氣換熱器GGH 管程,經與GGH 殼程中從濕式洗滌塔出來的低溫凈煙氣進行換熱后,原煙氣溫度降至約100℃從洗滌塔下部入口進入塔內,煙氣首先從洗煙塔的下部進入濕法塔的冷卻吸收部,與冷卻部噴淋層噴下的含有堿性溶液(氫氧化鈉溶液)的冷卻液進行充分接觸,把煙氣溫度降至飽和溫度,同時吸收煙氣中的酸性氣體;冷卻吸收部出口的飽和煙氣接著進入上部的吸收減濕部,在該區域煙氣再次與減濕部噴淋層噴下的含有堿性溶液(氫氧化鈉溶液)的減濕液充分接觸,再進一步的去除酸性氣體。同時通過降低飽和煙氣的溫度從而達到降低煙氣中的含水率。濕法塔減濕部出口的低溫凈煙氣經GGH 加熱后溫度升至≥115℃后,進入后續系統。在上述過程中吸收冷卻部的冷卻水不斷進行循環與煙氣進行氣液接觸,發生中和反應。因此其鹽濃度不斷的被濃縮,所以為了不超出一定濃度,要進行排水。減濕部減濕下的的水應盡可能的應用于補充冷卻部,從而在排放廢水的同時來降低冷卻水的含鹽量。如果減濕下的水不夠用時,需額外補充工藝水來降低鹽濃度。系統產生的廢水經廢水處理后達標排放。

3.二段式濕法塔脫硫的優點和缺點

3.1 在冬季可以避免煙囪出現白煙現象。

煙囪排煙出現冒白煙現象主要是煙氣中含有的水蒸汽冷凝結成小液滴,在小液滴集聚長大過程中氣體由霧狀逐漸發展成白煙狀。

具體機理如下:

3.jpg

在圖2-煙囪排煙與室外空氣混合焓濕圖中,O 點為室外空氣點,I 點為煙囪出口煙氣點,M 點為煙囪出口與室外空氣混合點。如果混合點M 經過飽和區,即混合過程線I-O 和濕空氣飽和曲線相交,則水蒸氣凝結成水珠,產生白煙現象;如果混合過程線I-O與濕空氣飽和曲線不相交,則水蒸氣不會發生冷凝。因此不產生白煙的極限條件是混合過程線I-O 與濕空氣飽和曲線相切。上二段式濕法塔脫硫技術針對冬季煙囪出口白煙現象有明顯的措施。濕法塔上部設置減濕部,通過降低煙氣溫度,使煙氣中的水蒸氣冷凝析出水,從而來降低煙氣中的含水率。在煙囪排煙溫度相同的情況下,煙囪出口煙氣的含濕量降低,但能容納更多的水,隨著溫度的降低,混合過程線I-O 與飽和空氣曲線相切或者不相交,從而達到煙囪出口不產生白煙的目的。

3.2 工藝水的消耗會減少。

減濕部由于減濕會產生大量的減濕水,該水可以用來補充冷卻部,從而可以減少工藝水的消耗。

3.3 脫硫產物除產生鈉鹽不產生其他副產物

脫硫中和劑采用氫氧化鈉,中和反應產物為硫酸鈉和氯化鈉,不產生其他副產物。

3.4 濕法脫硫系統控制簡單。

二段式濕法塔脫硫系統的控制點在與PH 值和鹽度的控制,通過PH 值來控制脫硫效果,通過鹽度來控制的廢水排放。

3.5 產生一定量的含鹽廢水,增加廢水的處理量。

在脫硫過程中吸收冷卻部的冷卻水不斷循環利用。因此其鹽濃度不斷的被濃縮,而鹽含量過高會產生結晶,會腐蝕設備和堵塞噴嘴和管道,因此當廢水中鹽濃度達到一定濃度時需要進行排水。排出的廢水需進入廠內廢水處理系統進行處理凈化,達標后排放。

3.6 煙氣凈化系統阻力會增加,引風機電耗增加。

濕法塔本體壓降約在1200Pa,而煙氣-煙氣換熱器(GGH)壓降約在8000Pa(具體壓降根據設備定),因此二段式濕法塔脫硫系統壓力增加約9200Pa。會增加引風機的電耗。

3.7 煙氣-煙氣換熱氣(GGH)的防腐要求比較高

煙氣-煙氣換熱器(GGH)設置在濕法塔出口(溫度約65℃),該煙氣腐蝕性比較大。因此煙氣-煙氣換熱氣一般采用材質為氟塑料的光管。該材質能解決了低溫腐蝕問題,運行可靠性大大增加。而且氟塑料換熱器已在電廠大規模應用,成熟可靠、風險小。

4.總結

編輯:李丹

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