吸收塔
功能:這是整個(gè)脫硫系統(tǒng)的“心臟”,所有的核心化學(xué)反應(yīng)都在這里進(jìn)行。煙氣中的SO?在此被石灰石漿液吸收并氧化成石膏。
關(guān)鍵內(nèi)部構(gòu)件:
噴淋層:位于塔的上部,由多個(gè)噴嘴組成,將石灰石漿液霧化成無(wú)數(shù)細(xì)小的液滴,極大地增加了氣液接觸面積,從而提高脫硫效率。
除霧器:位于吸收塔最頂部。煙氣經(jīng)過(guò)噴淋洗滌后,會(huì)攜帶大量漿液霧滴,除霧器的作用就是分離并捕集這些液滴,保證凈煙氣的濕度達(dá)標(biāo),防止對(duì)后續(xù)煙道和煙囪造成腐蝕。
攪拌器:位于塔底漿池中,持續(xù)攪拌使石灰石顆粒保持懸浮狀態(tài),防止沉淀,并促進(jìn)氧化空氣的均勻分布。
濕式球磨機(jī) / 石灰石研磨系統(tǒng)
功能:將塊狀的石灰石(CaCO?)研磨成極細(xì)的粉末(通常要求250-325目),以便能配制成均勻的懸浮漿液,提高反應(yīng)速率和利用率。
石灰石漿液箱 / 漿液罐
功能:儲(chǔ)存由石灰石粉和工藝水配制好的一定濃度的漿液,為吸收塔連續(xù)穩(wěn)定地提供吸收劑。
漿液循環(huán)泵
功能:將吸收塔漿池中的漿液輸送到噴淋層。通常設(shè)置3-4臺(tái)泵并聯(lián)運(yùn)行,根據(jù)鍋爐負(fù)荷和入口SO?濃度調(diào)節(jié)運(yùn)行的泵數(shù)量,是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)高效運(yùn)行的關(guān)鍵設(shè)備。
氧化風(fēng)機(jī)
功能:向吸收塔底部的漿池中強(qiáng)制鼓入空氣,將亞硫酸鈣(CaSO?)徹底氧化成硫酸鈣(CaSO?),即二水石膏(CaSO?·2H?O)。這是生成高品質(zhì)石膏的關(guān)鍵步驟。
石膏脫水系統(tǒng)
功能:將吸收塔漿池中產(chǎn)生的石膏晶體從漿液中分離出來(lái),制成可綜合利用的副產(chǎn)品。
主要設(shè)備:
石膏旋流器:一級(jí)脫水設(shè)備,利用離心力將漿液濃縮至含水量約40-50%。
真空皮帶脫水機(jī):二級(jí)脫水設(shè)備,將旋流器底流來(lái)的濃漿進(jìn)一步脫水,最終產(chǎn)出含水量小于10%的干燥石膏餅。
煙氣系統(tǒng)
主要設(shè)備:
增壓風(fēng)機(jī):用于克服整個(gè)FGD系統(tǒng)(包括吸收塔、換熱器等)的阻力,保證鍋爐煙氣能夠順利通過(guò)脫硫裝置,不影響鍋爐的正常燃燒。
煙氣換熱器(GGH):現(xiàn)在很多新建電廠已取消。其原作用是使用凈煙氣加熱原煙氣,提升排煙溫度,避免煙囪出口產(chǎn)生“白煙”和腐蝕,同時(shí)降低吸收塔入口煙溫。取消后可簡(jiǎn)化系統(tǒng),但需對(duì)煙囪做防腐處理。
工藝水箱及水泵
功能:為整個(gè)系統(tǒng)提供工藝水和沖洗水,例如制漿、除霧器沖洗、管道和設(shè)備沖洗等,保證系統(tǒng)水平衡。
這是系統(tǒng)的起點(diǎn),負(fù)責(zé)物料的儲(chǔ)存和穩(wěn)定輸送。
小蘇打原料儲(chǔ)倉(cāng):
功能:儲(chǔ)存來(lái)自罐車輸送來(lái)的基礎(chǔ)小蘇打原料。通常為碳鋼材質(zhì),需要防潮設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵部件:倉(cāng)頂裝有除塵器(脈沖布袋式),防止進(jìn)料時(shí)粉塵外逸;設(shè)有料位計(jì),監(jiān)控料位;底部裝有倉(cāng)壁振動(dòng)器或空氣炮,防止物料架橋、結(jié)拱。
精密給料機(jī):
功能:精確、連續(xù)、穩(wěn)定地將小蘇打原料從儲(chǔ)倉(cāng)中輸出到下一環(huán)節(jié)(研磨系統(tǒng))。給料的準(zhǔn)確性直接決定脫硫效率和運(yùn)行成本。
類型:通常采用失重秤或螺旋給料機(jī),精度極高。
普通小蘇打粒徑較大(約200目),無(wú)法直接用于高效脫硫。此系統(tǒng)將其研磨至超細(xì)粉末以滿足要求。
超細(xì)研磨機(jī):
功能:將小蘇打(NaHCO?)研磨至D90 < 20μm(約600目以上)?的超細(xì)粉末。粒徑越細(xì),比表面積越大,反應(yīng)活性越高,脫硫效率也越高。
類型:通常采用機(jī)械式磨盤研磨機(jī)或氣流磨。
羅茨風(fēng)機(jī):
功能:為研磨系統(tǒng)提供穩(wěn)定的壓縮空氣源。一方面用于物料的流化,防止堵塞;另一方面作為動(dòng)力源,將研磨后的超細(xì)粉通過(guò)管道進(jìn)行氣力輸送。
研磨成品倉(cāng):
功能:暫時(shí)儲(chǔ)存研磨好的超細(xì)小蘇打粉末。
關(guān)鍵部件:同樣配有料位計(jì)、倉(cāng)頂除塵器和流化裝置(流化板或流化棒),確保粉料處于干燥、松散狀態(tài),便于后續(xù)的穩(wěn)定噴射。
負(fù)責(zé)將超細(xì)小蘇打粉末均勻、準(zhǔn)確地注入煙道。
定量給料裝置:
功能:根據(jù)煙氣入口的SO?濃度、煙氣量等參數(shù),精確控制進(jìn)入噴射器的粉料量。通常也采用高精度的失重秤。
噴射器(給料器):
功能:利用文丘里效應(yīng)或流化原理,將物料與壓縮空氣充分混合,形成均勻的氣固兩相流。
類型:文丘里式噴射器或流化式噴射器。
噴射噴嘴:
功能:將氣固混合物均勻地分布并噴射到煙道的核心高溫區(qū)域。噴嘴的數(shù)量和布置位置至關(guān)重要,必須保證粉末與煙氣能充分、快速地混合。
煙道(反應(yīng)管道):
功能:這不是一個(gè)獨(dú)立的設(shè)備,而是工藝反應(yīng)的場(chǎng)所。噴射出的NaHCO?在高溫?zé)煔猓?40°C – 210°C 為最佳反應(yīng)溫度窗口)中瞬間分解為Na?CO?,并立即與SO?反應(yīng)。
要求:需要保證足夠的反應(yīng)停留時(shí)間(通常>2秒),因此噴射點(diǎn)后的煙道需要有足夠的長(zhǎng)度。
負(fù)責(zé)收集反應(yīng)后的副產(chǎn)物。
高效布袋除塵器(必配):
功能:
氣固分離:捕集煙氣中攜帶的絕大部分脫硫副產(chǎn)物(主要是Na?SO?)和未反應(yīng)完的吸收劑。
二次反應(yīng)平臺(tái):附著在濾袋表面的粉層形成了一個(gè)“過(guò)濾床”,當(dāng)煙氣穿過(guò)時(shí),未反應(yīng)的吸收劑能繼續(xù)與殘余的酸性氣體反應(yīng),進(jìn)一步提高脫硫效率。
要求:濾袋需選擇適用于堿性工況和可能濕度變化的材質(zhì)(如P84、PTFE覆膜等)。
引風(fēng)機(jī):
功能:提供整個(gè)系統(tǒng)煙氣流動(dòng)的動(dòng)力,克服系統(tǒng)阻力。通常安裝在除塵器之后,是系統(tǒng)的“心臟”。
PLC/DCS控制系統(tǒng):
功能:是整個(gè)系統(tǒng)的大腦。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)煙氣參數(shù)(SO?濃度、流量、溫度等),自動(dòng)調(diào)節(jié)小蘇打的給料量,實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制和節(jié)能運(yùn)行。
還原劑制備區(qū)設(shè)備:
液氨卸料壓縮機(jī)、液氨儲(chǔ)罐、氨氣蒸發(fā)槽、氨氣緩沖槽、稀釋風(fēng)機(jī)、氨氣泄漏檢測(cè)儀、安全噴淋系統(tǒng)等。
或:尿素顆粒儲(chǔ)倉(cāng)、尿素溶解罐、尿素溶液儲(chǔ)罐、尿素溶液輸送泵、尿素?zé)峤鉅t/水解器及其配套風(fēng)機(jī)、加熱器等。
反應(yīng)區(qū)設(shè)備:
SCR反應(yīng)器本體(鋼結(jié)構(gòu)、保溫、護(hù)板)。
催化劑(初裝層和備用層)。
吹灰器(聲波式或蒸汽/耙式)。
噴氨格柵(AIG)。
煙道、擋板門、膨脹節(jié)等。
噴射區(qū)設(shè)備(對(duì)于SNCR或聯(lián)合法):
高壓溶液循環(huán)泵、計(jì)量分配模塊、爐墻噴槍、冷卻風(fēng)系統(tǒng)等。
電氣與控制系統(tǒng)設(shè)備:
DCS/PLC控制柜:整個(gè)脫硝系統(tǒng)的大腦。
CEMS(煙氣連續(xù)排放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)):實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)入口和出口的NOx、O?、氨逃逸濃度等參數(shù),并將信號(hào)反饋給控制系統(tǒng),以調(diào)節(jié)噴氨量。
配電柜、儀表、閥門、執(zhí)行器等。
這是濕法脫硫最核心的優(yōu)勢(shì)。
效率高:脫硫效率通??梢苑€(wěn)定達(dá)到?95%?以上,甚至可達(dá)?98%-99%。這對(duì)于處理高硫煤(硫分含量高的煤)燃燒產(chǎn)生的煙氣或需要滿足極其嚴(yán)格排放標(biāo)準(zhǔn)的地區(qū)至關(guān)重要。
穩(wěn)定可靠:系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,能夠適應(yīng)鍋爐負(fù)荷的變化,持續(xù)高效地去除SO?。
歷史悠久:濕法脫硫技術(shù)自20世紀(jì)70年代開始商業(yè)化應(yīng)用,已有超過(guò)50年的發(fā)展歷史,積累了極其豐富的設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)行和維護(hù)經(jīng)驗(yàn)。
可借鑒經(jīng)驗(yàn)多:全球有成千上萬(wàn)的套裝置在運(yùn)行,技術(shù)供應(yīng)商眾多,參考案例豐富,降低了新技術(shù)可能帶來(lái)的不確定性風(fēng)險(xiǎn)。
主要吸收劑:最常用的吸收劑是石灰石(CaCO?),它是自然界中最豐富的礦物質(zhì)之一,儲(chǔ)量大、分布廣、價(jià)格便宜。
其他選擇:也可以使用生石灰(CaO)、熟石灰(Ca(OH)?)等,賦予了系統(tǒng)一定的靈活性。
規(guī)模效應(yīng):非常適合大型燃煤機(jī)組(如300MW、600MW、1000MW及以上)的煙氣處理,單塔處理能力巨大。
適應(yīng)高濃度:能夠有效處理SO?初始濃度很高的煙氣。
主要副產(chǎn)品:濕法脫硫的副產(chǎn)品通常是石膏(CaSO?·2H?O)。
商業(yè)價(jià)值:如果對(duì)脫硫石膏進(jìn)行進(jìn)一步的洗滌、脫水、凈化處理,生產(chǎn)出的商品石膏純度很高,可以作為建筑材料,用于生產(chǎn)石膏板、水泥緩凝劑等,實(shí)現(xiàn)“變廢為寶”,產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益,部分抵消運(yùn)行成本。
無(wú)廢水產(chǎn)生,真正實(shí)現(xiàn)“零液體排放”
解讀:這是干法相對(duì)于濕法最根本、最突出的優(yōu)勢(shì)。整個(gè)過(guò)程不用水或極少用水作為吸收介質(zhì),因此完全避免了復(fù)雜的廢水處理系統(tǒng)、廢水處理成本和二次水污染問(wèn)題。這在水資源匱乏的地區(qū)(如中國(guó)西北部)極具吸引力。
傳播點(diǎn):可以強(qiáng)調(diào)“節(jié)水環(huán)保”、“無(wú)二次水污染”,契合國(guó)家關(guān)于水資源保護(hù)和“三廢”治理的政策。
系統(tǒng)簡(jiǎn)單,投資和運(yùn)維成本低
解讀:干法脫硫系統(tǒng)省去了漿液制備、噴淋塔、除霧器、廢水處理裝置等復(fù)雜子系統(tǒng)。因此,初期設(shè)備投資成本較低,占地面積也相對(duì)更小。同時(shí),由于泵、管道、攪拌器等設(shè)備少,運(yùn)行電耗和維護(hù)工作量也顯著降低。
傳播點(diǎn):直擊企業(yè)“降本增效”的痛點(diǎn)。可以用“投資省一半”、“運(yùn)維更簡(jiǎn)單”等吸引眼球的詞匯,特別吸引中小型企業(yè)和初始預(yù)算有限的項(xiàng)目。
無(wú)腐蝕與結(jié)垢問(wèn)題,設(shè)備壽命長(zhǎng)
解讀:濕法脫硫中,處理后的煙氣具有腐蝕性,且漿液易在設(shè)備和管道中結(jié)垢,需要采用昂貴的防腐材料(如鎳基合金)并頻繁進(jìn)行清洗維護(hù)。干法工藝處理的是干態(tài)物料,煙氣溫度也在露點(diǎn)以上,從根本上杜絕了腐蝕和結(jié)垢問(wèn)題,大大延長(zhǎng)了設(shè)備使用壽命,減少了非計(jì)劃停機(jī)。
傳播點(diǎn):強(qiáng)調(diào)“省心耐用”、“減少停機(jī)煩惱”,這對(duì)于追求連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)的企業(yè)主來(lái)說(shuō)非常重要。
副產(chǎn)物為干態(tài),易于處理與綜合利用
解讀:干法脫硫產(chǎn)生的副產(chǎn)物(如灰渣)是干燥的粉狀物,易于通過(guò)氣力輸送等方式收集、儲(chǔ)存和運(yùn)輸。這比濕法產(chǎn)生的石膏漿液處理起來(lái)簡(jiǎn)單得多。雖然其副產(chǎn)物的商業(yè)價(jià)值可能不及石膏,但用于筑路、制磚或填埋都更加方便,降低了固廢處置成本。
傳播點(diǎn):“廢料不廢,變廢為寶”或“副產(chǎn)物處理簡(jiǎn)單”,減少企業(yè)在固廢方面的后顧之憂。
布置靈活,特別適合改造項(xiàng)目
解讀:由于系統(tǒng)簡(jiǎn)單、占地面積小、無(wú)需大型水處理設(shè)施,干法脫硫非常適合對(duì)現(xiàn)有老舊機(jī)組或空間有限的工廠進(jìn)行環(huán)保技術(shù)改造。它可以在現(xiàn)有除塵器前后靈活加裝,改造工程量小,周期短。
傳播點(diǎn):結(jié)合“環(huán)保改造”熱點(diǎn),標(biāo)題可以是《老舊工廠空間小?干法脫硫是環(huán)保改造的“完美解決方案”》。
無(wú)水耗,適用于缺水地區(qū)
解讀:再次強(qiáng)調(diào),對(duì)于煤礦、焦化、冶金等位于干旱、缺水地區(qū)的行業(yè),干法脫硫幾乎是唯一的選擇,避免了與生產(chǎn)爭(zhēng)水的問(wèn)題。
傳播點(diǎn):突出其地域適用性,“缺水地區(qū)的福音”。
脫硫效率極高
這是其最核心的優(yōu)勢(shì)。在設(shè)計(jì)和運(yùn)行良好的情況下,其脫硫效率通??梢苑€(wěn)定達(dá)到95%以上,甚至可達(dá)99%。能夠輕松滿足全球最嚴(yán)格的超低排放標(biāo)準(zhǔn)(例如,煙氣中SO?濃度低于35mg/m3)。
吸收劑資源豐富、價(jià)格低廉
石灰石(主要成分CaCO?)是地球上最常見的礦石之一,來(lái)源廣泛,儲(chǔ)量巨大。這使得吸收劑的獲取成本非常低,且供應(yīng)穩(wěn)定,為系統(tǒng)的長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)運(yùn)行奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
副產(chǎn)物可資源化利用
該技術(shù)的脫硫副產(chǎn)物是二水硫酸鈣(CaSO?·2H?O),也就是石膏。
通過(guò)進(jìn)一步的氧化和脫水處理,可以生產(chǎn)出商業(yè)等級(jí)的脫硫石膏。
脫硫石膏品質(zhì)良好,可用于生產(chǎn)水泥緩凝劑、石膏板、石膏砌塊等建筑材料,實(shí)現(xiàn)變廢為寶,創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益,避免了固體廢棄物堆埋產(chǎn)生的環(huán)境問(wèn)題和成本。
技術(shù)成熟,運(yùn)行可靠性高
該技術(shù)自20世紀(jì)70年代開始大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用,已有超過(guò)50年的發(fā)展歷史。
系統(tǒng)流程、設(shè)備設(shè)計(jì)、防腐措施等都已非常完善,運(yùn)行可靠,可用率高達(dá)98%以上(即脫硫裝置的運(yùn)行時(shí)間與主機(jī)運(yùn)行時(shí)間之比),能保證與發(fā)電主機(jī)同步穩(wěn)定運(yùn)行。
對(duì)煤種適應(yīng)性強(qiáng)
無(wú)論燃煤的硫分是高還是低,該技術(shù)都能通過(guò)調(diào)整吸收塔液氣比(L/G)、漿液pH值、吸收劑粒度等運(yùn)行參數(shù)來(lái)有效應(yīng)對(duì),保持高脫硫效率。這種靈活性對(duì)于需要燃燒多種來(lái)源煤炭的電廠至關(guān)重要。
初始投資與運(yùn)行成本的性價(jià)比高
雖然其初始投資相對(duì)一些干法、半干法技術(shù)(如循環(huán)流化床法)而言較高,但考慮到其極長(zhǎng)的設(shè)備壽命(與主機(jī)同步)、極低的吸收劑成本和副產(chǎn)物帶來(lái)的收益,其長(zhǎng)期運(yùn)行成本(Life-cycle Cost)?具有顯著優(yōu)勢(shì)。
對(duì)于大型機(jī)組(如300MW以上),其規(guī)模效應(yīng)使得單位千瓦的投資和運(yùn)行成本更低,經(jīng)濟(jì)性尤為突出。
副產(chǎn)物產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益
如上文所述,高品質(zhì)脫硫石膏的銷售可以部分抵消脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行成本,這是許多其他脫硫技術(shù)(產(chǎn)生廢渣的技術(shù))所不具備的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。
具有協(xié)同除塵效果
濕法脫硫吸收塔(特別是噴淋塔)本身也是一個(gè)高效的濕式洗滌器。在脫除SO?的同時(shí),對(duì)煙氣中的細(xì)微粉塵顆粒物(PM2.5)、硫酸霧、氣溶膠等也有顯著的去除作用,一般具有50%-70%?的協(xié)同除塵效率,有助于進(jìn)一步降低顆粒物排放。
可與其他污染物控制技術(shù)結(jié)合
該技術(shù)易于與后續(xù)的濕式電除塵器(WESP)?耦合,實(shí)現(xiàn)對(duì)超細(xì)顆粒物和酸霧的最終精處理,實(shí)現(xiàn)“超低排放”甚至“近零排放”。
也有技術(shù)路線將其與臭氧脫硝等技術(shù)結(jié)合,在同一塔內(nèi)實(shí)現(xiàn)硫、硝、汞等多污染物的協(xié)同脫除。
這是發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的核心容器。
SCR反應(yīng)器殼體:大型鋼結(jié)構(gòu),內(nèi)部裝有催化劑,能承受高溫?zé)煔鉀_刷和腐蝕。
催化劑層:系統(tǒng)的“心臟”,通常為2+1層或3+1層配置。
備用層:為未來(lái)催化劑活性下降時(shí)預(yù)留的安裝空間和初始支撐結(jié)構(gòu)。
催化劑加載/卸載設(shè)備:包括吊裝梁、葫蘆、搬運(yùn)小車等。
吹灰系統(tǒng):清除催化劑表面積灰,防止堵塞。
蒸汽吹灰器或聲波吹灰器:根據(jù)設(shè)計(jì)選擇。
吹灰器管道、閥門及控制系統(tǒng)。
負(fù)責(zé)生產(chǎn)、存儲(chǔ)和輸送氨氣(NH?)。
還原劑存儲(chǔ)單元:
液氨法(逐漸被淘汰,安全性要求高):
液氨儲(chǔ)罐(壓力容器)
氨氣蒸發(fā)槽:將液氨加熱蒸發(fā)成氣態(tài)氨。
氨氣緩沖槽:穩(wěn)定氨氣壓力。
安全設(shè)施:氮?dú)獯祾呦到y(tǒng)、噴淋系統(tǒng)、泄漏檢測(cè)儀、防雷防靜電設(shè)施。
尿素法(更安全,應(yīng)用廣泛):
尿素顆粒儲(chǔ)倉(cāng)(大容量)
尿素溶解罐:將干尿素與除鹽水混合制成一定濃度的尿素溶液。
尿素溶液儲(chǔ)罐:帶攪拌和加熱保溫。
尿素?zé)峤鉅t或尿素水解系統(tǒng):將尿素溶液加熱分解為氨氣(NH?)和二氧化碳(CO?)。
熱解爐:需要燃燒器提供熱源。
水解反應(yīng)器:需要蒸汽提供熱源。
負(fù)責(zé)將氨氣均勻地注入煙氣中。
稀釋風(fēng)機(jī):提供空氣將濃氨氣稀釋到爆炸下限以下(通常<5%),保證安全。
氨/空氣混合器:使氨氣和空氣充分混合均勻。
噴氨格柵(AIG):安裝在SCR反應(yīng)器前的煙道中,由大量噴嘴組成,確保氨氣在煙氣橫截面上均勻分布。
流量調(diào)節(jié)閥、關(guān)斷閥:精確控制氨氣的投加量。
連接鍋爐與脫硝反應(yīng)器的通道。
煙道及支架:連接省煤器出口、反應(yīng)器、空預(yù)器入口的鋼結(jié)構(gòu)煙道。
導(dǎo)流板、整流格柵:優(yōu)化煙氣流場(chǎng),使其均勻進(jìn)入催化劑層,提高反應(yīng)效率和降低磨損。
膨脹節(jié):補(bǔ)償煙道熱膨脹。
反應(yīng)器出口/入口煙道。
系統(tǒng)的“大腦”,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行。
NOx/O?濃度分析儀(CEMS):在反應(yīng)器入口和出口連續(xù)監(jiān)測(cè)煙氣參數(shù),為控制氨氣投加量提供依據(jù)。
氨逃逸監(jiān)測(cè)儀:監(jiān)測(cè)反應(yīng)器出口未參與反應(yīng)的氨氣濃度,防止過(guò)量噴氨。
流量、壓力、溫度傳感器:遍布整個(gè)系統(tǒng)。
分布式控制系統(tǒng)(DCS):接收所有信號(hào),通過(guò)預(yù)設(shè)程序自動(dòng)控制稀釋風(fēng)機(jī)、噴氨閥、吹灰器等設(shè)備。
安全儀表系統(tǒng)(SIS):特別是對(duì)于液氨系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)緊急安全聯(lián)鎖停車。
蒸汽系統(tǒng):為蒸發(fā)槽、熱解爐或水解器提供熱源。
壓縮空氣系統(tǒng):為氣動(dòng)閥門、儀表提供氣源。
冷卻水系統(tǒng):為某些設(shè)備提供冷卻。
廢水系統(tǒng):主要來(lái)自尿素溶液制備的排水。
這是系統(tǒng)的“糧倉(cāng)”,負(fù)責(zé)小蘇打粉的儲(chǔ)存、輸送和給料。
儲(chǔ)料倉(cāng):通常為碳鋼材質(zhì),用于儲(chǔ)存改性碳酸氫鈉原料。倉(cāng)頂設(shè)有袋式除塵器,防止進(jìn)料時(shí)粉塵外逸;倉(cāng)底設(shè)有流化裝置(如流化板或氣化板),通入加熱的流化風(fēng),防止粉料受潮板結(jié),并使其呈現(xiàn)流態(tài)化,便于順利出料。
給料裝置:通常采用旋轉(zhuǎn)給料閥或螺旋給料機(jī),位于儲(chǔ)料倉(cāng)底部,其作用是精確、穩(wěn)定、連續(xù)地將粉料從倉(cāng)內(nèi)輸送到下一環(huán)節(jié)。
這是系統(tǒng)的“心臟”,負(fù)責(zé)將原料粉加工成超細(xì)粉并噴入煙道。
研磨機(jī):SDS工藝的關(guān)鍵設(shè)備。普通的碳酸氫鈉(約100-200目)無(wú)法直接使用,需要通過(guò)機(jī)械式研磨機(jī)(通常是高速?zèng)_擊式研磨機(jī))將其研磨成極細(xì)的粉末(通常要求D90 < 20 μm)。比表面積的大幅增加是提高反應(yīng)效率和脫硫率的關(guān)鍵。
羅茨風(fēng)機(jī):為研磨機(jī)提供穩(wěn)定的壓縮空氣源,用于物料的輸送和研磨過(guò)程中的氣力輸送。
噴射系統(tǒng):由噴射器和噴槍組成。研磨后的超細(xì)粉通過(guò)氣力輸送至煙道內(nèi)的噴槍陣列。噴槍的設(shè)計(jì)(數(shù)量、布置位置、噴射角度)至關(guān)重要,必須確保粉劑能在煙道內(nèi)與煙氣快速、均勻地混合。
這是發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的“戰(zhàn)場(chǎng)”。
反應(yīng)煙道:這并不是一個(gè)獨(dú)立的設(shè)備,而是利用原煙氣管道的一部分作為反應(yīng)空間。從噴槍噴出的超細(xì)鈉基粉劑與高溫?zé)煔猓ㄗ罴逊磻?yīng)溫度區(qū)間為140-180°C)在煙道內(nèi)充分混合并發(fā)生反應(yīng)。
這是系統(tǒng)的“清潔工”,負(fù)責(zé)收集反應(yīng)后的副產(chǎn)物。
高效布袋除塵器:這是SDS工藝的必備和后置單元。煙氣在反應(yīng)煙道中完成初步反應(yīng)后,會(huì)攜帶著大量反應(yīng)產(chǎn)物(主要是硫酸鈉Na?SO?,即元明粉)和未完全反應(yīng)的粉劑進(jìn)入布袋除塵器。
過(guò)濾作用:將固體顆粒物高效捕集下來(lái)。
二次反應(yīng)場(chǎng)作用:布袋表面形成的粉塵層(濾餅)中未反應(yīng)的鈉基物質(zhì)可以繼續(xù)與穿透的煙氣中殘留的SO?反應(yīng),進(jìn)一步提高脫硫效率,通常脫硫效率可達(dá)95%以上。
這是系統(tǒng)的“大腦”,負(fù)責(zé)整個(gè)過(guò)程的自動(dòng)化控制。
核心控制單元(PLC/DCS):接收來(lái)自煙道的SO?濃度、煙氣流量、溫度等在線監(jiān)測(cè)儀表的信號(hào)。
控制邏輯:根據(jù)入口SO?濃度和煙氣量,自動(dòng)計(jì)算并調(diào)節(jié)給料機(jī)的轉(zhuǎn)速和研磨機(jī)的頻率,從而精確控制碳酸氫鈉的噴入量,實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放且避免物料浪費(fèi)。
SDS干法脫硫系統(tǒng)設(shè)備精簡(jiǎn),占地面積小,無(wú)廢水產(chǎn)生,反應(yīng)產(chǎn)物為干態(tài)粉末易于處理,特別適用于鋼鐵燒結(jié)、焦化、工業(yè)窯爐、垃圾焚燒等中低溫?zé)煔獾拿摿蛑卫恚钱?dāng)前非電行業(yè)煙氣治理的主流技術(shù)之一。其核心設(shè)備在于研磨系統(tǒng)和噴射系統(tǒng),這兩個(gè)環(huán)節(jié)直接決定了脫硫效率和運(yùn)行成本。
]]>負(fù)責(zé)將鍋爐出來(lái)的原煙氣引入吸收塔,并將脫硫后的凈煙氣排入煙囪。
煙道、擋板門:
原煙氣擋板門:?位于脫硫系統(tǒng)入口,用于隔離脫硫系統(tǒng)與鍋爐煙氣。
凈煙氣擋板門:?位于脫硫系統(tǒng)出口,用于隔離脫硫系統(tǒng)與煙囪。
旁路擋板門:?(在老式系統(tǒng)中非常重要)在脫硫系統(tǒng)故障、檢修或啟動(dòng)時(shí),讓煙氣直接進(jìn)入煙囪,保證機(jī)組不停機(jī)?,F(xiàn)在很多新系統(tǒng)出于安全考慮已不再設(shè)置旁路。
增壓風(fēng)機(jī) :?用于克服脫硫系統(tǒng)(特別是吸收塔)造成的煙氣阻力,保證鍋爐引風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行。是系統(tǒng)中的主要耗電設(shè)備之一。
煙氣換熱器 :
作用:?用溫度較高的原煙氣(~130℃)加熱脫硫后的冷凈煙氣(~50℃),使其從煙囪排出時(shí)達(dá)到~80℃以上,提升煙氣的抬升高度,避免“煙羽”下沉,并減輕對(duì)煙囪的腐蝕。
類型:?主要有回轉(zhuǎn)式(類似空預(yù)器)和管式兩種。目前也有許多電廠采用不設(shè)GGH的“濕煙囪”方案,通過(guò)采用防腐煙囪并論證環(huán)境影響來(lái)節(jié)省投資和運(yùn)維成本。
這是發(fā)生脫硫反應(yīng)的核心容器,內(nèi)部包含多種關(guān)鍵設(shè)備。
吸收塔塔體:?通常為大型噴淋空塔,采用耐腐蝕材料(如碳鋼+玻璃鱗片樹脂襯里或合金材料)。
噴淋層:?位于吸收塔中部,由多個(gè)噴嘴組成。其作用是將石灰石漿液霧化成無(wú)數(shù)細(xì)小液滴,極大地增加氣液接觸面積,從而提高脫硫效率。通常設(shè)置3-5層。
循環(huán)泵:?每個(gè)噴淋層對(duì)應(yīng)一臺(tái)循環(huán)泵,將漿液池中的漿液輸送到噴淋層。泵的啟停數(shù)量是調(diào)節(jié)脫硫效率的主要手段之一,是系統(tǒng)的另一個(gè)主要耗電設(shè)備。
除霧器 :?位于吸收塔頂部,凈煙氣出口之前。其作用是去除凈煙氣中攜帶的漿液小液滴,防止煙氣帶水對(duì)下游煙道和煙囪造成腐蝕。通常設(shè)置2-3級(jí),并配有沖洗水系統(tǒng)定期清洗,防止結(jié)垢堵塞。
攪拌器 :?安裝在吸收塔漿液池底部,防止?jié){液中的固體顆粒(石灰石、石膏)沉淀結(jié)垢,保證漿液均勻混合,促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)。
氧化空氣系統(tǒng):
氧化風(fēng)機(jī):?為漿液池提供壓縮空氣。
氧化分布管/噴槍: 將空氣均勻鼓入漿液池底部,將脫硫反應(yīng)生成的亞硫酸鈣 強(qiáng)制氧化成硫酸鈣 ,即石膏 。
負(fù)責(zé)處理反應(yīng)后的產(chǎn)物。
石灰石漿液制備系統(tǒng):
石灰石儲(chǔ)倉(cāng):?儲(chǔ)存粒徑較小的石灰石粉(或塊料倉(cāng),需要后續(xù)磨制)。
球磨機(jī)/立磨 :?如果來(lái)料是塊狀,則需要磨機(jī)將其磨成粉末。
石灰石漿液箱 & 攪拌器:?將石灰石粉與工藝水混合,配制成一定濃度(通常20-30%)的漿液,供吸收塔使用。
石膏脫水系統(tǒng):
石膏排出泵:?將吸收塔漿液池中濃度約15-20%的石膏漿液抽出,送至脫水系統(tǒng)。
石膏旋流器 :?一級(jí)脫水設(shè)備,利用離心力將漿液濃縮至含水量40-50%的稀石膏膏體。
真空皮帶脫水機(jī) :?核心脫水設(shè)備。石膏稀膏體在濾布上通過(guò)真空抽吸,進(jìn)一步脫水,最終得到含水量小于10%的干燥石膏餅,可作為商品石膏外售。
工藝水系統(tǒng):?為整個(gè)系統(tǒng)提供水源,包括吸收塔補(bǔ)水、除霧器沖洗水、漿液泵/攪拌機(jī)的密封冷卻水等。
廢水處理系統(tǒng):?脫硫系統(tǒng)運(yùn)行中會(huì)富集氯離子、重金屬等有害物質(zhì),為維持系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)平衡,必須排出一部分廢水。這部分廢水需要專門的廢水處理裝置進(jìn)行處理,達(dá)標(biāo)后排放。
DCS控制系統(tǒng):?分散控制系統(tǒng),用于集中監(jiān)控和自動(dòng)調(diào)節(jié)整個(gè)脫硫過(guò)程的參數(shù)(如pH值、液位、密度、壓力、流量等),是現(xiàn)代脫硫裝置高效、穩(wěn)定運(yùn)行的大腦。
石灰石-石膏濕法脫硫是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,其核心設(shè)備是吸收塔,圍繞著它配套了煙氣處理、漿液制備、產(chǎn)物脫水以及自動(dòng)控制等設(shè)備。這些設(shè)備共同協(xié)作,才能實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定、可靠的二氧化硫脫除。
]]>這是完成脫硝化學(xué)反應(yīng)的關(guān)鍵部分。
SCR反應(yīng)器
功能:是脫硝反應(yīng)發(fā)生的容器和場(chǎng)所,內(nèi)部安裝催化劑層。
結(jié)構(gòu):通常是一個(gè)大型的鋼制立式箱體,內(nèi)部設(shè)有催化劑模塊的支撐結(jié)構(gòu)、檢修門、人孔、吹灰器等。煙氣從入口進(jìn)入,經(jīng)過(guò)催化劑層后從出口排出。
催化劑
功能:是SCR系統(tǒng)的“心臟”,其表面提供活性位點(diǎn),在特定溫度下促進(jìn)氨氣(NH?)與NOx發(fā)生還原反應(yīng),生成無(wú)害的氮?dú)猓∟?)和水(H?O)。
類型:最常見的是釩鈦基催化劑,形式通常為蜂窩式、板式或波紋板式。
這個(gè)系統(tǒng)負(fù)責(zé)生產(chǎn)、存儲(chǔ)和精確計(jì)量輸送反應(yīng)所需的氨氣。
氨區(qū):這是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的區(qū)域,是還原劑的存儲(chǔ)和制備中心。
液氨儲(chǔ)罐:用于存儲(chǔ)液態(tài)的無(wú)水氨。這是最經(jīng)濟(jì)的方式,但因其有毒、易燃易爆,安全要求極高。
氨蒸發(fā)器:通過(guò)加熱(通常用蒸汽或電加熱)將液態(tài)氨氣化成氣態(tài)氨。
氨氣緩沖罐:緩沖和穩(wěn)定氣氨的壓力,確保后續(xù)輸送的穩(wěn)定性。
稀釋風(fēng)機(jī):提供空氣,將高濃度的氣氨稀釋到爆炸下限以下的安全濃度(通常<5%),形成氨/空氣混合氣體。
(替代方案)尿素制氨系統(tǒng):由于液氨的安全隱患,許多電廠改用尿素作為還原劑前體。
尿素溶解罐:將顆粒尿素溶解成一定濃度的尿素溶液。
尿素溶液儲(chǔ)罐:存儲(chǔ)制備好的尿素溶液。
水解爐或熱解爐:
水解爐:在高溫高壓下,尿素溶液與水反應(yīng)生成NH?和CO?。
熱解爐:在高溫下,尿素溶液迅速分解生成NH?、HNCO(異氰酸),并進(jìn)一步水解成NH?和CO?。
這個(gè)系統(tǒng)負(fù)責(zé)將還原劑與煙氣均勻混合,為反應(yīng)創(chuàng)造最佳條件。
噴氨格柵
功能:位于反應(yīng)器入口前的煙道內(nèi),由一系列管道和噴嘴組成。其核心作用是將稀釋后的氨/空氣混合氣體均勻地噴射到煙氣中。
設(shè)計(jì)關(guān)鍵:AIG的設(shè)計(jì)至關(guān)重要,必須確保在催化劑入口截面上的氨濃度與NOx濃度分布匹配(即氨氮摩爾比分布均勻),才能保證高脫硝效率和低氨逃逸。
靜態(tài)混合器
功能:安裝在AIG之后,反應(yīng)器之前。通過(guò)其特殊的葉片結(jié)構(gòu),增強(qiáng)煙氣的湍流,促進(jìn)氨氣與煙氣的充分、均勻混合。
煙道及擋板門
旁路擋板門:在機(jī)組啟停或低負(fù)荷時(shí),若煙氣溫度不符合催化劑要求,可開啟旁路,使煙氣繞過(guò)反應(yīng)器,保護(hù)催化劑。
進(jìn)出口擋板門:用于隔離SCR系統(tǒng),以便進(jìn)行檢修。
由于煙氣中含有大量粉塵,會(huì)堵塞催化劑孔道,因此必須定期清理。
聲波吹灰器
原理:通過(guò)號(hào)角產(chǎn)生高強(qiáng)度、特定頻率的聲波,使粉塵顆粒產(chǎn)生共振、松動(dòng),并隨煙氣流出。優(yōu)點(diǎn)是無(wú)機(jī)械部件、對(duì)催化劑無(wú)磨損、覆蓋范圍廣,適用于粉塵濃度不極高的場(chǎng)合。
蒸汽吹灰器/耙式吹灰器
原理:使用高壓蒸汽或壓縮空氣作為介質(zhì),通過(guò)可伸縮的耙管或噴槍直接吹掃催化劑表面。清灰效果更徹底,適用于粉塵濃度極高、粘性大的場(chǎng)合(如燃用高硫煤、垃圾焚燒廠)。
這是整個(gè)SCR系統(tǒng)的大腦。
分散控制系統(tǒng)(DCS)
功能:接收來(lái)自CEMS和各類傳感器的信號(hào)(如NOx濃度、煙氣流量、溫度、氨氣流量等),通過(guò)預(yù)設(shè)的程序和算法,實(shí)時(shí)、精確地控制噴氨量,在保證脫硝效率的同時(shí)最大限度地降低氨逃逸。
煙氣連續(xù)排放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(CEMS)
功能:實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)反應(yīng)器入口和出口的NOx濃度、O?含量、溫度等參數(shù),并將數(shù)據(jù)傳送給DCS,作為控制的依據(jù)。出口的氨逃逸濃度也由專門的分析儀監(jiān)測(cè)。