脱硫烟气系统设计方案(1)

2008-7-15 9:04:21  作者:佚名  来源:艾普网  【 查看评论
•  吸收塔本体及烟气系统

•  本体

吸收塔为圆柱形,尺寸为 Φ15.3 × 36.955m ,结构如图 8 - 1 所示。由锅炉引风机来的烟气,经增压风机升压后,从吸收塔中下部进入吸收塔,脱硫除雾后的净烟气从塔顶侧向离开吸收塔。塔的下部为浆液池,设四个侧进式搅拌器。氧化空气由四根矛式喷射管送至浆池的下部,每根矛状管的出口都非常靠近搅拌器。烟气进口上方的吸收塔中上部区域为喷淋区,喷淋区的下部设置一合金托盘,托盘上方设三个喷淋层,喷淋层上方为除雾器,共二级。塔身共设六层钢平台,每个喷淋层、托盘及每级除雾器各设一个钢平台,钢平台附近及靠近地面处共设六个人孔门。


图 8-1 吸收塔本体

1 —烟气出口 2 —除雾器 3 —喷淋层 4 —喷淋区 5 —冷却区 6 —浆液循环泵 7 —氧化空气管 8 —搅拌器 9 —浆液池 10 —烟气进口 11 —喷淋管 12 —除雾器清洗喷嘴 13 —碳化硅空心锥喷嘴

•  技术特点

该 FGD 装置吸收塔采用美国 B&W 公司开发并具有多年成功运行经验的带托盘的就地强制氧化喷淋塔,该塔具有以下特点:

1 )吸收塔包括一个托盘,三层喷淋装置,每层喷淋装置上布置有 549 + 122 个空心锥喷嘴,流量为 51. 8m 3 /h 的喷嘴 549 个,喷嘴流量为 59.62m 3 /h 的 122 个,进口压头为 103.4KPa ,喷淋层上部布置有两级除雾器。

2 )液 / 气比较低,从而节省循环浆液泵的电耗。

3 )吸收塔内部表面及托盘无结垢、堵塞问题。

4 )优化了 PH 值、液 / 气比、钙 / 硫比、氧化空气量、浆液浓度、烟气流速等性能参数,从而保证 FGD 系统连续、稳定、经济地运行。

5 )氧化和结晶主要发生在吸收塔浆池中。吸收塔浆液池的尺寸保证能提供足够的浆液停留时间完成亚硫酸钙的氧化和石膏 (CaSO 4 .2H 2 O) 的结晶。吸收塔浆池上设置 4 台侧进式搅拌器使浆液罐中的固体颗粒保持悬浮状态并强化亚硫酸钙的氧化。

6 )吸收塔浆池中的混合浆液由浆液循环泵通过喷淋管组送到喷嘴,形成非常细小的液滴喷入塔内。

7 )在吸收塔浆池的溢流管道上设置了吸收塔溢流密封箱,它可以容纳吸收塔在压力密封时发生的溢流。密封箱的液位由周期性地补充工艺水来维持,同时为吸收塔提供了增压保护。

8 )吸收塔顶部布置有放空阀,在正常运行时该阀是关闭的。当 FGD 装置走旁路或当 FGD 装置停运时,电磁放空阀开启以消除在吸收塔氧化风机还在运行时或停运后冷却下来时产生的与大气的压差。

表 8 - 1 吸收塔本体性能参数

吸收塔进口烟气量

吸收塔出口烟气量

吸收塔直径

吸收塔总高度

吸收塔气速

2018803Nm 3 /h ( 湿 , 设计工况 )

2136344Nm 3 /h ( 湿 , 设计工况 )

f 15.3m

36.955m

3.8m /s

液气比

浆液池容积

浆液循环时间

Ca/S(mol)

12.1L /Nm 3

1930 m 3

4.7min

1.025

•  选材 及防腐

塔本体:碳钢

塔内壁:衬里施工前经表面预处理,喷砂除锈;内衬材料为丁基橡胶板。

塔内件支撑:碳钢衬丁基橡胶

塔入口门: C276

塔内部螺栓、螺母类: 6%Mo 不锈钢材料

丁基橡胶是由异丁烯中混以 1.5% — 4.5% 的异戌二烯,具有化学稳定性好、对臭氧、酸碱的耐腐蚀能力强、无吸水性等优良性能。丁基橡胶经改性后有卤化丁基橡胶,包括氯化丁基橡胶和溴化丁基橡胶,基本特性有:

1 )具有优良的耐水气渗透性能、耐浆液磨损性能、耐腐蚀性特别是耐 F ˉ性、耐 SO 2 、耐 CL ˉ性及耐热性等。结合脱硫工程浆液介质条件,通常来说厚度为 4mm 即可,在磨损严重的部位衬 2 层 4mm 丁基橡胶。

2 )气体透过性小,气密性好。 回弹性小,在较宽温度范围内( -30 ~ 50 ℃ )均不大于 20% ,因而具有吸收振动和冲击能量的特性。

3 )耐热老化性优良,且有良好的耐臭氧老化、耐天候老化和对化学稳定性以及耐电晕性能与电绝缘性好。

4 )耐水性好、水渗透率极低,因而适于做绝缘材料。

缺点是硫化速度慢、粘合性和自粘性差、与金属粘合性不好、与不饱和橡胶相容性差,不能并用。

我公司吸收塔的衬胶采用常压蒸汽硫化丁基橡胶或预硫化丁基橡胶,常压蒸汽硫化丁基橡胶是在衬里完成后,往衬里设备中通入常压蒸汽进行本体常压硫化。

吸收塔旁路烟道正常使用时温度为 51.4 ℃ ,但是在脱硫装置停止使用时温度为 122 ℃ ,所以该部位存在腐蚀和高温,必须选用耐高温的玻璃鳞片树脂材料。

另外,由于我公司无 GGH ,所以吸收塔出口烟道必须选用厚度为 2mm 玻璃鳞片树脂衬里。原因是原烟气温度未经降温直接进入吸收塔,经过处理后的净烟气中含有水,由于不经过 GGH 升温,所以水的含量直接进入相对而言较高,在该介质条件下必须考虑玻璃鳞片树脂的耐水渗透性能。材料中的玻璃鳞片厚度越薄、粒径越大,那么衬里结构就越紧密,耐水汽渗透性能越优良。旁路烟道使用的玻璃鳞片树脂材料为 AJF-6200/2mm ,它是一种酚醛型乙烯基树脂的玻璃鳞片材料。该材料的长期耐高温性能为 160 ℃ ,短期使用可达 180 ℃ (限每次 20 分钟以内)。

•  设备 规范 •  托盘

吸收塔托盘主要作为布风装置,布置于吸收塔喷淋区下部,烟气通过托盘后,被均匀分布到整个吸收塔截面。这种布风装置对于提高脱硫效率是必要的,除了使主喷淋区烟气分布均匀外,吸收塔托盘还使得烟气与石灰石 / 石膏浆液在托盘上的液膜区域得到充分接触。

托盘结构为带分隔围堰的多孔板,托盘被分割成便于从吸收塔人孔进出的板片,水平搁置在托盘支撑的结构上。托盘直径 15.3m ,开孔率为 35 %,采用 904L 材质。

•  喷淋层及喷嘴

吸收塔内部喷淋系统是由分配母管和喷嘴组成的网状系统。每台吸收塔再循环泵均对应一个喷淋层,喷淋层上安装空心锥喷嘴,其作用是将石灰石 / 石膏浆液雾化。浆液由吸收塔再循环泵输送到喷嘴,喷入烟气中。喷淋系统能使浆液在吸收塔内均匀分布,流经每个喷淋层的流量相等。一个喷淋层由带连接支管的母管制浆液分布管道和喷嘴组成,喷淋组件及喷嘴的布置成均匀覆盖吸收塔的横截面,并达到要求的喷淋浆液覆盖率,使吸收浆液与烟气充分接触,从而保证在适当的液 / 气比( L/G )下可靠地实现 96.8% 的脱硫效率,且在吸收塔的内表面不产生结垢。每层喷嘴数量为 160 个,喷嘴入口压力 103.4Pa 。

喷嘴系统管道采用 FRP 玻璃钢。喷嘴采用碳化硅( SiC ),是一种脆性材料,但特别耐磨,光滑,且抗化学腐蚀性极佳,可以长期运行而无腐蚀、无磨损、无石膏结垢及堵塞等问题。

•  除雾器

用于分离烟气携带的液滴。吸收塔设两级除雾器,布置于吸收塔顶部最后一个喷淋组件的上部。烟气穿过循环浆液喷淋层后,再连续流经两层 Z 字形除雾器时,液滴由于惯性作用,留在挡板上。由于被滞留的液滴也含有固态物,主要是石膏,因此存在在挡板结垢的危险,需定期进行在线清洗,除去所含浆液雾滴。在一级除雾器的上面和下面各布置一层清洗喷嘴。清洗水从喷嘴强力喷向除雾器元件,带走除雾器顺流面和逆流面上的固体颗粒;二级除雾器下面也布置一层清洗喷淋层;除雾器清洗系统间断运行,采用自动控制。清洗水由除雾器冲洗水泵提供,冲洗水还用于补充吸收塔中的水分损失。烟气通过两级除雾后,携带水滴含量低于 75mg/Nm 3 (干基)。

除雾器:平板型,材料: PP (阻燃型); 2 层

除雾器冲洗水网材料: PP ; 3 层

•  浆液循环泵

吸收塔再循环泵安装在吸收塔旁,用于吸收塔内石膏浆液的再循环。采用单流和单级卧式离心泵,包括泵壳、叶轮、轴、导轴承、出口弯头、底板、进口、密封盒、轴封、基础框架、地脚螺栓、机械密封和所有的管道、阀门及就地仪表和电机。工作原理是叶轮高速旋转时产生的离心力使流体获得能量,即流体通过叶轮后,压能和动能都能得到提高,从而能够被输送到高处或远处。同时在泵的入口形成负压,使流体能够被不断吸入。

由耐磨材料制造的浆液循环泵配有油位指示器、联轴器防护罩和泄露液的收集设备等,配备单个机械密封,不用冲洗或密封水,密封元件有人工冲洗的连接管。轴承型式为防磨型。


图 8-2 浆液循环泵结构简图

1 —叶轮 2 —入口 3 —前护板 4 —蜗壳 5 —后护板 6 —机械密封 7 —托架 8 —轴

选用材料能完全适于输送的介质—适应高达 40000ppm 的 Cl - 浓度,外壳材质为铸钢,叶轮、颈套采用 A51 铬合金钢,衬里材料为橡胶,轴承套采用 C26 合金,磨损保护材料为衬橡胶,密封材料为 SiC 。

浆液再循环系统采用单元制,每个喷淋层配一台浆液循环泵,每台吸收塔配三台浆液循环泵。运行的浆液循环泵数量根据锅炉负荷的变化和对吸收塔浆液流量的要求来确定,以达到要求的吸收效率。由于能根据锅炉负荷选择最经济的泵运行模式,该再循环系统在低锅炉负荷下能节省能耗。

•  氧化风机

氧化风机设在氧化风机房内,其作用是为吸收塔浆池中的浆液提供充足的氧化空气。通过矛状空气喷管手动切换阀进行隔断。隔断时喷管可以通过开启冲洗水管的手动切换阀进行冲洗。氧化风机采用罗茨风机,每台包括润滑系统、进出口消音器、进气室、进口风道(包括过滤器),吸收塔内分配系统及其与风机之间的风道、管道、阀门、发兰和配件、电机、联轴节、电机和风机的共用基础底座、就地控制柜、冷却器等。

罗茨风机是一种定排量回转式风机,如图 8-3 所示,靠安装在机壳 1 上的两根平行轴 5 上的两个“ 8 ”字形的转子 2 及 6 对气体的作用而抽送气体。转子由装在轴末端的一对齿轮带动反向旋转。当转子旋转时,空腔 7 从进风管 8 吸入气体,在空腔 4 的气体被逐出风管,而空腔 9 内的气体则被围困在转子与机壳之间随着转子的旋转向出风管移动。当气体排到出风管内时,压力突然增高,增加的大小取决于出风管的阻力的情况而无限制。只要转子在转动,总有一定体积的气体排到出风口,也有一定体积的气体被吸入。


图 8 - 3 罗茨风机工作原理

机壳采用灰铸铁,经时效处理,与前后墙板组成机体,圆锥销定位,形成气室。墙板采用灰铸铁,经时效处理,前后墙板通用、置用密封座和轴承座。叶轮采用高牌呈灰铸铁,经时效处理,采用渐开线形线。主从动轴采用 45 号优质碳素钢、与叶轮组装后校静叶平衡。

每套 FGD 装置设二台氧化风机,其中一台备用,其技术参数为:风量 6248Nm 3 /h (湿);压升 130Kpa ( 1209.63mbar );出口温度 121 ℃ ;电机功率 355KW ;转速 990r/min 。

•  吸收塔搅拌器

在吸收塔浆液池的下部,沿塔径向布置四台侧进式搅拌器,其作用是使浆液的固体维持在悬浮状态,同时分散氧化空气。搅拌器安装有轴承罩、主轴、搅拌叶片、机械密封。搅拌器叶片安装在吸收塔降池内,与水平线约为 10 度倾角、与中心线约为 -7 度倾角。搅拌桨型式为三叶螺旋桨,轴的密封形式为机械密封。

在吸收塔旁有人工冲洗设施,提供安装和检修所需要的吊耳、吊环及其他专用滑轮。采用低速搅拌器,有效防止浆液沉降。吸收塔搅拌器的搅拌叶片和主轴的材质为合金钢。在运行时严禁触摸传动部件及拆下保护罩。向吸收塔加注浆液时,搅拌器必须不停地运行。

叶片和叶轮的材料等级是 ANSI/ASTMA176 — 80a ,搅拌器轴为固定结构,转速适当控制,不超过搅拌机的临界转速。所有接触被搅拌流体的搅拌器部件,必须选用适应被搅拌流体的特性的材料,包括具有耐磨损和腐蚀的性能。

•  烟气系统 •  主要设备

(1)增压风机 增压风机用于烟气提压,以克服 FGD 系统烟气阻力。 AN 风机是一种子午加速风机,它由进气室、前导叶、集流器、叶轮、后导叶和扩压器组成。 AN 风机工作时,烟气由除尘器出来后进入 AN 风机进气室,经过前导叶的导向,在集流器中收敛加速,再通过叶轮的作功产生静压能和动压能;后导叶又将烟气的螺旋运动转化为轴向运动而进入扩压器,并在扩压器内将烟气的大部分动能转化成静压能,从而完成风机的工作过程;最后烟气由烟囱排入大气。


图 8-4 AN 静叶可调轴流风机

1 —前导叶 2 —叶轮 3 —扩压器 4 —集流器 5 —进气室

AN 风机风量调节是由前导叶完成的,前导叶为机翼型,能在- 75 °至 30 °范围内实现无级风量调节,其调节范围宽,调节效率高,该风机备有专门设计的消除喘振的 KSE 分流装置,其原理为当叶轮进入小流量区域产生失速时,位于主流道叶片顶部所产生的气流往复流动即喘振,使风机喘振区变成了稳定区。

增压风机为成都电力机械厂的 AN 静叶可调轴流式风机型号为 AN40e6(V19+ ° )+KSE ,选取风机的风压裕度为 1.2 ,流量裕度 1.1 ,另加 10 ℃ 的温度裕度。选材:轴承采用 40CrMo ;轮毂材质: ZG250-450 ;叶片材质: 16Mn 。

由于增压风机设置在热烟气侧,避免了低温烟气的腐蚀,从而减轻了风机制造和材料选型的难度。风机叶片材质主要考虑防止叶片磨损,以保证长寿命运行;在结构上考虑叶轮和叶片的检修和更换的方便性。该风机的技术参数性能如下:

表 8 - 2 增压风机技术参数

风机流量

风机压升

效率

电机额定功率

电压

转速

1976400Nm 3 /h

3480Pa

83.1%

2500KW

6000V

497rpm


2)挡板门

原烟气挡板门设置在引风机后的烟道上,净烟气挡板设置在 FGD 出口的管道上,其目的是将原烟气引向烟气脱硫系统( FGD )和 / 或防止烟气渗入烟气脱硫系统。旁路挡板位于旁路烟道上,其作用是当烟气脱硫系统或锅炉处于事故状态的情况下使烟气绕过 FGD 而通过旁路直接排入烟囱。增压风机出口挡板设置在增压风机出口管道,当锅炉低负荷运行时(低于 50% ),用来切断其中一台增压风机,维持一台增压风机运行。原 / 净烟气挡板、增压风机出口挡板和旁路挡板均为双百叶型挡板,其结构 图 8-5 双百叶窗挡板门

如图 8 - 5 所示,具有开启 / 关闭功能,包括带有水平轴的挡板翼,执行机构为电驱动。挡板与密封空气系统相连接。挡板处于关闭位置时,挡板翼由微细钢制衬垫所密封,在挡板内形成一个空间,密封空气从这里进入,在挡板内形成正压室防止烟气从挡板一侧泄露到另一侧。 旁路挡板正常运行时采用电动执行机构,事故状态时,可在大约 25 秒内通过气动系统开启。

旁路和净烟气的挡板框架、板片和轴的材料是不锈钢,档板的密封片和螺栓是合金钢,外部件用普通碳钢制作;位于热的原烟气侧烟道的挡板由碳钢制作。

每套 FGD 烟道系统共设有 6 个烟气挡板。所有烟气挡板均采用双叶片百叶挡板,具有开启 / 关闭功能,采用电动机驱动。

表 8 - 3 挡板特征参数

原烟气挡板

增压风机出口挡板

净烟气挡板

旁路挡板

漏 风 率

0

0

0

0

开启时间

≤ 50s

≤ 50s

≤ 50s

最快 10s

关闭时间

50s

50s

50s

50s

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分 值:100分 85分 70分 55分 40分 25分 10分 0分

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