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发布时间:2016-02-22

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本文以某5000t/d熟料水泥生产线为例,介绍采用石灰石-石膏法脱硫设计方案。我们认为石灰石-石膏法脱硫技术非常适合水泥工厂,一是脱硫效率高(达95%以上)。二是脱硫剂用的是石灰石,也可以采用窑尾窑灰。三是的副产品脱硫石膏可以用作水泥缓凝剂。合理并优化引入石灰石-石膏湿法脱硫技术至水泥行业,与同等处理废气的电厂湿法脱硫相比,投资下降超过30%且节能。

1、石灰石浆液制备系统

小于45μm石灰石粉(窑灰)送入到石灰石粉仓,再经叶轮给料机将石灰石粉卸到石灰石浆液箱中,加入工艺水配制成30%的石灰石浆液,最后经石灰石浆液泵送至吸收塔循环泵入口。本方案的石灰石粉采用水泥窑尾余热锅炉的回灰。

石灰石-石膏法脱硫工艺全流程描述

石灰石浆液制备系统全套包括:

(1)回灰输送机。用提升机把余热锅炉的回灰输送经送入石灰石粉仓,取灰点设在余热锅炉出灰输送机处。

(2)石灰石粉仓。石灰石粉仓仓体由碳钢制成,其容积为40m³,满足1d需要量。粉仓顶部设置单机收尘器,除尘器排放浓度小于30mg/Nm³。粉仓上设置料位计,出料口装有螺旋闸门。

(3)叶轮给料机。叶轮给料机用于输送石灰石粉至石灰石浆液箱。叶轮给料机采用变频调速,给料量能按要求调节以满足制浆要求。

(4)石灰石供浆系统。石灰石浆液箱的容积满足窑尾烟气脱硫系统2h的吸收剂用量,容积为8m³。石灰石浆液箱包括箱体及防腐、1台搅拌器和必要的连接管、进料出料、溢流和排水管,料位控制、检查孔及所有其他必要设施、法兰等。

石灰石浆液泵用于将石灰石浆液箱内吸收剂送往吸收塔循环泵入口,共设2台石灰石浆液泵,一用一备。

2、烟气系统

从窑尾废气排风机来的烟气由风管引至FGD系统。烟气经过脱硫烟气挡板后,进入吸收塔,与喷淋浆液逆流接触,烟气中的SO2被石灰石浆液吸收,烟气温度降低至饱和温度53℃。脱硫后的烟气经除雾器除去雾滴后,从风管经原烟囱排放到大气。

为了将FGD系统与窑尾烟气分离开来,在烟气系统中共设置2个烟气挡板门,其中1个脱硫烟气挡板,1个旁路挡板。当脱硫系统正常运行时,旁路挡板关闭,脱硫烟气挡板开启,烟气通过脱硫烟气挡板进入吸收塔进行脱硫反应。在要求关闭FGD系统的紧急状态下,旁路挡板自动快速开启,脱硫烟气挡板自动关闭。

在脱硫塔出入口设置膨胀节,用于补偿烟道热膨胀或风载引起的位移。废气排风机需要增压改造,由于脱硫系统阻力<1100Pa,考虑20%储备系数,现行废气排风机需要增压1320Pa。

3、吸收及氧化系统

吸收氧化系统是石灰石-石膏法脱硫系统的核心,主要包括吸收塔、喷淋系统、除雾器、浆液循环泵、吸收塔搅拌器、冲洗系统及氧化曝气系统。

浆液从吸收塔底部储液段通过浆液循环泵送至吸收塔上部进行喷淋,与烟气逆流接触发生化学反应,吸收烟气中的SO2,反应生产的CaSO3在吸收塔底部循环浆液池内被氧化风机鼓入的氧化空气强氧化,在吸收塔搅拌器的作用下充分反应,同时防止塔内沉积,最终生成石膏。石膏浆液由石膏排放泵排出,送入副产品处理系统。

脱硫后的烟气通过除雾器除去携带水滴,两级除雾器采用屋脊式布置在吸收塔顶部,两级除雾器均用工艺水冲洗。冲洗过程通过程序控制自动完成。

吸收塔采用钢制塔体并加内衬防腐材料,吸收塔外设置供检修维护的平台和扶梯。吸收塔内配有三层喷淋层,每组喷淋层由母管、支管、喷嘴等组成,使浆液均匀覆盖吸收塔截面。

3层喷淋层设有3台浆液循环泵。运行的浆液循环泵数量可根据水泥窑尾废气中SO2变化和对吸收浆液数量的要求来确定,理论设计为:当吸收塔入口SO2浓度在1200mg/Nm³时,3层喷淋层全部运行;当吸收塔入口SO2浓度小于800mg/Nm³时,通过停运1层喷淋层可以有效地降低运行电耗,提高运行的经济性。

石灰石-石膏法脱硫工艺全流程描述

4、副产品处理系统

副产品处理系统包括两级,第一级为旋流器,第二级为真空皮带过滤机。

从吸收塔排出的石膏浆液通过泵送入旋流器浓缩,浓缩后的石膏浆液进入到真空皮带过滤机脱水后得到的石膏(含水率小于15%),并卸入石膏库存放待运。真空皮带过滤机的滤液与旋流器的溢流液全部返回系统中循环使用。

5、工艺水系统

工艺水系统主要用于制浆系统补水、塔前喷淋、氧化空气冷却、除雾器冲洗、真空泵用水、以及设备冷却水等。

工艺水系统水源为厂区工艺水,系统共设置1台工艺水箱,1台工艺水泵。1台除雾器冲洗水泵,不采用备用泵。

设备、管道及箱罐的冲洗水和设备的冷却水回收至集水容器或浆池重复使用。

6、事故排放系统

事故排放系统主要用于收集事故时吸收塔排放的浆液,运行时各设备冲洗水、管道冲洗水、吸收塔区域冲洗水及其他区域冲洗水,并返回吸收塔。

脱硫吸收塔设1个事故浆液池。事故浆液池用于储存吸收塔在停运检修期间吸收塔浆液池中的浆液。事故浆液池设置2个搅拌器和1台事故浆液池返回泵。

在吸收塔区域设置了一个排水坑,用于收集箱罐、管道排净浆液及皮带脱水机的滤液。排水坑设置1个搅拌器和1台排水坑泵。

7、压缩空气系统

压缩空气系统利用工厂现有空压机站。

主要用于真空皮带脱水机气囊纠偏用气及变送器的吹扫等。

通过以上设计,将不常用电动阀改为手动阀;废除滤液箱、滤液冲洗泵等,与地坑系统共用;氧化风机、除雾器冲洗水泵、工艺水泵不采用备用;将DCS控制改为PLC控制;脱硫塔采用计算机模拟设计,合理选取进风口至第1层喷淋距离,在同等液气比情况下提高脱硫效果,降低了循环泵流量及运行电耗;采用灵活配置喷淋层个数,以适应不同的SO2入口浓度。是当前最佳的石灰石-石膏法脱硫设计方案。

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