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010203
Rauchgasentschwefelung
Projektvorstellung
Technische Vorteile von Entschwefelungssprühtürmen:
1. Das technische Design zur Integration von Rauchbeseitigung, Entschwefelung, Stickstoffentfernung, Staubentfernung und Entwässerung wird gleichzeitig abgeschlossen. Die Struktur ist einfach und kompakt, der Prozess ist vernünftig, das Innere ist nicht leicht zu skalieren und zu verstopfen, und das Rauchgas trägt kein Wasserdesign.
2. Die effektive Flächenauslastung innerhalb der Anlage ist auf 100 % ausgelegt, und der Ruß wird während des gesamten Reinigungsprozesses vollständig in einer alkalischen Wasserlösung aufgelöst, um einen effizienten Stoffaustauscheffekt zu erzielen.
3. Anwendung eines hocheffizienten externen Spritzsprühzerstäubungsdesigns, internes Gerätedesign ohne Verschleißteile, um die effizienteste Entschwefelung und Staubentfernung sicherzustellen; Bilden Sie den ausreichendsten Massentransferprozess von Rauchgas und alkalischer Lösung, um die effizienteste Entschwefelung und Staubentfernung sicherzustellen;
5. Glatte Rauchgaskanalkonstruktion im Inneren des Geräts, Rauchgasrichtung ohne toten Winkel, reduziert den Wärmewiderstand des Rauchgases, gewährleistet die Wirkung unter den Konstruktionsbedingungen und beeinträchtigt nicht den Betrieb von Kesseln und anderen Verbrennungsgeräten;
Typischer Typ eines Entschwefelungsabsorptionsturms
Das Absorptionsturmsystem ist die Kernkomponente der nassen Rauchgasentschwefelungsanlage. Entsprechend seiner Funktionen ist der Absorptionsturm von oben nach unten in einen Entnebelungsbereich (Gasbereich), einen Zerstäubungs-Absorptionsbereich (Gas-Flüssigkeits-Mischbereich) und einen Oxidationsbereich (Flüssigkeitsbereich) unterteilt. Die wichtigsten chemischen Reaktionen, wie die Entfernung von SO2 aus dem Rauchgas und die Oxidation von Calciumsulfit, dem Entschwefelungsprodukt, finden im Absorptionsturm statt.
Die Hauptausrüstung, die im Absorptionsturm von unten nach oben installiert ist, umfasst im Allgemeinen eine Schlammmischanlage, ein Rohrleitungsnetz zur Verteilung oxidierter Luft, eine Rauchgasverteilungsvorrichtung am Eingang des Absorptionsturms, eine Schlammsprühvorrichtung, eine Nebelentfernungsvorrichtung und ein Spülwassersystem usw.
Nassentschwefelungsabsorptionstürme haben viele verschiedene Strukturen. Je nach Gas-Flüssigkeits-Kontaktmodus können Entschwefelungstürme in Sprühtürme, Blasentürme, Flüssigkeitssäulentürme und Füllkörpertürme usw. unterteilt werden. Sprühtürme haben die Vorteile hoher Effizienz, geringer Widerstandsfähigkeit und hoher Verfügbarkeit und sind der führende Turmtyp im Nassentschwefelungsprozess von Kalkstein und Gips.
1. Sprühturm
Der Sprühturm, auch Sprühwäscher genannt, ist der vorherrschende Turmtyp der Nass-REA-Anlagen und basiert üblicherweise auf einem Gegenstromkontakt zwischen Rauchgas und Schlamm. Im oberen Teil des Absorptionsturms sind mehrere Düsenschichten angeordnet und der Entschwefelungsschlamm bildet durch die Zerstäuberdüsen einen flüssigen Nebel. Wenn Rauchgas und Schlammnebel vollständig in umgekehrter Richtung in Kontakt kommen, wird SO2 absorbiert. Die meisten Verunreinigungen wie CI, F- und Staub im Rauchgas werden ebenfalls im Absorptionsturm entfernt. Der Absorberschlamm, der Gips, Staub und Verunreinigungen enthält, wird teilweise in das Gipsentwässerungssystem abgeleitet. Der Kalksteinschlamm wird im Kreislauf zu Sprühschichtdüsen gepumpt, die in unterschiedlichen Höhen im Turm angeordnet sind. Die Düsen bestehen aus verschleißfesten Materialien. Der Schlamm wird aus der Düse nach unten gesprüht, bildet feine, verstreute Tröpfchen und fällt herab. Gleichzeitig strömt das Rauchgas gegen die Strömung, wobei Gas und Flüssigkeit vollständig in Kontakt kommen und das Kohlendioxid auswaschen.
Die Theorie der Schwefeldioxidabsorption im Absorptionsturm untersucht den Stoffaustauschprozess und den chemischen Absorptionsprozess der Gas-Flüssigkeits-Phase in einem kleinen Bereich entsprechend den unterschiedlichen Gas-Flüssigkeits-Kontaktmodi. Sie umfasst hauptsächlich die Filmtheorie, die Osmosetheorie und die Theorie der Oberflächenerneuerung.
Der abgebildete Sprühturm ist mit einer Schicht aus einer Legierungswanne ausgestattet. Diese von B&W entwickelte Technologie kann die Stoffaustauscheffizienz von zwei Gas-Flüssigkeits-Phasen verbessern und das Flüssig-Gas-Verhältnis effektiv senken. Der Wannen-Rauchgaswiderstand ist jedoch hoch (der Widerstand einer Wannenschicht beträgt etwa 500 Pa), und der Wettbewerbsvorteil ist vor der nationalen Einführung ultraniedriger Emissionen begrenzt. Sie wird nur bei Projekten mit hoher SOz-Konzentration und hoher Entschwefelungseffizienz am Eingang des Entschwefelungsturms eingesetzt. In den letzten Jahren wurde im Zuge der kontinuierlichen Förderung der Umwandlung in ultraniedrige Emissionen bei einigen Projekten die Doppelwannentechnologie eingeführt, um die Änderungen an bestehenden Absorptionstürmen zu reduzieren und eine relativ hohe Entschwefelungseffizienz zu erreichen, ohne das Flüssig-Gas-Verhältnis zu erhöhen.
Das Prinzip der Bodenwanne zur Verbesserung der Entschwefelungseffizienz besteht darin, dass eine Schlammschicht auf der Strömungsverstärkungsplatte aufrechterhalten wird, die gleichmäßig entlang der Löcher strömt und einen gewissen Flüssigkeitsfilm bildet, sodass der Schlamm gleichmäßig verteilt wird. Der Flüssigkeitsfilm verlängert die Kontaktzeit zwischen Rauchgas und Schlamm im Absorptionsturm. Wenn Rauchgas die Bodenwanne durchströmt, ist der Gas-Flüssigkeits-Kontakt vollständig, und die turbulente Strömung über der Bodenwanne ist intensiv, was den Stoffübergang vom SO zum Schlamm verstärkt. Die gebildete Schlammschaumschicht vergrößert die Gas-Flüssigkeits-Kontaktfläche, verbessert die Auslastung des Absorbers und kann das Flüssigkeits-Gas-Verhältnis sowie die Menge des zirkulierenden Schlammnebels wirksam reduzieren. Im Vergleich zum leeren Turm haben Absorptionstürme mit Bodenwanne jedoch den Nachteil, dass der Widerstand des Absorptionsturms relativ hoch ist und der Stromverbrauch des Booster-Ventilators hoch ist.
Der Luftstromhomogenisierungseffekt des Doppelbodens besteht darin, dass das Rauchgas nach dem Eintritt in den Absorptionsturm zunächst den Boden im Turm durchströmt und die Homogenisierung der Gas-Flüssigkeits-Phase mit dem Flüssigkeitsfilm auf dem Boden reguliert. Der optimale Kontakt zwischen Gas und Schlamm kann über die gesamte Höhe des Absorptionsbereichs erreicht werden. Im Vergleich zum Einzelboden verfügt der Doppelboden über eine zusätzliche Flüssigkeitsfilmschicht, wodurch der Gas-Flüssigkeits-Austausch ausreichender, die Gasphasenverteilung besser und der Desynergieeffekt deutlicher wird.
Die Legierungsschale des Absorptionsturms hat folgende Funktionen:
(1) Gleichmäßige Luftstromverteilung. Das Rauchgas tritt durch den Einlass des Absorptionsturms ein und bildet eine Wirbelzone. Die Strömungsgeschwindigkeit des Rauchgases nimmt nach dem Durchströmen der Legierungsschale von unten nach oben ab und strömt gleichmäßig durch den Sprühbereich des Absorptionsturms. Je größer der Durchmesser des Sprühturms, desto wichtiger ist die mechanische Gleichverteilung. Wird keine solche Schale verwendet, führt dies zu einer ungleichmäßigen Rauchgasströmung in den einzelnen Bereichen des Absorptionsturms, d. h., manche Bereiche verfügen über zu wenig, manche über zu viel Absorptionsmittel, was insbesondere bei der Entschwefelung großer Anlagen wichtig ist. Die Abbildung zeigt einen Vergleich der Strömungsgeschwindigkeitsverteilung des Rauchgases im Absorptionsturmabschnitt vor und nach dem Einbau der Legierungsschale. Abbildung (a) zeigt die Strömungsfeldverteilung des Rauchgases im leeren Turm, wenn es in den Absorptionsturm eintritt und die Sprühschicht erreicht. Sie zeigt eine sehr starke Schrägströmung. Abbildung (b) zeigt die Strömungsfeldverteilung des Rauchgases im Bodenturm, wenn es in den Absorptionsturm eintritt und die Sprühschicht erreicht. Das Rauchgas strömt durch den Boden und wird zu einer gleichmäßigen Verteilung gezwungen, wodurch die Aufschlämmungsverteilung der Sprühschicht besser angepasst werden kann.
(2) Gleichmäßig verteilte Aufschlämmung. Eine Schicht Aufschlämmung wird auf dem Tablett gehalten und läuft gleichmäßig entlang der Löcher nach unten, um die Aufschlämmung gleichmäßig zu verteilen.
(3) Die Entschwefelung wird verstärkt und die Ausnutzung des Absorptionsmittels verbessert. Die Drossel- und Sprühwirkung der Bodenöffnung erhöht die Geschwindigkeit des Stoffaustauschs von SO2 zu den Schlammtröpfchen im Rauchgas. Die auf dem Boden gebildete Schaumschicht einer bestimmten Höhe verlängert zudem die Verweilzeit des Schlamms und vergrößert die Gas-Flüssigkeits-Kontaktfläche.
Beim Durchströmen des Gases kann der Gas-Flüssigkeits-Kontakt dazu beitragen, einen Teil der Schadstoffkomponenten zu absorbieren, wodurch das Flüssigkeits-Gas-Verhältnis effektiv reduziert, die Auslastung der Absorptionsmittel verbessert und der Durchfluss und Stromverbrauch der Umwälzpumpe für Schlamm reduziert werden. Die Studie zeigt, dass die einschichtige Schale den Stoffaustauscheffekt um etwa 50 % verbessern und das Flüssigkeits-Gas-Verhältnis um 15–30 % reduzieren kann.
(4) Niedriger Absorptionsturm. Eine gute Absorptionswirkung kann das Flüssigkeits-Gas-Verhältnis und die Sprühschicht reduzieren, sodass die Höhe des Absorptionsturms reduziert wird. Ein niedriger Absorptionsturm sorgt für eine kleine Korrosionsschutzfläche und ein geringes Gewicht, wodurch die Investition in das gesamte Absorptionssystem reduziert wird und die Betriebs- und Wartungskosten niedrig sind.
(5) Keine Verkalkung. Die Schale besteht aus legiertem Stahl, ist robust und verfügt über selbstreinigende Eigenschaften sowie einen starken Schaumeffekt. Sie kann außerdem feste Partikel entfernen und durch intensives Waschen mit Schlamm verhindern, dass sich auf der Schale Kalk absetzt.
(6) Bequeme Wartung. Die Wanne kann während der Installation des Absorptionsturms als temporäre Installationsplattform und nach der Inbetriebnahme als Wartungsplattform für die Sprühschicht und den Wolkenentferner verwendet werden. Sie kann direkt repariert werden, ohne dass die Aufschlämmung im Turm entleert werden muss und ohne dass ein Gerüst erforderlich ist. Das spart Zeit und Mühe.
(7) Energieeinsparung. Neben den oben genannten Eigenschaften besteht der größte Vorteil poröser Schalen darin, dass sie viel Strom sparen. Das niedrigere Flüssigkeits-Gas-Verhältnis und die geringere Absorberhöhe reduzieren die Leistung der Umwälzpumpe erheblich, und der Energiespareffekt kann den durch den Schalenwiderstand verursachten Anstieg der Lüfterleistung ausgleichen.
(1) Gleichmäßige Verteilung des Luftstroms. Nach dem Einsetzen des Bodens ist die Gasdurchflussrate in den Absorptionsturm gut verteilt und der größte Teil der Gasdurchflussrate liegt im durchschnittlichen Durchflussbereich.
(2) Die Kalksteinauflösungsrate wurde deutlich erhöht. Der pH-Wert der Aufschlämmung auf der Schale ist mehr als 20 % niedriger als der pH-Wert im Reaktionstank, und die Auflösungsrate des Kalksteins ist direkt proportional zur Konzentration der hydratisierten Wasserstoffionen in der Aufschlämmung [H"]. Der [H+]-Wert bei pH 4,0 ist 31-mal so hoch wie der [H"]-Wert bei pH 5,5, sodass sich der Kalkstein auf der Schale leichter auflöst.
(3) Die Kontaktzeit zwischen Rauchgas und Schlamm wird deutlich verlängert. Im herkömmlichen Leerturm beträgt die Kontaktzeit zwischen Rauchgas und Schlamm etwa 3,5 s. Da der Boden den Flüssigkeitsfilm konstant halten kann, verlängert sich die Verweilzeit des Rauchgases im Absorptionsturm, und die Verweilzeit des Schlamms auf einem Einzelboden beträgt 1,8 s. Im Doppelboden-Absorptionsturm beträgt die Verweilzeit des Schlamms auf dem Boden etwa 3,5 s, und die Kontaktzeit mit dem Rauchgas ist einmal länger als im Leerturm.
(4) Komfortable Wartung. Die Einstellung der Wanne erleichtert den Betrieb und die Wartung des Absorptionsturms. Bei der Wartung der Innenteile des Turms ist es nicht erforderlich, die gesamte Aufschlämmung im Turm abzulassen, sondern lediglich eine temporäre Wartungsplattform im Turm einzurichten. Das Betriebs- und Wartungspersonal kann die Innenteile des Turms auf der Legierungswanne warten und austauschen, wodurch die Wartungszeit während des Betriebs verkürzt wird.
Im Sprühturm muss die Düse den Druckverlust unter Einhaltung der Zerstäubungsfeinheit so weit wie möglich reduzieren. Der Flüssigkeitsnebel kann den gesamten Absorptionsturm bedecken, um eine stabile und gleichmäßige Absorption zu gewährleisten. Im Oxidationstank am Turmboden wird die Luft von einem speziellen Oxidationsventilator gepumpt. Gleichzeitig verhindert das symmetrisch an der Turmwand angeordnete Rührwerk einerseits Schlammablagerungen und fördert andererseits die gleichmäßige Verteilung der oxidierten Luft. Der Tropfenabscheider befindet sich oben auf dem Absorptionsturm und entfernt die im Rauchgas mitgeführten kleinen Tröpfchen.
In der Entwicklung der Rauchgasentschwefelungstechnologie war der Sprühturm das älteste Entschwefelungsreaktionsgerät. Sein Vorteil liegt in der großen Gas-Flüssigkeits-Kontaktfläche und dem geringen Flüssigkeits-Gas-Verhältnis des Systems. Um eine gute Wirkung zu erzielen, muss der Schlammnebel jedoch gleichmäßige, winzige Tröpfchen bilden. Die Umwälzpumpe muss ausreichend Druck erzeugen und die Größe der Entschwefelungsmittelpartikel im Schlamm darf nicht zu groß sein, da sonst die Düse leicht verstopft. Dies erfordert, dass der Entschwefelungsmittel beim Mahlen eine bestimmte Körnigkeit (ca. 250 Mesh) erreicht. Daher werden hohe Anforderungen an den Mahlprozess des Entschwefelungsmittels und die Leistung der Umwälzpumpe gestellt.
Derzeit besteht ein Großteil der weltweit in Betrieb befindlichen Entschwefelungsanlagen aus Sprühtürmen. Diese Prozesstechnologie ist seit zehn Jahren im Einsatz und verfügt über die ausgereifteste Technologie. Regelmäßige Wartungen gewährleisten einen stabilen Betrieb. Reaktortürme dieser Art werden auch in vielen Entschwefelungsanlagen großer Kraftwerke in China eingesetzt. Sprühabsorptionstürme sind Turmanlagen, die SO2-Wäsche, Absorption, Oxidation und Gipskristallisation im Rauchgas integrieren. Diese Turmart wird häufig in Rauchgasentschwefelungsanlagen eingesetzt.
Der Einlasskamin des Gegenstrom-Sprühturms befindet sich üblicherweise zwischen dem Flüssigkeitsspiegel des Reaktionsbehälters und dem unteren Teil der Absorptionszone des Turmkörpers. Dieser befindet sich an der Schnittstelle zwischen dem Hochtemperatur-Rauchgas und der fallenden Aufschlämmung, die allgemein als „Trocken-Nass-Schnittstelle“ bezeichnet wird. Wenn das Rauchgas in den Absorptionsturm eintritt, wird es adiabatisch gesättigt, und entlang des Einlass-Rauchgases und der Schnittstelle zwischen trocken und nass bildet sich ein großer Temperaturgradient. In diesem Bereich sinkt die Rauchgastemperatur üblicherweise schnell von 120–150 °C auf etwa 50 °C. Aufgrund der Wirbelwirkung oder der ungleichmäßigen Verteilung des Einlass-Rauchgases wird die fallende Aufschlämmung in den Einlasskamin gebracht, und das Wasser verdunstet, nachdem die Aufschlämmung mit der heißen Wandplatte des Kamins in Kontakt gekommen ist, wodurch feste Ablagerungen entstehen. Die kontinuierliche Ansammlung von Feststoffen verringert den Einlassquerschnitt des Rauchgases und erhöht den Widerstand des Rauchsystems. Dies führt zu einem Druckanstieg des Saugzuggebläses. In schwerwiegenden Fällen läuft die Anlage mit reduzierter Last oder muss abgeschaltet werden. Die Umgebung des Einlassrauchgases ist einer der am stärksten korrodierten Bereiche im Nassentschwefelungssystem.
Die langfristige Ansammlung von Gips an der Schnittstelle zwischen Trocken- und Nassteil erhöht den Widerstand des Wind- und Rauchsystems der Anlage. Die Abschirmkappenkonstruktion dient dazu, die Schnittstelle zwischen Nass- und Trockenteil in den Turm zu drücken und sie aus der Wand des Einlasskamins herauszudrücken, um die Ablagerung übermäßiger Feststoffe im Einlasskamin zu verhindern. Alternativ kann der Einlasskamin horizontal und mit Gefälle in den Turm geführt werden, und der letzte Teil ist mit dem Turm verbunden, um eine quadratische Eimerform zu bilden.
Die Strukturmaterialien des Übergangsabschnitts des Einlassflansches werden üblicherweise aus hochnickelhaltigen Legierungen mit hoher Temperaturbeständigkeit, hoher Chlorid- und Gaskonzentrationsbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit bei niedrigem pH-Wert, Punktkorrosionsbeständigkeit und Spaltkorrosionsbeständigkeit unter Sedimenten ausgewählt, wie beispielsweise C-276- und 59-Legierungen. Wenn die Einlasstemperatur des Absorptionsturms auf etwa 100 °C sinkt, kann zum Korrosionsschutz auch das kostengünstige, hochtemperaturbeständige Glasflockenharz verwendet werden.
Sprühtürme sind die Entwicklungsrichtung von Entschwefelungstürmen im In- und Ausland und nehmen eine dominierende Stellung in der Kalkstein-Gips-Nass-REA ein. Der Entschwefelungsturm hat eine einfache Struktur, ist gut an Kohleart und Kessellaständerung anpassbar, entschwefelt effektiv und ist leicht einzustellen, bequem zu warten und kalkt oder blockiert nicht so leicht.
2. Blasensprühturm
Der JBR (Jet-Bubbt-Reaktor) gehört zu den Blasenreaktoren. Der Kernbereich des Reaktors ist der Strahlsiedereaktor. Der Reaktor ist oft hinter dem Kesselstaubsammler angeordnet, und das Rauchgas wird durch eine spezielle Gasverteilungsanlage vertikal in die darunterliegende Entschwefelungssuspension gepumpt. Dabei reagiert das SO2 im Rauchgas mit der Suspension und bildet Calciumsulfit. Die oxidierte Luft tritt von unten in den Blasenreaktor ein und wird durch das Verteilungsrohr gleichmäßig in der Suspension verteilt, um Calciumsulfit zu Calciumsulfat zu oxidieren. Dieses Verfahren stellt geringere Anforderungen an den Staubgehalt des Rauchgases und kann auch bei hoher Staubkonzentration gut funktionieren und eine höhere Entschwefelungseffizienz erzielen.
Sein Innenraum ist je nach Funktion in zwei Teile unterteilt: Blasenzone (Strahlblasenzone) und Reaktionszone.
Die Blasenzone (die Ausstoßblasenzone) ist eine durchgehende Blasenschicht aus einer großen Anzahl von Blasen, die sich kontinuierlich bilden und zerplatzen. Der Blasenbereich ist mit einem Gasdüsenrohr ausgestattet. Das Rauchgas tritt mit einer bestimmten Geschwindigkeit unterhalb des Flüssigkeitsspiegels der Suspension durch das Düsenrohr ein, vermischt sich intensiv mit der Suspension und erzeugt im Inneren eine große Anzahl von Blasen. Durch den Auftriebseffekt bewegt es sich dann im Zickzack nach oben und verteilt sich stark, wodurch eine Blasenschicht entsteht. Dabei kommen Gas und Flüssigkeit vollständig in Kontakt, und SO2 im Rauchgas wird absorbiert und reagiert zu Calciumsulfit. Auch die Flugasche im Rauchgas wird nach dem Kontakt mit dem Flüssigkeitsfilm entfernt. In der Blasenzone werden schnell und in großer Menge Blasen gebildet und zerplatzen, wodurch die Gas-Flüssigkeits-Kontaktkapazität weiter verstärkt wird. Dadurch entsteht ständig neue Kontaktfläche, während die Reaktanten von der Blasenzone in die Reaktionszone überführt werden und der Absorber erneut mit dem Rauchgas in Kontakt kommt.
Die Reaktionszone befindet sich unterhalb der Sprudelzone, und der Kalksteinschlamm wird direkt in die Reaktionszone geleitet. Oxidierte Luft tritt vom Boden der Reaktionszone ein und wird durch das Verteilungsrohr gleichmäßig im Schlamm verteilt, um Calciumsulfit zu Calciumsulfat zu oxidieren. Nach der Behandlung sprudelt das Netto-Rauchgas aus dem Schlamm auf und wird in den Schornstein abgeleitet. In der Reaktionszone werden Gas und Flüssigkeit durch Luftblasen und mechanisches Rühren (einige Sprudeltürme sind mit vertikalen Rührvorrichtungen ausgestattet) vollständig vermischt. Die durch Blasen in der Sprudelzone im Sprudelturm verursachte Flüssigkeitszirkulation ersetzt die Rolle der Schlammzirkulationspumpe im herkömmlichen Verfahren.
3. Flüssigkeitssprühsäulenturm
Der Flüssigkeitssäulenturm ist vom Typ eines leeren Turms und der Turmkörper besteht aus einer quadratischen Stahlkonstruktion. Der Flüssigkeitssäulenturm hat eine einschichtige Muttersteuerungskonfiguration und das Spritzbetonrohr ist an der Unterseite des Turmkörpers angeordnet. Die Umwälzpumpe befördert die absorbierende Aufschlämmung zum Spritzbetonmutterrohr und verteilt sie dann in jedes parallele Zweigrohr, um sie nach oben zu sprühen, wodurch eine Flüssigkeitssäule entsteht, die den gesamten Querschnitt des Entschwefelungsturms bedeckt. Das Rauchgas tritt radial vom unteren Teil des Entschwefelungsturms in den Turm ein und strömt durch die Flüssigkeitssäule nach oben. Beim Aufsteigen berührt das Rauchgas zuerst die Aufschlämmungssäule, die stromabwärts nach oben eingespritzt wird. Wenn die Aufschlämmungssäule den höchsten Punkt erreicht, verteilt sie sich und bildet gleichmäßige Tropfen, die nach hinten fallen und im Gegenstrom erneut mit dem Rauchgas von oben nach unten in Kontakt kommen. Es entsteht eine Tropfenschicht mit hoher Dichte, die die Vermischung von Rauchgas und Absorptionsflüssigkeit verbessert, einen effizienten Kontakt der beiden Phasen Gas und Flüssigkeit herstellt und die Absorptionsreaktion von SO2 beschleunigt.
Im Absorptionsbereich des gesamten Entschwefelungsturms wird die Flüssigkeitssäule nach oben gesprüht und fällt frei, wobei es ständig zur Fragmentierung und Kondensation von Flüssigkeitströpfchen kommt und ständig neue Oberflächen entstehen. Die Absorptionsfläche des Flüssigkeitssäulenturms ist höher als die des Sprühturms, was den Einfluss des niedrigen Rauchgasdurchflusses ausgleicht und die Verweilzeit der Aufschlämmung im Absorptionsbereich verlängert.
Die Flüssigkeitströpfchen in der Flüssigkeitssäule weisen einen hohen Turbulenzgrad auf und es gibt keine offensichtliche Kontaktfläche zwischen der Verflechtung von Gas und Flüssigkeit. „Die Gas-Flüssigkeits-Kontaktfläche wird im Prozess der Streuung, Kollision und Fragmentierung der absorbierenden Tröpfchen ständig aktualisiert, was die Absorption von SOz erheblich fördern kann.
Die Merkmale eines Flüssigkeitssäulenturms sind: einfache Struktur, weniger interne Komponenten; es gibt keine Anforderungen an den Staubgehalt des Rauchgases und der Prozess selbst hat eine relativ hohe Staubbehandlungskapazität; die Düse hat eine große Öffnung, die nicht leicht verstopft, und der Absorptionsbereich des Turms ist leer, um das Risiko von Ablagerungen zu verringern, sodass die Anforderungen an die Kalksteinaufbereitungsanlage nicht sehr hoch sind. Wenn die Schlammumwälzpumpe außerdem eine Frequenzumwandlungspumpe verwendet, kann das System durch Energieeinsparungen eine bessere Lastregulierungsfähigkeit aufweisen. Wenn sich die Kessellast ändert, kann lediglich die Einspritzhöhe der Flüssigkeitssäule geändert werden, um die Leistung des Entschwefelungssystems entsprechend zu ändern.
(1) Niedrige Höhe des Absorptionsturms. Aufgrund des doppelten Kontakts zwischen dem Absorptionsturm und dem Abgas ist die Höhe des Flüssigkeitssäulenturms viel geringer als die des herkömmlichen Einwegströmungsturms, insbesondere für Kohle mit mittlerem und hohem Schwefelgehalt. Die vernünftige und einfache einschichtige Spritzbetonleitung des Flüssigkeitssäulenturms vermeidet die mehrschichtige und komplexe Sprühschichtanordnung des Sprühturms und reduziert die Gesamthöhe des Absorptionsturms erheblich.
(2) Kleines Volumen des Oxidationstanks. Die Aufschlämmungskonzentration des Flüssigkeitssäulenturms beträgt im Allgemeinen 30 %, was mehr ist als etwa 20 % des Sprühturms, und das vom Oxidationstank benötigte Volumen ist viel geringer.
(3) Geringer Stromverbrauch. Da sich das Sprührohr am Boden des Absorptionsturms befindet und die Düse und die Düse auf niedriger Ebene angeordnet sind, benötigt die hohle Axialströmungsdüse mit großem Durchmesser keinen Gegendruck. Im Gegensatz zur herkömmlichen Sprühturmdüse benötigt die Aufschlämmung einen ausreichend hohen Druck. Die Förderhöhe der Umwälzpumpe wird stark reduziert, sodass der Stromverbrauch der Umwälzpumpe des Absorptionsturms relativ gering ist.
(4) Niedrige Kosten. Das Sprührohr wird über eine Buchse gesteuert, und je nach Bedarf können eine oder mehrere Umwälzpumpen installiert werden. Das gleiche Modell von Umwälzpumpen kann die Kosten von Ersatzteilen bis hin zu Betrieb und Wartung erheblich senken.
(5) Zweistufige Serie, kompakte Verbindung, hohe Entschwefelungseffizienz.
(6) Der Absorptionsturm ist einfach aufgebaut und leicht zu warten. Die Düse des Absorptionsturms hat eine hohle Struktur, die nicht leicht verstopfen kann. Die Düsen sind in einer gitterartigen Einzelschicht angeordnet.
(7) Die Düse hat keinen Gegendruck und die Druckhöhe der Umwälzpumpe ist niedrig. Niedriger Energieverbrauch, geringer Widerstand im Turm. Im Turm gibt es nur eine Schicht aus Flüssigkeitssäule und Düse, die Druckhöhe der Schlammumwälzpumpe ist niedrig und der Energieverbrauch gering.
(8) Die beiden Gas-Flüssigkeits-Phasen in der Flüssigkeitssäule kommen wiederholt in Kontakt und der Massentransfer ist ausreichend, wodurch eine hohe Entschwefelungseffizienz sichergestellt werden kann.
(9) Da das Schlammzirkulationssystem des Absorptionsturms über eine Innengewindesteuerung verfügt und die Durchflussrate des Innenrohrs bis zu einem gewissen Grad begrenzt ist, sollte die passende Auslegung der Anzahl der Schlammzirkulationspumpen und der Durchflussrate dem Schwankungsbereich der Einheitslast entsprechen und energiesparend arbeiten.
(10) Der Flüssigkeitssäulenturm hat eine rechteckige Form und das oxidierte Luftsystem sollte anhand der Testdaten des Strömungsfelds im Schlammbecken des Absorptionsturms optimiert werden, um eine gleichmäßige Verteilung der oxidierten Luft zu gewährleisten.
Die Gipsschlammkonzentration der Flüssigsäulentechnologie ist mit bis zu 28–32 % höher als bei der Sprühsäulentechnologie. Daher kann der Gipsschlamm in der Säule ohne Gipsschlammzyklon direkt zur Entwässerungsmaschine geleitet werden, und der Gips wird nach der Entwässerungsbehandlung erzeugt. Wenn der Gipsschlammzyklon nicht eingesetzt ist, kann auch der Abwasserzyklon nicht eingesetzt werden, und das Entschwefelungsabwasser wird aus dem Filtrat abgeleitet.
4. Gitterentschwefelungsturm
Der ursprüngliche Füllturm eines Entschwefelungsturms ist ein TBC (Turbulent Bed Contactor), der ringförmig gestapelte Polyethylen- oder Schaumstoffkugeln als Füllmaterial verwendet. Aufgrund von Verschleiß, Korrosion und Hitzebeständigkeit wird das Füllmaterial häufig beschädigt und verstopft die Schlammtransportleitung, wodurch das System nicht lange stabil laufen kann. In den letzten Jahren wurde für Nassentschwefelungsfülltürme ein spezielles Gitter als Füllmaterial verwendet, daher wird dieser Turm auch als Gitterturm bezeichnet. Das reguläre Füllmaterial wird sauber abgelassen.
In einem typischen Absorptionsturm mit nachgeschaltetem Gitter sprüht die Sprühvorrichtung oben auf dem Turm die Entschwefelungsaufschlämmung gleichmäßig auf die Oberseite des Gitters und träufelt sie dann von oben auf die Oberfläche des Gitters und fließt allmählich nach unten, sodass ein relativ stabiler Flüssigkeitsfilm entsteht. Das Gas fällt durch den Spalt zwischen den Füllstoffen und der Flüssigkeit und steht so in kontinuierlichem Kontakt nach unten. Schwefeldioxid wird ständig gelöst und absorbiert. Das behandelte Rauchgas passiert den Oxidationstank am Boden des Turms und gelangt dann in den Nebelabscheider.
Der Gitterturm erfordert eine gleichmäßige Verteilung der Entschwefelungssuspension auf dem Füllmaterial, und der Fallfilmprozess auf der Gitteroberfläche muss kontinuierlich und gleichmäßig erfolgen. Das Gitter muss eine große spezifische Oberfläche, einen hohen Porenanteil, hohe Korrosionsbeständigkeit, gute Festigkeit und gute Benetzbarkeit aufweisen und darf nicht zu teuer sein. Wie Sprühtürme erfordern auch Gittertürme eine bestimmte Körnung der Entschwefelungsmittel (ca. 250 Maschenweite). In der aktuellen Anwendung ist das Problem der Verkalkung und Verstopfung des Füllmaterials noch nicht vollständig gelöst, und das System benötigt eine hohe Selbstkontrollfähigkeit, um sicherzustellen, dass die gesamte Reaktion im richtigen Zustand abläuft, um das Risiko einer Verkalkung zu minimieren.
Auswahlprinzip des Absorptionsturms
(1) Aus Sicht der Benutzer ist es erforderlich, eine möglichst hohe Effizienz und eine einfache Bedienung auf der Grundlage geringer Kosten zu erreichen.
(2) Die Konstruktion des Absorptionsturms erfüllt die Anforderungen an den Stoffaustausch bei der Entschwefelungsreaktion, wodurch Nebenreaktionen (Absorption von Kohlendioxid) verhindert und der Pumpenverbrauch reduziert werden. Der Energieverbrauch des Rührwerks usw. trägt zur Steuerung des Systems bei (einschließlich pH-Wert, Flüssigkeits-Gas-Verhältnis, Anpassung des Calcium-Schwefel-Verhältnisses), um den Auslegungswert (Entschwefelungseffizienz, Calciumnutzungsrate, Oxidationsrate) sicherzustellen.
(3) Sprühturm- und Gitterturmtechnologie sind relativ ausgereift, stellen jedoch jeweils höhere Anforderungen an Düsen und Füllstoffe, da das System sonst leicht verkalkt und verstopft. Der neue JBR-Reaktor und der Flüssigkeitssäulenturm sind so konzipiert, dass ähnliche Situationen vermieden werden. Der Kontrollaufwand des Systems und der Bedarf an Entschwefelungspartikeln sind relativ gering. Darüber hinaus wirkt der Flüssigkeitssäulenturm gleichzeitig entstaubend und eignet sich besonders für die Entschwefelung von Rauchgasen mit hoher Staubkonzentration. In der Praxis hat er sich als hocheffizient, verkalkungssicher und leicht steuerbar erwiesen.
(4) Der Fortschritt der Gas-Flüssigkeits-Reaktion und der Reaktortheorie dient als Orientierung für die Entwicklung von Entschwefelungsreaktoren. Die Entwicklung von Entschwefelungsabsorptionstürmen, vom Sprühturm über den Gitterturm und den Strahlsiedeturm bis hin zum Flüssigkeitssäulenturm, spiegelt die Theorie der Gas-Flüssigkeits-Stoffübergangsreaktion und verschiedene entsprechende technische Fortschritte vollständig wider.
Layout und Prozessanforderungen des Absorptionsturms
Die Nassentschwefelung von Kalkstein und Gips eignet sich für Anlagen mit mehr als 200 MW. Bei der Anwendung dieses Verfahrens auf kleine und mittelgroße Anlagen können daher zwei Furchen und ein Turm oder drei Furchen und ein Turm verwendet werden. Der Wechsel zwischen den einzelnen Anlagen erfolgt über die Rauchgasleitklappe.
Der Körper des Absorptionsturms besteht aus Stahl und bildet die Kernausrüstung der Entschwefelungsanlage. Er umfasst eingebettete Teile, unteren Stützbalken, Bodenplatte, Wandplatte, Mittelstütze und Turmspitze. Er hat zwei Funktionen: Zum einen die Entfernung von Schwefeldioxid im Rauchgas und zum anderen die Verarbeitung der Nebenprodukte zu qualifizierten Gipsprodukten.
Da der Turmkörper in direktem Kontakt mit der schwachen Säureaufschlämmung steht, müssen Korrosionsschutzmaßnahmen ergriffen werden. In der Regel wird zur Korrosionsschutzbehandlung Gummi, Glasseide oder korrosionsbeständige Stahltapete verwendet. Bei einer Rauchgastemperatur von über 175 °C können die Korrosionsschutzschicht und die Ausrüstung des Absorptionsturms beschädigt werden. Die REA-Anlage ist mit einem Unfallspray ausgestattet, um das Rauchgas zu kühlen, den Absorptionsturm und andere Geräte zu schützen und den sicheren Betrieb der Kesselanlage zu gewährleisten.
Beschreibung2