گوگردزدایی از گاز دودکش
مقدمه پروژه
مزایای فنی برجهای اسپری گوگردزدایی:
۱. طراحی فنی یکپارچهسازی حذف دود، گوگردزدایی، حذف نیتروژن، حذف گرد و غبار و آبزدایی همزمان انجام میشود. ساختار ساده و جمعوجور است، فرآیند معقول است، داخلی به راحتی پوسته پوسته و مسدود نمیشود و گاز دودکش آب را حمل نمیکند.
2. میزان استفاده موثر از مساحت داخل دستگاه 100٪ طراحی شده است و دوده در کل فرآیند تصفیه به طور کامل در محلول آب قلیایی حل میشود تا به اثر انتقال جرم کارآمد دست یابد.
۳. استفاده از طراحی اتمیزه کردن پاشش خارجی با راندمان بالا، طراحی داخلی تجهیزات بدون قطعات فرسوده، برای اطمینان از کارآمدترین گوگردزدایی و حذف گرد و غبار؛ تشکیل کافیترین فرآیند انتقال جرم گاز دودکش و محلول قلیایی برای اطمینان از کارآمدترین گوگردزدایی و حذف گرد و غبار؛
5. طراحی کانال گاز دودکش صاف در داخل تجهیزات، جهت گاز دودکش بدون زاویه مرده، کاهش مقاومت حرارتی گاز دودکش، اطمینان از تأثیر در شرایط طراحی، عدم تأثیر بر عملکرد دیگهای بخار و سایر تجهیزات احتراق؛
نوع معمول برج جذب گوگردزدایی
سیستم برج جذب، جزء اصلی سیستم گوگردزدایی گاز دودکش مرطوب است. با توجه به عملکردهای مختلف، برج جذب از بالا به پایین به ناحیه مهزدایی (ناحیه گاز)، ناحیه جذب اسپری اتمیزه (ناحیه اختلاط گاز و مایع) و ناحیه اکسیداسیون (ناحیه مایع) تقسیم میشود. واکنشهای شیمیایی اصلی، مانند حذف S0z در گاز دودکش و اکسیداسیون سولفیت کلسیم، محصول گوگردزدایی، در برج جذب تکمیل میشوند.
تجهیزات اصلی نصب شده در داخل برج جذب از پایین به بالا عموماً شامل تجهیزات مخلوط کردن دوغاب، شبکه لولههای توزیع هوای اکسید شده، دستگاه توزیع گاز دودکش در ورودی برج جذب، دستگاه پاشش دوغاب، دستگاه حذف مه و سیستم آب شستشو و غیره است.
برج جذب گوگردزدایی مرطوب دارای انواع مختلفی از ساختار است، با توجه به حالتهای مختلف تماس گاز-مایع، برج گوگردزدایی را میتوان به برج اسپری، برج حبابی ستون مایع و برج بستهبندی و غیره تقسیم کرد که از این میان، برج اسپری دارای مزایای راندمان بالا، مقاومت کم، در دسترس بودن بالا است و نوع برج پیشرو در فرآیند گوگردزدایی مرطوب سنگ آهک - گچ است.
۱. برج اسپری
برج اسپری، که به عنوان اسکرابر اسپری نیز شناخته میشود، نوع برج غالب دستگاه FGD مرطوب است که معمولاً با تماس جریان مخالف بین گاز دودکش و دوغاب تنظیم میشود. چندین لایه نازل در قسمت بالایی برج جذب قرار گرفتهاند و دوغاب گوگردزدا از طریق نازل اتمیزه کننده، مه مایع تشکیل میدهد. هنگامی که گاز دودکش و مه دوغاب کاملاً در جهت معکوس در تماس هستند، SO2z جذب میشود. اکثر ناخالصیها مانند CI، F- و گرد و غبار موجود در گاز دودکش نیز در برج جذب حذف میشوند. دوغاب جاذب حاوی گچ، گرد و غبار و ناخالصیها تا حدی در سیستم آبگیری گچ تخلیه میشود. دوغاب سنگ آهک از طریق گردش به نازلهای لایه اسپری که در ارتفاعات مختلف برج قرار گرفتهاند، پمپ میشود. نازلها از مواد مقاوم در برابر سایش ساخته شدهاند. دوغاب از نازل به پایین پاشیده میشود تا قطرات کوچک پراکنده تشکیل شود و به پایین سقوط کند. در همان زمان، گاز دودکش در خلاف جهت جریان به بالا جریان مییابد، که در طی آن گاز و مایع کاملاً با هم تماس پیدا کرده و دی اکسید را میشویند.
نظریه جذب دی اکسید گوگرد در برج جذب، مطالعه فرآیند انتقال جرم و فرآیند جذب شیمیایی فاز گاز-مایع در یک ناحیه کوچک با توجه به حالت تماس مختلف گاز-مایع است. این نظریه عمدتاً شامل نظریه فیلم، نظریه اسمز و نظریه تجدید سطح است.
برج اسپری نشان داده شده در شکل به یک لایه سینی آلیاژی مجهز شده است. این فناوری که توسط شرکت B&W طراحی شده است، میتواند راندمان انتقال جرم دو فاز گاز-مایع را افزایش داده و نسبت مایع-گاز را به طور مؤثر کاهش دهد. با این حال، مقاومت گاز دودکش سینی زیاد است (مقاومت یک لایه سینی حدود ۵۰۰ پاسکال است) و مزیت رقابتی آن قبل از معرفی انتشار بسیار کم ملی محدود است. این فناوری فقط برای پروژههایی با غلظت بالای SO2z و راندمان بالای گوگردزدایی در ورودی برج گوگردزدایی استفاده میشود. در سالهای اخیر، با ترویج مداوم تبدیل بسیار کم انتشار، برخی از پروژهها فناوری پالت دوتایی را به کار گرفتهاند تا تغییرات در برج جذب موجود را کاهش داده و راندمان گوگردزدایی نسبتاً بالایی را بدون افزایش نسبت مایع-گاز برآورده کنند.
اصل سینی برای بهبود راندمان گوگردزدایی این است که میتوان لایهای از دوغاب را روی صفحه تقویت جریان اشتراکی حفظ کرد که میتواند به طور یکنواخت در امتداد سوراخها جریان یابد تا درجه خاصی از فیلم مایع را تشکیل دهد، به طوری که دوغاب به طور یکنواخت توزیع شود. فیلم مایع زمان تماس بین گاز دودکش و دوغاب را در برج جذب افزایش میدهد. هنگامی که گاز دودکش از سینی عبور میکند، تماس گاز-مایع کامل است و جریان آشفته بالای سینی شدید است که انتقال جرم از SO2 به دوغاب را تقویت میکند. لایه فوم دوغاب تشکیل شده سطح تماس گاز-مایع را گسترش میدهد، میزان استفاده از جاذب را بهبود میبخشد و میتواند نسبت مایع-گاز و میزان اسپری دوغاب در گردش را به طور موثر کاهش دهد. با این حال، در مقایسه با برج خالی، عیب برج جذب با نصب سینی این است که مقاومت برج جذب نسبتاً زیاد است و مصرف برق فن تقویت کننده زیاد است.
اثر همگنسازی جریان هوا در سینی دوتایی به این صورت است که پس از ورود گاز دودکش به برج جذب، ابتدا از سینی موجود در برج عبور کرده و همگنسازی فاز گاز-مایع را با فیلم مایع روی سینی تنظیم میکند. تماس بهینه بین گاز و دوغاب میتواند در بالای کل ارتفاع ناحیه جذب حاصل شود. در مقایسه با سینی تکی، سینی دوتایی یک لایه فیلم مایع بیشتر دارد، تبادل گاز-مایع کافیتر است، توزیع فاز گاز بهتر است و اثر عدم همافزایی آشکارتر است.
سینی آلیاژ برج جذب دارای عملکردهای زیر است:
(1) توزیع یکنواخت جریان هوا. گاز دودکش از طریق ورودی برج جذب وارد میشود و یک ناحیه گردابی تشکیل میدهد. سرعت جریان گاز دودکش پس از عبور از سینی آلیاژی از پایین به بالا کاهش مییابد و به طور یکنواخت از ناحیه پاشش برج جذب عبور میکند. هرچه قطر برج پاشش بزرگتر باشد، حفظ توزیع یکنواخت با استفاده از وسایل مکانیکی اهمیت بیشتری دارد. اگر از این نوع سینی استفاده نشود، باعث میشود گاز دودکش در هر ناحیه از برج جذب ناهموار باشد، یعنی برخی از نواحی جاذب ناکافی و برخی از نواحی جاذب بیش از حد باشند که این امر به ویژه برای گوگردزدایی واحدهای بزرگ اهمیت دارد. مقایسه توزیع سرعت جریان گاز دودکش در بخش برج جذب قبل و بعد از اضافه شدن سینی آلیاژی در شکل نشان داده شده است. شکل (الف) توزیع میدان جریان گاز دودکش در برج خالی را هنگام ورود به برج جذب و رسیدن به لایه پاشش نشان میدهد که نشان میدهد جریان بایاس بسیار جدی است. شکل (ب) توزیع میدان جریان گاز دودکش در برج سینی را هنگام ورود به برج جذب و رسیدن به لایه پاشش نشان میدهد. گاز دودکش از سینی عبور میکند و مجبور میشود به طور مساوی توزیع شود، که میتواند با توزیع دوغاب لایه اسپری بهتر مطابقت داشته باشد.
(2) پخش یکنواخت دوغاب. یک لایه دوغاب روی سینی نگه داشته میشود و به طور یکنواخت در امتداد سوراخها جریان مییابد تا دوغاب به طور یکنواخت توزیع شود.
(3) تقویت گوگردزدایی و بهبود میزان استفاده از جاذب. اثر خفهکنندگی و پاشش سوراخ سینی، سرعت انتقال جرم SO2 به قطرات دوغاب در گاز دودکش را افزایش میدهد. لایه فوم با ارتفاع مشخص که روی سینی تشکیل میشود، زمان ماندگاری دوغاب را نیز طولانیتر کرده و سطح تماس گاز-مایع را افزایش میدهد.
وقتی گاز عبور میکند، تماس گاز-مایع میتواند در جذب بخشی از اجزای آلاینده نقش داشته باشد، به طوری که به طور موثر نسبت مایع-گاز را کاهش میدهد، میزان استفاده از جاذبها را بهبود میبخشد، جریان و مصرف برق پمپ دوغاب در گردش را کاهش میدهد. این مطالعه نشان میدهد که سینی تک لایه میتواند اثر انتقال جرم را حدود 50٪ بهبود بخشد و نسبت مایع-گاز را 15٪ تا 30٪ کاهش دهد.
(4) برج جذب کم. اثر جذب خوب میتواند نسبت مایع به گاز و لایه اسپری را کاهش دهد، به طوری که ارتفاع برج جذب کاهش مییابد. برج جذب کم باعث میشود ناحیه ضد خوردگی آن کوچک، وزن سبک، کل سرمایهگذاری سیستم جذب کاهش یابد، هزینههای بهرهبرداری و نگهداری کم باشد.
(5) بدون پوسته پوسته شدن. سینی از فولاد آلیاژی ساخته شده، محکم است و دارای ویژگیهای خود تمیز شوندگی و اثر کف قوی است، میتواند ذرات جامد را بیشتر حذف کند، دوغاب را به شدت شستشو دهد تا سینی پوسته پوسته نشود.
(6) نگهداری راحت. سینی میتواند به عنوان سکوی نصب موقت در مرحله نصب برج جذب استفاده شود و پس از راهاندازی به عنوان سکوی نگهداری برای لایه اسپری و ابرزدا استفاده شود. میتوان آن را مستقیماً بدون تخلیه دوغاب در برج و بدون داربست تعمیر کرد و در زمان و تلاش صرفهجویی کرد.
(7) صرفهجویی در مصرف انرژی. علاوه بر ویژگیهای فوق، بزرگترین مزیت سینی متخلخل، صرفهجویی زیاد در مصرف برق است. نسبت مایع به گاز کمتر و ارتفاع جاذب کمتر، قدرت پمپ گردشی را به میزان زیادی کاهش میدهد و اثر صرفهجویی در مصرف انرژی میتواند افزایش قدرت فن ناشی از مقاومت سینی را جبران کند.
(1) توزیع یکنواخت جریان هوا. پس از تنظیم سینی، سرعت جریان گاز ورودی به برج جذب به خوبی توزیع شده و بیشتر سرعت جریان گاز در محدوده متوسط سرعت جریان قرار دارد.
(2) سرعت انحلال سنگ آهک به طور قابل توجهی افزایش یافت. مقدار pH دوغاب روی سینی بیش از 20٪ کمتر از مقدار pH در مخزن واکنش است و سرعت انحلال سنگ آهک مستقیماً با غلظت یونهای هیدروژن هیدراته در دوغاب [H₂] متناسب است. [H+] در pH 4.0، 31 برابر [H₂] در pH 5.5 است، بنابراین حل کردن سنگ آهک روی سینی آسانتر است.
(3) زمان تماس بین گاز دودکش و دوغاب به میزان زیادی افزایش مییابد. زمان تماس بین گاز دودکش و دوغاب در برج خالی سنتی حدود 3.5 ثانیه است. از آنجا که سینی میتواند لایه مایع با ارتفاع ثابت را حفظ کند، زمان اقامت گاز دودکش در برج جذب افزایش مییابد و زمان ماندگاری دوغاب روی یک سینی 1.8 ثانیه است. برای برج جذب دو سینی، زمان ماندگاری دوغاب روی سینی حدود 3.5 ثانیه است و زمان تماس گاز دودکش 1 برابر بیشتر از برج خالی است.
(4) نگهداری راحت. تنظیم سینی میتواند عملیات و نگهداری برج جذب را راحت کند. در طول نگهداری قطعات داخلی برج، نیازی به تخلیه تمام دوغاب موجود در برج نیست، بلکه فقط باید یک سکوی نگهداری موقت در برج ایجاد شود. پرسنل بهرهبرداری و نگهداری میتوانند قطعات داخلی برج را که روی سینی آلیاژی قرار دارند، نگهداری و تعویض کنند و زمان نگهداری را در حین کار کاهش دهند.
در برج اسپری، نازل باید تا حد امکان افت فشار را کاهش دهد، مشروط بر اینکه ریزدانه بودن اتمیزاسیون رعایت شود و غبار مایع بتواند کل بخش برج جذب را پوشش دهد تا به پایداری و یکنواختی جذب دست یابد. در مخزن اکسیداسیون در پایین برج، هوا توسط یک فن اکسیداسیون مخصوص پمپ میشود. همزمان، همزن که به صورت متقارن روی دیواره برج قرار گرفته است، میتواند از یک طرف از رسوب دوغاب جلوگیری کند و از طرف دیگر، اثر توزیع یکنواخت هوای اکسید شده را افزایش دهد. حذف کننده غبار در بالای برج جذب قرار گرفته است تا قطرات کوچک موجود در گاز دودکش را حذف کند.
در توسعه فناوری گوگردزدایی گاز دودکش، برج اسپری اولین دستگاه واکنش گوگردزدایی است. مزیت آن این است که میتواند سطح تماس گاز-مایع بزرگی تشکیل دهد و نسبت مایع-گاز سیستم کم است. با این حال، برای اطمینان از اثر خوب، اسپری دوغاب قطرات ریز یکنواختی تشکیل میدهد، پمپ گردش باید فشار کافی را فراهم کند، اندازه ذرات گوگردزدا در دوغاب نمیتواند خیلی بزرگ باشد، در غیر این صورت نازل به راحتی مسدود میشود. این امر مستلزم آن است که گوگردزدا در فرآیند سنگزنی به دانهبندی خاصی (حدود 250 مش) برسد. بنابراین، این دستگاه الزامات بالایی در فرآیند سنگزنی گوگردزدا و عملکرد پمپ گردش دارد.
در حال حاضر، بخش بزرگی از کارخانههای گوگردزدایی در حال کار در جهان، این نوع برج اسپری هستند. با توجه به عملکرد واقعی 10 سال گذشته، این فناوری فرآیندی بالغترین است و نگهداری منظم میتواند عملکرد پایدار دستگاه را تضمین کند. این نوع برج راکتور همچنین در بسیاری از واحدهای گوگردزدایی نیروگاههای بزرگ معرفی شده در چین استفاده میشود. برج جذب اسپری، یک تجهیزات برج است که شستشوی SO2z، جذب، اکسیدکننده و تبلور گچ را در گاز دودکش ادغام میکند. این نوع برج به طور گسترده در کارخانههای گوگردزدایی گاز دودکش استفاده میشود.
دودکش ورودی برج اسپری جریان مخالف معمولاً بین سطح مایع مخزن واکنش و قسمت پایینی ناحیه جذب بدنه برج قرار میگیرد که در سطح مشترک بین گاز دودکش با دمای بالا و دوغاب در حال سقوط برای اولین بار قرار دارد که معمولاً به عنوان "سطح مشترک خشک-مرطوب" شناخته میشود. هنگامی که گاز دودکش وارد برج جذب میشود، به صورت آدیاباتیک اشباع میشود و یک گرادیان دمایی بزرگ در امتداد گاز دودکش ورودی و سطح مشترک بین خشک و مرطوب تشکیل میشود. در این ناحیه، دمای گاز دودکش معمولاً به سرعت از 120 تا 150 درجه سانتیگراد به حدود 50 درجه سانتیگراد کاهش مییابد. به دلیل عملکرد گردابی یا توزیع ناهموار گاز دودکش ورودی، دوغاب در حال سقوط به داخل دودکش ورودی آورده میشود و پس از تماس دوغاب با صفحه دیواره داغ دودکش، آب تبخیر میشود و در نتیجه رسوبات جامد تشکیل میشود. تجمع مداوم مواد جامد، سطح جریان گاز دودکش ورودی را کاهش میدهد، مقاومت سیستم دود را افزایش میدهد و در نتیجه باعث افزایش ناگهانی فن مکش القایی میشود و در موارد جدی، واحد با بار کمتری کار میکند یا مجبور به توقف میشود. محیط گاز دودکش ورودی مشخص میکند که این قسمت یکی از شدیدترین مناطق خورده شده در سیستم گوگردزدایی گاز دودکش مرطوب است.
تجمع گچ در سطح مشترک خشک و مرطوب برای مدت طولانی منجر به افزایش مقاومت سیستم باد و دود واحد میشود. از ساختار کلاهک محافظ برای هل دادن سطح مشترک خشک و مرطوب به داخل برج و خارج کردن آن از دیواره ورودی دودکش استفاده میشود تا از رسوب بیش از حد جامدات در ورودی دودکش جلوگیری شود. یا ورودی دودکش را به صورت افقی و با شیب به داخل برج بسازید و قسمت انتهایی آن را به شکل یک سطل مربع به برج متصل کنید.
مواد ساختاری بخش انتقال فلنج ورودی معمولاً از آلیاژهای نیکل بالا با مقاومت در برابر دمای بالا، مقاومت در برابر کلرید و گاز با غلظت بالا، مقاومت در برابر خوردگی با pH پایین، مقاومت در برابر خوردگی نقطهای و مقاومت در برابر خوردگی شکافی در زیر رسوبات، مانند آلیاژهای C-276 و 59 انتخاب میشوند. هنگامی که دمای دودکش ورودی برج جذب به حدود 100 درجه سانتیگراد کاهش مییابد، رزین شیشهای مقاوم در برابر دمای بالا با قیمت پایین نیز میتواند برای محافظت در برابر خوردگی استفاده شود.
برج اسپری، جهت توسعه برج گوگردزدایی در داخل و خارج از کشور است که جایگاه غالب را در FGD سنگ آهک-گچ-مرطوب اشغال میکند. برج گوگردزدایی دارای ساختار ساده، سازگاری قوی با نوع زغال سنگ و تغییر بار دیگ بخار، گوگردزدایی مؤثر و تنظیم آسان، نگهداری راحت و عدم رسوبگذاری یا گرفتگی آسان است.
۲. برج اسپری حباب
JBR (رآکتور جت حبابی) متعلق به رآکتور حبابی است. هسته رآکتور، رآکتور جت جوشان است. رآکتور اغلب پس از جمع کننده گرد و غبار دیگ بخار قرار میگیرد و گاز دودکش به صورت عمودی از طریق تجهیزات توزیع گاز ویژه به داخل دوغاب گوگردزدا که مستقیماً در زیر آن قرار دارد، پمپ میشود. در این فرآیند، S0z موجود در گاز دودکش با دوغاب در تماس کامل واکنش میدهد تا سولفیت کلسیم تولید کند. هوای اکسید شده از پایین رآکتور حبابی وارد میشود و از طریق لوله توزیع به طور یکنواخت در دوغاب توزیع میشود تا سولفیت کلسیم را به سولفات کلسیم اکسید کند. این فرآیند نیاز کمتری به میزان گرد و غبار گاز دودکش دارد و میتواند در شرایط غلظت بالای گرد و غبار، به خوبی کار کند و راندمان گوگردزدایی بالاتری را به دست آورد.
فضای داخلی آن بر اساس عملکرد به دو بخش تقسیم میشود: منطقه حبابزایی (منطقه حباب جت) و منطقه واکنش.
ناحیه حبابزایی (ناحیه حباب خروجی) یک لایه حباب پیوسته است که از تعداد زیادی حباب تشکیل و شکسته میشود. ناحیه حبابزایی مجهز به یک لوله جت گاز است و گاز دودکش اصلی با سرعت مشخصی از طریق لوله جت به زیر سطح مایع دوغاب وارد میشود، به شدت با دوغاب مخلوط میشود و تعداد زیادی حباب در داخل تولید میکند. سپس، به دلیل اثر شناوری، به صورت زیگزاگ به سمت بالا حرکت میکند و به شدت پراکنده میشود و در نتیجه یک لایه حباب تشکیل میشود. در این فرآیند، گاز و مایع به طور کامل با هم تماس پیدا میکنند و SO2 موجود در گاز دودکش جذب و واکنش داده و سولفیت کلسیم تولید میشود. خاکستر بادی موجود در گاز دودکش نیز پس از تماس با فیلم مایع حذف میشود. حبابهای موجود در ناحیه حبابزایی به مقدار زیاد و به سرعت تولید و شکسته میشوند و ظرفیت تماس گاز-مایع را بیشتر تقویت میکنند و در نتیجه دائماً سطح تماس جدیدی ایجاد میکنند، در حالی که واکنشدهندهها را از ناحیه حبابزایی به ناحیه واکنش منتقل میکنند و تماس جاذب تازهای با گاز دودکش برقرار میکنند.
منطقه واکنش زیر منطقه حبابزن قرار دارد و دوغاب سنگ آهک مستقیماً به منطقه واکنش تغذیه میشود. هوای اکسید شده از پایین منطقه واکنش وارد میشود و از طریق لوله توزیع به طور یکنواخت در دوغاب توزیع میشود تا سولفیت کلسیم را به سولفات کلسیم اکسید کند. پس از تصفیه، گاز دودکش خالص از دوغاب حباب میزند و به داخل دودکش تخلیه میشود. در منطقه واکنش، به دلیل حباب زدن هوا و هم زدن مکانیکی (برخی از برجهای حبابزن مجهز به دستگاههای همزن عمودی هستند)، گاز و مایع کاملاً مخلوط میشوند. گردش مایع ناشی از حبابها در منطقه حبابزن در برج حبابزن، جایگزین نقش پمپ گردش دوغاب در فرآیند سنتی میشود.
۳. برج ستونی اسپری مایع
برج ستون مایع از نوع برج خالی است و بدنه برج از جنس فولاد مربعی شکل است. برج ستون مایع از پیکربندی کنترل مادر تک لایه استفاده میکند و لوله شاتکریت در پایین بدنه برج قرار دارد. پمپ گردشی، دوغاب جاذب را به لوله مادر شاتکریت میفرستد و سپس آن را به هر لوله شاخه موازی پراکنده میکند تا به سمت بالا پاشیده شود و یک ستون مایع تشکیل دهد که کل سطح مقطع برج گوگردزدایی را پوشش میدهد. گاز دودکش به صورت شعاعی از قسمت پایین برج گوگردزدایی وارد برج میشود و از ستون مایع به سمت بالا عبور میکند. در فرآیند بالا آمدن، گاز دودکش ابتدا با ستون دوغابی که به سمت پایین تزریق میشود، تماس پیدا میکند. پس از رسیدن ستون دوغاب به بالاترین نقطه، پراکنده میشود و قطرات یکنواختی را تشکیل میدهد که به عقب میافتند و دوباره از بالا به پایین با گاز دودکش در خلاف جهت جریان تماس پیدا میکنند. یک لایه قطرات با چگالی بالا تشکیل دهید، اختلاط گاز دودکش و مایع جذب را بهبود بخشید، تماس دو فازی گاز و مایع را کارآمد کنید و واکنش جذب SO2 را تسریع کنید.
در ناحیه جذب کل برج گوگردزدایی، ستون مایع به سمت بالا پاشیده شده و آزادانه سقوط میکند، تکهتکه شدن و چگالش قطرات مایع دائماً رخ میدهد و سطوح جدیدی دائماً ایجاد میشوند. ناحیه جذب برج ستون مایع بیشتر از برج اسپری است که تأثیر سرعت جریان کم گاز دودکش را جبران میکند و زمان اقامت دوغاب را در ناحیه جذب افزایش میدهد.
قطرات مایع در ستون مایع دارای درجه بالایی از آشفتگی هستند و هیچ سطح تماس آشکاری بین گاز و مایع در هم تنیده وجود ندارد. "سطح تماس گاز-مایع به طور مداوم در فرآیند پراکندگی، برخورد و تکه تکه شدن قطرات جاذب به روز میشود که میتواند جذب SO2 را تا حد زیادی افزایش دهد."
ویژگیهای برج ستون مایع عبارتند از: ساختار ساده، اجزای داخلی کمتر؛ نیازی به وجود گرد و غبار در گاز دودکش نیست و خود فرآیند ظرفیت تصفیه گرد و غبار نسبتاً بالایی دارد؛ نازل دارای دهانه بزرگی است که مسدود کردن آن آسان نیست و ناحیه جذب برج خالی است تا خطر رسوبگذاری کاهش یابد، بنابراین الزامات تأسیسات آمادهسازی سنگ آهک خیلی زیاد نیست. علاوه بر این، اگر پمپ گردش دوغاب از پمپ تبدیل فرکانس استفاده کند، صرفهجویی در انرژی همزمان میتواند باعث شود سیستم توانایی تنظیم بار بهتری داشته باشد، هنگامی که بار دیگ بخار تغییر میکند، فقط ارتفاع تزریق ستون مایع را تغییر دهید، میتوانید خروجی سیستم گوگردزدایی را بر این اساس تغییر دهید.
(1) ارتفاع کم برج جذب. به دلیل تماس مضاعف بین برج جذب و گاز خروجی، ارتفاع برج ستون مایع بسیار کمتر از برج جریان یک طرفه معمولی است، به خصوص برای زغال سنگ با گوگرد متوسط و بالا، خط لوله شاتکریت تک لایه معقول و ساده برج ستون مایع از طرح لایه پاشش چند لایه و پیچیده برج پاشش جلوگیری میکند و ارتفاع کلی برج جذب را تا حد زیادی کاهش میدهد.
(2) حجم کم مخزن اکسیداسیون. غلظت دوغاب برج ستون مایع عموماً 30٪ است که از حدود 20٪ برج اسپری بیشتر است و حجم مورد نیاز مخزن اکسیداسیون بسیار کمتر است.
(3) مصرف برق کم. از آنجا که لوله اسپری در پایین برج جذب قرار دارد و نازل و نازل در سطح پایین قرار دارند، نازل جریان محوری توخالی با قطر بزرگ نیازی به فشار برگشتی ندارد، برخلاف نازل برج اسپری سنتی، دوغاب کامل به فشار کافی بالا نیاز دارد، هد پمپ گردش خون بسیار کاهش مییابد، بنابراین مصرف برق پمپ گردش خون برج جذب نسبتاً کم است.
(4) هزینه کم. لوله اسپری دارای کنترل مادگی است و میتوان یک یا چند پمپ گردش آب را بسته به نیاز تنظیم کرد. همین مدل پمپهای گردش آب میتواند هزینه قطعات یدکی، عملیات و نگهداری را تا حد زیادی کاهش دهد.
(5) سری دو مرحلهای، اتصال فشرده، راندمان بالای گوگردزدایی.
(6) برج جذب ساختار سادهای دارد و نگهداری از آن آسان است؛ نازل برج جذب از ساختار توخالی استفاده میکند که به راحتی گیر نمیکند. نازلها به صورت شبکهای و تک لایه چیده شدهاند.
(7) نازل هیچ فشار برگشتی ندارد و هد فشار پمپ گردش خون کم است. مصرف انرژی کم، مقاومت کم در برج. فقط یک لایه از لایه ستون مایع و نازل در برج وجود دارد و هد پمپ گردش خون دوغاب کم است و مصرف انرژی کم است.
(8) دو فاز گاز-مایع در ستون مایع به طور مکرر با هم تماس پیدا میکنند و انتقال جرم کافی است که میتواند راندمان بالای گوگردزدایی را تضمین کند.
(9) از آنجایی که سیستم گردش دوغاب برج جذب از کنترل مادگی استفاده میکند و سرعت جریان لوله مادگی تا حد مشخصی محدود است، طراحی تطبیقی تعداد پمپهای دوغاب در گردش و سرعت جریان باید با محدوده تغییرات بار واحد مطابقت داشته باشد و در صرفهجویی در انرژی عمل کند.
(10) برج ستون مایع به شکل مستطیل است و سیستم هوای اکسید شده باید با دادههای آزمایش میدان جریان در حوضچه دوغاب برج جذب بهینه شود تا توزیع یکنواخت هوای اکسید شده تضمین شود.
غلظت دوغاب گچ در فناوری ستون مایع بالاتر است، تا 28% تا 32%، که بالاتر از فناوری ستون اسپری است. بنابراین، دوغاب گچ موجود در ستون میتواند مستقیماً بدون سیکلون دوغاب گچ به دستگاه آبگیری ارسال شود و گچ پس از تصفیه آبگیری تولید میشود. هنگامی که سیکلون دوغاب گچ تنظیم نشده باشد، سیکلون فاضلاب نیز نمیتواند تنظیم شود و فاضلاب گوگردزدایی از فیلتراسیون تخلیه میشود.
۴. برج گوگردزدایی مشبک
برج بستهبندی اصلی برج گوگردزدایی، TBC (کنتاکتور بستر متلاطم) است که از توپ پلیاتیلن یا توپ فومی به عنوان بستهبندی استفاده میکند که به صورت حلقهای روی هم چیده شدهاند. به دلیل سایش، خوردگی و مقاومت در برابر حرارت، بستهبندی اغلب آسیب دیده و خط لوله انتقال دوغاب را مسدود میکند و سیستم نمیتواند برای مدت طولانی به طور پایدار کار کند. در سالهای اخیر، برج بستهبندی گوگردزدایی مرطوب از شبکه مخصوصی به عنوان پرکننده استفاده میکند، بنابراین به این برج، برج شبکه نیز گفته میشود و پرکننده معمولی به طور مرتب تخلیه میشود.
در یک برج جذب معمولی با شبکه پاییندست، دستگاه اسپری در بالای برج، دوغاب گوگردزدایی را به طور یکنواخت روی بالای شبکه اسپری میکند و سپس از بالای برج روی سطح شبکه میریزد و به تدریج به پایین جریان مییابد، به طوری که یک فیلم مایع نسبتاً پایدار تشکیل میدهد. گاز از طریق شکاف بین پرکنندهها و مایع برای تماس مداوم در پاییندست، قطره قطره میشود، دیاکسید گوگرد دائماً حل و جذب میشود، گاز دودکش تصفیه شده از مخزن اکسیداسیون در پایین برج عبور میکند و سپس وارد حذفکننده مه میشود.
برج شبکهای نیاز دارد که دوغاب گوگردزدایی به طور یکنواخت روی پرکننده توزیع شود و فرآیند ریزش فیلم روی سطح شبکه نیاز به پخش مداوم و یکنواخت دارد. شبکه باید دارای سطح ویژه بزرگ، نسبت تخلخل بالا، مقاومت در برابر خوردگی قوی، استحکام خوب و قابلیت ترشوندگی خوب باشد، قیمت آن نمیتواند خیلی گران باشد. مانند برجهای اسپری، برجهای شبکهای نیز نیاز دارند که گوگردزداها دانهبندی خاصی (حدود ۲۵۰ مش) داشته باشند. در کاربرد فعلی، مشکل رسوبگذاری و گرفتگی پرکننده به طور کامل حل نشده است و سیستم به توانایی خودکنترلی بالایی نیاز دارد تا اطمینان حاصل شود که کل واکنش در حالت مناسب انجام میشود تا خطر رسوبگذاری به حداقل برسد.
اصل انتخاب برج جذب
(1) از دیدگاه کاربران، دستیابی به بالاترین راندمان ممکن و عملیات ساده بر اساس هزینه کم ضروری است.
(2) طراحی برج جذب، الزامات انتقال جرم واکنش گوگردزدایی را برآورده میکند، که منجر به مهار واکنشهای جانبی (جذب دی اکسید کربن) و کاهش پمپ میشود. مصرف انرژی همزن و غیره، برای کنترل سیستم (از جمله مقدار pH، نسبت مایع به گاز، تنظیم نسبت کلسیم به گوگرد) مفید است تا از مقدار طراحی (راندمان گوگردزدایی، میزان استفاده از کلسیم، میزان اکسیداسیون) اطمینان حاصل شود.
(3) فناوری برج اسپری و برج مشبک نسبتاً بالغ هستند، اما به ترتیب الزامات بالاتری برای نازلها و پرکنندهها دارند، در غیر این صورت سیستم به راحتی قابل رسوبگذاری و مسدود کردن است. به طور نسبی، راکتور جدید JBR و برج ستون مایع به گونهای طراحی شدهاند که از وقوع موقعیتهای مشابه جلوگیری کنند و سطح کنترل سیستم و الزامات مربوط به ذرات گوگردزدا نسبتاً کاهش یافته است. علاوه بر این، خود برج ستون مایع نیز به طور همزمان اثر حذف گرد و غبار را دارد، به ویژه برای گوگردزدایی گاز دودکش با غلظت گرد و غبار بالا مناسب است و مزایای راندمان بالا، ضد رسوب و کنترل آسان را در کاربردهای مهندسی عملی نشان داده است.
(4) پیشرفت واکنش گاز-مایع و نظریه راکتور، راهنمایی برای توسعه راکتور گوگردزدایی ارائه میدهد. توسعه برج جذب گوگردزدایی، از برج اسپری گرفته تا برج مشبک، برج جوشش جت و برج ستون مایع، به طور کامل منعکس کننده نظریه واکنش انتقال جرم گاز-مایع و پیشرفتهای مختلف فناوری مهندسی مربوطه است.
الزامات چیدمان و فرآیند برج جذب
گوگردزدایی مرطوب با سنگ آهک و گچ برای واحدهای بیش از ۲۰۰ مگاوات مناسب است، بنابراین هنگام استفاده از این فرآیند در واحدهای کوچک و متوسط، میتوان از دو شیار و یک برج یا سه شیار و یک برج استفاده کرد و تعویض بین هر واحد از طریق درب بافل گاز دودکش انجام میشود.
بدنه برج جذب از فولاد ساخته شده است که تجهیزات اصلی دستگاه گوگردزدایی است و شامل قطعات تعبیه شده، تیر نگهدارنده پایین، صفحه پایینی، صفحه دیواری، نگهدارنده میانی و بالای برج میباشد. این بدنه دو عملکرد دارد: یکی حذف دی اکسید گوگرد موجود در گاز دودکش و دیگری تبدیل محصولات دفع شده به محصولات گچی باکیفیت.
از آنجا که بدنه برج در تماس مستقیم با دوغاب اسید ضعیف است، باید اقدامات ضد خوردگی انجام شود. به طور کلی، از لاستیک، پوسته شیشه یا کاغذ دیواری فولادی مقاوم در برابر خوردگی برای عملیات ضد خوردگی آستر استفاده میشود. هنگامی که دمای گاز دودکش بالاتر از 175 درجه سانتیگراد باشد، ممکن است لایه ضد خوردگی و تجهیزات برج جذب آسیب ببینند. دستگاه FGD مجهز به اسپری خنک کننده تصادفی برای خنک کردن گاز دودکش است تا از برج جذب و سایر تجهیزات محافظت کند و عملکرد ایمن واحد دیگ بخار را تضمین کند.
توضیحات2