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010203
Désulfuration des gaz de combustion
Présentation du projet
Avantages techniques des tours de pulvérisation de désulfuration :
1. La conception technique intégrant l'élimination des fumées, la désulfuration, l'élimination de l'azote, le dépoussiérage et la déshydratation est réalisée simultanément. La structure est simple et compacte, le procédé est rationnel, l'intérieur est difficile à encrasser et à obturer, et les fumées sont exemptes d'eau.
2. Le taux d'utilisation efficace de la surface à l'intérieur de l'équipement est conçu à 100 %, et la suie est complètement dissoute dans une solution d'eau alcaline dans l'ensemble du processus de purification pour obtenir un effet de transfert de masse efficace ;
3. Application d'une conception d'atomisation par pulvérisation externe à haute efficacité, conception interne de l'équipement sans pièces d'usure, pour assurer la désulfuration et l'élimination de la poussière les plus efficaces ; former le processus de transfert de masse le plus suffisant de gaz de combustion et de solution alcaline pour assurer la désulfuration et l'élimination de la poussière les plus efficaces ;
5. Conception de canal de gaz de combustion lisse à l'intérieur de l'équipement, direction des gaz de combustion sans angle mort, réduit la résistance thermique des gaz de combustion, assure l'effet dans les conditions de conception, n'affecte pas le fonctionnement des chaudières et autres équipements de combustion ;
Type typique de tour d'absorption de désulfuration
La tour d'absorption est l'élément central du système de désulfuration des fumées humides. Selon ses différentes fonctions, la tour d'absorption est divisée de haut en bas en une zone de désembuage (zone gaz), une zone d'absorption par atomisation (zone de mélange gaz-liquide) et une zone d'oxydation (zone liquide). Les principales réactions chimiques, telles que l'élimination du SO2 des fumées et l'oxydation du sulfite de calcium, produit de la désulfuration, s'y déroulent.
Les principaux équipements installés à l'intérieur de la tour d'absorption, de bas en haut, comprennent généralement un équipement de mélange de boues, un réseau de tuyaux de distribution d'air oxydé, un dispositif de distribution des gaz de combustion à l'entrée de la tour d'absorption, un dispositif de pulvérisation de boues, un dispositif d'élimination du brouillard et un système d'eau de rinçage, etc.
La tour d'absorption de désulfuration humide présente de nombreux types de structures, selon différents modes de contact gaz-liquide, la tour de désulfuration peut être divisée en tour de pulvérisation, tour à bulles, tour à colonne de liquide et tour de conditionnement, etc., parmi lesquelles la tour de pulvérisation présente les avantages d'une efficacité élevée, d'une faible résistance, d'une haute disponibilité, est le type de tour leader dans le processus de désulfuration humide du calcaire et du gypse.
1. Tour de pulvérisation
La tour de pulvérisation, également appelée épurateur par pulvérisation, est le type de tour le plus répandu dans les dispositifs de désulfuration des gaz de combustion par voie humide. Elle est généralement conçue par contact à contre-courant entre les fumées et les boues. Plusieurs rangées de buses sont disposées en haut de la tour d'absorption, et la boue de désulfuration forme un brouillard liquide à travers la buse de pulvérisation. Lorsque les fumées et le brouillard de boue sont en contact inverse, le SO₂ est absorbé. La plupart des impuretés telles que le CI, le F₂ et les poussières présentes dans les fumées sont également éliminées dans la tour d'absorption. La boue d'absorption contenant du gypse, des poussières et des impuretés est partiellement déversée dans le système de déshydratation du gypse. La boue calcaire est pompée par circulation vers des buses de pulvérisation disposées à différentes hauteurs de la tour. Ces buses sont fabriquées en matériaux résistants à l'usure. La boue est pulvérisée depuis la buse pour former de fines gouttelettes dispersées et retomber. En même temps, les gaz de combustion remontent à contre-courant, pendant lequel le gaz et le liquide entrent en contact complet et lavent le dioxyde.
La théorie de l'absorption du dioxyde de soufre dans une tour d'absorption vise à étudier le processus de transfert de masse et d'absorption chimique de la phase gaz-liquide sur une petite surface, selon différents modes de contact gaz-liquide. Elle inclut principalement la théorie des films, de l'osmose et du renouvellement de surface.
La tour de pulvérisation illustrée est équipée d'un plateau en alliage. Cette technologie, conçue par B&W, permet d'améliorer l'efficacité du transfert de masse des deux phases gaz-liquide et de réduire efficacement le rapport liquide-gaz. Cependant, la résistance des gaz de combustion du plateau est importante (la résistance d'une couche de plateau est d'environ 500 Pa), et l'avantage concurrentiel est limité avant l'introduction de la technologie nationale à très faibles émissions. Elle est réservée aux projets présentant une concentration élevée en SO2 et une efficacité de désulfuration élevée à l'entrée de la tour. Ces dernières années, avec la promotion continue de la transformation à très faibles émissions, certains projets ont adopté la technologie à double plateau afin de réduire les modifications apportées à la tour d'absorption existante et d'atteindre une efficacité de désulfuration relativement élevée sans augmenter le rapport liquide-gaz.
Le principe du plateau pour améliorer l'efficacité de la désulfuration repose sur le maintien d'une couche de boue sur la plaque d'amélioration du flux partagé. Cette couche s'écoule uniformément le long des orifices pour former un film liquide, assurant ainsi une répartition homogène de la boue. Ce film liquide augmente le temps de contact entre les fumées et la boue dans la tour d'absorption. Lorsque les fumées traversent le plateau, le contact gaz-liquide est total et l'écoulement turbulent au-dessus du plateau est intense, ce qui renforce le transfert de masse du SO2 vers la boue. La couche de mousse de boue formée augmente la surface de contact gaz-liquide, améliore le taux d'utilisation de l'absorbeur et permet de réduire efficacement le rapport liquide-gaz et la quantité de boue pulvérisée en circulation. Cependant, par rapport à une tour vide, la tour d'absorption avec plateau présente l'inconvénient d'une résistance relativement élevée et d'une consommation électrique élevée du ventilateur d'appoint.
L'effet d'homogénéisation du flux d'air du double plateau réside dans le fait qu'après leur entrée dans la tour d'absorption, les gaz de combustion traversent d'abord le plateau et ajustent l'homogénéisation des phases gaz-liquide grâce au film liquide qui le recouvre. Le contact optimal entre le gaz et la suspension est obtenu sur toute la hauteur de la zone d'absorption. Comparé au plateau simple, le double plateau présente une couche de film liquide supplémentaire, ce qui améliore l'échange gaz-liquide, la distribution des phases gazeuses et l'effet de désynergie.
Le plateau en alliage de la tour d'absorption a les fonctions suivantes :
(1) Répartition uniforme du flux d'air. Les fumées pénètrent par l'entrée de la tour d'absorption et forment une zone tourbillonnaire. Après avoir traversé le plateau en alliage, leur débit diminue de bas en haut et traverse uniformément la zone de pulvérisation de la tour d'absorption. Plus le diamètre de la tour de pulvérisation est grand, plus il est important de maintenir une répartition uniforme par des moyens mécaniques. L'absence de ce type de plateau entraîne une répartition inégale des fumées dans chaque zone de la tour d'absorption : certaines zones sont insuffisamment absorbantes, d'autres trop absorbantes, ce qui est particulièrement important pour la désulfuration des grandes unités. La figure compare la distribution de la vitesse d'écoulement des fumées dans la section de la tour d'absorption avant et après l'ajout du plateau en alliage. La figure (a) illustre la distribution du champ d'écoulement des fumées dans la tour vide lorsqu'elles entrent dans la tour d'absorption et atteignent la zone de pulvérisation, ce qui indique un écoulement biaisé important. La figure (b) illustre la distribution du champ d'écoulement des gaz de combustion dans la tour à plateaux lorsqu'ils pénètrent dans la tour d'absorption et atteignent la couche de pulvérisation. Les gaz de combustion traversent le plateau et sont ainsi répartis uniformément, ce qui permet de mieux s'adapter à la répartition de la boue dans la couche de pulvérisation.
(2) Répartition uniforme du coulis. Une couche de coulis est maintenue sur le plateau et s'écoule uniformément le long des trous pour une répartition uniforme du coulis.
(3) Renforcer la désulfuration et améliorer le taux d'utilisation de l'absorbant. L'effet d'étranglement et de pulvérisation des trous du plateau augmente la vitesse de transfert de masse du SO2 vers les gouttelettes de boues dans les fumées. La couche de mousse d'une certaine hauteur formée sur le plateau prolonge également le temps de séjour des boues et augmente la surface de contact gaz-liquide.
Lors du passage du gaz, le contact gaz-liquide permet d'absorber une partie des polluants, réduisant ainsi efficacement le rapport liquide-gaz, améliorant le taux d'utilisation des absorbants et réduisant le débit et la consommation électrique de la pompe à boues de circulation. L'étude montre que le plateau monocouche peut améliorer le transfert de masse d'environ 50 % et réduire le rapport liquide-gaz de 15 à 30 %.
(4) Tour à faible absorption. Une bonne absorption permet de réduire le rapport liquide-gaz et la couche de pulvérisation, réduisant ainsi la hauteur de la tour. La tour à faible absorption réduit la surface anticorrosion et est légère, ce qui réduit l'investissement global du système d'absorption et les coûts d'exploitation et de maintenance.
(5) Sans calcaire. Le plateau est fabriqué en acier allié robuste, autonettoyant et doté d'un puissant effet moussant. Il élimine efficacement les particules solides et assure un lavage intensif des boues, évitant ainsi le calcaire.
(6) Maintenance aisée. Le plateau peut servir de plateforme d'installation temporaire lors de l'installation de la tour d'absorption, et de plateforme de maintenance pour la couche de pulvérisation et le dispositif de suppression des nuages après sa mise en service. Il peut être réparé directement sans vidanger la tour et sans échafaudage, ce qui permet de gagner du temps et de l'énergie.
(7) Économies d'énergie. Outre les caractéristiques mentionnées ci-dessus, le principal avantage du plateau poreux est la possibilité d'importantes économies d'électricité. Le rapport liquide-gaz plus faible et la hauteur réduite de l'absorbeur réduisent considérablement la puissance de la pompe de circulation, et les économies d'énergie peuvent compenser l'augmentation de la puissance du ventilateur due à la résistance du plateau.
(1) Répartition uniforme du flux d'air. Après la mise en place du plateau, le débit de gaz dans la tour d'absorption est bien réparti et se situe généralement dans la plage de débit moyenne.
(2) La vitesse de dissolution du calcaire a augmenté de manière significative. Le pH de la suspension sur le plateau est inférieur de plus de 20 % à celui du réacteur, et la vitesse de dissolution du calcaire est directement proportionnelle à la concentration en ions hydrogène hydratés [H₂]. La concentration en [H₂] à pH 4,0 est 31 fois supérieure à celle de [H₂] à pH 5,5, ce qui facilite la dissolution du calcaire sur le plateau.
(3) Le temps de contact entre les fumées et la boue est considérablement augmenté. Dans une tour vide traditionnelle, ce temps est d'environ 3,5 s. Grâce au plateau permettant de maintenir le film liquide à une hauteur constante, le temps de séjour des fumées dans la tour d'absorption est augmenté et le temps de rétention des fumées sur un seul plateau est de 1,8 s. Dans une tour d'absorption à double plateau, le temps de rétention des fumées sur le plateau est d'environ 3,5 s et le temps de contact avec les fumées est une fois plus long que dans une tour vide.
(4) Maintenance aisée. La configuration du plateau facilite l'exploitation et la maintenance de la tour d'absorption. Lors de la maintenance des pièces internes, il n'est pas nécessaire de vidanger toute la boue, mais simplement d'installer une plateforme de maintenance temporaire. Le personnel d'exploitation et de maintenance peut entretenir et remplacer les pièces internes de la tour en se tenant sur le plateau en alliage, réduisant ainsi le temps de maintenance en cours d'exploitation.
Dans la tour de pulvérisation, la buse doit réduire au maximum les pertes de charge tout en garantissant la finesse d'atomisation. Le brouillard liquide peut ainsi couvrir toute la section de la tour d'absorption pour une absorption stable et uniforme. Dans le réservoir d'oxydation situé au pied de la tour, l'air est pompé par un ventilateur d'oxydation spécial. Parallèlement, l'agitateur disposé symétriquement sur la paroi de la tour empêche la précipitation des boues et favorise une distribution uniforme de l'air oxydé. Un dévésiculeur est placé au sommet de la tour d'absorption pour éliminer les fines gouttelettes transportées par les gaz de combustion.
Dans le développement de la technologie de désulfuration des gaz de combustion, la tour de pulvérisation est le dispositif de réaction le plus ancien. Son avantage réside dans la grande surface de contact gaz-liquide et le faible rapport liquide-gaz du système. Cependant, pour garantir un bon résultat, la pulvérisation de la boue doit former de fines gouttelettes uniformes. La pompe de circulation doit fournir une pression suffisante et la taille des particules de désulfuration dans la boue doit être suffisamment petite, sous peine de colmatage de la buse. Le désulfurateur doit donc atteindre une granulométrie précise (environ 250 mesh) lors du broyage. Par conséquent, ce dispositif présente des exigences élevées en matière de broyage et de performance de la pompe de circulation.
Actuellement, une grande partie des installations de désulfuration en exploitation dans le monde utilisent ce type de tour de pulvérisation. Après une décennie d'exploitation, cette technologie est la plus aboutie et un entretien régulier garantit un fonctionnement stable de l'appareil. Ce type de tour de réacteur est également utilisé dans de nombreuses unités de désulfuration de grandes centrales électriques en Chine. La tour d'absorption par pulvérisation intègre le lavage du SO2, l'absorption, l'oxydation et la cristallisation du gypse dans les fumées. Ce type de tour est largement utilisé dans les installations de désulfuration des fumées.
Le conduit d'admission de la tour de pulvérisation à contre-courant est généralement placé entre le niveau du liquide du réservoir de réaction et la partie inférieure de la zone d'absorption du corps de la tour, située à l'interface entre les gaz de combustion à haute température et la boue qui tombe pour la première fois, communément appelée « interface sec-humide ». Lorsque les gaz de combustion pénètrent dans la tour d'absorption, ils sont saturés adiabatiquement et un important gradient de température se forme le long du conduit d'admission et de l'interface sec-humide. Dans cette zone, la température des gaz de combustion chute généralement rapidement de 120 à 150 °C à environ 50 °C. Sous l'effet du tourbillonnement ou de la répartition inégale des gaz de combustion, la boue qui tombe est aspirée dans le conduit d'admission et l'eau s'évapore au contact de la paroi chaude du conduit, formant ainsi des dépôts solides. L'accumulation continue de matières solides réduit la section d'admission des fumées et augmente la résistance du système de désulfuration, ce qui provoque un sursaut du ventilateur de tirage induit et, dans les cas les plus graves, l'unité fonctionne à charge réduite, voire s'arrête. L'environnement des fumées d'admission en fait l'une des zones les plus fortement corrodées du système de désulfuration des fumées par voie humide.
L'accumulation prolongée de gypse à l'interface sec-humide augmente la résistance du système de ventilation et de désenfumage de l'unité. La structure du capot de protection permet de repousser l'interface sec-humide dans la tour et de l'extraire de la paroi du conduit d'admission, empêchant ainsi le dépôt de solides excessifs dans ce dernier. L'entrée du conduit d'admission peut également être horizontale et inclinée, et sa partie terminale reliée à la tour forme un seau carré.
Les matériaux de structure de la section de transition de la bride d'entrée sont généralement choisis parmi les alliages à haute teneur en nickel, tels que les alliages C-276 et C-59, qui offrent une résistance aux hautes températures, aux chlorures et aux gaz à forte concentration, à la corrosion à faible pH, à la corrosion ponctuelle et à la corrosion caverneuse sous sédiments. Lorsque la température des fumées d'entrée de la tour d'absorption descend à environ 100 °C, une résine de flocons de verre résistante aux hautes températures et à bas prix peut également être utilisée pour la protection contre la corrosion.
La tour de pulvérisation est l'axe de développement des tours de désulfuration en Chine et à l'étranger, occupant une position dominante dans la désulfuration par voie humide calcaire-gypse. Sa structure simple, sa grande adaptabilité aux différents types de charbon et aux variations de charge de la chaudière, sa désulfuration efficace, son réglage aisé et sa maintenance aisée lui confèrent une résistance à l'entartrage et au blocage.
2. Tour de pulvérisation à bulles
Le réacteur à bulles à jet (JBR) est un réacteur à bulles. Son cœur est le réacteur à jet d'ébullition. Il est souvent placé après le dépoussiéreur de la chaudière, et les fumées sont pompées verticalement dans la boue de désulfuration située juste en dessous, via un équipement de distribution de gaz spécial. Au cours de ce procédé, le SO2 des fumées réagit avec la boue en contact direct pour produire du sulfite de calcium. L'air oxydé pénètre par le bas du réacteur à bulles et se répartit uniformément dans la boue par le tube de distribution pour oxyder le sulfite de calcium en sulfate de calcium. Ce procédé, qui réduit les exigences en matière de teneur en poussières des fumées, est performant et permet d'obtenir une meilleure efficacité de désulfuration même en cas de forte concentration de poussières.
Son intérieur est divisé en deux parties selon la fonction : zone de bouillonnement (zone de bulles de jet) et zone de réaction.
La zone de bullage (zone d'éjection des bulles) est une couche continue de bulles composée d'un grand nombre de bulles qui se forment et se brisent continuellement. Cette zone est équipée d'un tube à jet de gaz. Les gaz de combustion d'origine pénètrent sous le niveau de la boue liquide par ce tube à une certaine vitesse, se mélangeant intensément à la boue et produisant de nombreuses bulles. Ensuite, sous l'effet de la poussée d'Archimède, ils zigzaguent vers le haut et se dispersent brusquement, formant ainsi une couche de bulles. Au cours de ce processus, le gaz et le liquide sont en contact total, et le SO2 présent dans les gaz de combustion est absorbé et réagit pour produire du sulfite de calcium. Les cendres volantes des gaz de combustion sont également éliminées après contact avec le film liquide. Les bulles dans la zone de bullage sont générées et explosées en grande quantité et rapidement, renforçant ainsi la capacité de contact gaz-liquide, créant ainsi constamment de nouvelles surfaces de contact, transférant les réactifs de la zone de bullage vers la zone de réaction et établissant un nouveau contact entre l'absorbeur et les gaz de combustion.
La zone de réaction se situe sous la zone de bullage et la boue calcaire y est directement introduite. L'air oxydé pénètre par le bas de la zone et se répartit uniformément dans la boue par le tube de distribution pour oxyder le sulfite de calcium en sulfate de calcium. Après traitement, les gaz de combustion remontent de la boue et sont évacués par la cheminée. Dans la zone de réaction, grâce au bullage d'air et à l'agitation mécanique (certaines tours de bullage sont équipées d'agitateurs verticaux), le gaz et le liquide sont parfaitement mélangés. La circulation du liquide, générée par les bulles dans la zone de bullage de la tour, remplace la pompe de circulation de la boue dans le procédé traditionnel.
3. Tour à colonne de pulvérisation de liquide
La tour à colonne liquide est de type vide, avec un corps carré en acier. Elle adopte une configuration monocouche, et le tuyau de béton projeté est disposé en bas. La pompe de circulation envoie la boue absorbante vers le tuyau de béton projeté, puis la disperse vers chaque branche parallèle pour la pulvériser vers le haut, formant ainsi une colonne de liquide recouvrant toute la section de la tour de désulfuration. Les fumées pénètrent radialement dans la tour par la partie inférieure et traversent la colonne de liquide vers le haut. Lors de leur ascension, les fumées entrent d'abord en contact avec la colonne de boue injectée vers le haut en aval. Une fois la colonne de boue atteinte, elle se disperse et forme des gouttelettes uniformes qui retombent et entrent à nouveau en contact avec les fumées de haut en bas, à contre-courant. Cela forme une couche de gouttelettes dense, améliore le mélange des fumées et du liquide d'absorption, assure un contact biphasique efficace entre le gaz et le liquide et accélère la réaction d'absorption du SO₂.
Dans la zone d'absorption de la tour de désulfuration, la colonne de liquide est pulvérisée vers le haut et tombe librement. La fragmentation et la condensation des gouttelettes de liquide se produisent en permanence, et de nouvelles surfaces sont générées en permanence. La zone d'absorption de la tour à colonne de liquide est plus importante que celle de la tour de pulvérisation, ce qui compense l'influence du faible débit des gaz de combustion et prolonge le temps de séjour de la boue dans la zone d'absorption.
Les gouttelettes de liquide dans la colonne de liquide présentent un degré élevé de turbulence, et il n'y a pas d'interface de contact évidente entre le gaz et le liquide. « L'interface de contact gaz-liquide est constamment mise à jour par la diffusion, la collision et la fragmentation des gouttelettes absorbantes, ce qui peut grandement favoriser l'absorption du SO2. »
La tour à colonne liquide se caractérise par une structure simple et un nombre réduit de composants internes ; elle ne nécessite aucune exigence en matière de teneur en poussières des fumées et offre une capacité de traitement des poussières relativement élevée ; la buse présente une grande ouverture, difficile à obstruer, et la zone d'absorption est vide afin de réduire le risque d'entartrage. Les exigences pour les installations de traitement du calcaire sont donc faibles. De plus, l'utilisation d'une pompe de circulation des boues à conversion de fréquence permet d'économiser de l'énergie et d'optimiser la régulation de la charge du système. En cas de variation de charge de la chaudière, il suffit de modifier la hauteur d'injection de la colonne liquide pour adapter le débit du système de désulfuration.
(1) Faible hauteur de la tour d'absorption. Grâce au double contact entre la tour d'absorption et le canal de gaz, la hauteur de la tour à colonne liquide est bien inférieure à celle d'une tour à flux unidirectionnel classique. En particulier pour le charbon à moyenne et haute teneur en soufre, la conduite de béton projeté monocouche, simple et rationnelle, évite la disposition multicouche et complexe des couches de pulvérisation de la tour, et réduit considérablement la hauteur totale de la tour d'absorption.
(2) Faible volume du réservoir d'oxydation. La concentration en boues de la tour à colonne liquide est généralement de 30 %, ce qui est supérieur à environ 20 % de celle de la tour de pulvérisation. Le volume requis par le réservoir d'oxydation est donc bien inférieur.
(3) Faible consommation d'énergie. Grâce à la disposition du tube de pulvérisation au bas de la tour d'absorption et à la disposition basse de la buse et de la buse, la buse à flux axial creux de grand diamètre ne nécessite pas de contre-pression. Contrairement aux buses de tour de pulvérisation traditionnelles, la charge de boue nécessite une pression suffisamment élevée, ce qui réduit considérablement la hauteur manométrique de la pompe de circulation, ce qui réduit considérablement la consommation d'énergie de la pompe de circulation de la tour d'absorption.
(4) Faible coût. Le tuyau de pulvérisation est équipé d'une commande femelle et une ou plusieurs pompes de circulation peuvent être installées selon les besoins. Un même modèle de pompes de circulation permet de réduire considérablement les coûts, des pièces de rechange à l'exploitation et à la maintenance.
(5) Série à deux étages, connexion compacte, efficacité de désulfuration élevée.
(6) La tour d'absorption est de structure simple et facile d'entretien. La buse de la tour d'absorption adopte une structure creuse, difficile à bloquer. Les buses sont disposées en une seule couche, comme une grille.
(7) La buse n'a pas de contre-pression et la pompe de circulation présente une faible hauteur manométrique. La consommation d'énergie est faible et la résistance de la tour est faible. La tour ne comporte qu'une seule couche de colonne de liquide et une seule buse. La pompe de circulation des boues présente une faible hauteur manométrique et une faible consommation d'énergie.
(8) Les deux phases gaz-liquide dans la colonne liquide entrent en contact à plusieurs reprises et le transfert de masse est suffisant, ce qui peut garantir une efficacité de désulfuration élevée.
(9) Étant donné que le système de circulation de boues de la tour d'absorption adopte un contrôle femelle et que le débit du tuyau femelle est limité dans une certaine mesure, la conception correspondante du nombre de pompes à boues de circulation et du débit doit répondre à la plage de variation de la charge unitaire et fonctionner en économie d'énergie.
(10) La tour à colonne de liquide adopte une forme rectangulaire et le système d'air oxydé doit être optimisé par les données de test du champ d'écoulement dans le bassin à boues de la tour d'absorption pour assurer une distribution uniforme de l'air oxydé.
La concentration en boues de gypse de la technologie à colonne liquide est plus élevée, atteignant 28 à 32 %, par rapport à la technologie à colonne pulvérisée. Par conséquent, les boues de gypse présentes dans la colonne peuvent être directement envoyées à la machine de déshydratation sans cyclone, et le gypse sera généré après déshydratation. Lorsque le cyclone à boues de gypse n'est pas activé, le cyclone des eaux usées ne l'est pas non plus, et les eaux usées de désulfuration sont évacuées du filtrat.
4. Tour de désulfuration à grille
La tour de garnissage d'origine de la tour de désulfuration est un contacteur à lit turbulent (TBC), utilisant des billes de polyéthylène ou de mousse, empilées en anneau. L'usure, la corrosion et la résistance à la chaleur peuvent endommager la garniture et obstruer la conduite de transport des boues, empêchant ainsi le fonctionnement stable du système pendant une longue période. Ces dernières années, la tour de garnissage de désulfuration par voie humide adopte une grille spéciale comme charge, d'où son nom de tour à grille. La charge standard est ainsi évacuée proprement.
Dans une tour d'absorption à grille aval classique, le dispositif de pulvérisation situé au sommet de la tour pulvérise la boue de désulfuration uniformément sur le dessus de la grille, puis la vaporise sur la surface de la grille depuis le sommet de la tour et s'écoule progressivement vers le bas, formant ainsi un film liquide relativement stable. Le gaz s'infiltre par l'espace entre les charges et le liquide pour un contact continu en aval, le dioxyde de soufre étant dissous et absorbé en continu. Les fumées traitées traversent le réservoir d'oxydation situé au pied de la tour, puis pénètrent dans le dévésiculeur.
La tour à grille exige une répartition uniforme de la boue de désulfuration sur la charge, et le processus de film tombant à la surface de la grille exige une répartition continue et uniforme. La grille doit présenter une grande surface spécifique, un taux de vide élevé, une forte résistance à la corrosion, une bonne résistance mécanique et une bonne mouillabilité, le tout à un prix abordable. Comme les tours de pulvérisation, les tours à grille nécessitent également des désulfurateurs d'une certaine granulométrie (environ 250 mesh). Dans l'application actuelle, le problème d'entartrage et de colmatage de la charge n'est pas totalement résolu, et le système doit posséder une grande capacité d'autocontrôle pour garantir le bon déroulement de la réaction et minimiser le risque d'entartrage.
Principe de sélection de la tour d'absorption
(1) Du point de vue des utilisateurs, il est nécessaire d’obtenir une efficacité aussi élevée que possible et un fonctionnement simple sur la base d’un faible coût.
(2) La conception de la tour d'absorption répond aux exigences de transfert de masse de la réaction de désulfuration, ce qui permet d'inhiber les réactions secondaires (absorption de dioxyde de carbone) et de réduire la consommation de la pompe. La consommation énergétique de l'agitateur, etc., facilite le contrôle du système (notamment le pH, le rapport liquide-gaz et l'ajustement du rapport calcium-soufre) afin de garantir les valeurs nominales (efficacité de la désulfuration, taux d'utilisation du calcium et taux d'oxydation).
(3) Les technologies de tour de pulvérisation et de tour à grille sont relativement matures, mais elles présentent des exigences plus élevées en matière de buses et de remplisseurs, ce qui facilite le dimensionnement et le raccordement du système. Le nouveau réacteur JBR et la tour à colonne liquide sont conçus pour éviter ce type de situation, réduisant ainsi le niveau de contrôle du système et les exigences en matière de particules de désulfuration. De plus, la tour à colonne liquide elle-même assure également le dépoussiérage, particulièrement adaptée à la désulfuration des fumées à forte concentration de poussières. Elle a démontré ses avantages en termes de rendement élevé, d'antitartrage et de facilité de contrôle dans les applications techniques pratiques.
(4) Les progrès de la théorie des réactions gaz-liquide et des réacteurs fournissent des orientations pour le développement des réacteurs de désulfuration. Le développement des tours d'absorption de désulfuration, de la tour de pulvérisation à la tour à grille, en passant par la tour à jet d'ébullition et la tour à colonne liquide, reflète pleinement la théorie des réactions de transfert de masse gaz-liquide et les diverses avancées technologiques correspondantes.
Exigences relatives à la disposition et au processus de la tour d'absorption
La désulfuration humide du calcaire et du gypse convient aux unités de plus de 200 MW. Ainsi, lors de l'utilisation de ce procédé sur des unités de petite et moyenne taille, deux sillons et une tour ou trois sillons et une tour peuvent être adoptés, et la commutation entre chaque unité est réalisée via la porte déflectrice des gaz de combustion.
Le corps de la tour d'absorption est en acier. Il constitue l'équipement principal du dispositif de désulfuration, comprenant les pièces encastrées, la poutre de support inférieure, la plaque inférieure, la plaque murale, le support intermédiaire et le sommet de la tour. Il remplit deux fonctions : l'une consiste à éliminer le dioxyde de soufre des gaz de combustion, et l'autre à transformer les résidus en produits de gypse qualifiés.
Le corps de la tour étant en contact direct avec la boue acide faible, des mesures anticorrosion doivent être prises. Généralement, le revêtement est traité anticorrosion à base de caoutchouc, de verre ou de papier peint en acier résistant à la corrosion. Une température des fumées supérieure à 175 °C peut endommager la couche anticorrosion et les équipements de la tour d'absorption. Le dispositif de désulfuration des gaz de combustion est équipé d'un système de pulvérisation pour refroidir les fumées, protéger la tour d'absorption et les autres équipements et garantir le bon fonctionnement de la chaudière.
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