生活垃圾焚烧烟气半干法脱酸技术-瑞帆.ppt

生活垃圾焚烧烟气半干法脱硫工艺 技术简介 2 一 企业简介 上海瑞帆环境工程有限公司隶属于瑞帆企业 坐落在上海市四川北路888号 海泰大厦 能源充足 交通便利 自然条件适宜 瑞帆企业是集设计 开发 生产 销售 外贸 工程总承包为一体的多元化企业 技术力量雄厚 装备精良 检测手段先进 具有一 二 三类压力容器的制造资格 产品获得多项专利 通过ISO9001 ISO14000体系认证 公司现有员工400多人 工程技术人员百余人 其中高级工程技术人员20多人 中级工程技术人员50多人 企业占地面积约86500平方米 建筑面积逾50000平方米 现有固定资产逾2 5亿元 为国内冶金 水泥 电力 化工 建材等行业的环境保护工作做出了杰出的贡献 3 烟气脱硫事业部是公司为适应环保建设需要 组建的专业部门 公司在脱硫事业部组建之初就立足高定位 高标准 高要求 高起步的理念和浙江大学紧密合作 积极参与电力 钢铁等行业脱硫项目的建设 在参与脱硫项目的建设过程中 积累了设计 管理 施工 调试 运行等方面的丰富经验 积聚了一批优秀的脱硫技术人才和项目建设管理人才 形成了强大的技术优势和管理优势 在烟气脱硫项目建设过程中 引进消化吸收国内外先进脱硫技术 积极推进烟气脱硫国产化建设进程 目前 我公司拥有湿法石灰石 石膏法脱硫工艺技术 半干法脱硫工艺技术 氨法脱硫工艺等技术 能满足各类用户之需要 一 企业简介 4 二 生活垃圾焚烧烟气特性 垃圾焚烧是目前国际使用较为普遍的生活垃圾处理方法之一 它将生活垃圾投入高温的焚烧炉中 使其转化成高温烟气和性质稳定的固体残渣 垃圾经焚烧法处理后 可消灭各种病原体 将有毒有害物质转化为无害物 便于填埋 节省用地 并回收热能 垃圾焚烧发电的主要优点 一是无害化处理充分 高温焚烧可使垃圾中有害成分得到有效分解 先进的焚烧技术可以通过控制炉膛温度 烟气在炉内的停留时间 以及烟气处理 促进二噁英的完全分解 二是减容 减量明显 焚烧后可使垃圾的体积减少80 90 三是占地面积小 节约土地资源 四是资源化利用率高 焚烧一吨生活垃圾可发电300多度 5 二 生活垃圾焚烧烟气特性 垃圾焚烧有诸多好处 但其发展却受到尾气处理水平的制约 垃圾焚烧烟气的处理有一定的难度 主要因为其具有下列特性 1 烟气含湿量大 这是因为垃圾中原本的含水量就大 而且在燃烧中一些碳氢化合物也生成水汽 一般含湿量在23 30 2 因垃圾成分复杂 燃烧后产生的烟尘中有毒 有害成分也复杂 其中包括一些微量的金属 如汞 镉 铅 钼 铬 镍 铜等 而且产生的颗粒物的粒度也较细 粘度还高 3 烟气成分复杂 与燃煤锅炉不同 它不但含有O2 Sox CO2 Nox等外 还有HCl HF等酸性气体 水蒸汽 总烃 THC 这在滤料的选择时都必须仔细加以研究 考虑 4 由于燃烧中还产生二恶英和呋喃等致癌物质 对人体极其有害 5 烟尘粒径细 粘度高 二 垃圾焚烧烟气特性 6 国家对垃圾焚烧烟气排放要求日益严格 具体排放标准如表1所示 二 垃圾焚烧烟气特性 在上述环保压力日益紧迫情况下 上海瑞帆依托浙江大学热能工程研究所 开发出了适合我国垃圾焚烧烟气特性的尾气处理工艺 循环流化床半干法脱硫工艺 MCFBA FGD 和旋转喷雾干燥法脱硫工艺 SDA FGD 7 三 瑞帆循环流化床脱硫工艺 MCFBA FGD 8 MCFBA FGD示意图 净化机理半干法循环流化床工艺 MCFBA 能够同时脱除多种污染物主要是因为该技术采用的是流化床的反应机理 流化床可以使物料形成流化态 流化态可使物料处于激烈的湍动状态 颗粒与烟气之间具有很大的相对滑落速度 颗粒反应界面不断摩擦 碰撞更新 有很快的气固间的传热 传质速度 能有效地脱除HCl和SOx污染物 流化态同时会使加入的吸收剂 吸附剂和反应产物形成巨大的颗粒表面积 能够有效吸附烟气中的重金属颗粒和二噁英 9 三 瑞帆循环流化床脱硫工艺 MCFBA FGD 10 三 瑞帆循环流化床脱硫工艺 MCFBA FGD 反应机理 颗粒水分的蒸发关系到整个吸收塔的设计 是MCFBA系统中的一个重要过程 研究发现 含湿颗粒的干燥大致分为两个阶段 恒速干燥阶段与降速干燥阶段 其中两个阶段的反应过程如下 11 图1恒速干燥阶段离子反应示意图 三 瑞帆循环流化床脱硫工艺 MCFBA FGD 12 在吸收塔顶部接近出口处存在一段很短的降速干燥反应阶段 降速干燥阶段气固反应如图2 2所示 反应方程式如式 2 8 和 2 9 所示 图2降速干燥阶段气固反应示意图 三 瑞帆循环流化床脱硫工艺 MCFBA FGD 瑞帆循环流化床脱硫工艺 MCFBA FGD 技术特点 1 多级增湿传统半干法脱硫技术一般采用单级增湿 导致塔内液相离子反应时间短 有效吸收反应区高度利用不足 液固相混合不均造成局部过湿易引起粘壁 为此 我们提出了多级增湿优化调控塔内吸收剂湿度技术 采用多级增湿技术可以合理分配水分 把反应前期的一部分水放在后面的阶段 使吸收剂在一定时间内的含湿量总是大于临界含湿量 延了恒速干燥阶段 有利于提高脱硫效率 同时 多级增湿还可以保持整个反应过程的水分均匀性 防止局部湿度过大引起的粘壁和堵塞现象 13 瑞帆循环流化床脱硫工艺 MCFBA FGD 技术特点 2 高循环倍率高循环倍率在塔内可形成密相颗粒反应床 强化了颗粒间的相互作用和传质过程 不仅可以提高系统的脱硫效率 还可以大大提高吸收剂的利用率 MCFBA吸收塔出口烟气送至除尘器系统除尘后排放 除尘器系统收集下来的粉尘中99 以上通过再循环灰系统送入吸收塔 因此吸收剂颗粒的循环次数甚至可超过100次 14 瑞帆循环流化床脱硫工艺 MCFBA FGD 技术特点 3 良好的流场对MCFBA来说 保持吸收塔内的良好流场 不仅可以防止局部磨损和结垢 同时还有利于提高塔内传质与反应 因此非常重要 基于CFD技术 MCFBA工艺在塔底烟道变向部位处加设适当的导流板 在塔内设置构件强化内循环 15 16 反应塔入口流速的模拟 反应塔入口压降的模拟 气固两相的模拟 瑞帆循环流化床脱硫工艺 MCFBA FGD 技术特点 17 反应塔内部固体分布的模拟 瑞帆循环流化床脱硫工艺 MCFBA FGD 技术特点 烟气系统 烟道 旁路烟道 增压风机 烟气挡板吸收系统 吸收塔布袋除尘器系统 除尘器壳体 滤袋及袋笼 脉冲阀活性炭喷射系统 活性炭仓 连续输送泵 罗茨风机 螺旋计量称吸收剂储存及输送系统 消石灰仓 螺旋计量称 连续输送泵 罗茨风机物料循环系统 船型灰斗 空气斜槽 罗茨风机 电加热器工艺水系统 工艺水箱及工艺水泵 水喷枪输灰及存储系统 仓泵 灰库压缩空气系统 仪用空气及厂用空气 18 瑞帆循环流化床脱硫工艺 MCFBA FGD 系统组成 19 各系统简介 烟气系统介绍为了将脱硫岛与锅炉的烟气系统分离开来 在进入FGD的烟气系统中设置带有电动执行机构的烟气挡板门 原烟气挡板门设置于FGD的入口 在引风机出口到砼烟道之间设置了旁路挡板门 当脱硫系统正常运行时 旁路挡板门关闭 FGD原烟气挡板门开启 原烟气进入FGD脱硫反应塔 脱除SO2后的净烟气进入烟囱排向大气 在要求隔离脱硫装置或锅炉故障的状况下 锅炉风机与对应的烟气挡板风门形成联锁 旁路挡板门自动快速开启 FGD原烟气挡板门自动关闭 使脱硫装置与锅炉烟气系统隔离 主要设备烟道旁路烟道增压风机烟气挡板 20 21 各系统简介 吸收系统介绍原烟气进入脱硫塔下部 流经导流板后 通过脱硫塔下部文丘里段 与从扩散段加入的吸收剂及扩散段上部加入的工艺雾化水相混合并反应 然后通过直通段 最后从塔上部出口流出 主要设备吸收塔 22 布袋除尘器系统采用高效长袋低压脉冲喷吹袋式除尘器捕集脱硫塔后烟气中的高浓度粉尘 使出口排放浓度 30mg m 收集下来的脱硫灰通过空气斜槽大部分进入循环 重新进入脱硫塔 少部分进入中间仓通过气力输送至灰库 23 主要设备袋式除尘器滤袋及袋笼脉冲阀等 各系统简介 24 25 各系统简介 活性炭喷射系统采用连续输送泵在进除尘器前的烟气管道内喷入活性碳 用活性碳吸附重金属及二恶英等 保证重金属及二恶英的排放浓度达到国家排放标准 由于活性碳具有极大的比表面积 喷入烟道后 即在烟道内开始吸附二噁英 Hg等重金属污染物 但并没有达到饱和 随后与烟气一起进入袋式除尘器中吸附在滤袋表面上 与通过滤袋表面的烟气充分接触 最终达到去除烟气中重金属及二恶英的目的 主要设备活性炭仓螺旋计量称连续输送泵罗茨风机 26 27 各系统简介 吸收剂储存及输送系统吸收剂采用325目 纯度 90 的消石灰粉 设置碳钢吸收剂储仓一座 容量为满足吸收剂7天用量 并设置仓顶除尘器 吸收剂采用连续输送泵输送至吸收塔扩散段的吸收剂加入点 主要设备消石灰仓螺旋计量称连续输送泵罗茨风机 28 29 各系统简介 物料循环系统袋式除尘器捕集的脱硫灰 其中有大部分为没有反应完全的吸收剂 这部分通过空气斜槽输送回吸收塔继续参加反应 提高吸收剂的利用率 并保持稳定的床压 主要设备船型灰斗空气斜槽罗茨风机电加热器 30 31 各系统简介 工艺水系统介绍脱硫系统所需工艺水由业主送至工艺水箱 然后采用高压水泵输送至高压回流喷枪或者双流体喷嘴处 雾化后喷入脱硫塔文丘里扩散段 主要设备工艺水箱及工艺水泵过滤器水枪或喷嘴 32 33 各系统简介 输灰及存储系统布袋除尘器捕集的脱硫灰 大部分进入物料循环系统 少量的进入终产物中间仓 由仓泵输送至脱硫灰库 然后由卡车定时清运 主要设备中间仓仓泵灰库干式散装机湿式搅拌器 34 35 MCFBA FGD 关键工艺控制 1反应塔出口温度控制为了促进熟石灰 Ca OH 2 和SO2的反应 使熟石灰和SO2处于最佳的反应状态 通过向反应塔喷水 将反应塔的烟气温度控制在露点以上20 25 左右 一般 在钙硫比一定的条件下 系统的脱硫率随喷水量的增加而上升 当喷水量较低时 水很快被蒸发 来不及在吸收剂表面形成液膜 脱硫效率就不会很高 而随着喷水量增加 烟气温度进一步降低 喷入的水蒸发时间延长 便于水在吸收剂表面形成一定厚度的稳定液膜 使熟石灰和SO2的反应转变为快速的离子反应 从而提高脱硫效率 但随着喷水量的增加 脱硫效率的上升幅度会逐渐变小 烟气温度越接近露点温度 熟石灰和SO2的反应效果就越好 但若烟气温度过低 脱硫灰的流动性下降 容易造成系统粘壁阻塞和结露 另外 烟气温度过低 烟气抽吸力小 不易上升 不利于烟气排放 因此 通常选取反应塔的操作温度高于烟气露点温度20 25 这样既可保证脱硫效率在97 以上 又可保证整个系统在露点温度以上安全运行 防止下游设备被腐蚀 反应塔出口设有热电阻测量反应塔出口温度 当循环流化床已经完全建立及反应塔床层压降达到稳定值时 水系统将自动根据反应塔出口温度 控制回流喷嘴的回水量 从而控制反应塔的喷水量 以使温度降低到设定值 回流式喷嘴布置在反应塔的锥形段 可以在脱硫系统运行过程中进行调节 维修和更换 36 MCFBA FGD 关键工艺控制 37 脱硫关键工艺控制 2 反应塔的压降控制反应塔的压降由烟气压降和固体颗粒压降两部分组成 反应塔内的固体颗粒浓度 或称固 气比 是保证流化床良好运行的重要参数 在运行中它是通过控制反应塔的压降来实现调节的 从而保证反应塔始终处于良好的运行工况 通过调整斜槽上流量控制阀的开度 可控制物料的再循环量 达到控制反应塔压降的目的 从而保证了床内脱硫反应所需的稳定的物料浓度 在调试时 需在不同烟气流量下测得空塔压降 运行时反应塔实际压降减去相同烟气流量下空塔压降 即为床料压降 38 反应塔负荷与压降关系图如下 MCFBA FGD 关键工艺控制 39 氨法脱硫关键工艺控制 3 吸收剂加入量的控制根据反应塔进口烟气流量及进口SO2浓度 通过调节Ca OH 2仓下星型卸灰阀的转速 可以控制熟石灰粉的给料量 而反应塔出口SO2浓度 则用来作为校核和精确地调节熟石灰粉给料量的辅助调控参数 以保证达到要求的SO2排放浓度 这样 即使工况变化 给料系统也可根据SO2浓度及时调整Ca S比 从而调整石灰给料量 在调试时 需标定Ca OH 2仓下星型卸灰阀在不同转速下的出料量 并将曲线输入DCS控制系统 40 工程实例照片 41 瑞帆MCFBA FGD的技术优点 1 系统流程简单 占地面积小 造价低 运行维护费用低 2 可以脱除将近100 的SOx HCl等酸性气体 无需考虑由酸腐蚀造成的下游设备及烟囱的腐蚀 3 MCFBA净化装置的Ca S比为1 3左右 脱硫率可达90 以上 4 脱硫后配套布袋除尘器 可延长接触时间 提高吸收剂及吸附剂的使用率 并可保证粉尘排放浓度 30mg Nm3 5 通过流化床塔内激烈湍动的高密度颗粒床层所形成的巨大颗粒表面积 可以有效去除烟气中的重金属 平均重金属脱除率达90 以上 6 利用吸附剂及塔内物料的巨大比表面积及布袋除尘器 烟气中的大部分重金属 二噁英被吸附 使出口二噁英类排放值 0 1ngTEQ m3 国家标准要求为 0 5ngTEQ m3 42 瑞帆MCFBA FGD的技术优势 7 脱硫副产物为干灰 整个净化系统无废水排放 无二次污染物产生 8 对烟气量 烟气温度 烟气中污染物含量的适应性强 系统设有烟气再循环系统 可避免烟气温度 烟气量突增对脱硫系统的影响 当烟气中的酸性气体浓度或要求的脱除率发生变化时 无需增加任何工艺设备 仅需调节吸收剂及吸附剂的耗量便可满足更高脱除率的要求 9 系统可靠 控制简单 通过温度 床层压降 酸性物质排放浓度三大控制回路即可满足要求 这三个回路相互独立 互不影响 10 吸收塔为空塔结构 塔内无任何运动部件和支撑件 使用寿命长 11 烟气与物料接触时间长 接触充分 脱除率高 四 瑞帆旋转喷雾干燥法脱硫工艺 SDA FGD 43 SDA FGD工艺流程 净化机理SDA一般使用生石灰 CaO 作为吸收剂 生石灰经过消化后制成熟石灰浆液 Ca OH 2 消化过程被控制在合适的温度 使得消化后的熟石灰具有非常大的比表面 熟石灰浆液通过泵送至吸收塔顶部的旋转雾化器 在雾化轮接近10000rpm的高速旋转作用下 浆液被雾化成数以亿计的约50 m的雾滴 未经处理的热烟气进入吸收塔后 立即与呈强碱性的吸收剂雾滴接触 烟气中的酸性成份 HCl HF SO2 SO3 被吸收 同时雾滴的水分被蒸发 变成干燥的脱硫产物 这些干燥的脱硫产物有少量直接从塔底排除 大部分随烟气进入塔后的除尘器内被收集 再通过机械或气力方式输送 处理后的洁净烟气通过烟囱排放 44 四 瑞帆旋转喷雾干燥法脱硫工艺 SDA FGD 45 反应机理 四 瑞帆旋转喷雾干燥法脱硫工艺 SDA FGD 烟气系统 烟道 旁路烟道 增压风机 烟气挡板石灰浆制备系统 石灰储料仓 仓顶除尘器 流化装置 石灰给料机 计量器 配浆槽 供浆槽等石灰浆喷入系统 计量泵 喷嘴 压缩空气及管道阀门等脱酸系统 反应塔 塔底排灰机 石灰干粉喷入装置等布袋除尘器系统 袋式除尘器壳体 滤袋及袋笼 喷吹系统等活性碳喷入系统 生石灰仓 消化器 消石灰仓回风系统 循环风机 回风烟道输灰及存储系统 废渣库 库顶除尘器 输送设备 仓泵 卸灰机等压缩空气系统 仪用空气及厂用空气 46 瑞帆SDA FGD工艺系统组成 47 各系统简介 烟气系统介绍为了将脱硫岛与锅炉的烟气系统分离开来 在进入FGD的烟气系统中设置带有电动执行机构的烟气挡板门 原烟气挡板门设置于FGD的入口 在引风机出口到砼烟道之间设置了旁路挡板门 当脱硫系统正常运行时 旁路挡板门关闭 FGD原烟气挡板门开启 原烟气进入FGD脱硫反应塔 脱除SO2后的净烟气进入烟囱排向大气 在要求隔离脱硫装置或锅炉故障的状况下 锅炉风机与对应的烟气挡板风门形成联锁 旁路挡板门自动快速开启 FGD原烟气挡板门自动关闭 使脱硫装置与锅炉烟气系统隔离 主要设备烟道旁路烟道增压风机烟气挡板 48 石灰浆制备系统该系统主要作用是完成脱酸所需石灰粉及石灰浆液的储存 制备及输运等功能 氧化钙粉末 粒径小于5 m 纯度大于85 从厂外运来 并通过槽车风力输送装置输送至石灰仓 石灰仓设计保证至少可用7天的石灰储存量 为防止石灰输送过程中到处飞扬 储料仓顶设有除尘器收集粉尘 储仓内的氧化钙粉末通过定量给料机 可调速 调整CaO的供料量 供料给制浆槽 在制浆槽中定量加水消化配制成石灰乳浆液 符合浓度要求的Ca OH 2浆液溢流到供浆槽 供浆槽中的浆液由石灰浆液泵输送到反应塔的喷浆系统 供浆液量由脱硫塔出口温度连锁控制 主要设备 储料仓配浆槽仓顶布袋除尘器供浆槽定量给料机浆液泵 49 各系统简介 石灰浆喷入系统高温尾气进入反应塔后 利用旋转雾化器在反应塔内增湿雾化 调整尾气温度 同时对尾气增湿 使石灰雾滴与酸性气体充分接触反应 喷入的液滴在瞬间蒸发 烟气降至反应温度 同时液滴与粉尘碰撞 当外表面水份蒸发后 表面出现显著固态物质 干燥速率下降 液滴温度逐渐升高并接近烟气温度 最后水分蒸发殆尽 形成固态颗粒而从烟气中分离 主要设备 计量泵旋转雾化器压缩空气及管道阀门 50 各系统简介 脱酸系统该系统主体设备为反应塔 是该烟气治理系统中主要的设备之一 焚烧炉出口含酸性气体的烟气进入反应塔进行脱酸处理 同时降温 根据烟气出反应塔的温度自动调节冷却水的补给量 由制浆系统输送过来的石灰浆液通过塔顶的旋转雾化喷头进行雾化 石灰浆液被雾化成粒径30 60 m左右的雾滴 这些细小的雾滴与酸性气体充分接触 在一系列的化学反应后去除烟气中绝大多数的酸性气体 反应过程中 雾滴吸收烟气中的热量不断蒸发水分 结合反应塔独特设计 塔内的高温烟气使得浆液雾滴在下降的过程中得到干燥 并在到达塔底前将水分充分蒸发 形成固体反应物从塔底排出 主要设备 反应塔 塔底排灰机 石灰干粉喷入装置 51 各系统简介 脱酸系统石灰干粉喷入装置为避免焚烧炉在开炉 停炉或运行中不正常的工况下排烟温度过低引起的除尘器布袋结露现象 在脱酸塔后部设有Ca OH 2干粉喷入系统 在这些情况下 可以通过向脱酸塔内喷入石灰粉的方式达到保护除尘器的作用 这种设计也使得焚烧炉启动过程中的低温排烟阶段所产生的烟气可以通过布袋除尘器 此时不清灰 不必因走旁路直排而造成环境污染 52 各系统简介 53 各系统简介 活性炭喷射系统采用连续输送泵在进除尘器前的烟气管道内喷入活性碳 用活性碳吸附重金属及二恶英等 保证重金属及二恶英的排放浓度达到国家排放标准 由于活性碳具有极大的比表面积 喷入烟道后 即在烟道内开始吸附二噁英 Hg