第三章CT121中JBR的内部结构.ppt

1、CT121中JBR的内部结构,JBR工艺描述,JBR(鼓泡塔)是CT-121工艺的核心部分 JBR提供了高效的气-液接触方式,可以在稳定和可靠的基础上高效的脱出SO2和粉尘。通过鼓泡装置,烟气均匀的扩散到浆液中,使得JBR达到很高的性能。,JBR工艺描述,烟气先进入烟气冷却烟道。在这里,烟气是通过JBR的循环液,辅以补充水和滤液被冷却到饱和状态。然后,烟气通过浸没在石膏浆液几英寸下的许多喷射管分布到浆液中去喷入浆液的烟气产生了一个气泡层,这个气泡层促进了烟气中SO2的吸收。此外,JBR在设计上将酸性物质的中和,亚硫酸盐的沉淀,亚硫酸盐氧化生成石膏以及石膏的结晶等几个过程同时在JBR中进行。最后

2、,处理后的烟气通过除雾器除去携带的液滴,然后经GGH升温后排放至烟囱,JBR工艺描述,在传统的FGD中,烟气是连续相的,液态吸收剂扩散到烟气中去。液态吸收剂通过喷射进入烟气或通过塔内的填料或塔盘与烟气接触。这种方式会导致脱硫率的边际效应,致使传质过程和化学反应弱化,从而引起运行过程中的结垢和堵塞。,JBR工艺描述,CT-121工艺正好与传统的概念相反。在其设计中,液态吸收剂是连续相的,而烟气是扩散相的。这一设计理念通过其专利技术JBR来实现,烟气通过JBR喷射到塔内的吸收浆液中去。在这种情况下,临界传质和临界化学反应速度的局限性没有了,从而消除了结垢和堵塞,形成了较高的脱硫效率。,鼓泡式反应器

3、JBR,JBR是CT121的核心，因为二氧化硫的的吸收、氧化、中和以及结晶过程同时发生在JBR中。 烟气通过喷射器均匀分散进入JBR的浆液。按化学方法推算,当气泡上升通过气泡层时,JBR产生多级的传质过程。由于气-液间的多级接触和庞大的接触面积,传质速率很高。,吸收塔的基本构造,液层,喷射管,搅拌器,处理过的烟气,出口空间,上部层面,升气管,入口空间,烟气,下部层面,鼓泡式反应器JBR,原烟气进入由上下盘板组成的封闭的容器中。喷管在下盘板开口,使烟气进入JBR的浆液区。烟气从浆液中鼓泡上升,流经贯通上下盘板的烟气整流上升管。烟气中携带的液体在上层盘板上部空间释放,处理后的净烟气流出JBR,通过

4、除雾器除去携带的液滴,然后经GGH升温后排放至烟囱。,鼓泡式反应器JBR,JBR容器中的浆液分为两部分(1)鼓泡区(2)反应区。这是一个非常重要的设计特点,正因为如此,下面4种反应可以在JBR中同时发生。 -二氧化硫(SO2)的吸收 -亚硫酸氧化成硫酸 -硫酸中和形成石膏 -石膏晶体的形成,鼓泡区,鼓泡区是一个由大量不断形成和破碎的气泡组成的连续的气泡层。当原烟气流经喷射管进入JBR,在浆液内部产生气泡,从而形成气泡层。 在鼓泡区或气泡层,形成了气液接触区,在这个区域中,烟气中的SO2融解在气泡表面的液膜中。烟气中的飞灰也在接触液膜后被除去。气泡的直径从3-20mm(在这样大小的气泡中存在小液

5、滴)不等。大量的气泡产生了巨大的接触面积,使JBR成为一个非常高效的多级气-液接触器。,鼓泡区,鼓泡区气泡大量和迅速地不断的生成和破裂使气-液接触能力进一步加强,从而不断产生新的接触面积,同时将反应物由鼓泡区传递至反应区,并使新鲜的吸收剂与烟气接触。脱硫率取决于喷射管的浸没深度和浆液的PH值。在正常的PH度定值下,浸没深度为200mm左右时,脱硫率大于95%。通过调节从石膏脱水装置返回到JBR中的水量,可以对浸没深度进行自动调节。,反应区,反应区存在大量的气泡,石灰石浆液直接加入JBR反应区。JBR在设计上考虑了1020小时的反应停留时间,这应使得最初发生于鼓泡区的化学反应在反应区全部完成,并

6、为下列的反应过程提供了充分的时间。 由反应区下部的氧化空气喷入浆液中被溶解。 溶解的亚硫酸盐氧化成硫酸盐。 石灰石溶解 石灰石与硫酸反应生成石膏并放出CO2 石膏晶体生成,反应区,JBR的运行PH值设计为4-6,这种相对较低的PH值使石灰石溶解更加快更完全。低PH值环境下的快速氧化和完善的氧化系统是JBR成功运行的关键。浆液中鼓入空气并驱赶除溶解的CO2,进一步促进了石灰石的溶解。因而,JBR的浆液成分主要是石膏颗粒。通过抽出一定数量的JBR浆液至脱水(或处置)系统,使JBR内浆液中固形物浓度保持为10-25%。,FGD 石膏固体,常规强制氧化 (250X),Ct-121 工艺 (250X),

7、JBR内部浆液循环,传统的FGD工艺采用气液接触的方式,通过一系列大型浆液循环泵和管道将大量的吸收剂进行循环,形成一个气液接触区。从而有了液气比(L/G)这个临界参数。JBR中大直径，低转速的搅拌器,与烟气鼓泡喷入和氧化空气喷入形成的搅动一起,为鼓泡区(气液接触区)和反应区间的吸收剂和产品的交换提供循环动力。所有的浆液循环都是JBR内部的循环,不需要外部的循环泵和管道。因此,在CT-121工艺中,L/G这个参数已没有实际上的意义。JBR的内部循环速度相当于浆液的流动速度,在0.1-0.3m/s间。在JBR底部,液体由中心向外侧流动,并沿筒壁垂直上升,至JBR浆液层顶部以后,液体由外侧向中心流动

8、,并沿搅拌器轴向下降,形成了一个循环过程。,导入气体,处理过的气体,气泡层,CT-121 向液体内喷射气体的原理,气体喷射前的位置,喷射管,浸液深度,气体喷出口,JBR化学过程特点,尽管CT-121工艺与传统的湿式石灰式工艺的化学反应大体相似,但化学反应的机理是不同的。两者之间最大的不同在于运行中的PH值。CT-121工艺的低PH值通过增强石灰石的溶解和亚硫酸盐的氧化显著提高了石灰石的利用率。当PH值在4至6之间时,石灰石的溶解非常迅速和完全,JBR的浆液中基本不存在固态的碳酸钙。JBR的低PH值和较长的滞留时间,使石灰石的利用率在98%至100%之间。此外,在低PH值下,由于氢离子(H+)和

9、亚硫酸根离子(HSO3-)的浓度增大,氧化速度也大大加快了。同样, 在低PH值下,金属触媒的转化浓度增大了,使氧化过程加快并更完全,JBR化学过程特点,在JBR中,氧化过程与二氧化硫(SO2)的吸收过程在同一区域进行,因而提高了二氧化硫的传质速率,这种快速的氧化过程保证了液体中二氧化硫的低浓相,使得在低PH值的条件下,有更多的气态二氧化硫被吸收。 CT-121工艺的一个重要优点就是部分亚硫酸的氧化发生在鼓泡层。当亚硫酸被氧化以后,它的浓度就会降低,因而促进了SO2的吸收。,JBR化学过程特点,在鼓泡区,二氧化硫(SO2)的气相传质过程和碳酸钙(CaCO3)的离解过程是通过反应速度进行控制的过程

10、。这两个过程都在JBR特有的运行情况下得到了加强。同时, 二氧化硫向液相的传质过程通过鼓泡区的搅动得到增强,碳酸钙的离解由于低PH值得到加强。 反应区中由反应速度控制的过程是O2的溶解过程和副产品石膏的结晶过程,JBR化学过程特点,在PH值为4至6的范围内,石灰石的溶解和亚硫酸的氧化过程迅速增强,石灰石的溶解发生的迅速和完全,除石膏以外的其他反应物均进入溶液,没有固体的碳酸钙存留在JBR中。 这样,不仅获得了反应剂的高效利用率,而且消除了除雾器中的结垢。因为在除雾器中,在雾滴中的石灰石可能逐渐形成坚硬的结垢,但是由于在吸收剂中不存在未反应的石灰石的情况下,没有杂质会被携带进入除雾器,就避免了除雾器的结垢,JBR化学过程特点,根据公式(15),石灰石的溶解速率与PH值呈指数增加关系: R=KCaCO3H+ (15) 其中PH = -logH+ 因此,例如PH值为4时的溶解速率比PH值为6时约快100倍。 低PH和较长的反应滞留时间使得吸收剂被充分利用,避免了结垢并使产品易于脱水和充分氧化。,