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石灰石-石膏法新技术LS-2系统

更新时间:2009-09-10 18:01 来源: 作者: 阅读:1454 网友评论0

由ABB公司在传统的空塔技术上发展起来的,其核心技术就是采用了较高的烟气流速,同时,为了消除高烟气流速带来的问题,保持和提高脱硫率,又采用了独特的喷嘴布置,新型的除雾器;超细的石灰石粒度。

烟气流速传统设计为3.048 m/s左右(液柱塔要设计得高一些),LS-2系统设计的烟气流速提高到4.572 m/s,最高可以在5.489 m/s的流速下运行。ABB公司这样设计的技术依据是石灰石-石膏法中,二氧化硫的吸收属于气膜控制过程,而对于气膜控制过程,烟气流速的提高,可以减少气膜阻力,使得气体与液体都分散得更为均匀,气液两相接触面积增大,脱硫系统的总的传质速率将迅速提高,在保证脱硫率的前提下,可以大大降低液气比,总电耗得到显著的降低。

为了适应高的烟气速率,ABB公司对喷嘴的布置采取了特殊的方案,具体的布置方式由于无实物和资料介绍,无法了解,但总的来说,与传统的喷嘴布置相比,其布置更为紧凑,密度更大,相互交叉重叠较多,相信是为了在更短的时间内浆液能和烟气中的二氧化硫充分的反应。估计因为喷嘴的重叠度很大,所以ABB公司设计的喷嘴层数减少了,相应的,吸收塔的高度可以降低。

高的烟气流速带来的几个问题之一就是出口烟气雾沫夹带增多,这样会给吸收塔后的一系列设备及管道带来严重的玷污和腐蚀,且由于含水量增大,相同的温度下,烟囱出口产生白烟几率增加。传统的除雾器在如此高的烟气流速下无法达到额定的除雾率,国外资料表明,传统的除雾器设计烟速为3 m/s左右,超过3.66 m/s,即使二级除雾器也会产生明显的雾沫携带。ABB公司采用了新型的除雾器来解决这个问题。传统的除雾器都是垂直布置在吸收塔的上部,而ABB的试验数据表明,除雾器水平布置对烟气流速的容忍极限大大提高,水平布置的卧式除雾器能在高达6.1 m/s的烟气流速下可靠除去雾沫。基于这一实验结果,这种新型除雾器被设计成二级,第一级为斜度300的大雾滴除雾器,它的任务是除去烟气中的大雾滴,为第二级除雾器提供分布均匀的烟气流,第二级为水平布置的卧式除雾器,这种设计能可靠的除去高速烟气中夹带的大量雾沫,且由于第一级有300的倾斜度,不会产生积水堵塞。

前面提到由于喷嘴布置更为紧凑,液气比显著降低,都使吸收塔的直径和高度减小,投资成本降低,运行电耗降低,但由于吸收塔相对减小,而石灰石的溶解度一定,故液体中的石灰石减少,pH值将降低,低的pH值不利于二氧化硫的吸收,当pH值低至4时,二氧化硫的吸收几乎停止,为了保持液体合适的pH值,必须在二氧化硫与石灰石反应时,保证有充足的石灰石迅速溶进液体,要保证这个速率,就要求石灰石与液体有非常大的表面接触面积,传统的石灰石粒度(250目,90%通过)已不能满足这个要求,需要寻求更细的石灰石粒度,如果采用传统的球磨机,就需要消耗更多的电能,运行成本将得到提高,经济性下降。

ABB公司采用了一种主设备叫辊轮磨粉机的全干式研磨系统,这套系统没有找到具体的设备结构资料,甚至连图片介绍也没有,仅仅了解到系统的入口粒径不超过40 mm,未经处理的烟气被用来驱动磨粉机和烘干石灰石,从磨制系统排除来的烟气返回到吸收塔进行处理,石灰石制备和处理是一个全干的系统,并包含一个巧妙的干式注入系统以防止粉尘返回系统。其具体的工作过程及原理尚未了解到。这一石灰石磨制系统在美国国内与传统的湿式球磨机相比,据说工程造价和运行费用大大降低,节约电耗十分明显,最关键的一点:石灰石出口粒度为325目(95%通过),满足LS-2系统要求。

ABB的辊轮磨机与传统湿式磨机相比,ABB公司称其电耗,工程投资,运行成本,安装周期都远低于后者,这种比较估计是在石灰石入口粒径相同,出口粒径也相同的前提下,但不知325目(95%通过)的辊轮磨机与250目(90%通过)的湿式球磨机相比,其电耗、投资、运行成本,安装周期有无优势。只有这样比较才有实际的意义。

另一方面,瑞士斯维达拉公司介绍,湿式磨机与干式磨机相比,前者电耗、投资、噪音都远低于后者,其湿式磨机的优势更为明显。这和ABB公司的结论有些矛盾,故两者的结论均有待进一步调研。

超细的石灰石颗粒确实对降低液气比起到了很好的效果,它是为适应吸收塔尺寸减少而设计的,但反过来有使吸收塔尺寸的进一步减少提供了可能,塔内反应更充分,石灰石利用率进一步提高。电耗方面:全干的辊轮磨机节约了电耗;液气比的减少使持液量减少,循环液量减少,循环泵等设备的节电效果显著。同时,取得了这些优势后,它并没有牺牲系统的脱硫率,并且提高了脱硫率。

LS-2系统代表了先进的紧凑的高效的湿法脱硫工艺,ABB公司称,总体上,LS-2系统与目前其它最先进的相同容量的湿法脱硫工艺相比,可节约大约15%~30%的总投资,降低10%~20%的电耗,工期也得到缩短(在美国俄亥俄州的一个电厂中,LS-2系统示范工程,处理500 MW容量的锅炉烟气,从设计开始到投产时间为22个月)。

可以总结LS-2系统成本的下降主要得益于以下几点:吸收塔尺寸的减少;传质阻力的减少;吸收液总量的减少;石灰石的利用率提高;取得更细的石灰石颗粒的同时,却大大降低了系统总电耗。

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