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填料塔 板式塔 文丘里洗涤器 喷射鼓泡吸收塔 填料塔操作时,液体自塔上部进入,通过液体分布器均匀喷洒于塔截面上。在填料层内,液体沿填料表面自动分散呈膜状流下。气体自塔下部进入,通过填料缝隙自由空间, 从塔上部排出。 板式塔正常工作时,液体在重力作用下自上而下横向通过各层塔板后由塔底排出;气体在压差推动下,经均布在塔板上的开孔由下而上 穿过各层塔板后由塔顶排出。 气体进入扩散管后,流速增大。洗涤液通过喉管的喷嘴进入,液滴被高速气流雾化和加速,由于液滴与粒子之间惯性碰撞,使微细尘粒被捕集。在扩散管中 使尘粒凝聚,形成直径较大的含尘液滴而随水排出。 烟气通过喷射器直接喷散到洗涤液中,经处理后的烟气经过升气管进入上层的混气室,然后经除雾器 后由烟囱排出。 与板式塔相比,填料塔的基本特点是结构简单、压降低、填料可用耐腐蚀材料制造。 板式塔的空塔速度较高,因而生产能力较大,塔板效率稳定,操作弹性大,且造价低,检修、清洗方便 是一种高效湿式洗涤器,常用于高温烟气降温和除尘。由于高速气流要加速和雾化液滴,因此压降较大,一般为3000-9000Pa,甚至更高。 取消了复杂的浆液再循环系统,简化了工艺过程,也降低了能耗,因而使基建投资和运行费用都有所减少。该工艺另一个重要特点是低pH低(3.5-4.5),而一般的FGD工艺pH为5-7 11
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2.3.3脱硫吸收设备的性能比较
脱硫吸收器对比表 吸收器 持液量 逆流接触 防堵性能 操作弹性 设备阻力 除尘性能 类型 喷淋塔 填料塔 凿球塔 筛板塔 低 高 中 中 是 是 是 是 是 中 较好 低 中 中 中 低 差 中 较好 较好 好 差 较好 好 中 好 中 中 好 旋流板塔 高 2.3.4 脱硫吸收设备的比较及选择 由以上对比,可知:
①物料系统易起泡沫;高粘性物料;具有腐蚀性的介质宜用填料塔;
②有悬浮固体和残渣的物料,或易结垢的物料,宜用板式塔中大孔径筛板塔、十字架型浮阀和泡罩塔等;
③对于处理过程中有热量放出或须加入热量的系统;当初李系统的液气比L/G小时,宜采用板式塔。
最终选择填料塔,作为脱硫吸收设备 2.4 吸收剂的选取
2.4.1湿法脱硫吸收剂的选择原则
⑴吸收能力好,选择性能好
⑵挥发性低,无毒,不易燃烧,化学稳定性好,凝固点低,不发泡,易再生,粘度小,比热小
⑶不腐蚀或腐蚀小,以减少设备投资或维护费用
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⑷来源丰富,容易得到,价格便宜 ⑸便于处理和操作,不易产生二次污染 2.4.2 常见吸收剂
经过长期的生产实践,目前选用作为铁水脱硫剂的主要是Ca、Mg、Na等元素的单质或化合物,常用的脱硫剂主要有:
Ca系:电石粉(CaC2)、石灰(CaO)、石灰石(CaCO3)等 Mg系:金属Mg粉
Na系:苏打(Na2CO3)
2.4.3 常见的吸收剂性能比较
2.4.3.1 CaC2脱硫有如下特点:
1)在高碳系铁水中,CaC2分解出的Ca离子与铁水中的硫有极强的亲和力。因此CaC2有很强的脱硫能力,在一定的铁水条件下,用CaC2脱硫,脱硫反应的平衡常数可达6.9×105,反应达到平衡时,铁水中硫含量可达4.9×10-7。
2)用CaC2脱硫,其脱硫反应是放热反应,有利于减少铁水的温降。
2.4.3.2 脱硫有如下特点:
1)在高C和一定含硅量的铁水中,有较强的脱硫能力,在1350℃时,用脱硫,反应达平衡时,铁水中硫含量可达,比的脱硫能力要弱得多。
2)脱硫渣为固体渣,扒渣方便,对铁水缶、混铁车侵蚀较小,但用量较大,故形成的渣量也大,铁损也较高,铁水温降也较大。
3)石灰粉资源广、价格低、易加工,使用安全。
2.4.3.3镁粉脱硫有如下特点:
1)Mg有很强的铁水脱硫能力,13500C时,用Mg粉脱硫,反应的平衡常数为3.17×105,反应达到平衡时,铁水中含硫量可达l.6×10-7,大大高于Ca0的脱硫能力。
2)Mg的沸点为ll070C,Mg加入铁水后,变成Mg蒸气,形成气泡,使Mg的脱硫反应在气液相界面上进行,另外由于金属Mg变成Mg蒸气.使得反应区附近的流体搅拌良好,大大增强Mg的脱硫效果。
3)Mg在铁水中有一定的溶解度,铁水经过Mg饱和后能防止回硫,这部份饱和的Mg在铁水处理后的运送过程中仍能起到脱硫作用。 2.4.4 吸收剂的确定
由实践证明石灰是烟气脱硫较为理想的吸收剂,而且工业上常常选取石灰或石灰石做为吸收SO2的吸收剂。故此次设计选用石灰石(石灰)做为吸收剂
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2.5 石灰石/石灰法的吸收机理 ⑴石灰石的溶解过程:
mCaCO3?H2O?CO2?Ca(HCO3)2 CaCO3?2H??Ca2??H2O?CO2 ⑵吸收过程:
SO2?H2O?H2SO3 HCl?H2O?2H??Cl??OH?
(吸收区下部) HF?H2O?2H??F??OH? H2SO3?H??HSO3?(低pH值时)
(吸收区上部) H2SO3?2H??HSO3?(高pH值时) Ca2??2HSO3?Ca(HSO3)2
CaCO3?H??HSO3??CaSO3?CO2?H2O CaCO3?2H??SO42??CaSO4?CO2?H2O
Ca2??SO32??CaSO3 Ca2??2F??CaF2 Ca2??2Cl??CaCl2 ⑶反应产物的氧化:
2HSO3??O2?2H??SO42? 2Ca(HSO3)2?O2?2H2O?CaSO4 2CaSO3?O2?2CaSO4 ⑷结晶生成石膏:
11 CaSO4?2H2O?CaSO4?2H2O CaSO3?H2O?CaSO3?H2O
222.6 填料塔填料的选择 确定设计填料塔的填料类型选用
Φ50×50×45规格,陶瓷拉西环填料(乱堆); 填料参数Φ=50㎜,a1???93m2/m3
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3. 设计计算书
3..1.烟气量的计算 以1Kg煤燃烧为基础,则 %(以质量计) C H O S N 水分(W) 挥发分(V) 灰分(A) 重量/g 摩尔数/mol 需氧量/mol 52.57 3.25 7.89 0.83 1.01 7.64 24.74 26.81 525.7 32.5 78.9 8.3 10.1 76.4 247.4 268.1 43.81 16.25 2.47 0.26 5.05 4.24 / / 43.81 8.125 - 2.47 0.26 / / 假定干空气中氮氧的摩尔比(体积比)为3.78,则1kg样煤完全燃烧 所需的理论空气量为49.725×(3.78+1)=237.6855 mol/Kg煤
实际空气量为:237.6855×1.3=308.99mol/Kg煤
理论情况下烟气的组成(单位:mol)
CO2 H2O SO2 N2 43.81 4.24+8.125=12.365 0.26 5.05+49.725×3.78=193.21 理论烟气量为:43.81+12.365+0.26+193.21=249.645mol/Kg煤 实际烟气量为:249.645+237.6855×(1.3-1)=320.9506mol/Kg煤
22.4所以燃烧1Kg煤,产生烟气体积为:320.9506×=7.189 m3N/ Kg
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由PV=nRT知,在烟气温度为150℃时,实际烟气体积为:
V =(150+273.130)/273.13×7.189=11.14m3N/ Kg, 由于锅炉耗煤量为
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