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MgO+H2O=Mg(OH)2
Mg(OH)2+SO2=MgSO3+H2O MgSO3+ H2O+SO2=Mg(HSO3)2 MgSO3+1/2O2=MgSO4
氧化镁法脱硫是一种前景较好的脱硫工艺,该工艺较为成熟,原料来源充足,在我国氧化镁的储量十分可观,目前已探明的氧化镁储藏量约为160亿吨,占全世界的80%左右。其资源主要分布在辽宁、山东、四川、河北等省,其中辽宁占总量的84.7%,其次是山东莱州,占总量的10%,其它主要是在河北邢台大河,四川干洛岩岱、汉源,甘肃肃北、别盖等地。因此氧化镁完全能够作为脱硫剂应用于各单位的脱硫系统中去。
镁法投资少,运行费用低,脱硫效率高,结构简单,并且能够减少二次锅炉烟气污染。镁法脱硫相对于钙法的最大优势是不会系统发生设备结垢堵塞问题,能保证整个脱硫系统能够安全有效的运行,同时镁法pH值控制在6.0~6.5之间,在这种条件下设备腐蚀问题也得到了一定程度的解决。同时与较为完整的石灰石石膏法相比,占地面积小,运行性方面费用低,投资额大幅减小,综合经济效益得到很大的提高。总的来说,镁法脱硫在实际工程中的安全性能拥有非常有力的保证。
由于镁法脱硫的反应产物是亚硫酸镁和硫酸镁,既可以抛弃,也可进 行综合利用。一方面我们可以进行强制氧化全部生成硫酸镁,然后再经过 浓缩、提纯生成七水硫酸镁进行出售,另一方面也可以直接煅烧生成纯度 较高二氧化硫气体来制硫酸 2.2.3 工艺流程 一、SO2吸收系统
锅炉产生的烟气,经过空气预热器降温后,首先进入除尘器,去除大部分烟尘后,由引风机经烟道切向进入旋流板塔脱硫装置。烟气经喷淋除尘、碱液吸收SO2等酸性气体、脱水除雾后,净化烟气引入主烟道,通过烟囱排入大气。脱硫塔底部废液流入循环废水处理系统。脱硫塔底部废液首先流入氧化池,通入空气进行曝气氧化,经充分反应后,废水流入平流式多斗沉淀池,经沉淀浓缩、澄清后,脱硫液溢流到清水池,并补充Mg(OH)2浆液调节至适宜pH后,由脱硫液循环泵打入脱硫塔,进行循环利用。沉淀后的亚硫酸镁和硫酸镁浆液等泥渣由专用泥泵打入高效水力旋流器,脱水后的废渣进入真空皮带脱水机进一步脱水,分离后大量含水率较低的固体残渣进行储存利用,或外运抛弃,脱水系统上清液收集到地坑中,澄清后作为药剂溶解水和滤布冲洗水。
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烟气经过引风机由塔底切向进入脱硫塔,与向下喷淋的碱液以逆流方式使气液充分接触(三层喷淋)。脱硫塔采用内置两层旋流板的方式,增长气液反应时间,提高效率,充分吸收烟气中SO2、SO3、HCl和HF等酸性气 体。在吸收塔出口处装有两级旋流板(或折流板)除雾器,用来除去烟气在洗涤过程中带出的水雾。在此过程中,烟气携带的烟尘和其它固体颗粒也被除雾器捕获,两级除雾器都设有水冲洗喷嘴,定时对其进行冲洗,避免除雾器堵塞。
旋流板塔脱硫装置及构成旋流板脱硫塔是一种可广泛应用于中小型燃煤锅炉治理烟气中SO2的设备,利用旋流板的特点,使气液充分逆流接触,比一般的吸收器效果要好,从现场实测看,脱硫率能达90%以上,同时兼有除尘效果,基建投资少,操作较简单,该技术较有效的解决了结垢和腐蚀这两个问题。因此,本项目选择旋流板脱硫塔作为脱硫主体设备,其主要构件:
1)结构框架及主体:塔釜段、吸收段、脱水段等; 2)塔内构件:旋流板、喷淋系统、脱水板及反冲洗系统。 旋流板塔脱硫装置各功能区:
(1)吸收区:该区包括吸收塔入口及其以上的2层旋流板和3层喷淋, 其主要功能是用于吸收烟气中的酸性污染物及飞灰等物质。
①.塔内配有喷淋层,每组喷淋层由连接支管的母管、制浆液分布管道和喷嘴组成。
②.喷淋管及喷嘴的布置设计均匀,覆盖吸收塔上流区的横截面。 ③. 喷淋系统采用一台循环泵供应三层喷淋方式。
(2)除雾区:该区包括两级除雾器和3层反冲洗系统。用于分离烟气中 夹带的雾滴,降低对下游设备的腐蚀、减少结垢和降低吸收剂及水 的损耗。
①.离开吸收塔托盘的烟气穿过2层旋流板和3层逆流喷淋层后,再连续经两层除雾器除去所含浆液雾滴,除雾器出口的水滴携带量不大于75mg/Nm3。
②. 在一级除雾器的上、下各布置一层清洗喷嘴。清洗水的喷淋将带走一级除雾器顺流面和逆流面上的固体颗粒。烟气经过一级除雾器后,进入二级除雾器。二级除雾器下部也布置一层清洗喷淋层,烟气穿过二级除雾器,经洗涤和净化的烟气通过出口流出吸收塔,经过烟道排入烟囱。
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③. 除雾器采用316L材料制作而成,两级除雾器均用工艺水冲洗,冲洗过程通过程序控制自动完成,整个脱硫系统补水可通过除雾器反冲洗实现。
(3) 塔釜区:塔釜主要功能是暂时贮存脱硫液,氧化和结晶反应发生在 吸收塔外的氧化反应池中。 3)旋流板塔脱硫装置的主要参数
吸收塔壳体设计能承受压力、管道推力和力矩、风和地震荷载,以及承受所有其他作用于吸收塔上的荷载。支撑和加强件能防止塔体倾斜和晃动。塔内管道、除雾器支架应有足够的强度和刚度。吸收塔支撑结构的应力根据相应标准,按最大运行荷载设计,设计计算值要求的厚度应加上腐蚀余度。 二、烟道系统
1) 在最大压差的作用下具有100%的严密性。烟道及其附件烟道根据可能发生的最差运行条件(例如:温度、压力、流量、污染物含量等)进行设计。
2) 烟道壁厚按6mm设计(按规定考虑了一定的腐蚀余量),烟道内烟气流10~15m/s之间。
3) 所有不可能接触到低温饱和烟气冷凝液或从吸收塔带来的雾气和液滴的烟道,用碳钢制作,所有可能接触到低温饱和烟气冷凝液或从吸收塔带来的雾气和液滴的烟道,采用可靠的内衬(鳞片树脂)进行防腐保护。
4) 每台锅炉设置单独的进口系统,并在进口、出口、旁路烟道设置相应的阀门,方便灵活切换烟。
5)各段烟道设计压力及运行温度和最大允许温度如下: ①原烟气烟道(换热前) 设计压力: 1000 Pa 运行温度: 118.5℃~160℃ ②原烟气烟道(换热后)
设计压力: 1000 Pa 运行温度: 82℃~120℃ ③净烟气烟道(吸收塔后换热前)
设计压力: 1000 Pa 运行温度: 43.3℃~120℃ ④净烟气烟道(换热后)
设计压力: 1000 Pa 运行温度: 82℃~120℃
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脱硫塔进口烟道、出口烟道、旁路烟道设优质百叶窗双层密封挡板门,保证锅炉单台炉烟气投入或退出脱硫系统运行的灵活切换。旁路挡板门的冷烟气侧挡板及轴包覆材料为1.4529,密封片为C276;吸收塔出口挡板门的挡板及轴包覆材料为1.4529,密封片为C276;吸收塔入口挡板门的挡板、密封片及轴包覆材料为316L。挡板门配置完善的密封风系统,FGD系统提供2台100%容量密封风机和一套密封空气电加热装置,全套带有:底座、挡板、电机、联轴、风道及支架和控制件等。挡板门的执行器为整体开关、调节型,有DC4~20mA输入、输出,过载保护及限位装置,防护等级为IP65。烟道上设有膨胀节,并安装压力、温度等用于运行和观察的仪表。 三、循环液供应系统
脱硫塔底部废液流入循环废水处理系统。废水首先进入氧化池,采用罗茨风机进行曝气氧化,经充分反应后,废水流入平流式多斗沉淀池,进行泥水分离,沉淀后的上清液溢流到清水池,加入Mg(OH)2碱液调节至适宜pH,然后由循环泵提升至脱硫塔循环利用(单泵单管制)。沉淀后的亚硫酸镁和硫酸镁浆液等泥渣由专用泥泵打入高效水力旋流器,脱水后的废渣进入真空皮带脱水机进一步脱水,分离后大量含水率较低的固体残渣进行储存利用,或外运抛弃,脱水系统上清液收集到地坑中作为药剂溶解水和滤袋冲洗水,滤饼冲洗采用工业水。 四、泥渣处理系统
氧化镁法湿式脱硫系统的最终产物为亚硫酸镁、硫酸镁等浆液(固体含量约5%),氧化池、沉淀池、清水池、药剂溶解池、滤液地坑均设有排泥管。考虑到排泥管的堵塞问题,在排泥管末端设计有水力冲洗系统。沉淀浓缩后的泥渣由专用泥泵首先打入高效水力旋流器进行一级脱水,底部脱水浆液(固体含量约60%)重力进入真空皮带脱水机进一步脱水,分离后大量含水率较低的固体残渣(固体含量约20%)进行储存利用或外运抛弃,滤饼冲洗采用工业水。水力旋流分离器的溢流液及滤布冲洗水收集在滤液地坑中,经澄清后可作为药剂溶解水、滤布冲洗水及部分除雾器冲洗水,设两台滤液泵(一用一备),底部泥渣由排泥泵排出。滤袋冲洗水,滤饼冲洗采用工业水。 五、 脱硫剂制备及供应系统
脱硫剂主要为氧化镁粉,粒径325目,MgO含量为90%,配置氢氧化镁溶液浓度10%。氧化镁粉设有贮存仓和自动投加装置,粉仓的容量按BMCR工况运行2天(每天按24小时计)的吸收剂耗量设计。氧化镁粉堆积密度按0.3t/m3设计,药剂贮仓采用Q235内衬防腐结构,设有插板阀、自动调速计量给料机、仓壁振动器、料位计等,氧化镁粉
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