排放控制技术 喷雾干燥吸收

喷雾干燥吸收有助于从化石燃料电厂、废物焚烧炉和工业设施的烟道气体和尾气中去除酸性污染物、重金属以及灰尘。

喷雾干燥吸收工艺 – 半干法烟道气体脱硫和清洁流程 – 促进反应,有效地转变气体污染物(例如 SO2、SO3、HCl、Hg 以及二恶英)为熟石灰 Ca(OH)2 吸收剂,形成稳定而干燥的粉末产品,便于存放和运输。

优势

SDA 装置 1200x675

喷雾干燥吸收 - 独一无二地在酸性气体吸收上使用喷雾干燥技术 - 最初由 GEA 发明于二十世纪七十年代。 从那时到现在,该技术已经过不断地开发和优化以满足不断变化的条件和要求。 因此,该流程是一种高效、通用并且经过全面验证的技术。 每个喷雾干燥吸收流程均为量身打造,以满足客户的要求以及适用的环境法规。 吸收器具有经过实际验证的系统功能,例如峰值控制和活性碳喷射,专门为确保减少汞和二恶英的排放而设计。

优势
• 高效去除酸性气体
• 资金、运营和维护成本低
• 耗电、耗水量低 – 可用低质量水工作
• 高工厂利用率

喷雾干燥吸收流程

SDA 旋转式喷雾器 1200x675

喷雾干燥吸收流程是一种半干法烟道气体脱硫流程。 该流程使用熟石灰 Ca(OH)2 作为吸收剂并得到稳定而干燥的最终产品,主要包括粉煤灰和各种钙化合物。

炙热、未处理的烟道气体经由烟道气体分散器引入喷雾干燥吸收器,然后接触高反应性的吸收剂,该吸收剂将由旋转式雾化器雾化。 烟道气体和吸收剂之间的有效接触可实现酸性成分从烟道气体到碱性吸收剂的快速质量传递。 吸收剂将吸收的酸中和 (SO2 + Ca(OH)2 > CaSO3/CaSO4 + H2O)。 在进行该反应时,水会蒸发,从而形成干燥粉末。 一小部分干燥粉末将沉积在吸收器舱室的底部并在此排放,而主要部分则在冷却的烟道气体离开舱室时运载至下游灰尘收集器。 现在变得洁净的烟道气体经过灰尘收集器来到烟囱而不会被重新加热。

 
SDA 工作人员 1200x675

Ca(OH)2(可以熟石灰的形式购买(更加常见并且经济)或者通过生石灰 (CaO) 在现场制备)从缓冲罐被泵送至旋转式雾化器。 在分离之后,粉末被运输至最终产品存放设施,或者在流程中回收,以提高多余的吸收剂的利用水平。 来自流程的最终产品为稳定而干燥的粉末。 该粉末作为建筑材料在全世界使用,主要是道路建设,并用于建筑行业的其他用途。

喷雾干燥吸收技术具有出色的吸收性能 - 不仅仅针对 SO2 和 HCl 等主要污染物。 这是因为精细雾化的吸收剂会喷入烟道气体流并随后进行除尘,诸如 SO3、HF 等污染物实际将被完全清除。 这有助于在烟道气体通道中使用碳素钢作为建筑材料。 并且还有另外两个优势: 首先,该流程允许使用低质量工艺水,例如废水甚至海水;其次,由于流程不会产生废水,无需后续废水处理。

200 多个使用案例
在全世界,有 200 多个喷雾干燥吸收装置安装在发电站、钢铁厂、废物焚烧炉设施以及燃烧危险废物的工厂。 它们都有一个共性: 它们都依照本地机关规定的性能标准工作,或者超出了相应标准。 甚至在今天,在二十世纪八十年代安装的非常久远的设备仍然能以满意的效果正常工作。

• 总共构建的装置数: > 200
• 吸收器总数 > 350
• 喷雾器总数: > 450
• 流程用于接近 25,000 MWe 和 4,300 MWt 的电厂产能
• 流程用于全球 160 多个焚化处理线
• 流程用于全球 10,000 平方米以上的烧结机

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喷雾干燥吸收 – 旋转式雾化器、气体分散器以及吸收器舱室是喷雾干燥吸收流程的核心。

自从设计出首个喷雾干燥剂吸收器起,技术人员就一直在进一步开发流程及其关键组成部分 - 并且还将会持续下去。

旋转式雾化器

SDA 关键组件喷雾器轮
喷雾器轮

旋转式雾化器是喷雾干燥吸收器中的关键元件。 该设备将吸收液体雾化与烟道气体混合,基本方式为:将吸收液体馈送至以大约 10,000 rpm 旋转的雾化器轮。 在向外抛出液体的过程中,快速旋转的轮将液体分裂为极小液滴(小于 50 微米)组成的具有巨大表面积的雾化雾。

借助特制的不锈钢类型防研磨轮和轮插件,用于喷雾干燥吸收流程的旋转式雾化器(型号 F-100、F-360、F-800 和 F-1000)经过改造,能够持续承受恶劣的环境以及研磨性吸收剂。

旋转式雾化器的结构包括上和下部分,由中央支撑板分割。 上半部分包含齿轮箱及润滑系统,还有上方油池。 喷雾器通过直立法兰电机供能,该电机位于齿轮箱上方。 灵活的耦合将来自电机的动力传输至齿轮箱的输入轴。 雾化器的下半部分暴露于吸收器舱室中的炙热介质中,主要包括柔性主轴、主轴轴承、馈送和冲洗管道、液体分配器以及喷雾器轮。 由于产品的耐磨性,雾化器部件和雾化器轮部件都由陶瓷材料制成。 由于这些部件会受到吸收剂馈送引起的许多研磨和撕扯,因此是可更换的。

气体分散器

气体分散器用于优化吸收器舱室内烟道气体的分配,促进烟道气体和吸收剂馈送装置带来的雾化液滴之间的接触。 DGA 类型的标准气体分散器是具有可调导流叶片的顶板气体分散器。 它用于仅具有少量研磨性或粘性粉煤灰的烟道气体。对于含有更高浓度研磨性粉煤灰的烟道气体,会应用 DGR 型抗侵蚀气体分散器。 该气体分散器用在城市废物焚烧炉厂的许多喷雾干燥吸收器中。

气体化合物分散器用于 400,000 Nm3/h 及以上的烟道气体量。 在此,烟道气体被分为两个流,其中大约 60% 将通过顶板气体分散器进入,而其余烟道气体则通过中央气体分散器进入。 该设置通常在发电厂和烧结厂使用。 大多数气体分散器由低碳钢制成。

 

喷雾干燥机吸收器舱室

喷雾干燥机吸收器舱室通常由低碳钢制成,是具有锥形底部的圆柱形构造。 烟道气体经由气体分散器进入舱室,并通过位于锥形底部的出口管道离开。 旋转式雾化器安装在舱室中央,周围环绕着顶板气体分散器的出口,使得气体和雾化的吸收剂进料能充分混合。 中央气体分散器位于雾化器的正下方,促进雾化器雾的升高,以达到更好的气体/液体接触。

舱室的尺寸取决于烟道气体的数量和属性,而形状将根据气体分散器的类型而变化。 更大微粒的出口位于吸收器锥体的底部。

GEA 在不断开发和优化喷雾干燥吸收器舱室和气体分散器的设计和尺寸。 现在我们能让单个吸收器舱室的处理能力达到 2,000,000 Nm3/h 以上;并且我们仍在致力于设计具有更高气体负载的 SDA。

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发电厂的大部分成本都和排放控制相关,适当的技术不仅能减轻环境影响,还能进一步提升竞争优势。

喷雾干燥吸收流程是清洁烟道气体的通用方式,具体方式为清除矿物燃料(主要是煤矿)燃烧生成的酸性气体和微粒。 由于存在大量烟道气体,发电厂设施通常有多个喷雾干燥机吸收器模块。 气体化合物分散器确保最佳的气体流速,即使气体数量很大也能实现。 规模和气体量较大的工厂通常支持回收最终产品,从而允许以较低的出口温度工作,不会比绝热饱和温度高出 10 - 15° C 以上。

SDA 煤电 1200x675

喷雾干燥吸收流程的最终产品包括反应产物、过多的吸收剂以及粉煤灰。 入口气体的 SO2/HCl 比率较高,从而允许接近绝热饱和温度工作,并最小化最终产物中的石灰含量。 喷雾干燥吸收系统可实现非常高的脱硫率,实际操作中仅受最终产物中可接受的过多石灰量限制。

当涉及到气体量和成分时,上游烟道气体生成器工作上的一般变化通常会非常平稳,从而通过在上方高位槽中将吸收剂馈送流与回收浆料(或水)直接混合来实现对于出口温度和排放物的控制。 在大多数情况下,用于电厂应用的吸收剂以 CaO 的形式购买和存放,之后在现场进行熟化。

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SDA 发电厂 1200x675

炙热的未处理烟道气体经由气体分散器引入吸收器模块以达到最佳气体流分布;旋转式雾化器辅助生成的喷雾将促进烟道气体和吸收剂的充分接触。气体和雾化吸收剂浆料之间的有效接触可让酸性成分在从气态到液态的转化过程中发生快速的气液传质。

碱性吸收剂将吸收的酸中和,同时蒸发水分以生成所需的反应产物。 一小部分干燥的最终产物将沉积在吸收器舱室的底部,然后从底部排放,而主要部分则会连同冷却的烟道气体一起运载至下游灰尘收集器,然后从气体中将其清除。 现在变得洁净的气体经过灰尘收集器来到烟囱而不会被重新加热。

在吸收酸性成分的化学反应以及最终干燥步骤之后,粉末状最终产物将脱离气体状态,并运输至最终产物存放设施或者在 SDA 流程中重新利用,以期提高过多的吸收剂的利用率。 是否将 SDA 装置设计为单次通过系统或者是否加入回收系统,都取决于入口气体质量以及排放要求。

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喷雾干燥吸收方案是去除烧结厂的灰尘以及酸性气体排放物的理想解决方案。

喷雾干燥吸收流程是一种清洁尾气和烟道气体的通用方式,具体方式为清除酸性气体和微粒。 用于烧结厂的喷雾干燥吸收设施组合了发电厂和废物焚化厂的功能。 烟道气体量通常较高,因此必须安装大型吸收器模块。 但是,酸含量通常相对较低,从而可使用单次通过系统。

SDA 烧结物图像 1200x675

气体质量的变化可能发生得相对较快,因此必须将控制系统设计为可相应地发挥作用。 在大多数情况下,用于烧结厂应用的吸收剂以 CaO 的形式购买和存放,之后在现场进行熟化。 烧结厂中的旋转式喷雾器通常为 F-360、F-800 和 F-1000,配备不锈钢轮和中央部件。

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炙热的未处理烟道气体经由气体分散器引入吸收器模块以达到最佳气体流分布;旋转式雾化器生成的喷雾将促进烟道气体和吸收剂的充分接触。 气体和雾化的吸收剂浆料之间的有效接触可让酸性成分在从气态到液态的转化过程中发生快速的气液传质。

 
SDA 控制室 1200x675

碱性吸收剂将吸收的酸中和,同时蒸发水分生成反应产物。 一小部分干燥的最终产物将沉积在吸收器舱室的底部,然后从底部排放,而主要部分则会连同冷却的烟道气体一起运载至下游灰尘收集器,然后从气体中将其清除。 变得洁净的气体经过灰尘收集器来到烟囱而不会被重新加热。

在吸收酸性成分的化学反应以及最终干燥步骤之后,粉末状最终产物将脱离气体状态,并运输至最终产物存放设施或者在喷雾干燥吸收流程中重新利用,以期提高过多的吸收剂的利用率。 是否将装置设计为单次通过系统或者是否加入回收系统,都取决于入口气体质量以及排放要求。

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喷雾干燥吸收方案是能够符合针对废物焚烧厂而设定的严格排放法规的一种解决方案。

废物焚烧炉应用通常具有气体量相对较低的特点;因此,构建的吸收器仅具有顶板气体分散器。 较小的工厂规模以及酸性物质的构成通常偏好采用单次通过设计。 在废物焚烧炉装置的 SDA 流程中采用的旋转式雾化器通常为型号 F-100,配备哈氏合金制成的轮。

SDA 废弃物图像 1200x675

气体中的高 HCl 含量可让入口气体温度上升至远高于发电厂应用的温度。 因而最终产物将展现不同的特性。 此外,废气的水分和 O2 含量更高。 吸收器的干燥属性、最终产物的高氯化物含量、单次通过模式等,都需要吸收器舱室中具有更长保留时间的设计,因此装置将以高出口温度工作。

在设计中可加入峰值控制系统,用于改善喷雾干燥吸收器系统处理入口条件极端变化的能力。 借助该功能,干燥的吸收剂(粉末状的 Ca(OH)2)将直接吹入烟道气体流。 也可采用基于喷射粉状活性炭的吸收剂系统来有效地限制排放物,尤其是汞和二恶英的排放。 为废物焚烧炉应用采用的吸收剂可以为 CaO 和 Ca(OH)2,具体取决于本地供应和成本。

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SDA 废弃物工厂 1200x675

炙热的未处理烟道气体经由顶板气体分散器引入吸收器模块以达到最佳气体流分布;旋转式雾化器生成的喷雾将促进烟道气体和吸收剂的充分接触。 气体和雾化的吸收剂浆料之间的有效接触可让酸性成分在从气态到液态的转化过程中发生快速的气液传质。

碱性吸收剂将吸收的酸中和,并得到所需的反应产物。 同时借助该反应,将水蒸发,从而形成干燥粉末。 一小部分干燥粉末将沉积在吸收器舱室的底部并在此排放,而主要部分则连同冷却的烟道气体运载至下游灰尘收集器,然后从气体中将其去除。 变得洁净的气体经过灰尘收集器来到烟囱而不会被重新加热。

在吸收酸性成分的化学反应之后,将进行最终干燥,将粉末状最终产物从气体状态分离,并传输至最终产品存放设施。 为了从气体中有效地去除二恶英和汞,还向气体流中注入了粉末状活性炭。在设计中还可加入峰值控制系统,该系统基于向气体流中注入熟石灰的技术,用于快速控制入口气体质量上的大幅变化。 大多数废物焚烧炉采用的喷雾干燥机吸收器都采用单次通过设计。

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