1 對脫硫除塵裝置總的技術(shù)要求
窯爐和噴霧塔脫硫系統(tǒng)在正常工況下運行時，保證系統(tǒng)的脫硫效率大于90％，除塵效率高于98%，脫硫后除塵器出口煙氣溫度90℃以上。脫硫除塵裝置技術(shù)*，所有設(shè)備的制造和設(shè)計符合安全可靠、連續(xù)有效運行的要求。性能驗收后一年質(zhì)保期內(nèi)保證裝置作業(yè)率≥97％。采用石灰作為吸收劑。本公司所采用的技術(shù)是CFB循環(huán)半干法煙氣脫硫技術(shù)，是目前半干法類脫硫技術(shù)中運行穩(wěn)定、脫硫綜合效益*的一種方法。
2 工藝化學(xué)原理
CFB工藝的原理是CaO粉末和煙氣中的SO2和幾乎全部的SO3、HCl、HF等酸性氣體，在CaO粒子的液相表面發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)如下：
CaO+H2O→Ca(OH)2
Ca(OH)2+ 2HCl→CaCl2+2H2O
Ca(OH)2+ 2HF→CaF2+2H2O
Ca(OH)2+ SO2→CaSO3+H2O
CaSO3+ 1/2O2→CaSO4
Ca(OH)2+ SO3→CaSO4+H2O
在CFB工藝的循環(huán)流化床內(nèi)，CaO粉末、煙氣及噴入的水分，在流化狀態(tài)下充分混合，并通過CaO粉末的多次再循環(huán)，使得床內(nèi)參加反應(yīng)的CaO量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于新投加的CaO量，即實際反應(yīng)的吸收劑與酸性氣體的摩爾比遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于表觀摩比，從而使HCI、HF、SO2、SO3等酸性氣體能被充分地吸收，實現(xiàn)高效脫硫。
循環(huán)半干法工藝系統(tǒng)主要由石灰貯存輸送系統(tǒng)、循環(huán)流化床吸收塔、噴水增濕系統(tǒng)、回料系統(tǒng)、脫硫渣輸送系統(tǒng)、脫硫除塵器以及儀表控制系統(tǒng)組成，見附圖工藝流程圖。
從窯爐出來的煙氣與噴霧塔的出來的煙氣右，分別通過煙道從底部進(jìn)入吸收塔，煙氣通過吸收塔底部的文丘里管的加速，進(jìn)入循環(huán)流化床體，物料在循環(huán)流化床里，氣固兩相由于氣流的作用，產(chǎn)生激烈的湍動與混合，充分接觸，在上升的過程中，不斷形成聚團(tuán)物向下返回，而聚團(tuán)物在激烈湍動中又不斷解體重新被氣流提升，使得氣固間的滑移速度高達(dá)單顆粒滑移速度的數(shù)十倍。這樣的循環(huán)流化床內(nèi)氣固兩相流機制，極大地強化了氣固間的傳質(zhì)與傳熱，為實現(xiàn)高脫硫率提供了保證。
在文丘里的出口擴管上段設(shè)一套噴水裝置，噴入用于反應(yīng)所需的水，通過以激烈湍動的、擁有巨大表面積的顆粒作為載體，在塔內(nèi)得到充分蒸發(fā)，保證了進(jìn)入后續(xù)除塵器中的灰具有良好的流動性能。同時噴入霧化水可以降低脫硫反應(yīng)器內(nèi)的煙溫，使煙溫降至90℃左右，從而使得SO2與Ca（OH）2的反應(yīng)轉(zhuǎn)化為可以瞬間完成的離子型反應(yīng)。吸收劑、循環(huán)脫硫灰在文丘里段以上的塔內(nèi)進(jìn)行第二步的充分反應(yīng)，生成副產(chǎn)物CaSO3·1/2H2O，還與SO3、HF和HCl反應(yīng)生成相應(yīng)的副產(chǎn)物CaSO4·1/2H2O、CaF2、CaCl2·Ca(OH)2·2H2O等。
煙氣在上升過程中，顆粒一部分隨煙氣被帶出吸收塔，一部分因自重重新回流到循環(huán)流化床內(nèi)，進(jìn)一步增加了流化床的床層顆粒濃度和延長吸收劑的反應(yīng)時間，從而有效地保證了脫硫效率。
由于SO3幾乎全部得以去除，加上排煙溫度始終控制在90℃左右，因此煙氣不需要再加熱，同時整個系統(tǒng)也無須特殊的防腐處理。
凈化后的含塵煙氣從吸收塔頂部彎頭排出，然后轉(zhuǎn)向進(jìn)入脫硫后布袋除塵器，再通過接力引風(fēng)機抽送煙囪。
經(jīng)布袋除塵器捕集下來的固體顆粒，通過布袋除塵器下的再循環(huán)系統(tǒng)，返回吸收塔繼續(xù)參加反應(yīng)，如此循環(huán)，多余的少量脫硫灰渣通過物料輸送至脫硫灰倉內(nèi)，再通過罐車或二級輸送設(shè)備外排。
CFB煙氣脫硫產(chǎn)物主要由飛灰、CaSO3、CaSO4和少量未反應(yīng)的Ca(OH)2、CaO等組成，可用于筑路或礦井填埋等用途材料，不需特別處理，無二次污染。
3工藝流程
在工藝化學(xué)原理的基礎(chǔ)上，根據(jù)本項目實際情況，依據(jù)確定的設(shè)計原則，制定了本項目脫硫除塵系統(tǒng)的工藝流程、布置方案、工藝控制方案和電氣方案。
CFB工藝系統(tǒng)由吸收劑加料系統(tǒng)、吸收塔、吸收劑循環(huán)除塵器以及控制系統(tǒng)等組成。煙氣由流化床下部進(jìn)入流化床反應(yīng)吸收塔，與石灰顆粒和水充分混合，HCL、HF、SO2、SO3和其他有害氣體與石灰反應(yīng)，生成CaCL2·2H2O、CaF、2CaSO3·1/2H2O、CaSO4·2H2O和CaCO3。反應(yīng)產(chǎn)物由煙氣從反應(yīng)塔上部帶出，先經(jīng)旋風(fēng)除塵器除去重濕氣的粗顆粒，再經(jīng)布袋除塵器除塵細(xì)小粉塵。分離出的固體顆粒除了含有亞硫酸鈣、硫酸鈣外，還含有碳酸鈣及相當(dāng)數(shù)量未參與反應(yīng)的氧化鈣、氫氧化鈣顆粒，這些顆粒的絕大部分被重新送回流化床吸收塔內(nèi)，再次參加反應(yīng)脫硫，以延長吸收劑的作用時間，提高石灰的利用率。
CFB煙氣脫硫工藝的吸收劑可以用石灰細(xì)粉，由于這種石灰顆粒很細(xì)，因此無須磨細(xì)，即節(jié)省了購買磨機等大型設(shè)備的投資費用，也減少了能源消耗，使運行費用大為降低。而且省去了龐大的漿液貯備罐易磨損的漿液輸送泵等組成的復(fù)雜的吸收劑制備、輸送系統(tǒng)，采用氣力輸送系統(tǒng)就可以實現(xiàn)輸運，從而大大簡化了工藝流程。
在本項目脫硫工藝為：在保證脫硫除塵效率的前提下，盡量減小業(yè)主投資。脫硫塔后面設(shè)置布袋除塵器，保證脫硫系統(tǒng)出口粉塵的排放要求。布袋除塵器灰斗的下端，分別設(shè)置返料口和一緊急排灰口，大部分脫硫灰和未反應(yīng)過的石灰粉通過返料口經(jīng)輸送機構(gòu)進(jìn)入中間灰倉，再由氣力輸送返回脫硫塔參與脫硫反應(yīng)。
本項目脫硫系統(tǒng)由煙道、脫硫塔系統(tǒng)、脫硫劑加料系統(tǒng)、脫硫灰返料系統(tǒng)、工藝水系統(tǒng)、低壓空氣系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)等組成。
4.CFB脫硫塔
CFB流化床脫硫塔為關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備，根據(jù)特定流量進(jìn)行特殊設(shè)計。它由進(jìn)風(fēng)段、文丘里管、流化反應(yīng)室組成。進(jìn)風(fēng)段下部開有事故處理口，即便系統(tǒng)運行異常，也可在不停塔的條件下處理。煙氣從進(jìn)風(fēng)段進(jìn)入塔內(nèi)，先由文丘里管加速，高速噴進(jìn)反應(yīng)器內(nèi)。石灰、水等從文丘里喉部上方噴入反應(yīng)器內(nèi)。這樣，在文丘里喉部上方煙氣與石灰、水立即形成湍流，產(chǎn)生縱向流化床，確保消石灰粉被煙氣帶動上下翻騰，從而發(fā)生優(yōu)良的化學(xué)反應(yīng)條件。由于經(jīng)布袋落下的富含Ca(OH)2的飛灰在增濕后具有的流動性，能確保反應(yīng)器中穩(wěn)定的工況，正常運行時幾乎沒有灰的沉降。反應(yīng)器上下兩端裝有壓差變送器，用以監(jiān)測反應(yīng)器運行狀況。
