氣動(dòng)乳化是一種過程,乳化是一種狀態(tài)。氣動(dòng)乳化過程是這樣形成的:在一圓形管狀容器中,經(jīng)加速的含硫煙氣以一定角度從容器下端進(jìn)入容器,與容器上端下流的不穩(wěn)定循環(huán)液相碰,煙氣高速旋切下流循環(huán)液,循環(huán)液被切碎,氣液相互持續(xù)碰撞旋切,液粒被粉碎得愈來愈細(xì),氣液充分混合,形成一層穩(wěn)定的乳化液。在乳化過程中,乳化液層逐漸增厚,當(dāng)上流的氣動(dòng)托力與乳化液重力平衡后,***早形成的乳化液將被新形成的乳化液取代。
循環(huán)液帶著被捕集的SO2連續(xù)流經(jīng)均氣室直至回到循環(huán)槽,在乳化室內(nèi),只要有足夠的處理氣流量,總將保持一相對穩(wěn)定的乳化液層。
含硫煙氣在乳化室內(nèi)參與了氣動(dòng)乳化過程,煙氣中的SO2與乳化液層中的循環(huán)液微細(xì)液粒接觸,由于在乳化液中,液粒的比表面積比起水膜除塵、噴淋除塵方式中液滴要大數(shù)倍至數(shù)十倍,因而,單位液量捕集SO2的效率顯著增大。對于含硫煙氣來說,液粒趨細(xì),活化了液粒,更有利于化學(xué)凈化過程。對于煙氣,脫硫過程中的吸收、中和、氧化全部在乳化液層內(nèi)完成。在工藝部分,結(jié)合電石泥/石灰脫硫,有更加具體的說明。
2.標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)
氣動(dòng)乳化脫硫塔由三部分組成,含硫煙氣首*入均氣室,再進(jìn)入氣動(dòng)乳化過濾元件組,***后通過氣液分離室,凈化后的煙氣出塔并排入大氣。各部件的作用簡述如下:均氣室的作用是均勻分配煙氣給每一過濾元件,使每一過濾元件發(fā)揮同等的過濾作用。煙氣分配不均勻,將嚴(yán)重影響過濾器除塵脫硫效率;氣動(dòng)乳化過濾元件組,是過濾器的核心,它提供一個(gè)主要是紊流摻混的強(qiáng)傳質(zhì)氣動(dòng)乳化空間,它是煙氣凈化的主要構(gòu)件,氣動(dòng)乳化過濾元件的結(jié)構(gòu),氣流速度,布液量都直接影響煙氣凈化的效率。氣液分離室,用于氣液分離,液氣分離采用凝并和慣性原理,結(jié)構(gòu)簡單,氣液分離室還有進(jìn)一步除塵脫硫的作用。
3.氣動(dòng)乳化脫硫塔的應(yīng)用
氣動(dòng)乳化脫硫塔,在可靠性、液氣比、脫硫率、耐磨、耐高溫、耐腐蝕、防垢、防堵、防煙氣帶水、節(jié)能方面具有明顯優(yōu)勢,在有色、鍋爐、鋼鐵行業(yè)氣動(dòng)脫硫塔有超過100個(gè)成功業(yè)績。
4. 技術(shù)重點(diǎn)
采用氣動(dòng)乳化脫硫塔,優(yōu)勢在于提高脫硫率、與生產(chǎn)同步的運(yùn)行率、極低的運(yùn)行費(fèi)用;采用氣動(dòng)乳化脫硫塔,關(guān)鍵在于脫硫塔的三耐二防,即耐磨、耐腐蝕、耐高溫、防堵塞、防結(jié)垢;基礎(chǔ)在于氣動(dòng)乳化的機(jī)理結(jié)構(gòu)、沒有噴嘴、316L不銹鋼材質(zhì)。
氣動(dòng)乳化脫硫,其經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢十分明顯,年運(yùn)行費(fèi)僅為其他脫硫方式的40~50%。
傳統(tǒng)脫硫方式存在的問題——無處不在的腐蝕結(jié)垢和堵塞
脫硫循環(huán)液含有鈣、鎂、鐵等離子。這些離子會(huì)在塔內(nèi)結(jié)垢,垢是混合結(jié)晶體,成長速度很快,結(jié)垢以后,脫硫系統(tǒng)報(bào)廢。
其他脫硫方式所用的脫硫塔,離不開噴嘴,連續(xù)工作的噴嘴不可避免地磨損、腐蝕、結(jié)垢、堵塞。噴嘴堵死后,脫硫失效。
氣動(dòng)乳化脫硫塔是沒有噴嘴的脫硫塔,不會(huì)堵塞。
5. 氣動(dòng)乳化的防堵機(jī)理
氣動(dòng)乳化脫硫塔的過濾元件不僅提供200mm×300mm的足夠空間作為氣流通道,更為重要的是,元件上面是高速旋轉(zhuǎn)的乳化液層。通過每個(gè)過濾元件的視鏡,可以一目了然地看到工作中的乳化液層,液層內(nèi)的氣液進(jìn)行著高速旋切碰撞,沖涮著過濾元件。過濾元件與水平面成50度角。*的元件間空間,以及循環(huán)液停頓地高速旋切碰撞,塔體不會(huì)堵塞。
(附圖1:株冶多膛爐脫硫塔乳化液層,從1999年7月運(yùn)行至今,已經(jīng)超過12年,進(jìn)口SO2濃度14400—25000 mg/Nm3,出口SO2濃度10 mg/Nm3脫硫率99.8%,與生產(chǎn)系統(tǒng)同步運(yùn)行率99%,沒有出現(xiàn)過堵塞、腐蝕,運(yùn)行正常)
6. 氣動(dòng)乳化的耐腐機(jī)理
氣動(dòng)乳化脫硫塔由316L不銹鋼制作,其耐磨、耐腐蝕、耐高溫,耐氯離子濃度<60000mg/m3。
(316L不銹鋼氣動(dòng)乳化脫硫塔塔體。采用316L不銹鋼的還包括所有循環(huán)漿管、排漿管、脫硫后的凈煙氣管及所有管道的主要部件。)
7. ***節(jié)能的氣動(dòng)乳化
由于氣動(dòng)乳化是強(qiáng)傳質(zhì)脫硫,處理同樣煙氣量、同樣濃度的含硫煙氣,其液氣比不到其他空塔噴淋脫硫的1/2。
低揚(yáng)程、低液氣比,兩項(xiàng)疊加綜合節(jié)能效果明顯,氣動(dòng)乳化強(qiáng)傳質(zhì)、低揚(yáng)程、低液氣比脫硫系統(tǒng)的能耗,僅為空塔噴淋脫硫能耗的1/3。
乳化脫硫塔脫硫后生產(chǎn)含水率10%的二水石膏,已經(jīng)應(yīng)用廣泛,供不應(yīng)求,石膏的銷售收入,能部分抵消脫硫運(yùn)營成本,因此脫硫成本大大降低。
8.吸收系統(tǒng)的工藝流程
煙氣從脫硫塔下部的均氣室進(jìn)入脫硫塔,在脫硫塔的吸收區(qū),煙氣與循環(huán)液充分傳質(zhì),煙氣中的SO2被脫除,脫硫后煙氣經(jīng)除霧后從塔頂離開脫硫塔。吸收了SO2的漿液落入塔的下部,流入脫硫塔循環(huán)槽,槽中被加入氧化空氣,漿液就地氧化生成石膏。
脫硫塔采用316L不銹鋼制作,確保脫硫塔不會(huì)因腐蝕而停用。脫硫塔的中部是核心部件-氣動(dòng)乳化過濾單元,有16個(gè)過濾單元,每個(gè)高4.5m,內(nèi)含2個(gè)旋流器,2個(gè)強(qiáng)傳質(zhì)乳化層的存在,確保了煙氣中的SO2能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。脫硫塔的上方為除霧器,用來除去凈化后煙氣中夾帶的水分。除霧器是塔的一部分,除霧器要求氣流速度越小越好,速度小,水滴的旋能小,便于捕捉,設(shè)計(jì)的速度約2.5m/s。
塔下是循環(huán)槽,槽的底部布氧化空氣管,槽內(nèi)設(shè)攪拌器,攪拌器防止循環(huán)漿液沉淀,循環(huán)漿液在循環(huán)槽內(nèi)由脫硫循環(huán)泵送入脫硫塔脫硫,循環(huán)槽開有溢流口。
9.吸收機(jī)理
脫硫塔是系統(tǒng)的核心,氣流在塔內(nèi)過塔高度15m,在塔內(nèi)停留時(shí)間7秒。濕法煙氣脫硫效率由塔的傳質(zhì)能力決定,與液氣二相在塔內(nèi)接觸程度相關(guān)。在塔內(nèi),SO2被水吸收,成為亞硫酸(氧化后為硫酸),再與堿性物(或二性物)反應(yīng)生成亞硫酸鹽及硫酸鹽。石灰石脫硫主要產(chǎn)物是石膏。其和反應(yīng)為:
SO2的吸收: SO2 (g) ↔ SO2 (aq)
SO2 (aq) + H2O ↔ H+ + HSO3-
HSO3- ↔ H+ + SO32-
HSO3的氧化 HSO3- + ½O2 ↔ H+ + SO42-
H+ + SO42- ↔ HSO4-
固體CaCO3的離解 CaCO3 ↔ CaCO3 (aq)
Ca(OH)2 (aq) ↔ Ca2+ +2OH-
中和反應(yīng) OH- + H+ ↔ H2O (aq)
(有水生成,無CO2放出)
結(jié)晶反應(yīng) Ca2+ +SO42- + 2H2O ↔ CaSO4·2H2O(s)
氣動(dòng)乳化脫硫有八大顯著優(yōu)勢:
⑴高脫硫率:它是目前市場上脫硫率***高的設(shè)備,能針對各種原煙氣,設(shè)計(jì)脫硫率90%-99.7%之間。
⑵使用期長:脫硫塔整個(gè)塔體及內(nèi)件,全部采用進(jìn)口316L不銹鋼`制造,能耐高溫、耐磨損、耐腐蝕,設(shè)計(jì)使用壽命可達(dá)10年以上。
⑶低Ph值:整個(gè)脫硫過程,以酸性循環(huán)液運(yùn)行,對脫硫塔、循環(huán)泵、及閥門管道起到酸洗作用,不至于結(jié)垢堵塞。
⑷低液氣比:脫硫塔的液氣比可以低至噴淋塔的1/5,可以從循環(huán)泵的流量直接體現(xiàn)。
⑸低循環(huán)液壓:氣動(dòng)乳化脫硫塔是以水柱直接布液,沒有噴嘴,少了噴嘴的壓阻,沒有噴嘴結(jié)垢堵塞、腐蝕、磨損導(dǎo)致脫硫塔失效的隱患。
⑹省電節(jié)能:由于低循環(huán)液壓、小流量循環(huán)的雙重因素,使循環(huán)泵等設(shè)備小型化,省電節(jié)能。
⑺脫硫劑不受限制:如石灰、石灰石、電石泥堿性物、堿性氧化物以及工業(yè)廢液等。
⑻管理方便,運(yùn)行可靠:脫硫塔免維護(hù)、免操作、無人值守。