烟气净化系统设计Word格式.docx
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(SNCR/去除NOx)
+(旋转喷雾反应塔/净化酸性气体)
+(小苏打喷射/净化酸性气体)
+(活性炭喷射/吸附重金属和呋喃与二噁英)
+(布袋除尘器/收尘)
+(单元制烟囱/在线检测与在线监测)。
1.1.2.1氮氧化物的去除
垃圾焚烧厂氮氧化物的形成主要与垃圾中氮氧化物的形成有关(占总氮氧化物产量的90%),即垃圾中含氮物质(主要指含氮的有机化合物)通过燃烧氧化而成。
这一复杂过程主要与燃烧时局部的氧含量、温度,和氮含量有关。
本工艺采用以下两种方减少氮氧化物排放:
1)通过优化燃烧和后燃烧工艺,来减少氮氧化物的产生。
本工程通过采用这些措施:
采用吉宝西格斯多级炉排和每个燃烧区配有独立的一次风机,燃烧高效稳定;
采用智能SIGMA控制系统,提高了燃烧工艺和一次风、二次风的分配;
采用CFD(计算机流体动态模拟)设计炉膛和锅炉第一通道几何形状,避免了局部过热和氧含量过高。
优化二次风注入,使气流速度,含氧量和温度分配均匀(采用两种不同的空气喷嘴,和CFD技术)。
即可将氮氧化物的含量可以控制在320-380mg/Nm3。
2)设置SNCR系统,通过在锅炉第一通道投加尿素溶液进行化学反应去除氮氧化物,从而使NOx排放低于200mg/Nm3。
1.1.2.2酸性气体净化
酸性气体净化的方法主要有湿法、半干法、干法三种。
对酸性气体的净化效率以湿法工艺为最好,吸收剂消耗量小,但存在流程复杂、配套设备较多、投资费用高、运行及维修费用高、需后续污水处理等问题。
干法净化工艺设备简单、工程费用低,但净化效率相对较低,吸收剂消耗量大。
半干法流程的净化过程是将烟气从较高温度降到设定温度,并喷入碱性吸收剂液体使之与烟气中的酸性气体反应且同时得到干燥的盐类产物,再用除尘器加以回收。
半干法流程具有工艺成熟、设备简单、一次性投资较低、净化效率高、生成物易处理,无二次污染等优点。
在国内外焚烧厂中均有良好应用业绩;
半干法流程应用较多的设备分为喷雾干燥吸收塔和气体悬浮式吸收塔。
吸收剂采用石灰乳液,石灰乳液通过喷雾干燥吸收塔内的喷嘴雾化后喷入塔内。
该设备的烟气一般为下流式,即烟气从喷雾干燥吸收塔的上部进入,下部流出。
它具有湿法净化技术的优点:
净化效率高,设备体积小。
喷雾干燥吸收塔的喷嘴结构亦有二大类。
机械旋转喷嘴是通过高速电机带动喷嘴旋转(12000r/min~18000r/min),在强大的离心力作用下,使吸收剂乳液得以雾化,该喷嘴的优点是吸收剂乳液雾化效果好,脱酸效率较高。
另一类喷嘴为压力雾化喷嘴,是靠压缩空气喷吹吸收剂乳液,乳液与压缩空气在喷嘴头处强烈混合后从喷嘴喷出,使吸收剂乳液雾化,但吸收剂雾化效果较机械旋转喷嘴稍差,相比而言,脱酸效率较低。
气体悬浮式吸收塔是以循环流化床技术为基础的烟气净化装置,其烟气流向为下进气上流式,采用压力雾化喷嘴。
气体悬浮式吸收塔主要由反应器、旋风分离器、再循环箱等部件组成,设备体积较大且复杂。
由于采用压力雾化喷嘴,同样存在吸收剂雾化效果较机械旋转喷嘴稍差带来的问题。
按《城市生活垃圾焚烧处理工程项目建设标准》和《生活垃圾焚烧处理工程技术规范》的规定,生活垃圾焚烧烟气净化系统优先采用半干法净化工艺。
为满足日益严格的排放标准的要求,同时从技术成熟性、可靠性、稳定性等方面考虑,结合国内已建成的大中型现代化垃圾焚烧厂的实践,本项目酸性气体半干法净化采用:
机械旋转喷雾干燥净化法。
国内成功采用机械旋转喷雾干燥净化法项目实例
项目
规模
烟气净化方法
苏州垃圾焚烧发电厂
3x350t/d
机械旋转喷嘴的喷雾干燥净化法
上海江桥垃圾焚烧厂
3x500t/d
广州中山北部垃圾焚烧厂
2x500t/d
广州李坑垃圾焚烧厂
2x450t/d
深圳市南山垃圾发电厂
2x400t/d
深圳市宝安区老虎坑垃圾焚烧发电厂
3x400t/d+
4x750t/d
为确保酸性气体在燃烧峰值水平也能满足招标文件要求的排放标准,本工程在机械旋转喷雾干燥净化法工艺基础上加干法净化系统:
小苏打(NaHCO3)喷射,进一步降低HCl、SOX的浓度。
1.1.2.3重金属和呋喃、二噁英的去除
重金属和呋喃、二噁英等有毒物质控制措施主要有两部分:
1)充分燃烧
采用控制二噁英类排放的“3T+E”技术,即:
维持炉内高温(Temperature)(炉内温度保持在850~950℃);
延长气体在高温区的停留时间(Time)(在>850℃温度下烟气停留时间大于2秒);
加强炉内湍动,促进空气扩散、混合(Turbulence);
控制过剩空气量(ExcessAir),控制过剩空气量可减少二噁英的产生。
通常情况下,“3T+E”技术能使二噁英类的破坏去除率达99.99%。
加强氧量控制,缺氧的环境中二噁英的浓度在下降。
没有氧气则没有二噁英生成,过氧环境中二噁英的浓度大大增加。
一般工程中控制氧量在8%以下。
(研究表明减少50%的氧气就可以减少30%的二噁英的再次形成)。
结合本工程垃圾的具体情况,本工艺采用KSBE焚烧系统,设置了蒸汽空气预热器可将助燃的空气温度提高;
同时配以独特的前后拱和二次风组织进行扰动助燃,使燃烧的烟气和助燃空气充分混合,以保证烟气在大于850℃的温度下停留时间超过2秒,可使二噁英大量分解。
同时为了防止二噁英在低温状态下重新生成,应尽量缩短烟气在300~400℃的停留时间。
焚烧炉燃烧室出口烟气中O2浓度为7.6%。
KSBE焚烧系统设有辅助燃烧系统,布置在绝热炉膛的出口,当入炉垃圾热值较低使得炉膛温度低于850℃,该系统将会自动投入,以保证二噁英充分分解。
2)烟气处理
为去除烟气中的呋喃、二噁英和重金属,确保烟气中呋喃、二噁英和重金属等有害物质浓度达到要求的排放指标,在烟气净化系统中增加活性炭喷射吸附的辅助净化措施。
活性炭是广泛应用的吸附剂,吸附的主要原理是依靠活性炭的大比表面积(活性炭的比表面积比同等质量的炭颗粒大约5,000~10,000倍)。
活性炭添加为连续作业,由定量螺旋给料机控制活性炭添加量,经文丘里喷射器将活性炭喷入反应塔出口管道。
为加强混合并增加反应时间,活性炭入口尽量设在紧靠反应塔的出口管道上,当活性炭粉与烟气一起进入布袋除尘器后,停留在滤袋上的活性炭粉继续同缓慢通过滤袋的烟气充分接触,最大限度净化烟气中的呋喃、二噁英及重金属离子。
活性炭添加量随锅炉负荷变化进行调整,实行阶梯调节。
活性炭喷射采用活性炭喷射装置。
活性炭通过气力喷射直接加至反应吸收塔与布袋除尘器之间的烟道中,在烟道中活性炭与烟气充分混合,由于活性炭具有极大的比表面面积,可吸附烟气中的呋喃、二噁英、汞等重金属,使烟气排放达到标准。
本装置由活性炭储仓、螺旋给料机、防堵装置和喷射风机等组成。
本装置的呋喃、二噁英吸附效率在98%以上。
吸附呋喃、二噁英后的活性炭和烟尘一起被后续布袋除尘器除去,净化后的烟气中呋喃、二噁英浓度满足本项目的环保要求。
粉末活性炭要求如下:
颗粒度325目通过85%以上;
表面积800m2/g。
1.1.2.4布袋除尘
由于布袋除尘器对微小粒状物的捕集效果良好,对脱酸过程产生的干燥盐类产品和活性炭粉体有较高的脱除效率。
特别是采用防酸性赖顿滤料以后,更适用于对酸性物质控制严格的场合。
因此,根据CJJ90-2009《生活垃圾焚烧处理工程技术规范》和GB18485-2001《生活垃圾焚烧污染控制标准》,本项目采用布袋除尘。
1、设备的组成及工作原理
布袋除尘器选用脉冲式除尘器,离线清灰,适用于垃圾焚烧产生的高温、高湿及腐蚀性强的含尘烟气处理,将烟气中的粉尘除去,使烟气达到排放要求。
该布袋除尘器配有圆形笼架,布袋垂直悬挂。
灰尘滤饼积累在布袋的外侧,布袋定期地通过脉冲压缩空气从布袋的清洁侧喷入布袋,一列列地吹扫。
吹扫出的灰尘掉到灰斗中,通过副产品输送系统送出。
在维护时,可更换布袋,手动隔离仓室更换故障布袋。
此时其它仓室正常运行。
布袋除尘器灰斗带有电加热器,确保可靠地排灰。
布袋除尘器带有旁路烟道和挡板装置及热风预热循环装置,通过自动控制系统调控,在起动和事故状态下保护除尘器。
主要部件如脉冲阀、PLC、滤袋等采用进口产品,确保除尘器的正常运行和良好的可靠性。
由于本除尘器选用了具有表面过滤性能的聚四氟乙烯覆膜滤袋,使除尘效率、吸附剩余毒性污染物的能力、系统运行能耗和滤袋寿命等指标都达到世界先进的水平,并且可使除尘器在设备投资、运行和维护上所需要反映的综合技术经济性能等指标得到优化的实现。
布袋除尘器包括下列设备:
灰斗、布袋、笼架、维护和检修通道装置、每个仓室进出口烟道的隔离挡板、旁路烟道和挡板装置、灰斗加热、布袋清扫控制器和脉冲阀等。
每台布袋除尘器由气密式焊接钢制壳体及分隔仓组成,每个隔离仓清灰时可与烟气流完全隔离。
壳体及分隔仓的设计能承受系统内的最大压力差。
支承结构采用钢结构。
每个分隔仓都配备进口及出口隔离挡板。
当一个隔离仓隔离时,能保持布袋除尘器正常工作。
也就是说,当布袋除尘器在运行时,能在线更换分隔仓的滤袋。
为此目的,配备足够的检查及维修门。
布袋除尘器的顶部和室顶之间的间隙足够大,以便更换布袋时进行操作。
如有必要,还提供更换布袋用的吊机的钢梁。
壳体、检修门及壳体上电气及机械连接孔的设计均能保证布袋除尘器的密封性能。
为了达到良好均匀的烟气分布,预先考虑在烟道内部内配备烟气均流装置。
为了防止酸和/或水的凝结,布袋除尘器将配备保温及伴热。
保温层厚度足以避免器壁温度低于露点。
为了防止灰及反应产物在布袋除尘器,输送系统以及设备的有关贮仓内搭桥和结块(比如料斗、阀门、管道等),这些设备的外壁均考虑采用加热系统。
布袋除尘器的料斗采用电伴热。
在起动和短期停止期间,启动烟气循环加热设备。
该设备由挡板、烟道、再循环风机、电加热设备及必要的仪器和控制设备组成。
在起动和短期关闭期间,关闭挡板,将布袋除尘器与主烟道隔离开来。
布袋除尘器用循环热烟气加热。
温度调节由电热器进行控制。
调试期间料斗必须干燥保温以防止冷凝。
因为一旦有冷凝液水产生就会妨碍除灰的效果。
灰尘料斗上配备成熟的灰拱破碎装置,该装置布置在每支灰斗的外壁上,作为永久设备,当布袋除尘器运行时,可在灰斗下的平台上对其进行操作。
灰斗下部配备了输送机、旋转阀和旋转密封
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