烟道气脱硫技术的改进研究
为改进现有的烟道气脱硫技术,目前正在多个领域展开研究工作。其中许多研究工作集中在石灰石/石膏和其它湿法洗涤烟道气脱硫技术上,因为这些技术是世界上最常用的烟道气脱硫技术。改进的具体方面包括更高的脱硫效率,更低的投资和生产成本,以及更好的可靠性。
烟道气脱硫技术的最显著改进之一是吸收器规格的增大。一台锅炉有多台洗涤器曾经很常见,部分作为备用。使用较大规格的烟道气脱硫装置进行的试验,以及对烟道气脱硫设备高可靠性的信任,使烟道气脱硫设备供应商有信心第一次提议,即使最大型的设备(功率最高达1000MWe),也采用单个吸收器。并在最近,安装了一台同时服务于两台大型锅炉(约400MWe)的烟道气脱硫装置。以这种方式增大设备规格,大大降低了总投资成本,因为一台吸收器一般比两台一半出力的吸收器便宜;钢铁等用量要少得多,装配作业也会减少。
通过增大气流速度并及这一流速通过吸收器,也会降低成本。其结果是,同样的气体流速,吸收器规格更小(也就更最便宜)。到目前为止,3m/s的设计流速已很平常,此外4m/s的设计流速目前正在被采用,同时也在考虑4.5m/s的可能性。随着对洗涤器和沉淀槽工艺的更深入认识,洗涤器可设计成具有更短的气体和颗粒停留时间,因而也正在研究减少吸收塔高度。
吸收塔中气体和液体流动的空气气体动力模拟和计量流体动力学模拟,被证明对于确保气/液更好接触和提高传质速度是非常重要。这有助于研制更好的喷嘴、接触器设计和除尘器。石灰石石膏法烟道气脱硫技术的进一步改进,是采用高浓度的石灰石浆。这能使质量交换更好,同时随着泵入的液体或稀浆量的减少,也能减少运行成本。
在最近30年中,随着工艺的改进,主要设备元件都已有了很大的发展。其中包括鼓风机规格更大,向轴流式结构发展,而不是离心式。在锅炉负荷减小时,这些鼓风机只需要很小的动力。更大和更高效率的鼓风机的研制,将有利于大型的吸收器的开发和应用。气/气交换器是另一个研究领域。双液体加热器(或低损失热交换器)的采用,减少了烟道气通道中净化气未处间的气体泄露量。
抗腐蚀材料的进一步开发仍在继续。一些性提高的或更低成本的合金已开始进入市场,并已经开发出了夹有云母而不是玻璃簿片的乙烯酯树脂,这种树脂能够耐受更高的烟道气温度。玻璃增强纤维(GRP)管的尺寸已经提高到了可以用于制造功率为80Mwe左右或更大尺寸的小型吸收器。可以预计,玻璃增强纤维洗涤器将会得到更广泛的应用,在许多情况下,玻璃增强纤维洗涤器比金属吸收器具有更低的成本,更强的抗腐蚀和抗老化性,更易维护。
需要提高材料性能的一个领域是烟道气脱硫循环泵。在一定的操作条件下,烟道气脱硫循环泵的使用寿命相对较短。橡胶内衬可能会因与固体物接触而受到损坏,金属壳和金属叶轮可能会受到腐蚀和因加热而破裂,尤其在高氯化物环境中。
随着烟道气脱硫设备设计的改进和环境标准变得更加苛刻,需要提高老设备和设计不够完美的设备的性能。许多主要烟道气脱硫设备供应商已经在从事这方面的工作,例如,安装塔盘或改进喷嘴集管方式,提高喷嘴性能或采用更好的填料。未来,这种对老设备进行改进的需求将保持稳定,其中包括双开口式空心锥喷嘴、以及增加石灰石装填量、更细研磨和/或有机添加物等最新的技术创新,双开口式空心锥喷嘴能提供并流式洗涤。

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