Студопедия

Главная страница Случайная страница

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Очистка газовых выбросов содорегенерационных котлоагрегатов




Производство сульфатной целлюлозы связано с образованием значительных количеств газовых выбросов, содержащих токсичные и дурнопахнущие соединения. Один из основных источников выброса – СРК, хотя концентрации дурнопахнущих соединений в дымовых газах обычно невелики. Дурнопахнущие серосодержащие газы – сероводород H2S, метилмеркаптан CH3SH, диметилсульфид (CH3)2S, диметилдисульфид (CH3)2S2 – образуются главным образом во время сушки и пиролиза черного щелока в топке СРК. Оптимальный топочный режим позволяет свести к минимуму выделение дурнопахнущих соединений из топки. Однако использование в технологической схеме газоконтактного испарителя приводит к многократному увеличению выбросов сероводорода и метилмеркаптана.

Очистка дымовых газов в электрофильтрах. Практически все СРК оборудованы электростатическими фильтрами, являющимися весьма надежными и эффективными устройствами для очистки дымовых газов от содержащейся в них высокодисперсной пыли.

Основные расчетные характеристики электрофильтров

Скорость газов в активном сечении, м/с 0,8 – 1,0

Удельная плотность тока, мА/м2:

для пружинных коронирующих электродов 0,25

для игольчатых коронирующих электродов 0,10

Температура газов на входе , °С 140 – 180

Запыленность газов на входе, г/м3 6 – 10

Эффективность пылеулавливания, % 96 – 98

Запыленность газов на выходе находится на уровне 0,25 – 0,4 г/м3. При появлении дефектов в техническом состоянии электрофильтров эффективность пылеулавливания существенно снижается и запыленность газов на выходе может доходить до 1 – 3 г/м3.

Техническая характеристика электрофильтра

(проектные данные для СРК паропроизводительностью 100 т/ч).

Тип горизонтальный двухпольный

с мокрым золоудалением

Корпус стальной

Осадительные электроды пластинчатые,

S-образной формы

Коронирующие электроды спиральные

Система встряхивания электродов

и газораспределительной решетки ударно-молотковая

 

Шаг между разноименными

электродами, мм 125

Площадь активного сечения, м2 72

Площадь поверхности осаждения, м2 2000

Длина активного поля, мм 3500

Температура газов на входе, °С:

минимальная 110

средняя 150

максимальная 180

Средняя скорость газов в

активном сечении, м/с 1,24

Запыленность газов, г/м3:

на входе 10

на выходе 0,4

Эффективность очистки, % 96

По основным конструктивным признакам электрофильтры характеризуются:

- горизонтальным ходом газов;

- металлическим или железобетонным корпусом;

- очисткой электродов путем встряхивания ударно-молотковым механизмом;

- сухим, с использованием скребково-винтовых механизмов и шлюзовых затворов, способом удаления золы или мокрым - с применением смыва золы щелоком;



- осадительными электродами, представляющими пластины

S-образного типа из углеродистой стали;

- пружинными или игольчатыми коронирующими электродами из высоколегированной стали.

Основные проблемы, возникающие при эксплуатации электрофильтра и приводящие к ухудшению его работы:

- загрязнение газораспределительных решеток;

- коррозия и загрязнение поверхности коронирующих электродов;

- коррозия осадительных электродов;

- недостаточно качественная центровка электродов;

- износ и неисправность механизмов встряхивания и

транспортировки золы;

- неплотности в камерах электрофильтра.

Присосы холодного воздуха в камеры электрофильтра в совокупности с присосами в газоходы СРК отрицательно влияют на эффективность пылеулавливания, увеличивая скорость газового потока в активной зоне, а также вызывают коррозионный износ камеры. В отношении коррозии необходимо отметить, что в конструкциях электрофильтров с мокрым способом удаления золы коррозионный износ проявляется в большей степени из-за испарения влаги с поверхности мокрого дна.

Очистка дымовых газов в мокрых скрубберах. На значительном числе СРК за электрофильтрами установлены скрубберные устройства, являющиеся второй ступенью очистки газов. Скрубберы позволяют уменьшить выброс в атмосферу диоксида серы, а при определенных условиях и сероводорода, и одновременно более глубоко использовать тепло уходящих газов. Большая часть скрубберов установлена за СРК, скомпонованными по схемам с газоконтактными испарителями, а также за СРК, предназначенными для совместного сжигания сульфатных и сульфитных щелоков. Применение скрубберов в схемах СРК с газоконтактными испарителями вытекает из необходимости дезодорации дымовых газов. Использование скрубберов при совместном сжигании сульфатных и сульфитных щелоков обусловлено достаточно высокой концентрацией диоксида серы в дымовых газах. Так, при сжигании в СРК сульфатного щелока концентрация диоксида серы в дымовых газах находится на среднем уровне 500-600 ppm , при сжигании смеси сульфатных и сульфитных щелоков концентрация диоксида серы возрастает в 2 – 4 раза в зависимости от соотношения щелоков в смеси. Для сравнения отметим, что концентрация диоксида серы в продуктах сгорания высокосернистого мазута составляет 900-1000 ppm.



Скруббер (рис.28) представляет собой башню из нержавеющей стали, в нижнюю часть которой тангенциально подводятся дымовые газы. В верхней части скруббера расположена батарея сопел, через которые подается орошающая жидкость. Для утилизации тепла дымовых газов устанавливается пластинчатый теплообменник, в котором подогревается технологическая вода.

Эксплуатация полого скруббера в качестве второй ступени очистки от пылевого уноса.Начальная запыленность газов, поступающих в скруббер после электрофильтра, составляет 0,25 – 0,4 г/м3, что соответствует КПД электрофильтра 96 – 98 %. Степень улавливания золы в скруббере доходит до 66 %. Поскольку избыток орошающей жидкости отводится в бак-растворитель плава, уловленный в скруббере пылевой унос, содержащий до 95 – 98 % сульфата натрия, приводит к снижению показателя степени восстановления сульфата в зеленом щелоке. Этот недостаток схемы может быть сведен к минимуму при хорошей работе электрофильтра с КПД 96 – 98 % .

 

 

Рис. 28. Полый скруббер:

1 – газораспределительная решетка; 2 – спрысковое устройство;

3 – жалюзийный каплеотбойник; 4 – теплообменник;

5 – циркуляционный насос; 6 – трубопровод вывода жидкости.

Большое значение в обеспечении высокого КПД скруббера по улавливанию пыли имеют скорость газов в активном сечении и удельный расход орошающей жидкости. Увеличение скорости газов и уменьшение орошения приводит к снижению степени улавливания уноса в скруббере. Таким образом, для обеспечения высокой степени улавливания уноса в скруббере важно контролировать избыток воздуха в топке, величины присосов по газовому тракту и орошение.

Работа полого скруббера в режиме дезодорации дымовых газов.Газы промываются в скруббере щелочным раствором. При непосредственном контакте щелочного раствора с газами протекают следующие реакции:

- связывание серы:

2NaOH + SO3= Na2SO4 + H2O;

2NaOH + SO2 = Na2SO3 + H2O;

2NaOH + H2S = Na2S + 2H2O;

- связывание CO2:

2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O.

Одновременно с реакциями поглощения возможно взаимодействие между углекислым газом и сульфидом натрия, приходящим со слабым белым щелоком, если он используется в качестве поглотительного раствора, или образующимся за счет поглощения сероводорода из дымовых газов. Точно так же может разложиться меркаптид натрия, образовавшийся в результате поглощения меркаптана. Разложение сульфида и меркаптида натрия приводит к выделению сероводорода и меркаптана.

Утилизация тепла дымовых газов в полом скруббере. В процессе контакта дымовых газов со скрубберной жидкостью происходит теплообмен, при котором скрубберная жидкость нагревается до 55 – 60°С, а дымовые газы охлаждаются со 120 – 140 до 50 – 60°С. Максимальная температура нагрева скрубберной жидкости ограничена температурой мокрого термометра, и она не может быть нагрета выше 60 – 65°С. Техническая вода нагревается в теплообменниках до 45 – 55°С, охлаждая скрубберную жидкость до 34 – 40°С.

Конструктивные и расчетные характеристики полого скруббера

Диаметр башни, м 7,35

Высота (полная), м 9

Сечение активной части скруббера, м2 42

Температура газов, °С:

на входе в скруббер 130 – 140

на выходе из скруббера 50 – 60

Температура скрубберного раствора, °С:

до теплообменников 58 – 60

после теплообменников 38 – 40

Температура воды, °С:

на входе в теплообменник 4 – 5

на выходе из теплообменника 48 – 50

Расход, м3/ч:

дымовых газов 340000

циркулирующей жидкости 945

технической воды 420

На рис.29 показан скруббер, который представляет собой колонну диаметром 5,136 м и высотой цилиндрической части 14 м.

Рис. 29. Скруббер колонного типа

1 – завихритель; 2 – основное орошение; 3 – дополнительное орошение;

4 – центробежный уловитель; 5 – теплообменник; 6 – приемный бак;

7 – циркуляционный насос

Он оборудован четырехъярусной системой орошения, расположенной в центре по его оси. Дополнительно скруббер имеет 7 спрысков, расположенных на входе дымовых газов. По проекту в качестве орошающей жидкости используется раствор соды в количестве 0,5 – 0,6 т/ч для нейтрализации кислых компонентов.

Испытания скруббера показали, что при степени улавливания пыли 50 – 60 % общая эффективность пылеулавливания в двух ступенях очистки доходит до 98,8 %. Сернистый ангидрид поглощается в скруббере с эффективностью свыше 70 %, при этом максимальная степень очистки за время испытаний составила 88 %. Орошение скруббера содовым раствором обеспечивает улавливание до 58 % сероводорода. Наибольшая эффективность улавливания по сероводороду до 88 % отмечается при pH раствора 9,5 – 9,8. При испытаниях скруббера отмечено значительное снижение концентрации сероводорода и метилмеркаптана в периоды работы окислительных установок.

Скруббер Варкаус представляет собой разновидность струйного газопромывателя. Принцип его действия основан на воздействии капель жидкости на газы. Жидкость подается под давлением 0,6 – 1,2 МПа через специальный распылитель по направлению движения газов. При этом возникает процесс эжекции газов и одновременно с интенсивным смешиванием капель жидкости с газами протекают процессы сорбции, пылеулавливания и газоочистки. Скруббер имеет две ступени, включенные последовательно по ходу газов. Каждая ступень представляет собой струйный аппарат, состоящий из трубы-смесителя и каплеотделителя.

Проведенные испытания показывают, что при работе СРК на номинальной нагрузке в скруббере полезно используется 36 МВт тепла в виде тепла воды, нагреваемой в теплообменниках до 50°С. Практически на 1 т целлюлозы утилизируется примерно 3,1 ГДж тепла. Если в качестве орошающей жидкости в скруббере используется раствор каустика, то для обеспечения pH скрубберной жидкости равного 10 необходимо введение в систему 1,4 – 1,5 м3/ч раствора каустика концентрацией 600 г/л.

В этих условиях концентрация серосодержащих газов составляет:

до скруббера:

H2S 0 – 5 мг/м3

SO2 10 – 40 мг/м3

после скруббера:

H2S 0 – 1 мг/м3

SO2 0 – 5 мг/м3

Таким образом, КПД скруббера по улавливанию H2S не ниже 80 %, а по улавливанию SO2 не ниже 90 %.

Технические характеристики скруббера Варкаус:

Расход дымовых газов, поступающих

в скруббер, м3/ч 350000

Температура дымовых газов, °С:

на входе 150

на выходе 50

Сопротивление скруббера, Па 100

Расход скрубберного раствора,

поступающего в теплообменник, м3/ч 990

Температура скрубберного раствора, °С:

до теплообменника 62

после теплообменника 27

Значение pH скрубберного раствора 10

Количество уловленного уноса (при

запыленности до скруббера 0,35 г/м3), кг/ч 122,5

Количество уловленной серы (при количестве

серы в газах до скруббера 156 кг/ч), кг/ч 140

Количество скрубберного раствора,

откачиваемого в растворитель СРК, м3/ч 40

Температура подогретой воды за теплообменником, °С: 52,5

Количество уловленного тепла, ГДж/т целлюлозы 3,79

Во всех описанных ранее скрубберах подогрев воды осуществляется в поверхностных теплообменниках. Это является существенным недостатком скрубберных устройств, так как поддержание в чистоте поверхностей нагрева теплообменников сопряжено со значительными затруднениями и вызывает необходимость их промывки. Кроме того, стоимость теплообменников составляет значительную часть общих капитальных затрат на скрубберную установку.

Скруббер контактного типа (рис. 30) не требует теплообменников, так как промывка дымовых газов осуществляется в специальной секции до поступления газов в секцию регенерации тепла. Скруббер представляет собой башню из нержавеющей стали, разделенную на секции промывки (для поглощения химикатов) и регенерации тепла. Дымовые газы после электрофильтра поступают в нижнюю часть башни и, поднимаясь через промывочную и регенерационную секции, уходят в атмосферу.

Непосредственно у входа в скруббер дымовые газы насыщаются водой, которая подается в виде плоской распыленной струи, образованной соплами специальной конструкции. В верхней части промывочной секции установлена батарея форсунок, служащая для распыления скрубберного раствора. Для компенсации испарения скрубберного раствора добавляют холодную воду, что снижает температуру раствора и тем самым интенсифицирует поглощение серосодержащих газов в верхней части промывочной секции. Для поддержания pH = 8 – 9 в скрубберный раствор добавляют едкий натр NaOH. С помощью регулятора уровня избыточную часть раствора отводят в растворитель плава или на каустизацию для промывок известкового шлама. Во избежание капельного уноса скрубберного раствора в верхней части промывочной секции установлен каплеуловитель. Секция регенерации тепла разделена на ступени, каждая из которых состоит из одной батареи распыливающих форсунок и промежуточных поддонов. Вода после нагревания направляется в бак подогретой воды и расходуется на технологические нужды. Эффективность скруббера по улавливанию пыли доходит до 95 %, а по сернистому ангидриду – до 90 % (при орошении содовым раствором).

 

Рис. 30. Скруббер контактного типа

1 – водоотделительные перегородки; 2 – спрыски скрубберной секции;

3 – сборные лотки; 4 – спрыски охладительных секций; 5 – сепаратор.

Утилизация парогазовых выбросов из растворителя плава. Потеритепла с выпаром, удаляемым в атмосферу из бака-растворителя плава, достигают 4 – 5 % от потенциального тепла щелока. Для СРК паропроизводительностью 100 т/ч величина потерь тепла с выпаром составляет примерно 3,5 – 4,1 МВт, или 0,59–0,67 ГДж/т вырабатываемой целлюлозы. Потери химикатов с выпаром для СРК указанной производительности составляет 15 – 25 кг/ч.

Утилизация парогазовых выбросов позволяет полезно использовать существенную долю тепла парогазов и резко сократить потери химикатов. Существуют различные системы утилизации. Достаточно распространены устройства, позволяющие одновременно утилизировать тепло и химикаты парогазовых выбросов. Принципиальная схема таких устройств включает: теплообменник, омываемый парогазами с температурой 80-100 °С; отвод конденсата в бак-растворитель плава с целью возврата химикатов; вентилятор для усиления тяги (в некоторых установках используется только естественная тяга вытяжной трубы бака-растворителя). В таких установках достигается сокращение потерь тепла с парогазами, при этом обеспечивается подогрев воды в теплообменниках до 50 – 55 °С. В отношении улавливания химикатов установки также достаточно эффективны (60 – 70 %).

В ряде СРК применено специальное газоочистное устройство, представляющее собой полый скруббер, в верхней части которого имеется форсунка, разбрызгивающая орошающую жидкость. Скруббер высотой 5 м и диаметром 1,9 м устанавливается непосредственно в вытяжной трубе бака-растворителя плава.

Параметры работы полого скруббера.

Расход парогазовой смеси, м3/ч 10800 – 11800

Температура смеси, °С:

на входе 80 – 83

на выходе 75 – 77

Температура орошающей жидкости, °С:

на входе 60

на выходе 75 – 80

Концентрация пыли, мг/м3:

на входе 280 – 340

на выходе 16 – 18

Степень очистки в скруббере, % 94 – 95

Альтернативным решением в части утилизации парогазовых выбросов бака плава является использование скруббера, установленного после электрофильтра. По схеме (рис. 31) парогазовые выбросы из бака-растворителя плава 6 по отдельному газопроводу направляются через каплеуловитель 9 на всас дымососа 2, где смешиваются с отходящими газами СРК.

После дымососа газы поступают в скруббер 10, где нагревают орошающую жидкость, охлаждаясь при этом до 60°С. Тепло орошающей жидкости используется для нагрева технологической воды до 50°С в теплообменнике 1.

Рис. 31. Схема утилизации парогазовых выбросов:

1 – теплообменник; 2 – дымосос; 3 – электрофильтр; 4 – СРК;

5 – выхлопная труба; 6 – бак-растворитель плава; 7 – запорная арматура;

8 – регулирующий орган; 9 – каплеуловитель; 10 - скруббер

Преимуществом схемы является ее простота. Опасаться недостаточной производительности или коррозии существующих дымососов не приходится, поскольку объем парогазовых выбросов по данным замеров находится на уровне 5 – 10 % от объема отходящих газов СРК, а дымососы рассчитаны с большим запасом. Температура, парциальные давления и состав дымовых газов перед дымососом в результате смешения с парогазовыми выбросами также почти не изменяются, что подтверждают расчеты и опытные данные.

Температура перед дымососом, °С 150 / 146

Парциальное давление водяных паров, МПа 0,02 / 0,0218

Температура насыщения водяных паров, °С 59,5 / 61

Примечание. В числителе - отходящие газы, в знаменателе - смесь отходящих газов и парогазовых выбросов.

По рассмотренной схеме для СРК паропроизводительностью 100 т/ч можно получить до 1 МВт тепла в виде горячей воды и снизить потери химикатов. Преимущество схемы состоит также в том, что парогазовые выбросы удаляются в атмосферу не на верхней отметке котельной через выхлопную трубу 5, а через высокую дымовую трубу.


.

mylektsii.ru - Мои Лекции - 2015-2019 год. (0.016 сек.)Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав Пожаловаться на материал