有关千代田喷瀑工艺的资料

wzf_8866

同上

希望有人能帮忙啊！

能源环保

我只听说过他们的喷射鼓泡塔。刚在网上也没有找到你说这种工艺相关的资料，楼主是否能提供一些基础资料，让我们大家分享一下呢。

矢志不渝

千代田的就是ct121技术阿。没听说有lz说的东西

tzxy2004

CT-121鼓泡式吸收塔烟气脱硫工艺技术介绍
  来源：北京博奇电力科技有限公司 作者： 发布时间：2006-05-10   ~我要投稿! 单选户 薛宝华
北京博奇电力科技有限公司

摘要： 介绍CT-121鼓泡式吸收塔脱硫工艺的技术特点。鼓泡式脱硫工艺是一种先进、成熟的湿式石灰石法脱硫工艺。本脱硫工艺对于中高硫煤、燃油等性质的烟气具 有优越的性能。本工艺具有SO2脱除率高、对不同含硫量燃料适应性强、具有较低的粉尘排放率、不易结垢、极高的石灰石利用率和大颗粒、高纯度的石膏晶体等 优点。在实际运行中具有优异的可靠性和实用性。
关键词：CT-121，石灰石-石膏法，脱硫，SO2，技术介绍
1. 概述
千代田化工自行开发的CT-121脱硫工艺是一种先进的湿式石灰石法脱硫工艺。这种工艺尤其对高硫煤、燃油产生的烟气显示出了优越的性能。这种工艺能够达到95%以上稳定连续的脱硫率、最低10mg/Nm3以下的粉尘排放率以及优异的可靠性和实用性。
1.1 CT-121的历史和现状
1971年，千代田开发出了第一个脱硫工艺CT-101，并建成了13个商业装置。千代田化工继续改进和发展这项技术，于1976年开发出了更为先进的CT-121工艺。
这项先进的技术将SO2的吸收、氧化、中和、结晶以及除尘等工艺过程合并到一个单独的气-液-固相反应器中进行。这个反应器就是鼓泡式吸收塔(JBR)。
鼓泡塔技术目前在世界范围内获得了广泛应用，目前有30多个CT-121脱硫工艺商业装置业绩投入运行。
鼓泡技术目前已应用于单机装机容量最大为10，000MW的脱硫装置。由于CT-121工艺以其先进性和可靠性被日本的几大公用事业公司认可，因此最近几年来日本的烟气脱硫领域虽然竞争激烈，但鼓泡塔技术商业装置数量仍直线上升。
1.2 CT-121获得的奖项
CT -121工艺作为一种先进的FGD技术，被授予了多项著名的奖项。诸如日本能源研究机构授予的“1990年度奖”；电力杂志授予的美国伊利诺斯州 Abbott电站CT-121装置“1990年度电站奖”和美国乔治亚州Yates“1994年度电站奖”；国际电力杂志授予的日本爱知县Hekinan 电站CT-121装置“1993年度电站奖”；以及日本发明和创新协会为CT-121工艺发展和应用授予的“1993年度国内发明奖”等，说明该技术已得 到了广泛的认可和应用。
1.3 博奇科技所引进的鼓泡塔技术
北京博奇电力科技有限公司通过大量调查研究后，于2002年底和日本株式会社荏原制作所签订了CT-121技术引进协议，并首次在国内应用于600MW等级烟气脱硫装置上，目前该项目即将建成投产，这将是我国最早投产的600MW等级燃煤机组烟气脱硫装置。
2. 详细的工艺介绍
鼓泡塔(JBR)是CT-121工艺的核心部分，如图1所示   
鼓 泡塔提供了高效的气—液接触方式，可以在稳定和可靠的基础上高效地脱除SO2和粉尘。通过鼓泡装置，烟气均匀地扩散到浆液中，使得JBR达到很高的性能。 烟气先进入烟气冷却烟道，在这里，烟气是通过烟气冷却泵（浆液），辅以补充水和滤液被冷却到饱和状态。然后，烟气通过浸没在浆液液面以下的许多喷射管喷射 到浆液中，并产生一个气泡层，这个气泡层促进了烟气中SO2的吸收。此外，JBR在设计上将酸性物质的中和、亚硫酸氧化生成石膏以及石膏的结晶等几个过程 同时在鼓泡塔中完成。最后，处理后的净烟气通过除雾器除去携带的液滴，然后经GGH升温后排入烟囱。
2.1 工艺说明
CT-121是世界上第一个应用LSFO (石灰石湿法强制氧化) 工艺的烟气脱硫装置。当今，许多石灰石湿法脱硫工艺改进为LSFO工艺，但是基于鼓泡原理的CT-121工艺仍是最先进的脱硫工艺。
保证CT-121工艺高性能的机理非常简单，但它从根本上改变了湿式FGD的设计理念。
在传统的FGD中，烟气是连续相的，液态吸收剂通过喷淋扩散到烟气或通过塔内的填料或塔盘与烟气接触。这种方式会导致脱硫率的边际效应，致使传质过程和化学反应动力弱化，从而引起运行过程中的结垢和堵塞。
CT -121工艺正好与传统的概念相反。在其设计中，液相吸收剂是连续相，而烟气是离散相。这一设计思想通过其鼓泡塔专利技术来实现，烟气通过鼓泡喷射到塔内 的吸收浆液中。在这种情况下，临界传质和临界化学反应速度的局限性没有了，从而消除了结垢和堵塞，形成了较高的脱硫效率。
2.2 鼓泡式吸收塔
鼓泡塔是CT-121工艺的核心，烟气通过喷射管均匀分布到JBR的浆液取。按化学方法推算，当气泡上升通过鼓泡层时，JBR产生多级的传质过程，由于气-液的多级接触和庞大的接触面积（是通常喷淋工艺的数十倍），传质速率很高。
原 烟气进入由上下隔板形成的封闭容器中。喷管安装在下隔板上，将原烟气导入吸收塔的浆液区。烟气从浆液中鼓泡上升，流经贯通上下隔板的上升管。由于烟速很 低，烟气中携带的液滴在上层隔板的空间被沉降分离，处理后的净烟气流出吸收塔，通过除雾器除去剩余携带的液滴，后经GGH升温后排入烟囱。
字串9

鼓泡塔中浆液分两个区：鼓泡区和反应区。下面4种反应在鼓泡塔中同时完成。
—— SO2的吸收
—— 亚硫酸氧化成硫酸
—— 硫酸中和生成石膏
—— 石膏的结晶
2.2.1鼓泡区
鼓泡区是一个由大量不断形成和破碎的气泡组成的连续气泡层。如图2所示，
当原烟气流经喷射管进入浆液内部产生气泡，从而形成气泡层。
在 鼓泡区，形成了很大的气－液接触区，在这个区域中，烟气中的SO2溶解在气泡表面的液膜中。烟气中的飞灰也在接触液膜后被除去。气泡的直径从3-20mm (在这样大小的气泡中存在小液滴)不等。大量的气泡产生了巨大的接触面积，使JBR成为一个非常高效的多级气-液接触器。
鼓泡区气泡大量和迅速地 不断的生成和破裂使气-液接触能力进一步加强，从而不断产生新的接触面积，同时将反应物由鼓泡区传递至反应区，并使新鲜的吸收剂与烟气接触。脱硫率取决于 喷射管的浸没深度和浆液的PH值。在燃煤Sar=1%，正常的PH定值下，浸液深度通常为150mm左右时，脱硫率大于95%。通过调节从石膏脱水系统返 回的液量，可以对浸液深度进行自动调节。 字串6
2.2.2反应区
反应区在鼓泡区以下，石灰石浆液直接补入反应区。鼓泡塔浆池容积在设计上考虑了15-20h的浆液滞留时间，为下列的反应过程提供了充分的反应时间。
* 氧化空气在浆液中被充分溶解；
* 吸收的亚硫酸氧化成硫酸；
* 石灰石溶解；
* 石灰石与硫酸中和反应；
* 石膏晶体生成。
JBR 的运行PH值设计为4.5-5.2，这种相对较低的PH值使石灰石溶解更加快速彻底。低PH值环境下的快速和完善的氧化系统是JBR成功运行的关键。浆液 中鼓入空气并排挤出溶解的CO2，进一步促进了石灰石的溶解。因而，JBR的浆液成分主要是石膏晶体。通过排出一定的浆液至脱水(和废水处理)系统，使 JBR内浆液中固形物浓度保持在10-25%范围。
2.2.3 内部浆液循环
传统的FGD工艺采用的气－液接触方式，通过一系列大流量浆液循环泵和管道将大量的吸收剂提升至喷淋层进 行循环，形成一个气－液接触区，从而有了液－气比(L/G)这个概念。而JBR中大直径、低转速的搅拌器和喷入的氧化空气形成的搅动一起，为鼓泡区和反应 区吸收剂的交换提供了循环动力。所有的浆液循环都是在浆池内部的循环，不需要外部的循环泵和管道。因此，在CT-121工艺中，L/G这个参数已没有实际 意义。JBR的内部循环速度相当于浆液的流动速度，在0.1-0.3m/s间。在JBR底部，液体由中心向外侧流动，并沿筒壁垂直上升，至JBR浆液层顶 部以后，液体由外侧向中心流动，并沿搅拌器轴向下降，形成了一个对流循环过程。
3. 化学过程特点
3.1 CT-121脱硫工艺的化学反应
尽管CT-121工艺与传统的湿式石灰式工艺的化学反应大体相似，但化学反应的机理是不同的。两者之间最大的不同在于运行中的PH值。
CT -121工艺的低PH值增强了石灰石的溶解和亚硫酸的氧化，提高了石灰石的利用率。当PH值在4.5-5.3之间时，石灰石的溶解非常迅速和完全，JBR 的浆液中基本不存在固态的碳酸钙。JBR的低PH值和较长的滞留时间，使石灰石的利用率在98-100%之间。此外，在低PH值下，由于氢离子(H+)和 亚硫酸根离子(HSO3-)的浓度增大，氧化速度也大大加快了。 字串5
在JBR中，氧化过程与SO2的吸收过程在同一区域进行，因而提高了SO2的传质速率，这种快速的氧化过程保证了液体中SO2处于低浓度状态，使得在低PH值的条件下，有更多的气态SO2被吸收。
化学方程式(1)是CT-121工艺的总反应式：
SO2+CaCO3+1/2O2+2H2O→CaSO4•2H2O＋CO2………………… (1)
3.1.1鼓泡区的化学反应：
在JBR中同时发生5种反应过程(吸收，氧化，中和，石灰石溶解和结晶)，反应最初发生于鼓泡区并于泡沫区下部的反应区里完成。首先，SO2被气泡表面的液体吸收并溶解于水中，如下面的反应式(2)所示：
SO2(g)→SO2(aq)………………………………….. …. …. …. …. … (2)
然后，溶解的SO2与水反应生成亚硫酸，如反应式(3)所示：
SO2(aq)＋H2O→H2SO3 …………………………….. ………………(3)
亚硫酸分解为离子，亚硫酸根离子被溶解在液体中的氧气氧化生成硫酸根离子：
H2SO3 →HSO3-＋H+……………….………………………(4)
HSO3-＋1/2O2(aq)→SO42-＋H+ ………………………….…(5)
CT-121工艺的一个重要优点就是部分亚硫酸的氧化发生在鼓泡层。当亚硫酸被氧化以后，它的浓度就会降低，因而促进了SO2的吸收。
石灰石溶解并离解产生钙离子。并与硫酸根离子发生中和反应生成石膏。
CaCO3(S)←→CaCO3(aq) ...…………………………(6)
CaCO3(aq)＋２Ｈ+←→Ca2+＋CO2＋H2O ………… (7)
Ca2+＋SO42-＋2H2O→CaSO4•2H2O …………………(8)
在鼓泡区，SO2的气相传质过程(反应式2)和CaCO3的离解过程(反应式6)是控制反应速度的主要过程。这两个过程都在JBR特有的运行环境下得到了强化。同时，SO2向液相的传质过程通过鼓泡区的搅动得到增强。碳酸钙的离解由于低PH值得到加强。
3.1.2反应区的化学过程：
反应区为空气中氧气的溶解和石膏晶体的形成提供了足够的液体滞留时间。JBR中的搅拌器使得反应区中的组分充分混合，以便向鼓泡区输送所需的组分。
由靠近JBR底部注入的空气中的氧气溶解过程如下：
O2(g) → O2(aq) ………………………………….. (9)
在鼓泡区没有被氧化的亚硫酸根在反应区被氧化成硫酸根。
HSO3-＋1/2O2(aq)→SO42-＋H+ ……………………(10)
亚硫酸根离子的氧化(反应式10)产生了氢离子(H+)，使JBR内形成了所需的酸性环境，酸性溶液和液体中溶解的碳酸钙促进了中和反应产生并生成了石膏。反应过程如下列反应方程式所示：
CaCO3(S)←→CaCO3(aq)………………………………….. (11)
CaCO3(aq)＋2H+←→Ca2+＋CO2(g)＋H2O……………….. (12)
Ca2+＋SO42-＋2H2O→CaSO4•2H2O ………………………..(13)

CaSO4•2H2O→晶体生成 …………………………………..(14)
O2的溶解过程(反应式9)和副产品石膏的结晶过程(反应式14)是控制反应速度的关键过程。
3.1.3化学需氧量
与 其他工艺不同，CT-121工艺实际上并不需要化学需氧量，这是其非常重要的优点。这就使CT-121FGD装置产生的废水COD很小，可以很容易排放。 在低PH值环境下，石灰石的溶解和亚硫酸的氧化过程被强化了，石灰石迅速溶解，基本没有固态碳酸钙存留，这样不仅吸收剂利用率高，而且消除了除雾器中的结 垢倾向。（在除雾器中，雾滴中携带的石灰石形成的硬垢，是导致除雾器结垢的主要原因）。
根据公式(15)，石灰石的溶解速率与PH值呈指数增加关系：
R=K「CaCO3」「H+」………………………………(15)
其中PH = -log「H+」
因此，PH值为4时的溶解速率比PH值为6时的溶解速率高100倍。
低PH和较长的反应滞留时间使得吸收剂利用率大大提高，长成的石膏结晶粒径大，避免了结垢并使副产品易于脱水。
4. 鼓泡塔的技术优点
具有高效传质、改良的化学性能和简化的机械设计特点的CT-121工艺有许多重要的技术优点。这些优点源于CT-121工艺的设计机理并且相互关联且独立存在，其主要优点是：
* SO2脱除率高；
* 可靠性高，操作简单；
* 无结垢；
* 石灰石利用率高；
* 燃料适用范围广泛，甚至适用于含有高浓度铝、氟化物和氯化物的煤种。
上述优点的详细说明如下。
4.1 SO2脱除率高
(1) JBR压降
CT-121工艺用石灰石而无需其它的化学添加剂就能将高含硫烟气中的SO2脱除95%以上。SO2的吸收发生在JBR中，随着JBR浸液深度的增加，脱硫率也会相应提高。
浸液深度和脱硫率之间的关系是通过对大量的CT-121运行装置的运行数据总结得出的。通过设定正确的浸液深度，使得 CT-121装置能够获得预期的脱硫率。
(2)优异的烟气流量分配性能
在 任何一个FGD系统中，烟气均匀分配是获得预期脱除效率的关键。在大型FGD吸收塔运行中，影响脱硫率的一个主要的不确定因素就是烟气分配不均匀，喷淋塔 中液—气分配不均可能会降低循环浆液的利用率。随着吸收塔尺寸的增加，烟气分配不均的可能性也会增加。对于鼓泡塔，克服浸液深度产生的压降，使原烟气仓成 为一个天然的均压箱，而大压降保证了烟气流量的均匀分配，使得每个喷射管喷出烟气在很大范围内是等速的均匀的，因此鼓泡塔工艺能够确保在15-100%的 负荷范围内运行，而不降低脱硫性能。
JBR均匀的气流分布是区别于喷淋塔的重大优点，特别是当需要较高SO2脱除率时。

4.2 运行可靠、简便
区别于传统工艺的化学特点和传质特点，CT-121工艺可靠性高，并且操作简便。世界上采用CT-121装置的实际运行业绩中，可靠性大于99%。
本文所讲的可靠性，不仅指设备运行能力，也包括根据不同的SO2排放量依然能够良好运行的工艺能力。由于工艺固有的化学稳定性和较小的设备容量，使系统很容易获得高可靠性，大大减少了维护工作量和费用。
传 统工艺要求溶解的钙类碱性物质来供给脱硫所需的驱动力。这些物质和其它的溶解物之间的动态平衡会被下面三个因素所破坏：阻碍石灰石溶解的氟化铝、抑制PH 值的氯化物、气—液流量的不均分配。平衡被破坏的结果就导致了结垢、降低SO2脱除率、增加石灰石的消耗量和氧化反应不完全。
CT-121工艺由于并不依靠溶解的碱性物质提高吸收效率，因此可以在低PH值下运行，低PH值带来下面重要的优点：不易结垢、石灰石利用率高和氧化反应完全。
4.3无结垢
在FGD系统中，当浆液中易结垢物质浓度过饱和结晶失控时，就会发生结垢。
在CT-121工艺中，不会出现结垢。因为SO2被吸收后立即被就地氧化，不容易生成中间产物亚硫酸钙，而低PH值环境，也会很好地抑制结垢的发生。
另外，从热力学角度看，从溶液中析出的石膏沉淀到石膏晶体表面的能耗比沉淀到塔壁上需要的功要少。其结果是，结晶过程发生在硫酸钙临界超饱和点以下，这就使得CT-121工艺不会有大的化学结垢发生。
上升的气泡不断破碎和再生，气泡层会不断产生新的气液接触面。传统的FGD工艺中的气液接触面是通过喷淋的液滴来提供的，这样就不会生成新的气液接触面，传质条件略差。
JBR 从吸收液中出来的烟气流速比喷淋塔的要慢，与喷淋式塔或托盘式塔相比，从JBR中被带到除雾器的液滴要少得多。此外，由于进入除雾器的溶和不溶的碱性物质 的浓度太低了，不会在除雾器中产生二次吸收SO2，所以就不会引起化学结垢。因此，JBR工艺中的除雾器的冲洗只需除去沉积在除雾器的元件上的石膏灰尘。 除雾器的冲洗水可采用石膏脱水后的滤液水。
4.4 石灰石的利用率高、氧化反应完全
作为SO2脱除的化学反应之一的石灰石的溶解，在CT-121工艺的酸性环境下非常迅速；此外，氧化空气将CO2从溶液中排挤掉，进一步加速了石灰石的溶解。因此， CT-121工艺中的石灰石的利用率非常高。 字串7
CT -121JBR中的低PH值环境也有利于亚硫酸根充分氧化。相比较而言，在传统的强制氧化FGD工艺中亚硫酸的氧化过程需要分两段完成，在喷淋段液滴中的 氧未被完全溶解，亚硫酸不能被充分氧化，剩余的50％需在浆池中完成氧化，而喷淋区不完全氧化容易导致结垢。CT-121工艺把SO2的吸收和氧化过程在 同一区域中进行，在低PH值条件下可以确保充分氧化。
传统FGD系统在低PH值条件下维持高脱硫率是不可靠的，因为随着亚硫酸物的增多，就会在溶 液中产生一个SO2分压， 这个SO2分压阻止了SO2溶于浆液，从而进一步限制了SO2脱除率。所以，传统的FGD工艺要求在高PH值条件下运行，以达到预期的SO2脱除率。而在 CT-121工艺中不需强化SO2的吸收和氧化反应就可以把亚硫酸根迅速地氧化成硫酸根，从而大大地减少了SO2的分压。另外，低PH值会增加浆液中金属 离子浓度，对氧化反应起到催化作用。
4.5 粉尘排放减少
CT-121的JBR具有高效的粉尘脱除能力。JBR之所以具有高效的粉尘脱除率，是因为气液接触面积大和接触区烟气滞留时间长。对于1微米以下的粉尘，JBR的脱除率高于传统的喷淋工艺（鼓泡塔1微米以下粉尘脱除效率可达60％，而喷淋塔只能达到20％）。
此 外，鼓泡塔采用一个水平流向的除雾器，具有优异的液滴收集效率。在烟气水平流向除雾器部件时，烟气中夹带的液体就会沿着部件流下，其结果是穿过水平流向除 雾器的烟气携液滴比穿过垂直流向除雾器的液滴少。烟气携液滴少对于湿烟囱的运行也很重要，因为湿烟囱中的烟气含有的液滴减少，可以减少对烟囱的酸性冲刷。 GGH的出口烟温也能相应提高（蒸发液滴需要的能量较少）。

4.6 封闭系统操作可以在高浓度氯离子下高效运行
由于不依靠碱性物质和高PH值来强化SO2的吸收，使得鼓泡塔在高氯化物浓度下可以高效运行，这已经在实际运行中被证实。鼓泡工艺中SO2吸收动力是通过溶液中吸收的SO2的直接氧化和较大的气液接触面积来保证的。
传 统的喷淋工艺依靠吸收液有较高的PH值来确保吸收动力，而高的PH值需要浆液中保持较高的碱性物质浓度。在一个封闭或接近封闭系统的状态下，脱硫工艺会把 吸收液从烟气中吸附溶解的氯化物浓缩到很高的浓度。这些溶解的氯化物会产生高浓度的溶解钙，主要是CaCl2，高浓度的溶解钙离子，就会使溶解的碱性物质 减少，也就会降低SO2的吸收动力。这是由于“共同离子作用”造成的，在“共同离子作用”下，来自CaCl2的溶解钙就会阻碍石灰石中碳酸钙的溶解。这反 过来会引起：
——石灰石溶解率降低
——抑制PH值，造成SO2吸收能力降低。
在传统的FGD系统中当这些问题发生时，通常的解决 方法是增加石灰石补给量或添加有机酸缓冲剂来恢复SO2的吸收率。增加石灰石补给量会增大结垢堵塞倾向，因而应避免采用，而添加有机酸缓冲剂代价昂贵。但 是这些问题在鼓泡塔工艺中都不会发生，因为它是在低PH值下的运行的。
4.7 避免石灰石溶解闭塞问题
传 统工艺在高PH值环境下运行时，溶解的铝和氟化物的浓度过高会产生氟化铝沉淀物，该沉淀物会把未溶解的石灰石颗粒包裹起来，阻碍了石灰石的溶解。在传统的 FGD工艺中如发生这种情况，通常解决办法是降低铝或氟的带入量或增大它们的放出量。降低铝或氟的带入量可能会涉及到改变使用的煤种，这种做法代价昂贵， 并不可行。增大它们的放出会增加装置的水耗量，并会使所需的废水处理系统容量增大，也不可行。
在CT-121工艺中，因为PH值较低，石灰石被迅速地溶解。在PH值为4.5这样一个典型的CT-121工艺中，石灰石的溶解速度要比一个铝浓度的范围很大、PH值为6(典型的传统的FGD工艺中)时的速度大得多。氟化铝的问题在CT-121工艺中并不会发生。
4.8 石膏脱水简单
CT -121工艺能够生成高质量的副产品石膏，石膏质量的关键是在JBR中滞留的时间要长，从而形成较大的晶体 (晶体的尺寸分布在50-100微米)。这使脱水系统可以简化 (省略通常的一级水力旋流站)，直接用真空皮带脱水机就能产出含水80%至93%的干石膏。并且附着在大粒径石膏表面的杂质容易被冲洗掉。
在CT-121工艺中，因为不需要大型浆液循环泵，搬运浆液带来的结晶破坏被减少到最低限度。除了产生较大的石膏晶体以外，由于较高的石灰石利用率，进入最终石膏产品中残余的石灰石也很少，石膏产品的纯度也较高。
5. 工艺优点的总结
综上所述， 鼓泡塔的设计大大地简化了FGD工艺。总体来说，CT-121工艺的优点为：
——SO2脱除率高；
——装置可靠性高；
——不易结垢；
——粉尘脱除率高；
——优异的烟气流量分配；
——高效和可靠的除雾器功能；
——石灰石利用率高；
——石膏颗粒大，纯度高。

pajinzhou

1、看到一个数据：鼓泡技术目前已应用于单机装机容量最大为10，000MW的脱硫装置。……:035 :035 :035
2、不明白“不需要化学需氧量”是什么意思
3、不提JBR压降，只讲随浸液深度增加，脱硫率提高。