61- 多因子旋流子型気固分離器の流動層ボイラー排ガス乾式脱硫脱硝設計への適用
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この投稿は、2020年1月4日11時51分にluoli519によって最終的に編集されました。ここ2年間で、流動層式石炭ボイラーの排ガスからの窒素酸化物および硫黄分の除去に関して、多くの事業主や技術会社が乾式触媒を用いた脱硝・脱硫方式の導入を検討し始めています。煙ガスは触媒反応器を通して脱窒・脱硫反応を行う必要があるため、反応器の入口における気体と固体の分離、および出口における気体と固体の分離には高い要求が課せられる。皆さんは、ご自身の流動層石炭ボイラーの排ガス乾式触媒脱硝脱硫装置の設計および運用状況を踏まえて、議論してください。
乾式触媒による脱硝・脱硫反応器の吸気においては、煙ガスが運ぶ粉塵量をできるだけ少なくする必要がある。これは、粉塵が気流とともに反応器内に入り、触媒反応器の上部に徐々に堆積して触媒による脱硝・脱硫反応の効率を低下させるだけでなく、運転時の圧力損失も増大させるからである。
高温排ガスの触媒式脱硫・脱硝反応器への吸気浄化において、従来のプロセスでは分離装置としてバッグフィルター＋高圧静電集塵機が一般的に使用される。一方で、標準的なサイクロン分離器の採用に踏み切る企業は少ない。その理由は、国内の多くの機関が設計した標準的なサイクロン分離器の実際の分離効率が、設計値の70％にも達していないためであり、設計効率と運用時の効率との間に大きな差があるからだ。しかし、ご存知の通り、高圧静電集塵器は大量の煙ガスや高い粉塵濃度の状況には対応できず、また高温環境下では静電集塵の効率が急速に低下します；したがって、高圧静電集塵器の前には、ほとんどの粉塵を事前に除去するために、バッグ型集塵器を設置する必要がある。
しかし、バッグ型集塵器には圧縮空気によるパルス式逆送が必要であり、一部の死角にも圧縮空気による間欠的な逆送が必要です。高温用バッグフィルターは、サイズが大きくスペースを多く取り、プログラム制御の部品も多いためコストが高く、高温環境下では故障しやすい。企業は一般的に1台を稼働させ、もう1台を予備として用意しますが、予備車を設置していない企業もあります。オーナーからのフィードバックによると、バッグ型集塵器の逆吹きが行われている数分間、あるいは数十分間にわたって、発生するガス中の粉塵濃度が急激に上昇し、その結果、高圧静電集塵器に入る煙ガス中の粉塵濃度が過度に高くなる。これにより静電集塵器もその運転条件に適応できず、結果として静電集塵器から排出されるガス中の粉塵濃度が著しく基準を超えてしまうのだ。
したがって、現在、流動層石炭焚きボイラーの排ガスに対する従来の乾式集塵プロセスを改良した新しいプロセスが登場しており、それはバッグフィルター＋多因子旋回型気固分離装置＋高圧静電集塵器である。多因子旋流子母分離器も動力学的分離器に分類されますが、ケーシング内の流体の流速分布が従来の大径標準サイクロン分離器よりもはるかに均一であり、また流体の回転半径や角速度も従来の標準分離器より大幅に大きいため、多因子旋流子母分離器の分離効率、運転の安定性、および操作の柔軟性は、従来の標準サイクロン分離器よりも本質的に向上しています。
多因子旋流子母分離器がバッグ型集塵機と静電集塵機の間に設置される主な理由は、以下の通りです。1、バッグ型集塵機が逆送動作を行っている間に、バッグ型集塵機の下部から大量に発生する粉塵を、多因子旋流子母分離器によって煙気から効率的に除去できるため、大量の粉塵が静電集塵機に入るのを防ぐことができます。 2、複数因子スクリュー型親子分離器を設置することで、元の案で予定されていた1台稼働・1台予備のバッグフィルターは、予備機を必要としなくなる。 3、多因子スクリューコンバイナ型親子分離器によってほとんどの粉塵負荷を除去した後、漏れ出たごく少量のさらに微細な粉塵が静電集塵器に入ります。これは、静電集塵器が少量の微細な粒子を高効率で捕捉できるという特性を活かすものであり、煙道ガス中の粉塵を高精度に除去することが可能です。 4、国際的には既に高効率な気固分離の場面で多因子サイクロン型親子分離器が繰り返し使用されているが、国内の多くの企業がこの分離器について十分な理解を持っていないことを考慮し、袋式集塵装置および静電集塵装置の間に多因子サイクロン型親子分離器を導入することで、その実際の効果を国内の企業に実証して示すことができる。前提として、多因子スピナー型親子分離器は、正確な動力学計算によるシステムプラットフォームの設計を経て、システム設計を行わなければならない。
流動層ボイラーの煙ガス乾式触媒脱硫脱硝反応器からの排気浄化においては、反応過程で煙ガスと共に逃げる触媒粒子を回収し、再び触媒反応器で使用することが目的である。一方で運用コストの削減に大きく貢献し、他方で排ガス中の粉塵や金属イオンの基準超過を防ぐことができる。 皆さんが思う通り、この流動層ボイラーの煙ガス用乾式触媒脱硫脱硝反応器における排気処理は、同反応器の吸気処理プロセスをそのまま流用することもできます。原理的には、可能です。しかし、コストパフォーマンスが低すぎる上、環境保護企業のオーナーEPCプロジェクトの予算には限りがあるため、「バッグフィルター＋多要素旋回流式分離器＋静電集塵器」をすべて導入することは不可能である。 「バッグフィルター＋多因子スイーブルサイクロン型親子分離器＋静電集塵器」の組み合わせプロセスにおいて、多因子スイーブルサイクロン型親子分離器のみが、予備機の準備や部品の交換・メンテナンスを必要とせず、24時間連続して高効率かつ安定して稼働することができる。したがって、多因子スピナー型親子分離器は、近年の乾式触媒脱硫脱硝プロセスにおいて触媒を捕捉・回収するための最適な手段となっている。
ここでは、ある乾式触媒式脱硫脱硝プロセスパッケージに関わる触媒回収用の多因子サイクロン型親子分離器を例に取り上げ、詳しく論じる。 運転条件は以下の通りです：1、風量：130000m^3/h；2、温度：170℃； 3、圧力：5kPaG； 4、煙ガスの密度：0.83kg/m^3; 5、触媒の見かけの密度：~800kg/m^3; 6、煙ガス中の触媒量：~500mg/m^3; 分離効率の要求値：90％以上。
下図は、ある専門の動力学分離技術会社が、ある乾式触媒脱硫脱硝プロセスの受託業者に導入した多因子スクリュー型親子分離器に関する技術提案書の抜粋です
この投稿は、2018年5月16日12時43分にluoli519によって最終的に編集されました。こちらに、ある専門の動力学分離技術を扱う企業が提供する、乾式触媒式脱硫・脱硝プロセスにおいて使用される触媒回収用の多因子旋回流型親子分離器技術に関する数値データのまとめ表をもう一度掲載します
データ表からわかるように、この多因子スクリュー型親子分離器の主な技術仕様は以下の通りです：1、運転圧損：0.622psi； 2、分離効率：8マイクロメートル以上のサイズの粒子を100％除去し、出口の気流に含まれる粒子量は30mg/m^3を超えない。3、このモデルの多因子旋回流式親子分離器の運転柔軟性指標は、最大負荷／最小負荷＝4で、柔軟な動作範囲を持つ。