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煤的脫硫

來源:包頭市蒙泰鍋爐有限公司官網 | 發布時間:2017/3/24 | 瀏覽次數:

煤的脫硫分為燃燒前、燃燒中、和燃燒后的

燃燒前的:
(1)物理法:主要指重力選煤,利用煤中有機質和硫鐵礦的密度差異而使它們分離。該法的影響因素主要有煤的破碎粒度和硫的狀態等。主要方法有跳汰選煤,重介質選煤,風力選煤等。
(2)化學法:可分為物理化學法和純化學法。物理化學法即浮選;化學法又包括堿法脫硫,氣體脫硫,熱解與氫化脫硫,氧化法脫硫等。
(3)微生物法:在細菌浸出金屬的基礎上應用于煤炭工業的一項生物工程新技術,可脫除煤中的有機硫和無機硫。

燃燒中的:就是爐內脫硫
 
  爐內脫硫是在燃燒過程中,向爐內加入固硫劑如CaCO3等,使煤中硫分轉化成硫酸鹽,隨爐渣排除。其基本原理是:
 CaCO3→CaO+CO2↑ 
CaO+SO2→CaSO3
 CaSO3+1/2×O2→CaSO4
 

燃燒后脫硫(爐外脫硫)
 
燃燒后煙氣脫硫(FGD)

  1)    干法煙氣脫硫
  a) 爐內噴鈣+尾部增濕活化(LIFAC)
  b) 旋轉噴霧法(SDA)
  c) 循環流化床煙氣脫硫(CFB-FGD)
  d) 增濕灰循環法(NID)
  e) 荷電干粉噴射法(CDSI)
  f)  其他

  2)濕法煙氣脫硫
  a)    石灰石/石灰—拋棄/石膏法—
  b)    海水法—
  c)    氨法—
  d)    鎂法---
  e)    磷氨法—
  f)    其他

  3)其他脫硫法 (同時脫硫和脫硝)
  a)電子束—
  b)脈沖電暈
  c)活性炭

 

可以往煤加氧化鈣處理煤,使普通煤變成脫硫煤

 

 

 

通過對國內外脫硫技術以及國內電力行業引進脫硫工藝試點廠情況的分析研究,目前脫硫方法一般可劃分為燃燒前脫硫、燃燒中脫硫和燃燒后脫硫等3類。  其中燃燒后脫硫,又稱煙氣脫硫(Flue gas desulfurization,簡稱FGD),在FGD技術中,按脫硫劑的種類劃分,可分為以下五種方法:以CaCO3(石灰石)為基礎的鈣法,以MgO為基礎的鎂法,以Na2SO3為基礎的鈉法,以NH3為基礎的氨法,以有機堿為基礎的有機堿法。世界上普遍使用的商業化技術是鈣法,所占比例在90%以上。按吸收劑及脫硫產物在脫硫過程中的干濕狀態又可將脫硫技術分為濕法、干法和半干(半濕)法。濕法FGD技術是用含有吸收劑的溶液或漿液在濕狀態下脫硫和處理脫硫產物,該法具有脫硫反應速度快、設備簡單、脫硫效率高等優點,但普遍存在腐蝕嚴重、運行維護費用高及易造成二次污染等問題。干法FGD技術的脫硫吸收和產物處理均在干狀態下進行,該法具有無污水廢酸排出、設備腐蝕程度較輕,煙氣在凈化過程中無明顯降溫、凈化后煙溫高、利于煙囪排氣擴散、二次污染少等優點,但存在脫硫效率低,反應速度較慢、設備龐大等問題。半干法FGD技術是指脫硫劑在干燥狀態下脫硫、在濕狀態下再生(如水洗活性炭再生流程),或者在濕狀態下脫硫、在干狀態下處理脫硫產物(如噴霧干燥法)的煙氣脫硫技術。特別是在濕狀態下脫硫、在干狀態下處理脫硫產物的半干法,以其既有濕法脫硫反應速度快、脫硫效率高的優點,又有干法無污水廢酸排出、脫硫后產物易于處理的優勢而受到人們廣泛的關注。按脫硫產物的用途,可分為拋棄法和回收法兩種。   1.1脫硫的幾種工藝  (1)石灰石——石膏法煙氣脫硫工藝  石灰石——石膏法脫硫工藝是世界上應用**廣泛的一種脫硫技術,日本、德國、美國的火力發電廠采用的煙氣脫硫裝置約90%采用此工藝。  它的工作原理是:將石灰石粉加水制成漿液作為吸收劑泵入吸收塔與煙氣充分接觸混合,煙氣中的二氧化硫與漿液中的碳酸鈣以及從塔下部鼓入的空氣進行氧化反應生成硫酸鈣,硫酸鈣達到一定飽和度后,結晶形成二水石膏。經吸收塔排出的石膏漿液經濃縮、脫水,使其含水量小于10%,然后用輸送機送至石膏貯倉堆放,脫硫后的煙氣經過除霧器除去霧滴,再經過換熱器加熱升溫后,由煙囪排入大氣。由于吸收塔內吸收劑漿液通過循環泵反復循環與煙氣接觸,吸收劑利用率很高,鈣硫比較低,脫硫效率可大于95%。  (2)旋轉噴霧干燥煙氣脫硫工藝  噴霧干燥法脫硫工藝以石灰為脫硫吸收劑,石灰經消化并加水制成消石灰乳,消石灰乳由泵打入位于吸收塔內的霧化裝置,在吸收塔內,被霧化成細小液滴的吸收劑與煙氣混合接觸,與煙氣中的SO2發生化學反應生成CaSO3,煙氣中的SO2被脫除。與此同時,吸收劑帶入的水分迅速被蒸發而干燥,煙氣溫度隨之降低。脫硫反應產物及未被利用的吸收劑以干燥的顆粒物形式隨煙氣帶出吸收塔,進入除塵器被收集下來。脫硫后的煙氣經除塵器除塵后排放。為了提高脫硫吸收劑的利用率,一般將部分除塵器收集物加入制漿系統進行循環利用。該工藝有兩種不同的霧化形式可供選擇,一種為旋轉噴霧輪霧化,另一種為氣液兩相流。  噴霧干燥法脫硫工藝具有技術成熟、工藝流程較為簡單、系統可靠性高等特點,脫硫率可達到85%以上。該工藝在美國及西歐一些****有一定應用范圍(8%)。脫硫灰渣可用作制磚、筑路,但多為拋棄至灰場或回填廢舊礦坑。  (3) 磷銨肥法煙氣脫硫工藝  磷銨肥法煙氣脫硫技術屬于回收法,以其副產品為磷銨而命名。該工藝過程主要由吸附(活性炭脫硫制酸)、萃取(稀硫酸分解磷礦萃取磷酸)、中和(磷銨中和液制備)、吸收( 磷銨液脫硫制肥)、氧化(亞硫酸銨氧化)、濃縮干燥(固體肥料制備)等單元組成。它分為兩個系統:  煙氣脫硫系統——煙氣經高效除塵器后使含塵量小于200mg/Nm3,用風機將煙壓升高到7000Pa,先經文氏管噴水降溫調濕,然后進入四塔并列的活性炭脫硫塔組(其中一只塔周期性切換再生),控制一級脫硫率大于或等于70%,并制得30%左右濃度的硫酸,一級脫硫后的煙氣進入二級脫硫塔用磷銨漿液洗滌脫硫,凈化后的煙氣經分離霧沫后排放。  肥料制備系統——在常規單槽多漿萃取槽中,同一級脫硫制得的稀硫酸分解磷礦粉(P2O5含量大于26%),過濾后獲得稀磷酸(其濃度大于10%),加氨中和后制得磷氨,作為二級脫硫劑,二級脫硫后的料漿經濃縮干燥制成磷銨復合肥料。  (4)爐內噴鈣尾部增濕煙氣脫硫工藝  爐內噴鈣加尾部煙氣增濕活化脫硫工藝是在爐內噴鈣脫硫工藝的基礎上在鍋爐尾部增設了增濕段,以提高脫硫效率。該工藝多以石灰石粉為吸收劑,石灰石粉由氣力噴入爐膛850~1150℃溫度區,石灰石受熱分解為氧化鈣和二氧化碳,氧化鈣與煙氣中的二氧化硫反應生成亞硫酸鈣。由于反應在氣固兩相之間進行,受到傳質過程的影響,反應速度較慢,吸收劑利用率較低。在尾部增濕活化反應器內,增濕水以霧狀噴入,與未反應的氧化鈣接觸生成氫氧化鈣進而與煙氣中的二氧化硫反應。當鈣硫比控制在2.0~2.5時,系統脫硫率可達到65~80%。由于增濕水的加入使煙氣溫度下降,一般控制出口煙氣溫度高于露點溫度10~15℃,增濕水由于煙溫加熱被迅速蒸發,未反應的吸收劑、反應產物呈干燥態隨煙氣排出,被除塵器收集下來。  該脫硫工藝在芬蘭、美國、加拿大、法國等****得到應用,采用這一脫硫技術的****單機容量已達30萬千瓦。  (5)煙氣循環流化床脫硫工藝  煙氣循環流化床脫硫工藝由吸收劑制備、吸收塔、脫硫灰再循環、除塵器及控制系統等部分組成。該工藝一般采用干態的消石灰粉作為吸收劑,也可采用其它對二氧化硫有吸收反應能力的干粉或漿液作為吸收劑。  由鍋爐排出的未經處理的煙氣從吸收塔(即流化床)底部進入。吸收塔底部為一個文丘里裝置,煙氣流經文丘里管后速度加快,并在此與很細的吸收劑粉末互相混合,顆粒之間、氣體與顆粒之間劇烈摩擦,形成流化床,在噴入均勻水霧降低煙溫的條件下,吸收劑與煙氣中的二氧化硫反應生成CaSO3和CaSO4。脫硫后攜帶大量固體顆粒的煙氣從吸收塔頂部排出,進入再循環除塵器,被分離出來的顆粒經中間灰倉返回吸收塔,由于固體顆粒反復循環達百次之多,故吸收劑利用率較高。  此工藝所產生的副產物呈干粉狀,其化學成分與噴霧干燥法脫硫工藝類似,主要由飛灰、CaSO3、CaSO4和未反應完的吸收劑Ca(OH)2等組成,適合作廢礦井回填、道路基礎等。  典型的煙氣循環流化床脫硫工藝,當燃煤含硫量為2%左右,鈣硫比不大于1.3時,脫硫率可達90%以上,排煙溫度約70℃。此工藝在國外目前應用在10~20萬千瓦等級機組。由于其占地面積少,投資較省,尤其適合于老機組煙氣脫硫。  (6)海水脫硫工藝  海水脫硫工藝是利用海水的堿度達到脫除煙氣中二氧化硫的一種脫硫方法。在脫硫吸收塔內,大量海水噴淋洗滌進入吸收塔內的燃煤煙氣,煙氣中的二氧化硫被海水吸收而除去,凈化后的煙氣經除霧器除霧、經煙氣換熱器加熱后排放。吸收二氧化硫后的海水與大量未脫硫的海水混合后,經曝氣池曝氣處理,使其中的SO32-被氧化成為穩定的SO42-,并使海水的PH值與COD調整達到排放標準后排放大海。海水脫硫工藝一般適用于靠海邊、擴散條件較好、用海水作為冷卻水、燃用低硫煤的電廠。海水脫硫工藝在挪威比較廣泛用于煉鋁廠、煉油廠等工業爐窯的煙氣脫硫,先后有20多套脫硫裝置投入運行。近幾年,海水脫硫工藝在電廠的應用取得了較快的進展。此種工藝****問題是煙氣脫硫后可能產生的重金屬沉積和對海洋環境的影響需要長時間的觀察才能得出結論,因此在環境質量比較敏感和環保要求較高的區域需慎重考慮。  (7) 電子束法脫硫工藝  該工藝流程有排煙預除塵、煙氣冷卻、氨的充入、電子束照射和副產品捕集等工序所組成。鍋爐所排出的煙氣,經過除塵器的粗濾處理之后進入冷卻塔,在冷卻塔內噴射冷卻水,將煙氣冷卻到適合于脫硫、脫硝處理的溫度(約70℃)。煙氣的露點通常約為50℃,被噴射呈霧狀的冷卻水在冷卻塔內完全得到蒸發,因此,不產生廢水。通過冷卻塔后的煙氣流進反應器,在反應器進口處將一定的氨水、壓縮空氣和軟水混合噴入,加入氨的量取決于SOx濃度和NOx濃度,經過電子束照射后,SOx和NOx在自由基作用下生成中間生成物硫酸(H2SO4)和硝酸(HNO3)。然后硫酸和硝酸與共存的氨進行中和反應,生成粉狀微粒(硫酸氨(NH4)2SO4與硝酸氨NH4NO3的混合粉體)。這些粉狀微粒一部分沉淀到反應器底部,通過輸送機排出,其余被副產品除塵器所分離和捕集,經過造粒處理后被送到副產品倉庫儲藏。凈化后的煙氣經脫硫風機由煙囪向大氣排放。  (8)氨水洗滌法脫硫工藝  該脫硫工藝以氨水為吸收劑,副產硫酸銨化肥。鍋爐排出的煙氣經煙氣換熱器冷卻至90~100℃,進入預洗滌器經洗滌后除去HCI和HF,洗滌后的煙氣經過液滴分離器除去水滴進入前置洗滌器中。在前置洗滌器中,氨水自塔頂噴淋洗滌煙氣,煙氣中的SO2被洗滌吸收除去,經洗滌的煙氣排出后經液滴分離器除去攜帶的水滴,進入脫硫洗滌器。在該洗滌器中煙氣進一步被洗滌,經洗滌塔頂的除霧器除去霧滴,進入脫硫洗滌器。再經煙氣換熱器加熱后經煙囪排放。洗滌工藝中產生的濃度約30%的硫酸銨溶液排出洗滌塔,可以送到化肥廠進一步處理或直接作為液體氮肥出售,也可以把這種溶液進一步濃縮蒸發干燥加工成顆粒、晶體或塊狀化肥出售。   1。2燃燒前脫硫  燃燒前脫硫就是在煤燃燒前把煤中的硫分脫除掉,燃燒前脫硫技術主要有物理洗選煤法、化學洗選煤法、煤的氣化和液化、水煤漿技術等。洗選煤是采用物理、化學或生物方式對鍋爐使用的原煤進行清洗,將煤中的硫部分除掉,使煤得以凈化并生產出不同質量、規格的產品。微生物脫硫技術從本質上講也是一種化學法,它是把煤粉懸浮在含細菌的氣泡液中,細菌產生的酶能促進硫氧化成硫酸鹽,從而達到脫硫的目的;微生物脫硫技術目前常用的脫硫細菌有:屬硫桿菌的氧化亞鐵硫桿菌、氧化硫桿菌、古細菌、熱硫化葉菌等。煤的氣化,是指用水蒸汽、氧氣或空氣作氧化劑,在高溫下與煤發生化學反應,生成H2、CO、CH4等可燃混合氣體(稱作煤氣)的過程。煤炭液化是將煤轉化為清潔的液體燃料(汽油、柴油、航空煤油等)或化工原料的一種先進的潔凈煤技術。水煤漿(Coal Water Mixture,簡稱CWM)是將灰份小于10%,硫份小于0.5%、揮發份高的原料煤,研磨成250~300μm的細煤粉,按65%~70%的煤、30%~35%的水和約1%的添加劑的比例配制而成,水煤漿可以像燃料油一樣運輸、儲存和燃燒,燃燒時水煤漿從噴嘴高速噴出,霧化成50~70μm的霧滴,在預熱到600~700℃的爐膛內迅速蒸發,并拌有微爆,煤中揮發分析出而著火,其著火溫度比干煤粉還低。  燃燒前脫硫技術中物理洗選煤技術已成熟,應用**廣泛、**經濟,但只能脫無機硫;生物、化學法脫硫不僅能脫無機硫,也能脫除有機硫,但生產成本昂貴,距工業應用尚有較大距離;煤的氣化和液化還有待于進一步研究完善;微生物脫硫技術正在開發;水煤漿是一種新型低污染代油燃料,它既保持了煤炭原有的物理特性,又具有石油一樣的流動性和穩定性,被稱為液態煤炭產品,市場潛力巨大,目前已具備商業化條件。  煤的燃燒前的脫硫技術盡管還存在著種種問題,但其優點是能同時除去灰分,減輕運輸量,減輕鍋爐的沾污和磨損,減少電廠灰渣處理量,還可回收部分硫資源。   1.3燃燒中脫硫,又稱爐內脫硫   爐內脫硫是在燃燒過程中,向爐內加入固硫劑如CaCO3等,使煤中硫分轉化成硫酸鹽,隨爐渣排除。其基本原理是:   CaCO3→CaO+CO2↑   CaO+SO2→CaSO3   CaSO3+1/2×O2→CaSO4  (1)LIMB爐內噴鈣技術  早在本世紀60年代末70年代初,爐內噴固硫劑脫硫技術的研究工作已開展,但由于脫硫效率低于10%~30%,既不能與濕法FGD相比,也難以滿足高達90%的脫除率要求。一度被冷落。但在1981年美國****環保局EPA研究了爐內噴鈣多段燃燒降低氮氧化物的脫硫技術,簡稱LIMB,并取得了一些經驗。Ca/S在2以上時,用石灰石或消石灰作吸收劑,脫硫率分別可達40%和60%。對燃用中、低含硫量的煤的脫硫來說,只要能滿足環保要求,不一定非要求用投資費用很高的煙氣脫硫技術。爐內噴鈣脫硫工藝簡單,投資費用低,特別適用于老廠的改造。  (2)LIFAC煙氣脫硫工藝   LIFAC工藝即在燃煤鍋爐內適當溫度區噴射石灰石粉,并在鍋爐空氣預熱器后增設活化反應器,用以脫除煙氣中的SO2。芬蘭Tampella和IVO公司開發的這種脫硫工藝,于1986年首先投入商業運行。LIFAC工藝的脫硫效率一般為60%~85%。  加拿大******的燃煤電廠Shand電站采用LIFAC煙氣脫硫工藝,8個月的運行結果表明,其脫硫工藝性能良好,脫硫率和設備可用率都達到了一些成熟的SO2控制技術相當的水平。我國下關電廠引進LIFAC脫硫工藝,其工藝投資少、占地面積小、沒有廢水排放,有利于老電廠改造。   1.4燃燒后脫硫,又稱煙氣脫硫(Flue gas desulfurization,簡稱FGD)  燃煤的煙氣脫硫技術是當前應用**廣、效率****的脫硫技術。對燃煤電廠而言,在今后一個相當長的時期內,FGD將是控制SO2排放的主要方法。目前國內外火電廠煙氣脫硫技術的主要發展趨勢為:脫硫效率高、裝機容量大、技術水平先進、投資省、占地少、運行費用低、自動化程度高、可靠性好等。   1.3.1干式煙氣脫硫工藝  該工藝用于電廠煙氣脫硫始于80年代初,與常規的濕式洗滌工藝相比有以下優點:投資費用較低;脫硫產物呈干態,并和飛灰相混;無需裝設除霧器及再熱器;設備不易腐蝕,不易發生結垢及堵塞。其缺點是:吸收劑的利用率低于濕式煙氣脫硫工藝;用于高硫煤時經濟性差;飛灰與脫硫產物相混可能影響綜合利用;對干燥過程控制要求很高。  (1) 噴霧干式煙氣脫硫工藝:噴霧干式煙氣脫硫(簡稱干法FGD),****由美國JOY公司和丹麥Niro Atomier公司共同開發的脫硫工藝,70年代中期得到發展,并在電力工業迅速推廣應用。該工藝用霧化的石灰漿液在噴霧干燥塔中與煙氣接觸,石灰漿液與SO2反應后生成一種干燥的固體反應物,****連同飛灰一起被除塵器收集。我國曾在四川省白馬電廠進行了旋轉噴霧干法煙氣脫硫的中間試驗,取得了一些經驗,為在200~300MW機組上采用旋轉噴霧干法煙氣脫硫優化參數的設計提供了依據。  (2) 粉煤灰干式煙氣脫硫技術:日本從1985年起,研究利用粉煤灰作為脫硫劑的干式煙氣脫硫技術,到1988年底完成工業實用化試驗,1991年初投運了首臺粉煤灰干式脫硫設備,處理煙氣量644000Nm3/h。其特點:脫硫率高達60%以上,性能穩定,達到了一般濕式法脫硫性能水平;脫硫劑成本低;用水量少,無需排水處理和排煙再加熱,設備總費用比濕式法脫硫低1/4;煤灰脫硫劑可以復用;沒有漿料,維護容易,設備系統簡單可靠。   1.3.2濕法FGD工藝  世界各國的濕法煙氣脫硫工藝流程、形式和機理大同小異,主要是使用石灰石(CaCO3)、石灰(CaO)或碳酸鈉(Na2CO3)等漿液作洗滌劑,在反應塔中對煙氣進行洗滌,從而除去煙氣中的SO2。這種工藝已有50年的歷史,經過不斷地改進和完善后,技術比較成熟,而且具有脫硫效率高(90%~98%),機組容量大,煤種適應性強,運行費用較低和副產品易回收等優點。據美國環保局(EPA)的統計資料,全美火電廠采用濕式脫硫裝置中,濕式石灰法占39.6%,石灰石法占47.4%,兩法共占87%;雙堿法占4.1%,碳酸鈉法占3.1%。世界各國(如德國、日本等),在大型火電廠中,90%以上采用濕式石灰/石灰石-石膏法煙氣脫硫工藝流程。  石灰或石灰石法主要的化學反應機理為:  石灰法:SO2+CaO+1/2H2O→CaSO3•1/2H2O  石灰石法:SO2+CaCO3+1/2H2O→CaSO3•1/2H2O+CO2  其主要優點是能廣泛地進行商品化開發,且其吸收劑的資源豐富,成本低廉,廢渣既可拋棄,也可作為商品石膏回收。目前,石灰/石灰石法是世界上應用**多的一種FGD工藝,對高硫煤,脫硫率可在90%以上,對低硫煤,脫硫率可在95%以上。  傳統的石灰/石灰石工藝有其潛在的缺陷,主要表現為設備的積垢、堵塞、腐蝕與磨損。為了解決這些問題,各設備制造廠商采用了各種不同的方法,開發出第二代、第三代石灰/石灰石脫硫工藝系統。  濕法FGD工藝較為成熟的還有:氫氧化鎂法;氫氧化鈉法;美國Davy Mckee公司Wellman-Lord FGD工藝;氨法等。  在濕法工藝中,煙氣的再熱問題直接影響整個FGD工藝的投資。因為經過濕法工藝脫硫后的煙氣一般溫度較低(45℃),大都在露點以下,若不經過再加熱而直接排入煙囪,則容易形成酸霧,腐蝕煙囪,也不利于煙氣的擴散。所以濕法FGD裝置一般都配有煙氣再熱系統。目前,應用較多的是技術上成熟的再生(回轉)式煙氣熱交換器(GGH)。GGH價格較貴,占整個FGD工藝投資的比例較高。近年來,日本三菱公司開發出一種可省去無泄漏型的GGH,較好地解決了煙氣泄漏問題,但價格仍然較高。前德國SHU公司開發出一種可省去GGH和煙囪的新工藝,它將整個FGD裝置安裝在電廠的冷卻塔內,利用電廠循環水余熱來加熱煙氣,運行情況良好,是一種十分有前途的方法。   1.5等離子體煙氣脫硫技術  等離子體煙氣脫硫技術研究始于70年代,目前世界上已較大規模開展研究的方法有2類:  (1) 電子束輻照法(EB)  電子束輻照含有水蒸氣的煙氣時,會使煙氣中的分子如O2、H2O等處于激發態、離子或裂解,產生強氧化性的自由基O、OH、HO2和O3等。這些自由基對煙氣中的SO2和NO進行氧化,分別變成SO3和NO2或相應的酸。在有氨存在的情況下,生成較穩定的硫銨和硫硝銨固體,它們被除塵器捕集下來而達到脫硫脫硝的目的。  (2) 脈沖電暈法(PPCP)  脈沖電暈放電脫硫脫硝的基本原理和電子束輻照脫硫脫硝的基本原理基本一致,世界上許多****進行了大量的實驗研究,并且進行了較大規模的中間試驗,但仍然有許多問題有待研究解決。   1.6海水脫硫  海水通常呈堿性,自然堿度大約為1.2~2.5mmol/L,這使得海水具有天然的酸堿緩沖能力及吸收SO2的能力。國外一些脫硫公司利用海水的這種特性,開發并成功地應用海水洗滌煙氣中的SO2,達到煙氣凈化的目的。  海水脫硫工藝主要由煙氣系統、供排海水系統、海水恢復系統等組成。

 

 

 

 

 

脫硫

科技名詞定義

中文名稱:

脫硫

英文名稱:

desulfurization

定義:

以降低氧含量、高堿度渣的方式除去液態金屬與合金中的硫的方法。

應用學科:

材料科學技術(一級學科);材料科學技術基礎(二級學科);材料合成、制備與加工(三級學科);特種冶金(四級學科)

以上內容由全國科學技術名詞審定委員會審定公布

求助編輯百科名片

一般分為煙氣脫硫和橡膠專業的脫硫 煙氣脫硫——除去煙氣中的硫及化合物的過程,主要指煙氣中的SO、SO2。以達到環境要求。 橡膠專業的脫硫——devulcanizing 指采用不同加熱方式并應用相應設備使廢膠粉在再生劑參與下與硫鍵斷裂獲得具有類似生膠性能的化學物理降解過程。它是制造再生膠過程的一道主要工序。分為:水油法、油法。

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目錄

脫硫技術

幾種工藝⑴石灰石——石膏法煙氣脫硫工藝

系統組成:

技術特點

推薦的適用范圍

⑵旋轉噴霧干燥煙氣脫硫工藝

⑶磷銨肥法煙氣脫硫工藝

⑷爐內噴鈣尾部增濕煙氣脫硫工藝

⑸煙氣循環流化床脫硫工藝

⑹海水脫硫工藝

⑺電子束法脫硫工藝

⑻氨水洗滌法脫硫工藝

 

燃燒前脫硫

燃燒中脫硫,又稱爐內脫硫⑴ LIMB爐內噴鈣技術

⑵ LIFAC煙氣脫硫工藝

 

燃燒后脫硫,又稱煙氣脫硫簡介

1.3.1干式煙氣脫硫工藝

1.3.2 濕法FGD工藝

 

等離子體煙氣脫硫技術⑴ 電子束輻照法(EB)

⑵ 脈沖電暈法(PPCP)

 

海水脫硫

脫硫法的方程式

雙堿法

案例地點

展開

脫硫技術

幾種工藝⑴石灰石——石膏法煙氣脫硫工藝

系統組成:

技術特點

推薦的適用范圍

⑵旋轉噴霧干燥煙氣脫硫工藝

⑶磷銨肥法煙氣脫硫工藝

⑷爐內噴鈣尾部增濕煙氣脫硫工藝

⑸煙氣循環流化床脫硫工藝

⑹海水脫硫工藝

⑺電子束法脫硫工藝

⑻氨水洗滌法脫硫工藝

 

燃燒前脫硫

燃燒中脫硫,又稱爐內脫硫⑴ LIMB爐內噴鈣技術

⑵ LIFAC煙氣脫硫工藝

 

燃燒后脫硫,又稱煙氣脫硫簡介

1.3.1干式煙氣脫硫工藝

1.3.2 濕法FGD工藝

 

等離子體煙氣脫硫技術⑴ 電子束輻照法(EB)

⑵ 脈沖電暈法(PPCP)

 

海水脫硫

脫硫法的方程式

雙堿法

案例地點

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編輯本段脫硫技術

  將煤中的硫元素用鈣基等方法固定成為固體防止燃燒時生成SO2,通過對國內外脫硫技術以及國內電力行業引進脫硫工藝試點廠情況的分析研究,目

脫硫

前脫硫方法一般可劃分為燃燒前脫硫、燃燒中脫硫和燃燒后脫硫等3類。   其中燃燒后脫硫,又稱煙氣脫硫(Flue gas desulfurization,簡稱FGD),在FGD技術中,按脫硫劑的種類劃分,可分為以下五種方法:以CaCO3(石灰石)為基礎的鈣法,以MgO為基礎的鎂法,以Na2SO3為基礎的鈉法,以NH3為基礎的氨法,以有機堿為基礎的有機堿法。世界上普遍使用的商業化技術是鈣法,所占比例在90%以上。按吸收劑及脫硫產物在脫硫過程中的干濕狀態又可將脫硫技術分為濕法、干法和半干(半濕)法。濕法FGD技術是用含有吸收劑的溶液或漿液在濕狀態下脫硫和處理脫硫產物,該法具有脫硫反應速度快、設備簡單、脫硫效率高等優點,但普遍存在腐蝕嚴重、運行維護費用高及易造成二次污染等問題。干法FGD技術的脫硫吸收和產物處理均在干狀態下進行,該法具有無污水廢酸排出、設備腐蝕程度較輕,煙氣在凈化過程中無明顯降溫、凈化后煙溫高、利于煙囪排氣擴散、二次污染少等優點,但存在脫硫效率低,反應速度較慢、設備龐大等問題。半干法FGD技術是指脫硫劑在干燥狀態下脫硫、在濕狀態下再生(如水洗活性炭再生流程),或者在濕狀態下脫硫、在干狀態下處理脫硫產物(如噴霧干燥法)的煙氣脫硫技術。特別是在濕狀態下脫硫、在干狀態下處理脫硫產物的半干法,以其既有濕法脫硫反應速度快、脫硫效率高的優點,又有干法無污水廢酸排出、脫硫后產物易于處理的優勢而受到人們廣泛的關注。按脫硫產物的用途,可分為拋棄法和回收法兩種。

編輯本段幾種工藝

⑴石灰石——石膏法煙氣脫硫工藝

  石灰石——石膏法脫硫工藝是世界上應用**廣泛的一種脫硫技

濕法脫硫工藝流程圖

術,日本、德國、美國的火力發電廠采用的煙氣脫硫裝置約90%采用此工藝。   它的工作原理是:將石灰石粉加水制成漿液作為吸收劑泵入吸收塔與煙氣充分接觸混合,煙氣中的二氧化硫與漿液中的碳酸鈣以及從塔下部鼓入的空氣進行氧化反應生成硫酸鈣,硫酸鈣達到一定飽和度后,結晶形成二水石膏。經吸收塔排出的石膏漿液經濃縮、脫水,使其含水量小于10%,然后用輸送機送至石膏貯倉堆放,脫硫后的煙氣經過除霧器除去霧滴,再經過換熱器加熱升溫后,由煙囪排入大氣。由于吸收塔內吸收劑漿液通過循環泵反復循環與煙氣接觸,吸收劑利用率很高,鈣硫比較低,脫硫效率可大于95%。

系統組成:

  (1)石灰石儲運系統   (2)石灰石漿液制備及供給系統   (3)煙氣系統   (4)SO2 吸收系統   (5)石膏脫水系統   (6)石膏儲運系統   (7)漿液排放系統   (8)工藝水系統   (9)壓縮空氣系統   (10)廢水處理系統   (11)氧化空氣系統   (12)電控制系統

技術特點

  ⑴、吸收劑適用范圍廣:在FGD裝置中可采用各種吸收劑,包括石灰石、石灰、鎂石、廢蘇打溶液等;   ⑵、燃料適用范圍廣:適用于燃燒煤、重油、奧里油,以及石油焦等燃料的鍋爐的尾氣處理;   ⑶、燃料含硫變化范圍適應性強:可以處理燃料含硫量高達8%的煙氣;   ⑷、機組負荷變化適應性強:可以滿足機組在15~100%負荷變化范圍內的穩定運行;   ⑸、脫硫效率高:一般大于95%,****達到98%;   ⑹、專利托盤技術:有效降低液/氣比,有利于塔內氣流均布,節省物耗及能耗,方便吸收塔內件檢修;   ⑺、吸收劑利用率高:鈣硫比低至1.02~1.03;   ⑻、副產品純度高:可生產純度達95%以上的商品級石膏;   ⑼、燃煤鍋爐煙氣的除塵效率高:達到80%~90%;   ⑽、交叉噴淋管布置技術:有利于降低吸收塔高度。

推薦的適用范圍

  ⑴、200MW及以上的中大型新建或改造機組;   ⑵、燃煤含硫量在0.5~5%及以上;   ⑶、要求的脫硫效率在95%以上;   ⑷、石灰石較豐富且石膏綜合利用較廣泛的地區

⑵旋轉噴霧干燥煙氣脫硫工藝

  噴霧干燥法脫硫工藝以石灰為脫硫吸收劑,石灰經消化并加水制成消石灰乳,消

半干法脫硫工藝流程

石灰乳由泵打入位于吸收塔內的霧化裝置,在吸收塔內,被霧化成細小液滴的吸收劑與煙氣混合接觸,與煙氣中的SO2發生化學反應生成CaSO3,煙氣中的SO2被脫除。與此同時,吸收劑帶入的水分迅速被蒸發而干燥,煙氣溫度隨之降低。脫硫反應產物及未被利用的吸收劑以干燥的顆粒物形式隨煙氣帶出吸收塔,進入除塵器被收集下來。脫硫后的煙氣經除塵器除塵后排放。為了提高脫硫吸收劑的利用率,一般將部分除塵器收集物加入制漿系統進行循環利用。該工藝有兩種不同的霧化形式可供選擇,一種為旋轉噴霧輪霧化,另一種為氣液兩相流。   噴霧干燥法脫硫工藝具有技術成熟、工藝流程較為簡單、系統可靠性高等特點,脫硫率可達到85%以上。該工藝在美國及西歐一些****有一定應用范圍(8%)。脫硫灰渣可用作制磚、筑路,但多為拋棄至灰場或回填廢舊礦坑。

⑶磷銨肥法煙氣脫硫工藝

  磷銨肥法煙氣脫硫技術屬于回收法,以其副產品為磷銨而命名。該工藝

脫硫流程

過程主要由吸附(活性炭脫硫制酸)、萃取(稀硫酸分解磷礦萃取磷酸)、中和(磷銨中和液制備)、吸收(磷銨液脫硫制肥)、氧化(亞硫酸銨氧化)、濃縮干燥(固體肥料制備)等單元組成。它分為兩個系統:   煙氣脫硫系統——煙氣經高效除塵器后使含塵量小于200mg/Nm3,用風機將煙壓升高到7000Pa,先經文氏管噴水降溫調濕,然后進入四塔并列的活性炭脫硫塔組(其中一只塔周期性切換再生),控制一級脫硫率大于或等于70%,并制得30%左右濃度的硫酸,一級脫硫后的煙氣進入二級脫硫塔用磷銨漿液洗滌脫硫,凈化后的煙氣經分離霧沫后排放。   肥料制備系統——在常規單槽多漿萃取槽中,同一級脫硫制得的稀硫酸分解磷礦粉(P2O5 含量大于26%),過濾后獲得稀磷酸(其濃度大于10%),加氨中和后制得磷氨,作為二級脫硫劑,二級脫硫后的料漿經濃縮干燥制成磷銨復合肥料。

⑷爐內噴鈣尾部增濕煙氣脫硫工藝

  爐內噴鈣加尾部煙氣增濕活化脫硫工藝是在爐內噴鈣脫硫工藝的基礎上在鍋爐尾部增設了增濕段,以提高脫硫效率。該工藝多以石灰石粉為吸收劑,石灰石粉由氣力噴入爐膛850~1150℃

煙氣脫硫工藝流程

溫度區,石灰石受熱分解為氧化鈣和二氧化碳,氧化鈣與煙氣中的二氧化硫反應生成亞硫酸鈣。由于反應在氣固兩相之間進行,受到傳質過程的影響,反應速度較慢,吸收劑利用率較低。在尾部增濕活化反應器內,增濕水以霧狀噴入,與未反應的氧化鈣接觸生成氫氧化鈣進而與煙氣中的二氧化硫反應。當鈣硫比控制在2.0~2.5時,系統脫硫率可達到65~80%。由于增濕水的加入使煙氣溫度下降,一般控制出口煙氣溫度高于露點溫度10~15℃,增濕水由于煙溫加熱被迅速蒸發,未反應的吸收劑、反應產物呈干燥態隨煙氣排出,被除塵器收集下來。   該脫硫工藝在芬蘭、美國、加拿大、法國等****得到應用,采用這一脫硫技術的****單機容量已達30萬千瓦。

⑸煙氣循環流化床脫硫工藝

  煙氣循環流化床脫硫工藝由吸收劑制備、吸收塔、脫硫灰再循環、除塵

石灰 石膏法脫硫工藝流程

器及控制系統等部分組成。該工藝一般采用干態的消石灰粉作為吸收劑,也可采用其它對二氧化硫有吸收反應能力的干粉或漿液作為吸收劑。   由鍋爐排出的未經處理的煙氣從吸收塔(即流化床)底部進入。吸收塔底部為一個文丘里裝置,煙氣流經文丘里管后速度加快,并在此與很細的吸收劑粉末互相混合,顆粒之間、氣體與顆粒之間劇烈摩擦,形成流化床,在噴入均勻水霧降低煙溫的條件下,吸收劑與煙氣中的二氧化硫反應生成CaSO3 和CaSO4。脫硫后攜帶大量固體顆粒的煙氣從吸收塔頂部排出,進入再循環除塵器,被分離出來的顆粒經中間灰倉返回吸收塔,由于固體顆粒反復循環達百次之多,故吸收劑利用率較高。   此工藝所產生的副產物呈干粉狀,其化學成分與噴霧干燥法脫硫工藝類似,主要由飛灰、CaSO3、CaSO4和未反應完的吸收劑Ca(OH)2等組成,適合作廢礦井回填、道路基礎等。   典型的煙氣循環流化床脫硫工藝,當燃煤含硫量為2%左右,鈣硫比不大于1.3時,脫硫率可達90%以上,排煙溫度約70℃。此工藝在國外目前應用在10~20萬千瓦等級機組。由于其占地面積少,投資較省,尤其適合于老機組煙氣脫硫。

⑹海水脫硫工藝

  海水脫硫工藝是利用海水的堿度達到脫除煙氣中二氧化硫的一種脫硫方法

CAN等離子體煙氣脫硫工藝

。在脫硫吸收塔內,大量海水噴淋洗滌進入吸收塔內的燃煤煙氣,煙氣中的二氧化硫被海水吸收而除去,凈化后的煙氣經除霧器除霧、經煙氣換熱器加熱后排放。吸收二氧化硫后的海水與大量未脫硫的海水混合后,經曝氣池曝氣處理,使其中的SO32-被氧化成為穩定的SO42-,并使海水的PH值與COD調整達到排放標準后排放大海。海水脫硫工藝一般適用于靠海邊、擴散條件較好、用海水作為冷卻水、燃用低硫煤的電廠。海水脫硫工藝在挪威比較廣泛用于煉鋁廠、煉油廠等工業爐窯的煙氣脫硫,先后有20多套脫硫裝置投入運行。近幾年,海水脫硫工藝在電廠的應用取得了較快的進展。此種工藝****問題是煙氣脫硫后可能產生的重金屬沉積和對海洋環境的影響需要長時間的觀察才能得出結論,因此在環境質量比較敏感和環保要求較高的區域需慎重考慮。

⑺電子束法脫硫工藝

  該工藝流程有排煙預除塵、煙氣冷卻、氨的充入、電子束照射和副產品捕

脫硫設備

集等工序所組成。鍋爐所排出的煙氣,經過除塵器的粗濾處理之后進入冷卻塔,在冷卻塔內噴射冷卻水,將煙氣冷卻到適合于脫硫、脫硝處理的溫度(約70℃)。煙氣的露點通常約為50℃,被噴射呈霧狀的冷卻水在冷卻塔內完全得到蒸發,因此,不產生廢水。通過冷卻塔后的煙氣流進反應器,在反應器進口處將一定的氨水、壓縮空氣和軟水混合噴入,加入氨的量取決于SOx濃度和NOx濃度,經過電子束照射后,SOx和NOx在自由基作用下生成中間生成物硫酸(H2SO4)和硝酸(HNO3)。然后硫酸和硝酸與共存的氨進行中和反應,生成粉狀微粒(硫酸氨(NH4)2SO4與硝酸氨NH4NO3的混合粉體)。這些粉狀微粒一部分沉淀到反應器底部,通過輸送機排出,其余被副產品除塵器所分離和捕集,經過造粒處理后被送到副產品倉庫儲藏。凈化后的煙氣經脫硫風機由煙囪向大氣排放。

⑻氨水洗滌法脫硫工藝

  該脫硫工藝以氨水為吸收劑,副產硫酸銨化肥。鍋爐排出的煙氣經煙氣換

煙氣脫硫設備

熱器冷卻至90~100℃,進入預洗滌器經洗滌后除去HCI和HF,洗滌后的煙氣經過液滴分離器除去水滴進入前置洗滌器中。在前置洗滌器中,氨水自塔頂噴淋洗滌煙氣,煙氣中的SO2被洗滌吸收除去,經洗滌的煙氣排出后經液滴分離器除去攜帶的水滴,進入脫硫洗滌器。在該洗滌器中煙氣進一步被洗滌,經洗滌塔頂的除霧器除去霧滴,進入脫硫洗滌器。再經煙氣換熱器加熱后經煙囪排放。洗滌工藝中產生的濃度約30%的硫酸銨溶液排出洗滌塔,可以送到化肥廠進一步處理或直接作為液體氮肥出售,也可以把這種溶液進一步濃縮蒸發干燥加工成顆粒、晶體或塊狀化肥出售。

編輯本段燃燒前脫硫

  燃燒前脫硫就是在煤燃燒前把煤中的硫分脫除掉,燃燒前脫硫技術主要有物理洗選煤法、化學洗選煤法、添加固硫劑、煤的氣化和液化、水煤漿技術等。洗選煤是采用物理、化學或生物方式對鍋爐使用的原煤進行清洗,將煤中的硫部分除掉,使煤得以凈化并生產出不同質量、規格的產品。微生物脫硫技術從本質上講也是一種化學法,它是把煤粉懸浮在含細菌的氣泡液中,細菌產生的酶能促進硫氧化成硫酸鹽,從而達到脫硫的目的;微生物脫硫技術目前常用的脫硫細菌有:屬硫桿菌的氧化亞鐵硫桿菌、氧化硫桿菌、古細菌、熱硫化葉菌等。添加固硫劑是指在煤中添加具有固硫作用的物質,并將其制成各種規格的型煤,在燃燒過程中,煤中的含硫化合物與固硫劑反應生成硫酸鹽等物質而留在渣中,不會形成SO2。煤的氣化,是指用水蒸汽、氧氣或空氣作氧化劑,在高溫下與煤發生化學反應,生成H2、CO、CH4等可燃混合氣體(稱作煤氣)的過程。煤炭液化是將煤轉化為清潔的液體燃料(汽油、柴油、航空煤油等)或化工原料的一種先進的潔凈煤技術。水煤漿(Coal Water Mixture,簡稱CWM)是將灰份小于10%,硫份小于0.5%、揮發份高的原料煤,研磨成250~300μm的細煤粉,按65%~70%的煤、30%~35%的水和約1%的添加劑的比例配制而成,水煤漿可以像燃料油一樣運輸、儲存和燃燒,燃燒時水煤漿從噴嘴高速噴出,霧化成50~70μm的霧滴,在預熱到600~700℃的爐膛內迅速蒸發,并拌有微爆,煤中揮發分析出而著火,其著火溫度比干煤粉還低。   燃燒前脫硫技術中物理洗選煤技術已成熟,應用**廣泛、**經濟,但只能脫無機硫;生物、化學法脫硫不僅能脫無機硫,也能脫除有機硫,但生產成本昂貴,距工業應用尚有較大距離;煤的氣化和液化還有待于進一步研究完善;微生物脫硫技術正在開發;水煤漿是一種新型低污染代油燃料,它既保持了煤炭原有的物理特性,又具有石油一樣的流動性和穩定性,被稱為液態煤炭產品,市場潛力巨大,目前已具備商業化條件。   煤的燃燒前的脫硫技術盡管還存在著種種問題,但其優點是能同時除去灰分,減輕運輸量,減輕鍋爐的沾污和磨損,減少電廠灰渣處理量,還可回收部分硫資源。

編輯本段燃燒中脫硫,又稱爐內脫硫

  爐內脫硫是在燃燒過程中,向爐內加入固硫劑如CaCO3等,使煤中硫分轉化成硫酸鹽,隨爐渣排除。其基本原理是:   CaCO3==高溫==CaO+CO2↑   CaO+SO2====CaSO3   2CaSO3+O2====2CaSO4

⑴ LIMB爐內噴鈣技術

  早在本世紀60年代末70年代初,爐內噴固硫劑脫硫技術的研究工作已開展,但由于脫硫效率低于10%~30%,既不能與濕法FGD相比,也難以滿足高達90%的脫除率要求。一度被冷落。但在1981年美國****環保局EPA研究了爐內噴鈣多段燃燒降低氮氧化物的脫硫技術,簡稱LIMB,并取得了一些經驗。Ca/S在2以上時,用石灰石或消石灰作吸收劑,脫硫率分別可達40%和60%。對燃用中、低含硫量的煤的脫硫來說,只要能滿足環保要求,不一定非要求用投資費用很高的煙氣脫硫技術。爐內噴鈣脫硫工藝簡單,投資費用低,特別適用于老廠的改造。

⑵ LIFAC煙氣脫硫工藝

  LIFAC工藝即在燃煤鍋爐內適當溫度區噴射石灰石粉,并在鍋爐空氣預熱器后增設活化反應器,用以脫除煙氣中的SO2。芬蘭Tampella和ⅣO公司開發的這種脫硫工藝,于1986年首先投入商業運行。LIFAC工藝的脫硫效率一般為60%~85%。   加拿大******的燃煤電廠Shand電站采用LIFAC煙氣脫硫工藝,8個月的運行結果表明,其脫硫工藝性能良好,脫硫率和設備可用率都達到了一些成熟的SO2控制技術相當的水平。中國下關電廠引進LIFAC脫硫工藝,其工藝投資少、占地面積小、沒有廢水排放,有利于老電廠改造。

編輯本段燃燒后脫硫,又稱煙氣脫硫

簡介

  (Flue gas desulfurization,簡稱FGD)  燃煤的煙氣脫硫技術是當前應用**廣、效率****的脫硫技術。對燃煤電廠而言,在今后一個相當長的時期內,FGD將是控制SO2排放的主要方法。目前國內外火電廠煙氣脫硫技術的主要發展趨勢為:脫硫效率高、裝機容量大、技術水平先進、投資省、占地少、運行費用低、自動化程度高、可靠性好等。

1.3.1干式煙氣脫硫工藝

  該工藝用于電廠煙氣脫硫始于80年代初,與常規的濕式洗滌工藝相比有以下優點:投資費用較低;脫硫產物呈干態,并和飛灰相混;無需裝設除霧器及再熱器;設備不易腐蝕,不易發生結垢及堵塞。其缺點是:吸收劑的利用率低于濕式煙氣脫硫工藝;用于高硫煤時經濟性差;飛灰與脫硫產物相混可能影響綜合利用;對干燥過程控制要求很高。   ⑴ 噴霧干式煙氣脫硫工藝:噴霧干式煙氣脫硫(簡稱干法FGD),****由美國JOY公司和丹麥Niro Atomier公司共同開發的脫硫工藝,70年代中期得到發展,并在電力工業迅速推廣應用。該工藝用霧化的石灰漿液在噴霧干燥塔中與煙氣接觸,石灰漿液與SO2反應后生成一種干燥的固體反應物,****連同飛灰一起被除塵器收集。中國曾在四川省白馬電廠進行了旋轉噴霧干法煙氣脫硫的中間試驗,取得了一些經驗,為在200~300MW機組上采用旋轉噴霧干法煙氣脫硫優化參數的設計提供了依據。   ⑵ 粉煤灰干式煙氣脫硫技術:日本從1985年起,研究利用粉煤灰作為脫硫劑的干式煙氣脫硫技術,到1988年底完成工業實用化試驗,1991年初投運了首臺粉煤灰干式脫硫設備,處理煙氣量644000Nm3/h。其特點:脫硫率高達60%以上,性能穩定,達到了一般濕式法脫硫性能水平;脫硫劑成本低;用水量少,無需排水處理和排煙再加熱,設備總費用比濕式法脫硫低1/4;煤灰脫硫劑可以復用;沒有漿料,維護容易,設備系統簡單可靠。

1.3.2 濕法FGD工藝

  世界各國的濕法煙氣脫硫工藝流程、形式和機理大同小異,主要是使用石灰石(CaCO3)、石灰(CaO)或碳酸鈉(Na2CO3)等漿液作洗滌劑,在反應塔中對煙氣進行洗滌,從而除去煙氣中的SO2。這種工藝已有50年的歷史,經過不斷地改進和完善后,技術比較成熟,而且具有脫硫效率高(90%~98%),機組容量大,煤種適應性強,運行費用較低和副產品易回收等優點。據美國環保局(EPA)的統計資料,全美火電廠采用濕式脫硫裝置中,濕式石灰法占39.6%,石灰石法占47.4%,兩法共占87%;雙堿法占4.1%,碳酸鈉法占3.1%。世界各國(如德國、日本等),在大型火電廠中,90%以上采用濕式石灰/石灰石-石膏法煙氣脫硫工藝流程。   石灰或石灰石法主要的化學反應機理為:   石灰法:SO2+CaO+1/2H2O→CaSO3·1/2H2O   石灰石法:SO2+CaCO3+1/2H2O→CaSO3·1/2H2O+CO2   其主要優點是能廣泛地進行商品化開發,且其吸收劑的資源豐富,成本低廉,廢渣既可拋棄,也可作為商品石膏回收。目前,石灰/石灰石法是世界上應用**多的一種FGD工藝,對高硫煤,脫硫率可在90%以上,對低硫煤,脫硫率可在95%以上。   傳統的石灰/石灰石工藝有其潛在的缺陷,主要表現為設備的積垢、堵塞、腐蝕與磨損。為了解決這些問題,各設備制造廠商采用了各種不同的方法,開發出第二代、第三代石灰/石灰石脫硫工藝系統。   濕法FGD工藝較為成熟的還有:氫氧化鎂法;氫氧化鈉法;美國Davy Mckee公司Wellman-Lord FGD工藝;氨法等。   在濕法工藝中,煙氣的再熱問題直接影響整個FGD工藝的投資。因為經過濕法工藝脫硫后的煙氣一般溫度較低(45℃),大都在露點以下,若不經過再加熱而直接排入煙囪,則容易形成酸霧,腐蝕煙囪,也不利于煙氣的擴散。所以濕法FGD裝置一般都配有煙氣再熱系統。目前,應用較多的是技術上成熟的再生(回轉)式煙氣熱交換器(GGH)。GGH價格較貴,占整個FGD工藝投資的比例較高。近年來,日本三菱公司開發出一種可省去無泄漏型的GGH,較好地解決了煙氣泄漏問題,但價格仍然較高。前德國SHU公司開發出一種可省去GGH和煙囪的新工藝,它將整個FGD裝置安裝在電廠的冷卻塔內,利用電廠循環水余熱來加熱煙氣,運行情況良好,是一種十分有前途的方法。

編輯本段等離子體煙氣脫硫技術

  等離子體煙氣脫硫技術研究始于70年代,目前世界上已較大規模開展研究的方法有2類:

⑴ 電子束輻照法(EB)

  電子束輻照含有水蒸氣的煙氣時,會使煙氣中的分子如O2、H2O等處于激發態、離子或裂解,產生強氧化性的自由基O、OH、HO2和O3等。這些自由基對煙氣中的SO2和NO進行氧化,分別變成SO3和NO2或相應的酸。在有氨存在的情況下,生成較穩定的硫銨和硫硝銨固體,它們被除塵器捕集下來而達到脫硫脫硝的目的。

⑵ 脈沖電暈法(PPCP)

  脈沖電暈放電脫硫脫硝的基本原理和電子束輻照脫硫脫硝的基本原理基本一致,世界上許多****進行了大量的實驗研究,并且進行了較大規模的中間試驗,但仍然有許多問題有待研究解決。

編輯本段海水脫硫

  海水通常呈堿性,自然堿度大約為1.2~2.5mmol/L,這使得海水具有天然的酸堿緩沖能力及吸收SO2的能力。國外一些脫硫公司利用海水的這種特性,開發并成功地應用海水洗滌煙氣中的SO2,達到煙氣凈化的目的。   海水脫硫工藝主要由煙氣系統、供排海水系統、海水恢復系統等組成。

編輯本段脫硫法的方程式

  ⑴ SO2被液滴吸收;   SO2(氣)+H2O→H2SO3(液)   ⑵ 吸收的SO2同溶液的吸收劑反應生成亞硫酸鈣;   Ca(OH)2(液)+H2SO3(液)→CaSO3(液)+2H2O   Ca(OH)2 (固) +H2SO3(液)→CaSO3(液)+2H2O   ⑶ 液滴中CaSO3達到飽和后,即開始結晶析出;   CaSO3(液)→CaSO3(固)   ⑷ 部分溶液中的CaSO3與溶于液滴中的氧反應,   氧化成硫酸鈣;   CaSO3(液)+1/2O2(液)→CaSO4(液)   ⑸ CaSO4(液)溶解度低,從而結晶析出   CaSO4(液)→CaSO4(固)   SO2與剩余的Ca(OH)2 及循環灰的反應   Ca(OH)2 (固) →Ca(OH)2 (液)   SO2(氣)+H2O→H2SO3(液)   Ca(OH)2 (液)+H2SO3(液)→CaSO3(液)+2H2O   CaSO3(液)→CaSO3(固)   CaSO3(液)+1/2O2(液)→CaSO4(液)   CaSO4(液)CaSO4(固)

編輯本段雙堿法

  2NaOH+SO2→Na2SO3+H2O   Na2SO3+SO2+H2O→2NaHSO3   Ca(OH)2 + Na2SO3 → 2 NaOH + CaSO3   4NaHSO3+2Ca(OH)2→2Na2SO3+2CaSO3·H2O+H2O   2Na2SO3+O2 +2Ca(OH)2+4H2O→4NaOH+2CaSO4·2H2O

編輯本段案例地點

  脫硫公司——

江蘇秦高建安防腐有限公司

 

 

 

 

 

 

燃燒前的脫硫

  1) 煤的洗選(可脫硫30-60%)

  2) 其他原料煤的脫硫技術(化學法,物理法,微波法,生物法。。。。。。)

  3) 煤的轉化(液化,氣化,高純水煤漿,燃氣-蒸汽聯合循環[wiki]IGCC[/wiki])

  4) 燃料電池,等離子。。。。。。

 燃燒中脫硫

  1) 型煤

  2) 流化床燃燒:鼓泡床(BFBC),循環床(CFBC),增壓床合循環(PFBC-CC)

  3) 爐內噴鈣

 燃燒后煙氣脫硫(FGD)

  1)    干法煙氣脫硫

  a) 爐內噴鈣+尾部增濕活化(LIFAC)--下關,錢清,沾化

  b) 旋轉噴霧法(SDA)—白馬,黃島

  c) 循環流化床煙氣脫硫(CFB-FGD)恒運,漳山,榆社

  d) 增濕灰循環法(NID)--衢州[wiki]化工[/wiki]

  e) 荷電干粉噴射法(CDSI)--德州,杭鋼二熱

  f)  其他

  2)濕法煙氣脫硫

  a)    石灰石/石灰—拋棄/石膏法—珞璜,太原。。。。。。

  b)    海水法—深圳西,后石

  c)    氨法—內江

  d)    鎂法---

  e)    磷氨法—豆壩

  f)    其他

  3)其他脫硫法 (同時脫硫和脫硝)

  a)電子束—成都

  b)脈沖電暈

  c)活性炭

 (3)煙氣的預冷卻

 大多數含硫煙氣的溫度為120~185℃或更高,而吸收操作則要求在較低的溫度下(60℃左右)進行。低溫有利于吸收,高溫有利于解吸。因而在進行吸收之前要對煙氣進行預冷卻。通常,將煙氣冷卻到60℃左右較為適宜。常用冷卻煙氣的方法有:應用熱交換器間接冷卻;應用直接增濕(直接噴淋水)冷卻;用預洗滌塔除塵增濕降溫,這些都是較好的方法,也是目前使用較廣泛的方法。通常,國外濕法煙氣脫硫的效率較高,其原因之一就是對高溫煙氣進行增濕降溫。

 我國目前已開發的濕法煙氣脫硫技術,尤其是燃煤工業鍋爐及窯爐煙氣脫硫技術,高溫煙氣未經增濕降溫直接進行吸收操作,較高的吸收操作溫度,使SO2的吸收效率降低,這就是目前我國燃煤工業鍋爐濕法煙氣脫硫效率較低的主要原因之一。

 (4)結垢和堵塞

 在濕法煙氣脫硫中,設備常常發生結垢和堵塞。設備結垢和堵塞,已成為一些吸收設備能否正常長期運行的關鍵問題。為此,首先要弄清楚結構的機理,影響結構和造成堵塞的因素,然后有針對性地從工藝設計、設備結構、操作控制等方面著手解決。

 一些常見的防止結垢和堵塞的方法有:在工藝操作上,控制吸收液中水份蒸發速度和蒸發量;控制溶液的PH值;控制溶液中易于結晶的物質不要過飽和;保持溶液有一定的晶種;嚴格除塵,控制煙氣進入吸收系統所帶入的煙塵量,設備結構要作特殊設計,或選用不易結垢和堵塞的吸收設備,例如流動床洗滌塔比固定填充洗滌塔不易結垢和堵塞;選擇表面光滑、不易腐蝕的材料制作吸收設備。

 脫硫系統的結構和堵塞,可造成吸收塔、氧化槽、管道、噴嘴、除霧器設置熱交換器結垢和堵塞。其原因是煙氣中的氧氣將CaSO3氧化成為CaSO4(石膏),并使石膏過飽和。這種現象主要發生在自然氧化的濕法系統中,控制措施為強制氧化和抑制氧化。 強制氧化系統通過向氧化槽內鼓入壓縮空氣,幾乎將全部CaSO3氧化成CaSO4,并保持足夠的漿液含固量(大于12%),以提高石膏結晶所需要的晶種。此時,石膏晶體的生長占優勢,可有效控制結垢。

 抑制氧化系統采用氧化抑制劑,如單質硫,乙二胺四乙酸(EDTA)及其混合物。添加單質硫可產生硫代硫酸根離子,與亞硫酸根自由基反應,從而干擾氧化反應。EDTA則通過與過渡金屬生成螯合物和亞硫酸根反應而抑制氧化反應。(5)腐蝕及磨損

 煤炭燃燒時除生成SO2以外,還生成少量的SO3,煙氣中SO3的濃度為10~40ppm。由于煙氣中含有水(4%~12%),生成的SO3瞬間內形成硫酸霧。當溫度較低時,硫酸霧凝結成硫酸附著在設備的內壁上,或溶解于洗滌液中。這就是濕法吸收塔及有關設備腐蝕相當嚴重的主要原因。解決方法主要有:采用耐腐蝕材料制作吸收塔,如采用不銹鋼、環氧玻璃鋼、硬聚氯乙烯、陶瓷等制作吸收塔及有關設備;設備內壁涂敷防腐材料,如涂敷水玻璃等;設備內襯橡膠等。

 含有煙塵的煙氣高速穿過設備及管道,在吸收塔內同吸收液湍流攪動接觸,設備磨損相當嚴重。解決的主要方法有:采用合理的工藝過程設計,如煙氣進入吸收塔前要進行高效除塵,以減少高速流動煙塵對設備的磨損;采用耐磨材料制作吸收塔及其有關設備,以及設備內 壁內襯或涂敷耐磨損材料。近年來,我國燃煤工業鍋爐及窯爐煙氣脫硫技術中,吸收塔的防腐及耐磨損已取得顯著進展,致使煙氣脫硫設備的運轉率大大提高。

 吸收塔、煙道的材質、內襯或涂層均影響裝置的使用壽命和成本。吸收塔體可用高(或低)合金鋼、碳鋼、碳鋼內襯橡膠、碳鋼內襯有機樹脂或玻璃鋼。美國因勞動力昂貴,一般采用合金鋼。德國普遍采用碳鋼內襯橡膠(溴橡膠或氯丁橡膠),使用壽命可達10年。腐蝕特別嚴重的如漿池底和噴霧區,采用雙層襯膠,可延長壽命25%。ABB早期用C-276合金鋼制作吸收塔,單位成本為63[wiki]美元[/wiki]/KW,現采用內襯橡膠,成本為22美元/KW。煙道應用碳鋼制作時,采用何種防腐措施取決于煙氣溫度(是否在酸性[wiki]露點[/wiki]或水蒸汽飽和溫度以上)及其成分(尤其是SO2和H2O含量)。

 日本日立公司的防腐措施是:煙氣再熱器、吸收塔入口煙道、吸收塔煙氣進口段,采用耐熱玻璃鱗片樹脂涂層,吸收塔噴淋區用不銹鋼或碳鋼橡膠襯里,除霧器段和氧化槽用玻璃鱗片樹脂涂層或橡膠襯里。

 (6)除霧

 濕法吸收塔在運行過程中,易產生粒徑為10~60m的“霧”。“霧”不僅含有水分,它還溶有硫酸、硫酸鹽、SO2等,如不妥善解決,任何進入煙囪的“霧”,實際就是把SO2排放到大氣中,同時也造成引風機的嚴重腐蝕。因此,工藝上對吸收設備提出除霧的要求。被凈化的氣體在離開吸收塔之前要進行除霧。通常,除霧器多設在吸收塔的頂部。

 目前,我國相當一部分吸收塔尚未設置除霧器,這不僅造成SO2的二次污染,對引風機的腐蝕也相當嚴重。脫硫塔頂部凈化后煙氣的出口應設有除霧器,通常為二級除霧器,安裝在塔的圓筒頂部(垂直布置)或塔出口的彎道后的平直煙道上(述評布置)。后者允許煙氣流速高于前者。對于除霧器應設置沖洗水,間歇沖洗除霧器。凈化除霧后煙氣中殘余的水分一般不得超過100mg/m3,更不允許超過200mg/m3,否則含沾污和腐蝕熱交換器、煙道和風機。

 (7)凈化后氣體再加熱

 在處理高溫含硫煙氣的濕法煙氣脫硫中,煙氣在脫硫塔內被冷卻、增濕和降溫,煙氣的溫度降至60℃左右。將60℃左右的凈化氣體排入大氣后,在一定的氣象條件下將會產生“白煙”。由于煙氣溫度低,使煙氣的抬升作用降低。特別是在凈化處理大量的煙氣和某些不利的氣象條件下,“白煙”沒有遠距離擴散和充分稀釋之前就已降落到污染源周邊的地面,容易出現高濃度的SO2污染。為此,需要對洗滌凈化后的煙氣進行二次再加熱,提高凈化氣體的溫度。被凈化的氣體,通常被加熱到105~130℃。為此,要增設燃燒爐。燃燒爐燃燒天然氣或輕柴油,產生1000~1100℃的高溫燃燒氣體,再與凈化后的氣體混對。這里應當指出,不管采用何種方法對凈化氣體進行二次加熱,在將凈化氣體的溫度加熱到105~130℃的同時,都不能降低煙氣的凈化效率,其中包括除塵效率和脫硫效率。為此,對凈化氣體二次加熱的方法,應權衡得失后進行選擇。

 吸收塔出口煙氣一般被冷卻到45~55℃(視煙氣入口溫度和濕度而定),達飽和含水量。是否要對脫硫煙氣再加熱,取決于各國環保要求。德國《大型燃燒設備法》中明確規定,煙囪入口****溫度為72℃,以保證煙氣擴散,防止冷煙霧下沉。因吸收塔出口與煙囪入口之間的散熱損失約為5~10℃,故吸收塔出口煙氣至少要加熱到77~82℃。據ABB或B&W公司介紹,美國一般不采用煙氣再加熱系統,而對煙囪采取防腐措施。如脫硫效率僅要求75%時,可引出25%的未處理的旁通煙氣來加熱75%的凈化煙氣,

 德國第1臺濕法脫硫裝置就采用這種方法。德國現在還把凈化煙氣引入自然通風冷卻塔排放的脫硫裝置,籍煙氣動量(質量 速度)和攜帶熱量的提高,使煙氣擴散的更好。

 煙氣再加熱器通常有蓄熱式和非蓄熱式兩種形式。蓄熱式工藝利用未脫硫的熱煙氣加熱冷煙氣,統稱GGH。蓄熱式換熱器又可分為回轉式煙氣換熱器、板式換熱器和管式換熱器,均通過載熱體或熱介質將熱煙氣的熱量傳遞給冷煙氣。回轉式換熱器與電廠用的回轉式空氣預熱器的工作原理相同,是通過平滑的或者帶波紋的金屬薄片載熱體將熱煙氣的熱量傳遞給凈化后的冷煙氣,缺點是熱煙氣會泄露到冷煙氣中。板式換熱器中,熱煙氣與冷煙氣逆流或交*流動,熱交換通過薄板進行,這種系統基本不泄露。管式加熱器是通過中間載體水將熱煙氣的熱量傳遞給冷煙氣,無煙氣泄露問題,用于年滿負荷運行在4000~6500h的脫硫裝置。 非蓄熱式換熱器通過蒸汽、天然氣等將冷煙氣重新加熱,又分為直接加熱和間接加熱。直接加熱是燃燒加熱部分冷煙氣,然后冷熱煙氣混合達到所需溫度;間接加熱是用低壓蒸汽(≥2×105Pa)通過熱交換器加熱冷煙氣。這種加熱方式投資省,但能耗大,使用于脫硫裝置年運行時間4000h-6500h的脫硫裝置。

 (8)脫硫風機位置的選擇

 安裝煙氣脫硫裝置后,整個脫硫系統的煙氣阻力約為2940Pa,單*原有鍋爐引風機(IDF)不足以克服這些阻力,需設置一助推風機,或稱脫硫風機(BUF)。脫硫風機有四種布置方案。脫硫引風機處于低煙溫段,風機容量相當,由于風機位于再熱器后,煙氣中水份得到改善,對風機防腐無特殊要求。脫硫系統在負壓下運行,有利于環境保護。(9)石灰石制備系統

 將塊狀石灰石應用干磨或濕磨研磨成石灰石粉,或從石粉制造廠購進所需要的石灰石粉,由罐車運到料倉存儲,然后通過給料機、輸粉機將石灰石粉輸入漿池,加水制備成固體質量分數為10%-15%的漿液。對石灰石粉粒度要求一般是90%通過325目篩(45m)或250目篩。石灰石純度須大于90%。工藝對其活性、可磨性也有一定的要求。

 (10)氧化槽

 氧化槽的功能是接受和儲存脫硫劑、溶解石灰石,鼓風氧化CaSO3,結晶生成石膏。循環的吸收劑在氧化槽內的設計停留時間一般為4-8min,與石灰石反應性能有關。石灰石反應性能越差,為使之完全溶解,則要求它在池內滯留時間越長。氧化空氣采用羅茨風機或離心風機鼓入,壓力約5×104-8.6×104Pa一般氧化1mo1SO2需要1mo1 O2。

煤的脫硫分為燃燒前、燃燒中、和燃燒后的

燃燒前的:
(1)物理法:主要指重力選煤,利用煤中有機質和硫鐵礦的密度差異而使它們分離。該法的影響因素主要有煤的破碎粒度和硫的狀態等。主要方法有跳汰選煤,重介質選煤,風力選煤等。
(2)化學法:可分為物理化學法和純化學法。物理化學法即浮選;化學法又包括堿法脫硫,氣體脫硫,熱解與氫化脫硫,氧化法脫硫等。
(3)微生物法:在細菌浸出金屬的基礎上應用于煤炭工業的一項生物工程新技術,可脫除煤中的有機硫和無機硫。

燃燒中的:就是爐內脫硫
 
  爐內脫硫是在燃燒過程中,向爐內加入固硫劑如CaCO3等,使煤中硫分轉化成硫酸鹽,隨爐渣排除。其基本原理是:
 CaCO3→CaO+CO2↑ 
CaO+SO2→CaSO3
 CaSO3+1/2×O2→CaSO4
 

燃燒后脫硫(爐外脫硫)
 
燃燒后煙氣脫硫(FGD)

  1)    干法煙氣脫硫
  a) 爐內噴鈣+尾部增濕活化(LIFAC)
  b) 旋轉噴霧法(SDA)
  c) 循環流化床煙氣脫硫(CFB-FGD)
  d) 增濕灰循環法(NID)
  e) 荷電干粉噴射法(CDSI)
  f)  其他

  2)濕法煙氣脫硫
  a)    石灰石/石灰—拋棄/石膏法—
  b)    海水法—
  c)    氨法—
  d)    鎂法---
  e)    磷氨法—
  f)    其他

  3)其他脫硫法 (同時脫硫和脫硝)
  a)電子束—
  b)脈沖電暈
  c)活性炭

 

可以往煤加氧化鈣處理煤,使普通煤變成脫硫煤

 

 

 

通過對國內外脫硫技術以及國內電力行業引進脫硫工藝試點廠情況的分析研究,目前脫硫方法一般可劃分為燃燒前脫硫、燃燒中脫硫和燃燒后脫硫等3類。  其中燃燒后脫硫,又稱煙氣脫硫(Flue gas desulfurization,簡稱FGD),在FGD技術中,按脫硫劑的種類劃分,可分為以下五種方法:以CaCO3(石灰石)為基礎的鈣法,以MgO為基礎的鎂法,以Na2SO3為基礎的鈉法,以NH3為基礎的氨法,以有機堿為基礎的有機堿法。世界上普遍使用的商業化技術是鈣法,所占比例在90%以上。按吸收劑及脫硫產物在脫硫過程中的干濕狀態又可將脫硫技術分為濕法、干法和半干(半濕)法。濕法FGD技術是用含有吸收劑的溶液或漿液在濕狀態下脫硫和處理脫硫產物,該法具有脫硫反應速度快、設備簡單、脫硫效率高等優點,但普遍存在腐蝕嚴重、運行維護費用高及易造成二次污染等問題。干法FGD技術的脫硫吸收和產物處理均在干狀態下進行,該法具有無污水廢酸排出、設備腐蝕程度較輕,煙氣在凈化過程中無明顯降溫、凈化后煙溫高、利于煙囪排氣擴散、二次污染少等優點,但存在脫硫效率低,反應速度較慢、設備龐大等問題。半干法FGD技術是指脫硫劑在干燥狀態下脫硫、在濕狀態下再生(如水洗活性炭再生流程),或者在濕狀態下脫硫、在干狀態下處理脫硫產物(如噴霧干燥法)的煙氣脫硫技術。特別是在濕狀態下脫硫、在干狀態下處理脫硫產物的半干法,以其既有濕法脫硫反應速度快、脫硫效率高的優點,又有干法無污水廢酸排出、脫硫后產物易于處理的優勢而受到人們廣泛的關注。按脫硫產物的用途,可分為拋棄法和回收法兩種。   1.1脫硫的幾種工藝  (1)石灰石——石膏法煙氣脫硫工藝  石灰石——石膏法脫硫工藝是世界上應用**廣泛的一種脫硫技術,日本、德國、美國的火力發電廠采用的煙氣脫硫裝置約90%采用此工藝。  它的工作原理是:將石灰石粉加水制成漿液作為吸收劑泵入吸收塔與煙氣充分接觸混合,煙氣中的二氧化硫與漿液中的碳酸鈣以及從塔下部鼓入的空氣進行氧化反應生成硫酸鈣,硫酸鈣達到一定飽和度后,結晶形成二水石膏。經吸收塔排出的石膏漿液經濃縮、脫水,使其含水量小于10%,然后用輸送機送至石膏貯倉堆放,脫硫后的煙氣經過除霧器除去霧滴,再經過換熱器加熱升溫后,由煙囪排入大氣。由于吸收塔內吸收劑漿液通過循環泵反復循環與煙氣接觸,吸收劑利用率很高,鈣硫比較低,脫硫效率可大于95%。  (2)旋轉噴霧干燥煙氣脫硫工藝  噴霧干燥法脫硫工藝以石灰為脫硫吸收劑,石灰經消化并加水制成消石灰乳,消石灰乳由泵打入位于吸收塔內的霧化裝置,在吸收塔內,被霧化成細小液滴的吸收劑與煙氣混合接觸,與煙氣中的SO2發生化學反應生成CaSO3,煙氣中的SO2被脫除。與此同時,吸收劑帶入的水分迅速被蒸發而干燥,煙氣溫度隨之降低。脫硫反應產物及未被利用的吸收劑以干燥的顆粒物形式隨煙氣帶出吸收塔,進入除塵器被收集下來。脫硫后的煙氣經除塵器除塵后排放。為了提高脫硫吸收劑的利用率,一般將部分除塵器收集物加入制漿系統進行循環利用。該工藝有兩種不同的霧化形式可供選擇,一種為旋轉噴霧輪霧化,另一種為氣液兩相流。  噴霧干燥法脫硫工藝具有技術成熟、工藝流程較為簡單、系統可靠性高等特點,脫硫率可達到85%以上。該工藝在美國及西歐一些****有一定應用范圍(8%)。脫硫灰渣可用作制磚、筑路,但多為拋棄至灰場或回填廢舊礦坑。  (3) 磷銨肥法煙氣脫硫工藝  磷銨肥法煙氣脫硫技術屬于回收法,以其副產品為磷銨而命名。該工藝過程主要由吸附(活性炭脫硫制酸)、萃取(稀硫酸分解磷礦萃取磷酸)、中和(磷銨中和液制備)、吸收( 磷銨液脫硫制肥)、氧化(亞硫酸銨氧化)、濃縮干燥(固體肥料制備)等單元組成。它分為兩個系統:  煙氣脫硫系統——煙氣經高效除塵器后使含塵量小于200mg/Nm3,用風機將煙壓升高到7000Pa,先經文氏管噴水降溫調濕,然后進入四塔并列的活性炭脫硫塔組(其中一只塔周期性切換再生),控制一級脫硫率大于或等于70%,并制得30%左右濃度的硫酸,一級脫硫后的煙氣進入二級脫硫塔用磷銨漿液洗滌脫硫,凈化后的煙氣經分離霧沫后排放。  肥料制備系統——在常規單槽多漿萃取槽中,同一級脫硫制得的稀硫酸分解磷礦粉(P2O5含量大于26%),過濾后獲得稀磷酸(其濃度大于10%),加氨中和后制得磷氨,作為二級脫硫劑,二級脫硫后的料漿經濃縮干燥制成磷銨復合肥料。  (4)爐內噴鈣尾部增濕煙氣脫硫工藝  爐內噴鈣加尾部煙氣增濕活化脫硫工藝是在爐內噴鈣脫硫工藝的基礎上在鍋爐尾部增設了增濕段,以提高脫硫效率。該工藝多以石灰石粉為吸收劑,石灰石粉由氣力噴入爐膛850~1150℃溫度區,石灰石受熱分解為氧化鈣和二氧化碳,氧化鈣與煙氣中的二氧化硫反應生成亞硫酸鈣。由于反應在氣固兩相之間進行,受到傳質過程的影響,反應速度較慢,吸收劑利用率較低。在尾部增濕活化反應器內,增濕水以霧狀噴入,與未反應的氧化鈣接觸生成氫氧化鈣進而與煙氣中的二氧化硫反應。當鈣硫比控制在2.0~2.5時,系統脫硫率可達到65~80%。由于增濕水的加入使煙氣溫度下降,一般控制出口煙氣溫度高于露點溫度10~15℃,增濕水由于煙溫加熱被迅速蒸發,未反應的吸收劑、反應產物呈干燥態隨煙氣排出,被除塵器收集下來。  該脫硫工藝在芬蘭、美國、加拿大、法國等****得到應用,采用這一脫硫技術的****單機容量已達30萬千瓦。  (5)煙氣循環流化床脫硫工藝  煙氣循環流化床脫硫工藝由吸收劑制備、吸收塔、脫硫灰再循環、除塵器及控制系統等部分組成。該工藝一般采用干態的消石灰粉作為吸收劑,也可采用其它對二氧化硫有吸收反應能力的干粉或漿液作為吸收劑。  由鍋爐排出的未經處理的煙氣從吸收塔(即流化床)底部進入。吸收塔底部為一個文丘里裝置,煙氣流經文丘里管后速度加快,并在此與很細的吸收劑粉末互相混合,顆粒之間、氣體與顆粒之間劇烈摩擦,形成流化床,在噴入均勻水霧降低煙溫的條件下,吸收劑與煙氣中的二氧化硫反應生成CaSO3和CaSO4。脫硫后攜帶大量固體顆粒的煙氣從吸收塔頂部排出,進入再循環除塵器,被分離出來的顆粒經中間灰倉返回吸收塔,由于固體顆粒反復循環達百次之多,故吸收劑利用率較高。  此工藝所產生的副產物呈干粉狀,其化學成分與噴霧干燥法脫硫工藝類似,主要由飛灰、CaSO3、CaSO4和未反應完的吸收劑Ca(OH)2等組成,適合作廢礦井回填、道路基礎等。  典型的煙氣循環流化床脫硫工藝,當燃煤含硫量為2%左右,鈣硫比不大于1.3時,脫硫率可達90%以上,排煙溫度約70℃。此工藝在國外目前應用在10~20萬千瓦等級機組。由于其占地面積少,投資較省,尤其適合于老機組煙氣脫硫。  (6)海水脫硫工藝  海水脫硫工藝是利用海水的堿度達到脫除煙氣中二氧化硫的一種脫硫方法。在脫硫吸收塔內,大量海水噴淋洗滌進入吸收塔內的燃煤煙氣,煙氣中的二氧化硫被海水吸收而除去,凈化后的煙氣經除霧器除霧、經煙氣換熱器加熱后排放。吸收二氧化硫后的海水與大量未脫硫的海水混合后,經曝氣池曝氣處理,使其中的SO32-被氧化成為穩定的SO42-,并使海水的PH值與COD調整達到排放標準后排放大海。海水脫硫工藝一般適用于靠海邊、擴散條件較好、用海水作為冷卻水、燃用低硫煤的電廠。海水脫硫工藝在挪威比較廣泛用于煉鋁廠、煉油廠等工業爐窯的煙氣脫硫,先后有20多套脫硫裝置投入運行。近幾年,海水脫硫工藝在電廠的應用取得了較快的進展。此種工藝****問題是煙氣脫硫后可能產生的重金屬沉積和對海洋環境的影響需要長時間的觀察才能得出結論,因此在環境質量比較敏感和環保要求較高的區域需慎重考慮。  (7) 電子束法脫硫工藝  該工藝流程有排煙預除塵、煙氣冷卻、氨的充入、電子束照射和副產品捕集等工序所組成。鍋爐所排出的煙氣,經過除塵器的粗濾處理之后進入冷卻塔,在冷卻塔內噴射冷卻水,將煙氣冷卻到適合于脫硫、脫硝處理的溫度(約70℃)。煙氣的露點通常約為50℃,被噴射呈霧狀的冷卻水在冷卻塔內完全得到蒸發,因此,不產生廢水。通過冷卻塔后的煙氣流進反應器,在反應器進口處將一定的氨水、壓縮空氣和軟水混合噴入,加入氨的量取決于SOx濃度和NOx濃度,經過電子束照射后,SOx和NOx在自由基作用下生成中間生成物硫酸(H2SO4)和硝酸(HNO3)。然后硫酸和硝酸與共存的氨進行中和反應,生成粉狀微粒(硫酸氨(NH4)2SO4與硝酸氨NH4NO3的混合粉體)。這些粉狀微粒一部分沉淀到反應器底部,通過輸送機排出,其余被副產品除塵器所分離和捕集,經過造粒處理后被送到副產品倉庫儲藏。凈化后的煙氣經脫硫風機由煙囪向大氣排放。  (8)氨水洗滌法脫硫工藝  該脫硫工藝以氨水為吸收劑,副產硫酸銨化肥。鍋爐排出的煙氣經煙氣換熱器冷卻至90~100℃,進入預洗滌器經洗滌后除去HCI和HF,洗滌后的煙氣經過液滴分離器除去水滴進入前置洗滌器中。在前置洗滌器中,氨水自塔頂噴淋洗滌煙氣,煙氣中的SO2被洗滌吸收除去,經洗滌的煙氣排出后經液滴分離器除去攜帶的水滴,進入脫硫洗滌器。在該洗滌器中煙氣進一步被洗滌,經洗滌塔頂的除霧器除去霧滴,進入脫硫洗滌器。再經煙氣換熱器加熱后經煙囪排放。洗滌工藝中產生的濃度約30%的硫酸銨溶液排出洗滌塔,可以送到化肥廠進一步處理或直接作為液體氮肥出售,也可以把這種溶液進一步濃縮蒸發干燥加工成顆粒、晶體或塊狀化肥出售。   1。2燃燒前脫硫  燃燒前脫硫就是在煤燃燒前把煤中的硫分脫除掉,燃燒前脫硫技術主要有物理洗選煤法、化學洗選煤法、煤的氣化和液化、水煤漿技術等。洗選煤是采用物理、化學或生物方式對鍋爐使用的原煤進行清洗,將煤中的硫部分除掉,使煤得以凈化并生產出不同質量、規格的產品。微生物脫硫技術從本質上講也是一種化學法,它是把煤粉懸浮在含細菌的氣泡液中,細菌產生的酶能促進硫氧化成硫酸鹽,從而達到脫硫的目的;微生物脫硫技術目前常用的脫硫細菌有:屬硫桿菌的氧化亞鐵硫桿菌、氧化硫桿菌、古細菌、熱硫化葉菌等。煤的氣化,是指用水蒸汽、氧氣或空氣作氧化劑,在高溫下與煤發生化學反應,生成H2、CO、CH4等可燃混合氣體(稱作煤氣)的過程。煤炭液化是將煤轉化為清潔的液體燃料(汽油、柴油、航空煤油等)或化工原料的一種先進的潔凈煤技術。水煤漿(Coal Water Mixture,簡稱CWM)是將灰份小于10%,硫份小于0.5%、揮發份高的原料煤,研磨成250~300μm的細煤粉,按65%~70%的煤、30%~35%的水和約1%的添加劑的比例配制而成,水煤漿可以像燃料油一樣運輸、儲存和燃燒,燃燒時水煤漿從噴嘴高速噴出,霧化成50~70μm的霧滴,在預熱到600~700℃的爐膛內迅速蒸發,并拌有微爆,煤中揮發分析出而著火,其著火溫度比干煤粉還低。  燃燒前脫硫技術中物理洗選煤技術已成熟,應用**廣泛、**經濟,但只能脫無機硫;生物、化學法脫硫不僅能脫無機硫,也能脫除有機硫,但生產成本昂貴,距工業應用尚有較大距離;煤的氣化和液化還有待于進一步研究完善;微生物脫硫技術正在開發;水煤漿是一種新型低污染代油燃料,它既保持了煤炭原有的物理特性,又具有石油一樣的流動性和穩定性,被稱為液態煤炭產品,市場潛力巨大,目前已具備商業化條件。  煤的燃燒前的脫硫技術盡管還存在著種種問題,但其優點是能同時除去灰分,減輕運輸量,減輕鍋爐的沾污和磨損,減少電廠灰渣處理量,還可回收部分硫資源。   1.3燃燒中脫硫,又稱爐內脫硫   爐內脫硫是在燃燒過程中,向爐內加入固硫劑如CaCO3等,使煤中硫分轉化成硫酸鹽,隨爐渣排除。其基本原理是:   CaCO3→CaO+CO2↑   CaO+SO2→CaSO3   CaSO3+1/2×O2→CaSO4  (1)LIMB爐內噴鈣技術  早在本世紀60年代末70年代初,爐內噴固硫劑脫硫技術的研究工作已開展,但由于脫硫效率低于10%~30%,既不能與濕法FGD相比,也難以滿足高達90%的脫除率要求。一度被冷落。但在1981年美國****環保局EPA研究了爐內噴鈣多段燃燒降低氮氧化物的脫硫技術,簡稱LIMB,并取得了一些經驗。Ca/S在2以上時,用石灰石或消石灰作吸收劑,脫硫率分別可達40%和60%。對燃用中、低含硫量的煤的脫硫來說,只要能滿足環保要求,不一定非要求用投資費用很高的煙氣脫硫技術。爐內噴鈣脫硫工藝簡單,投資費用低,特別適用于老廠的改造。  (2)LIFAC煙氣脫硫工藝   LIFAC工藝即在燃煤鍋爐內適當溫度區噴射石灰石粉,并在鍋爐空氣預熱器后增設活化反應器,用以脫除煙氣中的SO2。芬蘭Tampella和IVO公司開發的這種脫硫工藝,于1986年首先投入商業運行。LIFAC工藝的脫硫效率一般為60%~85%。  加拿大******的燃煤電廠Shand電站采用LIFAC煙氣脫硫工藝,8個月的運行結果表明,其脫硫工藝性能良好,脫硫率和設備可用率都達到了一些成熟的SO2控制技術相當的水平。我國下關電廠引進LIFAC脫硫工藝,其工藝投資少、占地面積小、沒有廢水排放,有利于老電廠改造。   1.4燃燒后脫硫,又稱煙氣脫硫(Flue gas desulfurization,簡稱FGD)  燃煤的煙氣脫硫技術是當前應用**廣、效率****的脫硫技術。對燃煤電廠而言,在今后一個相當長的時期內,FGD將是控制SO2排放的主要方法。目前國內外火電廠煙氣脫硫技術的主要發展趨勢為:脫硫效率高、裝機容量大、技術水平先進、投資省、占地少、運行費用低、自動化程度高、可靠性好等。   1.3.1干式煙氣脫硫工藝  該工藝用于電廠煙氣脫硫始于80年代初,與常規的濕式洗滌工藝相比有以下優點:投資費用較低;脫硫產物呈干態,并和飛灰相混;無需裝設除霧器及再熱器;設備不易腐蝕,不易發生結垢及堵塞。其缺點是:吸收劑的利用率低于濕式煙氣脫硫工藝;用于高硫煤時經濟性差;飛灰與脫硫產物相混可能影響綜合利用;對干燥過程控制要求很高。  (1) 噴霧干式煙氣脫硫工藝:噴霧干式煙氣脫硫(簡稱干法FGD),****由美國JOY公司和丹麥Niro Atomier公司共同開發的脫硫工藝,70年代中期得到發展,并在電力工業迅速推廣應用。該工藝用霧化的石灰漿液在噴霧干燥塔中與煙氣接觸,石灰漿液與SO2反應后生成一種干燥的固體反應物,****連同飛灰一起被除塵器收集。我國曾在四川省白馬電廠進行了旋轉噴霧干法煙氣脫硫的中間試驗,取得了一些經驗,為在200~300MW機組上采用旋轉噴霧干法煙氣脫硫優化參數的設計提供了依據。  (2) 粉煤灰干式煙氣脫硫技術:日本從1985年起,研究利用粉煤灰作為脫硫劑的干式煙氣脫硫技術,到1988年底完成工業實用化試驗,1991年初投運了首臺粉煤灰干式脫硫設備,處理煙氣量644000Nm3/h。其特點:脫硫率高達60%以上,性能穩定,達到了一般濕式法脫硫性能水平;脫硫劑成本低;用水量少,無需排水處理和排煙再加熱,設備總費用比濕式法脫硫低1/4;煤灰脫硫劑可以復用;沒有漿料,維護容易,設備系統簡單可靠。   1.3.2濕法FGD工藝  世界各國的濕法煙氣脫硫工藝流程、形式和機理大同小異,主要是使用石灰石(CaCO3)、石灰(CaO)或碳酸鈉(Na2CO3)等漿液作洗滌劑,在反應塔中對煙氣進行洗滌,從而除去煙氣中的SO2。這種工藝已有50年的歷史,經過不斷地改進和完善后,技術比較成熟,而且具有脫硫效率高(90%~98%),機組容量大,煤種適應性強,運行費用較低和副產品易回收等優點。據美國環保局(EPA)的統計資料,全美火電廠采用濕式脫硫裝置中,濕式石灰法占39.6%,石灰石法占47.4%,兩法共占87%;雙堿法占4.1%,碳酸鈉法占3.1%。世界各國(如德國、日本等),在大型火電廠中,90%以上采用濕式石灰/石灰石-石膏法煙氣脫硫工藝流程。  石灰或石灰石法主要的化學反應機理為:  石灰法:SO2+CaO+1/2H2O→CaSO3•1/2H2O  石灰石法:SO2+CaCO3+1/2H2O→CaSO3•1/2H2O+CO2  其主要優點是能廣泛地進行商品化開發,且其吸收劑的資源豐富,成本低廉,廢渣既可拋棄,也可作為商品石膏回收。目前,石灰/石灰石法是世界上應用**多的一種FGD工藝,對高硫煤,脫硫率可在90%以上,對低硫煤,脫硫率可在95%以上。  傳統的石灰/石灰石工藝有其潛在的缺陷,主要表現為設備的積垢、堵塞、腐蝕與磨損。為了解決這些問題,各設備制造廠商采用了各種不同的方法,開發出第二代、第三代石灰/石灰石脫硫工藝系統。  濕法FGD工藝較為成熟的還有:氫氧化鎂法;氫氧化鈉法;美國Davy Mckee公司Wellman-Lord FGD工藝;氨法等。  在濕法工藝中,煙氣的再熱問題直接影響整個FGD工藝的投資。因為經過濕法工藝脫硫后的煙氣一般溫度較低(45℃),大都在露點以下,若不經過再加熱而直接排入煙囪,則容易形成酸霧,腐蝕煙囪,也不利于煙氣的擴散。所以濕法FGD裝置一般都配有煙氣再熱系統。目前,應用較多的是技術上成熟的再生(回轉)式煙氣熱交換器(GGH)。GGH價格較貴,占整個FGD工藝投資的比例較高。近年來,日本三菱公司開發出一種可省去無泄漏型的GGH,較好地解決了煙氣泄漏問題,但價格仍然較高。前德國SHU公司開發出一種可省去GGH和煙囪的新工藝,它將整個FGD裝置安裝在電廠的冷卻塔內,利用電廠循環水余熱來加熱煙氣,運行情況良好,是一種十分有前途的方法。   1.5等離子體煙氣脫硫技術  等離子體煙氣脫硫技術研究始于70年代,目前世界上已較大規模開展研究的方法有2類:  (1) 電子束輻照法(EB)  電子束輻照含有水蒸氣的煙氣時,會使煙氣中的分子如O2、H2O等處于激發態、離子或裂解,產生強氧化性的自由基O、OH、HO2和O3等。這些自由基對煙氣中的SO2和NO進行氧化,分別變成SO3和NO2或相應的酸。在有氨存在的情況下,生成較穩定的硫銨和硫硝銨固體,它們被除塵器捕集下來而達到脫硫脫硝的目的。  (2) 脈沖電暈法(PPCP)  脈沖電暈放電脫硫脫硝的基本原理和電子束輻照脫硫脫硝的基本原理基本一致,世界上許多****進行了大量的實驗研究,并且進行了較大規模的中間試驗,但仍然有許多問題有待研究解決。   1.6海水脫硫  海水通常呈堿性,自然堿度大約為1.2~2.5mmol/L,這使得海水具有天然的酸堿緩沖能力及吸收SO2的能力。國外一些脫硫公司利用海水的這種特性,開發并成功地應用海水洗滌煙氣中的SO2,達到煙氣凈化的目的。  海水脫硫工藝主要由煙氣系統、供排海水系統、海水恢復系統等組成。

 

 

 

 

 

脫硫

科技名詞定義

中文名稱:

脫硫

英文名稱:

desulfurization

定義:

以降低氧含量、高堿度渣的方式除去液態金屬與合金中的硫的方法。

應用學科:

材料科學技術(一級學科);材料科學技術基礎(二級學科);材料合成、制備與加工(三級學科);特種冶金(四級學科)

以上內容由全國科學技術名詞審定委員會審定公布

求助編輯百科名片

一般分為煙氣脫硫和橡膠專業的脫硫 煙氣脫硫——除去煙氣中的硫及化合物的過程,主要指煙氣中的SO、SO2。以達到環境要求。 橡膠專業的脫硫——devulcanizing 指采用不同加熱方式并應用相應設備使廢膠粉在再生劑參與下與硫鍵斷裂獲得具有類似生膠性能的化學物理降解過程。它是制造再生膠過程的一道主要工序。分為:水油法、油法。

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目錄

脫硫技術

幾種工藝⑴石灰石——石膏法煙氣脫硫工藝

系統組成:

技術特點

推薦的適用范圍

⑵旋轉噴霧干燥煙氣脫硫工藝

⑶磷銨肥法煙氣脫硫工藝

⑷爐內噴鈣尾部增濕煙氣脫硫工藝

⑸煙氣循環流化床脫硫工藝

⑹海水脫硫工藝

⑺電子束法脫硫工藝

⑻氨水洗滌法脫硫工藝

 

燃燒前脫硫

燃燒中脫硫,又稱爐內脫硫⑴ LIMB爐內噴鈣技術

⑵ LIFAC煙氣脫硫工藝

 

燃燒后脫硫,又稱煙氣脫硫簡介

1.3.1干式煙氣脫硫工藝

1.3.2 濕法FGD工藝

 

等離子體煙氣脫硫技術⑴ 電子束輻照法(EB)

⑵ 脈沖電暈法(PPCP)

 

海水脫硫

脫硫法的方程式

雙堿法

案例地點

展開

脫硫技術

幾種工藝⑴石灰石——石膏法煙氣脫硫工藝

系統組成:

技術特點

推薦的適用范圍

⑵旋轉噴霧干燥煙氣脫硫工藝

⑶磷銨肥法煙氣脫硫工藝

⑷爐內噴鈣尾部增濕煙氣脫硫工藝

⑸煙氣循環流化床脫硫工藝

⑹海水脫硫工藝

⑺電子束法脫硫工藝

⑻氨水洗滌法脫硫工藝

 

燃燒前脫硫

燃燒中脫硫,又稱爐內脫硫⑴ LIMB爐內噴鈣技術

⑵ LIFAC煙氣脫硫工藝

 

燃燒后脫硫,又稱煙氣脫硫簡介

1.3.1干式煙氣脫硫工藝

1.3.2 濕法FGD工藝

 

等離子體煙氣脫硫技術⑴ 電子束輻照法(EB)

⑵ 脈沖電暈法(PPCP)

 

海水脫硫

脫硫法的方程式

雙堿法

案例地點

展開

編輯本段脫硫技術

  將煤中的硫元素用鈣基等方法固定成為固體防止燃燒時生成SO2,通過對國內外脫硫技術以及國內電力行業引進脫硫工藝試點廠情況的分析研究,目

脫硫

前脫硫方法一般可劃分為燃燒前脫硫、燃燒中脫硫和燃燒后脫硫等3類。   其中燃燒后脫硫,又稱煙氣脫硫(Flue gas desulfurization,簡稱FGD),在FGD技術中,按脫硫劑的種類劃分,可分為以下五種方法:以CaCO3(石灰石)為基礎的鈣法,以MgO為基礎的鎂法,以Na2SO3為基礎的鈉法,以NH3為基礎的氨法,以有機堿為基礎的有機堿法。世界上普遍使用的商業化技術是鈣法,所占比例在90%以上。按吸收劑及脫硫產物在脫硫過程中的干濕狀態又可將脫硫技術分為濕法、干法和半干(半濕)法。濕法FGD技術是用含有吸收劑的溶液或漿液在濕狀態下脫硫和處理脫硫產物,該法具有脫硫反應速度快、設備簡單、脫硫效率高等優點,但普遍存在腐蝕嚴重、運行維護費用高及易造成二次污染等問題。干法FGD技術的脫硫吸收和產物處理均在干狀態下進行,該法具有無污水廢酸排出、設備腐蝕程度較輕,煙氣在凈化過程中無明顯降溫、凈化后煙溫高、利于煙囪排氣擴散、二次污染少等優點,但存在脫硫效率低,反應速度較慢、設備龐大等問題。半干法FGD技術是指脫硫劑在干燥狀態下脫硫、在濕狀態下再生(如水洗活性炭再生流程),或者在濕狀態下脫硫、在干狀態下處理脫硫產物(如噴霧干燥法)的煙氣脫硫技術。特別是在濕狀態下脫硫、在干狀態下處理脫硫產物的半干法,以其既有濕法脫硫反應速度快、脫硫效率高的優點,又有干法無污水廢酸排出、脫硫后產物易于處理的優勢而受到人們廣泛的關注。按脫硫產物的用途,可分為拋棄法和回收法兩種。

編輯本段幾種工藝

⑴石灰石——石膏法煙氣脫硫工藝

  石灰石——石膏法脫硫工藝是世界上應用**廣泛的一種脫硫技

濕法脫硫工藝流程圖

術,日本、德國、美國的火力發電廠采用的煙氣脫硫裝置約90%采用此工藝。   它的工作原理是:將石灰石粉加水制成漿液作為吸收劑泵入吸收塔與煙氣充分接觸混合,煙氣中的二氧化硫與漿液中的碳酸鈣以及從塔下部鼓入的空氣進行氧化反應生成硫酸鈣,硫酸鈣達到一定飽和度后,結晶形成二水石膏。經吸收塔排出的石膏漿液經濃縮、脫水,使其含水量小于10%,然后用輸送機送至石膏貯倉堆放,脫硫后的煙氣經過除霧器除去霧滴,再經過換熱器加熱升溫后,由煙囪排入大氣。由于吸收塔內吸收劑漿液通過循環泵反復循環與煙氣接觸,吸收劑利用率很高,鈣硫比較低,脫硫效率可大于95%。

系統組成:

  (1)石灰石儲運系統   (2)石灰石漿液制備及供給系統   (3)煙氣系統   (4)SO2 吸收系統   (5)石膏脫水系統   (6)石膏儲運系統   (7)漿液排放系統   (8)工藝水系統   (9)壓縮空氣系統   (10)廢水處理系統   (11)氧化空氣系統   (12)電控制系統

技術特點

  ⑴、吸收劑適用范圍廣:在FGD裝置中可采用各種吸收劑,包括石灰石、石灰、鎂石、廢蘇打溶液等;   ⑵、燃料適用范圍廣:適用于燃燒煤、重油、奧里油,以及石油焦等燃料的鍋爐的尾氣處理;   ⑶、燃料含硫變化范圍適應性強:可以處理燃料含硫量高達8%的煙氣;   ⑷、機組負荷變化適應性強:可以滿足機組在15~100%負荷變化范圍內的穩定運行;   ⑸、脫硫效率高:一般大于95%,****達到98%;   ⑹、專利托盤技術:有效降低液/氣比,有利于塔內氣流均布,節省物耗及能耗,方便吸收塔內件檢修;   ⑺、吸收劑利用率高:鈣硫比低至1.02~1.03;   ⑻、副產品純度高:可生產純度達95%以上的商品級石膏;   ⑼、燃煤鍋爐煙氣的除塵效率高:達到80%~90%;   ⑽、交叉噴淋管布置技術:有利于降低吸收塔高度。

推薦的適用范圍

  ⑴、200MW及以上的中大型新建或改造機組;   ⑵、燃煤含硫量在0.5~5%及以上;   ⑶、要求的脫硫效率在95%以上;   ⑷、石灰石較豐富且石膏綜合利用較廣泛的地區

⑵旋轉噴霧干燥煙氣脫硫工藝

  噴霧干燥法脫硫工藝以石灰為脫硫吸收劑,石灰經消化并加水制成消石灰乳,消

半干法脫硫工藝流程

石灰乳由泵打入位于吸收塔內的霧化裝置,在吸收塔內,被霧化成細小液滴的吸收劑與煙氣混合接觸,與煙氣中的SO2發生化學反應生成CaSO3,煙氣中的SO2被脫除。與此同時,吸收劑帶入的水分迅速被蒸發而干燥,煙氣溫度隨之降低。脫硫反應產物及未被利用的吸收劑以干燥的顆粒物形式隨煙氣帶出吸收塔,進入除塵器被收集下來。脫硫后的煙氣經除塵器除塵后排放。為了提高脫硫吸收劑的利用率,一般將部分除塵器收集物加入制漿系統進行循環利用。該工藝有兩種不同的霧化形式可供選擇,一種為旋轉噴霧輪霧化,另一種為氣液兩相流。   噴霧干燥法脫硫工藝具有技術成熟、工藝流程較為簡單、系統可靠性高等特點,脫硫率可達到85%以上。該工藝在美國及西歐一些****有一定應用范圍(8%)。脫硫灰渣可用作制磚、筑路,但多為拋棄至灰場或回填廢舊礦坑。

⑶磷銨肥法煙氣脫硫工藝

  磷銨肥法煙氣脫硫技術屬于回收法,以其副產品為磷銨而命名。該工藝

脫硫流程

過程主要由吸附(活性炭脫硫制酸)、萃取(稀硫酸分解磷礦萃取磷酸)、中和(磷銨中和液制備)、吸收(磷銨液脫硫制肥)、氧化(亞硫酸銨氧化)、濃縮干燥(固體肥料制備)等單元組成。它分為兩個系統:   煙氣脫硫系統——煙氣經高效除塵器后使含塵量小于200mg/Nm3,用風機將煙壓升高到7000Pa,先經文氏管噴水降溫調濕,然后進入四塔并列的活性炭脫硫塔組(其中一只塔周期性切換再生),控制一級脫硫率大于或等于70%,并制得30%左右濃度的硫酸,一級脫硫后的煙氣進入二級脫硫塔用磷銨漿液洗滌脫硫,凈化后的煙氣經分離霧沫后排放。   肥料制備系統——在常規單槽多漿萃取槽中,同一級脫硫制得的稀硫酸分解磷礦粉(P2O5 含量大于26%),過濾后獲得稀磷酸(其濃度大于10%),加氨中和后制得磷氨,作為二級脫硫劑,二級脫硫后的料漿經濃縮干燥制成磷銨復合肥料。

⑷爐內噴鈣尾部增濕煙氣脫硫工藝

  爐內噴鈣加尾部煙氣增濕活化脫硫工藝是在爐內噴鈣脫硫工藝的基礎上在鍋爐尾部增設了增濕段,以提高脫硫效率。該工藝多以石灰石粉為吸收劑,石灰石粉由氣力噴入爐膛850~1150℃

煙氣脫硫工藝流程

溫度區,石灰石受熱分解為氧化鈣和二氧化碳,氧化鈣與煙氣中的二氧化硫反應生成亞硫酸鈣。由于反應在氣固兩相之間進行,受到傳質過程的影響,反應速度較慢,吸收劑利用率較低。在尾部增濕活化反應器內,增濕水以霧狀噴入,與未反應的氧化鈣接觸生成氫氧化鈣進而與煙氣中的二氧化硫反應。當鈣硫比控制在2.0~2.5時,系統脫硫率可達到65~80%。由于增濕水的加入使煙氣溫度下降,一般控制出口煙氣溫度高于露點溫度10~15℃,增濕水由于煙溫加熱被迅速蒸發,未反應的吸收劑、反應產物呈干燥態隨煙氣排出,被除塵器收集下來。   該脫硫工藝在芬蘭、美國、加拿大、法國等****得到應用,采用這一脫硫技術的****單機容量已達30萬千瓦。

⑸煙氣循環流化床脫硫工藝

  煙氣循環流化床脫硫工藝由吸收劑制備、吸收塔、脫硫灰再循環、除塵

石灰 石膏法脫硫工藝流程

器及控制系統等部分組成。該工藝一般采用干態的消石灰粉作為吸收劑,也可采用其它對二氧化硫有吸收反應能力的干粉或漿液作為吸收劑。   由鍋爐排出的未經處理的煙氣從吸收塔(即流化床)底部進入。吸收塔底部為一個文丘里裝置,煙氣流經文丘里管后速度加快,并在此與很細的吸收劑粉末互相混合,顆粒之間、氣體與顆粒之間劇烈摩擦,形成流化床,在噴入均勻水霧降低煙溫的條件下,吸收劑與煙氣中的二氧化硫反應生成CaSO3 和CaSO4。脫硫后攜帶大量固體顆粒的煙氣從吸收塔頂部排出,進入再循環除塵器,被分離出來的顆粒經中間灰倉返回吸收塔,由于固體顆粒反復循環達百次之多,故吸收劑利用率較高。   此工藝所產生的副產物呈干粉狀,其化學成分與噴霧干燥法脫硫工藝類似,主要由飛灰、CaSO3、CaSO4和未反應完的吸收劑Ca(OH)2等組成,適合作廢礦井回填、道路基礎等。   典型的煙氣循環流化床脫硫工藝,當燃煤含硫量為2%左右,鈣硫比不大于1.3時,脫硫率可達90%以上,排煙溫度約70℃。此工藝在國外目前應用在10~20萬千瓦等級機組。由于其占地面積少,投資較省,尤其適合于老機組煙氣脫硫。

⑹海水脫硫工藝

  海水脫硫工藝是利用海水的堿度達到脫除煙氣中二氧化硫的一種脫硫方法

CAN等離子體煙氣脫硫工藝

。在脫硫吸收塔內,大量海水噴淋洗滌進入吸收塔內的燃煤煙氣,煙氣中的二氧化硫被海水吸收而除去,凈化后的煙氣經除霧器除霧、經煙氣換熱器加熱后排放。吸收二氧化硫后的海水與大量未脫硫的海水混合后,經曝氣池曝氣處理,使其中的SO32-被氧化成為穩定的SO42-,并使海水的PH值與COD調整達到排放標準后排放大海。海水脫硫工藝一般適用于靠海邊、擴散條件較好、用海水作為冷卻水、燃用低硫煤的電廠。海水脫硫工藝在挪威比較廣泛用于煉鋁廠、煉油廠等工業爐窯的煙氣脫硫,先后有20多套脫硫裝置投入運行。近幾年,海水脫硫工藝在電廠的應用取得了較快的進展。此種工藝****問題是煙氣脫硫后可能產生的重金屬沉積和對海洋環境的影響需要長時間的觀察才能得出結論,因此在環境質量比較敏感和環保要求較高的區域需慎重考慮。

⑺電子束法脫硫工藝

  該工藝流程有排煙預除塵、煙氣冷卻、氨的充入、電子束照射和副產品捕

脫硫設備

集等工序所組成。鍋爐所排出的煙氣,經過除塵器的粗濾處理之后進入冷卻塔,在冷卻塔內噴射冷卻水,將煙氣冷卻到適合于脫硫、脫硝處理的溫度(約70℃)。煙氣的露點通常約為50℃,被噴射呈霧狀的冷卻水在冷卻塔內完全得到蒸發,因此,不產生廢水。通過冷卻塔后的煙氣流進反應器,在反應器進口處將一定的氨水、壓縮空氣和軟水混合噴入,加入氨的量取決于SOx濃度和NOx濃度,經過電子束照射后,SOx和NOx在自由基作用下生成中間生成物硫酸(H2SO4)和硝酸(HNO3)。然后硫酸和硝酸與共存的氨進行中和反應,生成粉狀微粒(硫酸氨(NH4)2SO4與硝酸氨NH4NO3的混合粉體)。這些粉狀微粒一部分沉淀到反應器底部,通過輸送機排出,其余被副產品除塵器所分離和捕集,經過造粒處理后被送到副產品倉庫儲藏。凈化后的煙氣經脫硫風機由煙囪向大氣排放。

⑻氨水洗滌法脫硫工藝

  該脫硫工藝以氨水為吸收劑,副產硫酸銨化肥。鍋爐排出的煙氣經煙氣換

煙氣脫硫設備

熱器冷卻至90~100℃,進入預洗滌器經洗滌后除去HCI和HF,洗滌后的煙氣經過液滴分離器除去水滴進入前置洗滌器中。在前置洗滌器中,氨水自塔頂噴淋洗滌煙氣,煙氣中的SO2被洗滌吸收除去,經洗滌的煙氣排出后經液滴分離器除去攜帶的水滴,進入脫硫洗滌器。在該洗滌器中煙氣進一步被洗滌,經洗滌塔頂的除霧器除去霧滴,進入脫硫洗滌器。再經煙氣換熱器加熱后經煙囪排放。洗滌工藝中產生的濃度約30%的硫酸銨溶液排出洗滌塔,可以送到化肥廠進一步處理或直接作為液體氮肥出售,也可以把這種溶液進一步濃縮蒸發干燥加工成顆粒、晶體或塊狀化肥出售。

編輯本段燃燒前脫硫

  燃燒前脫硫就是在煤燃燒前把煤中的硫分脫除掉,燃燒前脫硫技術主要有物理洗選煤法、化學洗選煤法、添加固硫劑、煤的氣化和液化、水煤漿技術等。洗選煤是采用物理、化學或生物方式對鍋爐使用的原煤進行清洗,將煤中的硫部分除掉,使煤得以凈化并生產出不同質量、規格的產品。微生物脫硫技術從本質上講也是一種化學法,它是把煤粉懸浮在含細菌的氣泡液中,細菌產生的酶能促進硫氧化成硫酸鹽,從而達到脫硫的目的;微生物脫硫技術目前常用的脫硫細菌有:屬硫桿菌的氧化亞鐵硫桿菌、氧化硫桿菌、古細菌、熱硫化葉菌等。添加固硫劑是指在煤中添加具有固硫作用的物質,并將其制成各種規格的型煤,在燃燒過程中,煤中的含硫化合物與固硫劑反應生成硫酸鹽等物質而留在渣中,不會形成SO2。煤的氣化,是指用水蒸汽、氧氣或空氣作氧化劑,在高溫下與煤發生化學反應,生成H2、CO、CH4等可燃混合氣體(稱作煤氣)的過程。煤炭液化是將煤轉化為清潔的液體燃料(汽油、柴油、航空煤油等)或化工原料的一種先進的潔凈煤技術。水煤漿(Coal Water Mixture,簡稱CWM)是將灰份小于10%,硫份小于0.5%、揮發份高的原料煤,研磨成250~300μm的細煤粉,按65%~70%的煤、30%~35%的水和約1%的添加劑的比例配制而成,水煤漿可以像燃料油一樣運輸、儲存和燃燒,燃燒時水煤漿從噴嘴高速噴出,霧化成50~70μm的霧滴,在預熱到600~700℃的爐膛內迅速蒸發,并拌有微爆,煤中揮發分析出而著火,其著火溫度比干煤粉還低。   燃燒前脫硫技術中物理洗選煤技術已成熟,應用**廣泛、**經濟,但只能脫無機硫;生物、化學法脫硫不僅能脫無機硫,也能脫除有機硫,但生產成本昂貴,距工業應用尚有較大距離;煤的氣化和液化還有待于進一步研究完善;微生物脫硫技術正在開發;水煤漿是一種新型低污染代油燃料,它既保持了煤炭原有的物理特性,又具有石油一樣的流動性和穩定性,被稱為液態煤炭產品,市場潛力巨大,目前已具備商業化條件。   煤的燃燒前的脫硫技術盡管還存在著種種問題,但其優點是能同時除去灰分,減輕運輸量,減輕鍋爐的沾污和磨損,減少電廠灰渣處理量,還可回收部分硫資源。

編輯本段燃燒中脫硫,又稱爐內脫硫

  爐內脫硫是在燃燒過程中,向爐內加入固硫劑如CaCO3等,使煤中硫分轉化成硫酸鹽,隨爐渣排除。其基本原理是:   CaCO3==高溫==CaO+CO2↑   CaO+SO2====CaSO3   2CaSO3+O2====2CaSO4

⑴ LIMB爐內噴鈣技術

  早在本世紀60年代末70年代初,爐內噴固硫劑脫硫技術的研究工作已開展,但由于脫硫效率低于10%~30%,既不能與濕法FGD相比,也難以滿足高達90%的脫除率要求。一度被冷落。但在1981年美國****環保局EPA研究了爐內噴鈣多段燃燒降低氮氧化物的脫硫技術,簡稱LIMB,并取得了一些經驗。Ca/S在2以上時,用石灰石或消石灰作吸收劑,脫硫率分別可達40%和60%。對燃用中、低含硫量的煤的脫硫來說,只要能滿足環保要求,不一定非要求用投資費用很高的煙氣脫硫技術。爐內噴鈣脫硫工藝簡單,投資費用低,特別適用于老廠的改造。

⑵ LIFAC煙氣脫硫工藝

  LIFAC工藝即在燃煤鍋爐內適當溫度區噴射石灰石粉,并在鍋爐空氣預熱器后增設活化反應器,用以脫除煙氣中的SO2。芬蘭Tampella和ⅣO公司開發的這種脫硫工藝,于1986年首先投入商業運行。LIFAC工藝的脫硫效率一般為60%~85%。   加拿大******的燃煤電廠Shand電站采用LIFAC煙氣脫硫工藝,8個月的運行結果表明,其脫硫工藝性能良好,脫硫率和設備可用率都達到了一些成熟的SO2控制技術相當的水平。中國下關電廠引進LIFAC脫硫工藝,其工藝投資少、占地面積小、沒有廢水排放,有利于老電廠改造。

編輯本段燃燒后脫硫,又稱煙氣脫硫

簡介

  (Flue gas desulfurization,簡稱FGD)  燃煤的煙氣脫硫技術是當前應用**廣、效率****的脫硫技術。對燃煤電廠而言,在今后一個相當長的時期內,FGD將是控制SO2排放的主要方法。目前國內外火電廠煙氣脫硫技術的主要發展趨勢為:脫硫效率高、裝機容量大、技術水平先進、投資省、占地少、運行費用低、自動化程度高、可靠性好等。

1.3.1干式煙氣脫硫工藝

  該工藝用于電廠煙氣脫硫始于80年代初,與常規的濕式洗滌工藝相比有以下優點:投資費用較低;脫硫產物呈干態,并和飛灰相混;無需裝設除霧器及再熱器;設備不易腐蝕,不易發生結垢及堵塞。其缺點是:吸收劑的利用率低于濕式煙氣脫硫工藝;用于高硫煤時經濟性差;飛灰與脫硫產物相混可能影響綜合利用;對干燥過程控制要求很高。   ⑴ 噴霧干式煙氣脫硫工藝:噴霧干式煙氣脫硫(簡稱干法FGD),****由美國JOY公司和丹麥Niro Atomier公司共同開發的脫硫工藝,70年代中期得到發展,并在電力工業迅速推廣應用。該工藝用霧化的石灰漿液在噴霧干燥塔中與煙氣接觸,石灰漿液與SO2反應后生成一種干燥的固體反應物,****連同飛灰一起被除塵器收集。中國曾在四川省白馬電廠進行了旋轉噴霧干法煙氣脫硫的中間試驗,取得了一些經驗,為在200~300MW機組上采用旋轉噴霧干法煙氣脫硫優化參數的設計提供了依據。   ⑵ 粉煤灰干式煙氣脫硫技術:日本從1985年起,研究利用粉煤灰作為脫硫劑的干式煙氣脫硫技術,到1988年底完成工業實用化試驗,1991年初投運了首臺粉煤灰干式脫硫設備,處理煙氣量644000Nm3/h。其特點:脫硫率高達60%以上,性能穩定,達到了一般濕式法脫硫性能水平;脫硫劑成本低;用水量少,無需排水處理和排煙再加熱,設備總費用比濕式法脫硫低1/4;煤灰脫硫劑可以復用;沒有漿料,維護容易,設備系統簡單可靠。

1.3.2 濕法FGD工藝

  世界各國的濕法煙氣脫硫工藝流程、形式和機理大同小異,主要是使用石灰石(CaCO3)、石灰(CaO)或碳酸鈉(Na2CO3)等漿液作洗滌劑,在反應塔中對煙氣進行洗滌,從而除去煙氣中的SO2。這種工藝已有50年的歷史,經過不斷地改進和完善后,技術比較成熟,而且具有脫硫效率高(90%~98%),機組容量大,煤種適應性強,運行費用較低和副產品易回收等優點。據美國環保局(EPA)的統計資料,全美火電廠采用濕式脫硫裝置中,濕式石灰法占39.6%,石灰石法占47.4%,兩法共占87%;雙堿法占4.1%,碳酸鈉法占3.1%。世界各國(如德國、日本等),在大型火電廠中,90%以上采用濕式石灰/石灰石-石膏法煙氣脫硫工藝流程。   石灰或石灰石法主要的化學反應機理為:   石灰法:SO2+CaO+1/2H2O→CaSO3·1/2H2O   石灰石法:SO2+CaCO3+1/2H2O→CaSO3·1/2H2O+CO2   其主要優點是能廣泛地進行商品化開發,且其吸收劑的資源豐富,成本低廉,廢渣既可拋棄,也可作為商品石膏回收。目前,石灰/石灰石法是世界上應用**多的一種FGD工藝,對高硫煤,脫硫率可在90%以上,對低硫煤,脫硫率可在95%以上。   傳統的石灰/石灰石工藝有其潛在的缺陷,主要表現為設備的積垢、堵塞、腐蝕與磨損。為了解決這些問題,各設備制造廠商采用了各種不同的方法,開發出第二代、第三代石灰/石灰石脫硫工藝系統。   濕法FGD工藝較為成熟的還有:氫氧化鎂法;氫氧化鈉法;美國Davy Mckee公司Wellman-Lord FGD工藝;氨法等。   在濕法工藝中,煙氣的再熱問題直接影響整個FGD工藝的投資。因為經過濕法工藝脫硫后的煙氣一般溫度較低(45℃),大都在露點以下,若不經過再加熱而直接排入煙囪,則容易形成酸霧,腐蝕煙囪,也不利于煙氣的擴散。所以濕法FGD裝置一般都配有煙氣再熱系統。目前,應用較多的是技術上成熟的再生(回轉)式煙氣熱交換器(GGH)。GGH價格較貴,占整個FGD工藝投資的比例較高。近年來,日本三菱公司開發出一種可省去無泄漏型的GGH,較好地解決了煙氣泄漏問題,但價格仍然較高。前德國SHU公司開發出一種可省去GGH和煙囪的新工藝,它將整個FGD裝置安裝在電廠的冷卻塔內,利用電廠循環水余熱來加熱煙氣,運行情況良好,是一種十分有前途的方法。

編輯本段等離子體煙氣脫硫技術

  等離子體煙氣脫硫技術研究始于70年代,目前世界上已較大規模開展研究的方法有2類:

⑴ 電子束輻照法(EB)

  電子束輻照含有水蒸氣的煙氣時,會使煙氣中的分子如O2、H2O等處于激發態、離子或裂解,產生強氧化性的自由基O、OH、HO2和O3等。這些自由基對煙氣中的SO2和NO進行氧化,分別變成SO3和NO2或相應的酸。在有氨存在的情況下,生成較穩定的硫銨和硫硝銨固體,它們被除塵器捕集下來而達到脫硫脫硝的目的。

⑵ 脈沖電暈法(PPCP)

  脈沖電暈放電脫硫脫硝的基本原理和電子束輻照脫硫脫硝的基本原理基本一致,世界上許多****進行了大量的實驗研究,并且進行了較大規模的中間試驗,但仍然有許多問題有待研究解決。

編輯本段海水脫硫

  海水通常呈堿性,自然堿度大約為1.2~2.5mmol/L,這使得海水具有天然的酸堿緩沖能力及吸收SO2的能力。國外一些脫硫公司利用海水的這種特性,開發并成功地應用海水洗滌煙氣中的SO2,達到煙氣凈化的目的。   海水脫硫工藝主要由煙氣系統、供排海水系統、海水恢復系統等組成。

編輯本段脫硫法的方程式

  ⑴ SO2被液滴吸收;   SO2(氣)+H2O→H2SO3(液)   ⑵ 吸收的SO2同溶液的吸收劑反應生成亞硫酸鈣;   Ca(OH)2(液)+H2SO3(液)→CaSO3(液)+2H2O   Ca(OH)2 (固) +H2SO3(液)→CaSO3(液)+2H2O   ⑶ 液滴中CaSO3達到飽和后,即開始結晶析出;   CaSO3(液)→CaSO3(固)   ⑷ 部分溶液中的CaSO3與溶于液滴中的氧反應,   氧化成硫酸鈣;   CaSO3(液)+1/2O2(液)→CaSO4(液)   ⑸ CaSO4(液)溶解度低,從而結晶析出   CaSO4(液)→CaSO4(固)   SO2與剩余的Ca(OH)2 及循環灰的反應   Ca(OH)2 (固) →Ca(OH)2 (液)   SO2(氣)+H2O→H2SO3(液)   Ca(OH)2 (液)+H2SO3(液)→CaSO3(液)+2H2O   CaSO3(液)→CaSO3(固)   CaSO3(液)+1/2O2(液)→CaSO4(液)   CaSO4(液)CaSO4(固)

編輯本段雙堿法

  2NaOH+SO2→Na2SO3+H2O   Na2SO3+SO2+H2O→2NaHSO3   Ca(OH)2 + Na2SO3 → 2 NaOH + CaSO3   4NaHSO3+2Ca(OH)2→2Na2SO3+2CaSO3·H2O+H2O   2Na2SO3+O2 +2Ca(OH)2+4H2O→4NaOH+2CaSO4·2H2O 

 

燃燒前的脫硫

  1) 煤的洗選(可脫硫30-60%)

  2) 其他原料煤的脫硫技術(化學法,物理法,微波法,生物法。。。。。。)

  3) 煤的轉化(液化,氣化,高純水煤漿,燃氣-蒸汽聯合循環[wiki]IGCC[/wiki])

  4) 燃料電池,等離子。。。。。。

 燃燒中脫硫

  1) 型煤

  2) 流化床燃燒:鼓泡床(BFBC),循環床(CFBC),增壓床合循環(PFBC-CC)

  3) 爐內噴鈣

 燃燒后煙氣脫硫(FGD)

  1)    干法煙氣脫硫

  a) 爐內噴鈣+尾部增濕活化(LIFAC)--下關,錢清,沾化

  b) 旋轉噴霧法(SDA)—白馬,黃島

  c) 循環流化床煙氣脫硫(CFB-FGD)恒運,漳山,榆社

  d) 增濕灰循環法(NID)--衢州[wiki]化工[/wiki]

  e) 荷電干粉噴射法(CDSI)--德州,杭鋼二熱

  f)  其他

  2)濕法煙氣脫硫

  a)    石灰石/石灰—拋棄/石膏法—珞璜,太原。。。。。。

  b)    海水法—深圳西,后石

  c)    氨法—內江

  d)    鎂法---

  e)    磷氨法—豆壩

  f)    其他

  3)其他脫硫法 (同時脫硫和脫硝)

  a)電子束—成都

  b)脈沖電暈

  c)活性炭

 (3)煙氣的預冷卻

 大多數含硫煙氣的溫度為120~185℃或更高,而吸收操作則要求在較低的溫度下(60℃左右)進行。低溫有利于吸收,高溫有利于解吸。因而在進行吸收之前要對煙氣進行預冷卻。通常,將煙氣冷卻到60℃左右較為適宜。常用冷卻煙氣的方法有:應用熱交換器間接冷卻;應用直接增濕(直接噴淋水)冷卻;用預洗滌塔除塵增濕降溫,這些都是較好的方法,也是目前使用較廣泛的方法。通常,國外濕法煙氣脫硫的效率較高,其原因之一就是對高溫煙氣進行增濕降溫。

 我國目前已開發的濕法煙氣脫硫技術,尤其是燃煤工業鍋爐及窯爐煙氣脫硫技術,高溫煙氣未經增濕降溫直接進行吸收操作,較高的吸收操作溫度,使SO2的吸收效率降低,這就是目前我國燃煤工業鍋爐濕法煙氣脫硫效率較低的主要原因之一。

 (4)結垢和堵塞

 在濕法煙氣脫硫中,設備常常發生結垢和堵塞。設備結垢和堵塞,已成為一些吸收設備能否正常長期運行的關鍵問題。為此,首先要弄清楚結構的機理,影響結構和造成堵塞的因素,然后有針對性地從工藝設計、設備結構、操作控制等方面著手解決。

 一些常見的防止結垢和堵塞的方法有:在工藝操作上,控制吸收液中水份蒸發速度和蒸發量;控制溶液的PH值;控制溶液中易于結晶的物質不要過飽和;保持溶液有一定的晶種;嚴格除塵,控制煙氣進入吸收系統所帶入的煙塵量,設備結構要作特殊設計,或選用不易結垢和堵塞的吸收設備,例如流動床洗滌塔比固定填充洗滌塔不易結垢和堵塞;選擇表面光滑、不易腐蝕的材料制作吸收設備。

 脫硫系統的結構和堵塞,可造成吸收塔、氧化槽、管道、噴嘴、除霧器設置熱交換器結垢和堵塞。其原因是煙氣中的氧氣將CaSO3氧化成為CaSO4(石膏),并使石膏過飽和。這種現象主要發生在自然氧化的濕法系統中,控制措施為強制氧化和抑制氧化。 強制氧化系統通過向氧化槽內鼓入壓縮空氣,幾乎將全部CaSO3氧化成CaSO4,并保持足夠的漿液含固量(大于12%),以提高石膏結晶所需要的晶種。此時,石膏晶體的生長占優勢,可有效控制結垢。

 抑制氧化系統采用氧化抑制劑,如單質硫,乙二胺四乙酸(EDTA)及其混合物。添加單質硫可產生硫代硫酸根離子,與亞硫酸根自由基反應,從而干擾氧化反應。EDTA則通過與過渡金屬生成螯合物和亞硫酸根反應而抑制氧化反應。(5)腐蝕及磨損

 煤炭燃燒時除生成SO2以外,還生成少量的SO3,煙氣中SO3的濃度為10~40ppm。由于煙氣中含有水(4%~12%),生成的SO3瞬間內形成硫酸霧。當溫度較低時,硫酸霧凝結成硫酸附著在設備的內壁上,或溶解于洗滌液中。這就是濕法吸收塔及有關設備腐蝕相當嚴重的主要原因。解決方法主要有:采用耐腐蝕材料制作吸收塔,如采用不銹鋼、環氧玻璃鋼、硬聚氯乙烯、陶瓷等制作吸收塔及有關設備;設備內壁涂敷防腐材料,如涂敷水玻璃等;設備內襯橡膠等。

 含有煙塵的煙氣高速穿過設備及管道,在吸收塔內同吸收液湍流攪動接觸,設備磨損相當嚴重。解決的主要方法有:采用合理的工藝過程設計,如煙氣進入吸收塔前要進行高效除塵,以減少高速流動煙塵對設備的磨損;采用耐磨材料制作吸收塔及其有關設備,以及設備內 壁內襯或涂敷耐磨損材料。近年來,我國燃煤工業鍋爐及窯爐煙氣脫硫技術中,吸收塔的防腐及耐磨損已取得顯著進展,致使煙氣脫硫設備的運轉率大大提高。

 吸收塔、煙道的材質、內襯或涂層均影響裝置的使用壽命和成本。吸收塔體可用高(或低)合金鋼、碳鋼、碳鋼內襯橡膠、碳鋼內襯有機樹脂或玻璃鋼。美國因勞動力昂貴,一般采用合金鋼。德國普遍采用碳鋼內襯橡膠(溴橡膠或氯丁橡膠),使用壽命可達10年。腐蝕特別嚴重的如漿池底和噴霧區,采用雙層襯膠,可延長壽命25%。ABB早期用C-276合金鋼制作吸收塔,單位成本為63[wiki]美元[/wiki]/KW,現采用內襯橡膠,成本為22美元/KW。煙道應用碳鋼制作時,采用何種防腐措施取決于煙氣溫度(是否在酸性[wiki]露點[/wiki]或水蒸汽飽和溫度以上)及其成分(尤其是SO2和H2O含量)。

 日本日立公司的防腐措施是:煙氣再熱器、吸收塔入口煙道、吸收塔煙氣進口段,采用耐熱玻璃鱗片樹脂涂層,吸收塔噴淋區用不銹鋼或碳鋼橡膠襯里,除霧器段和氧化槽用玻璃鱗片樹脂涂層或橡膠襯里。

 (6)除霧

 濕法吸收塔在運行過程中,易產生粒徑為10~60m的“霧”。“霧”不僅含有水分,它還溶有硫酸、硫酸鹽、SO2等,如不妥善解決,任何進入煙囪的“霧”,實際就是把SO2排放到大氣中,同時也造成引風機的嚴重腐蝕。因此,工藝上對吸收設備提出除霧的要求。被凈化的氣體在離開吸收塔之前要進行除霧。通常,除霧器多設在吸收塔的頂部。

 目前,我國相當一部分吸收塔尚未設置除霧器,這不僅造成SO2的二次污染,對引風機的腐蝕也相當嚴重。脫硫塔頂部凈化后煙氣的出口應設有除霧器,通常為二級除霧器,安裝在塔的圓筒頂部(垂直布置)或塔出口的彎道后的平直煙道上(述評布置)。后者允許煙氣流速高于前者。對于除霧器應設置沖洗水,間歇沖洗除霧器。凈化除霧后煙氣中殘余的水分一般不得超過100mg/m3,更不允許超過200mg/m3,否則含沾污和腐蝕熱交換器、煙道和風機。

 (7)凈化后氣體再加熱

 在處理高溫含硫煙氣的濕法煙氣脫硫中,煙氣在脫硫塔內被冷卻、增濕和降溫,煙氣的溫度降至60℃左右。將60℃左右的凈化氣體排入大氣后,在一定的氣象條件下將會產生“白煙”。由于煙氣溫度低,使煙氣的抬升作用降低。特別是在凈化處理大量的煙氣和某些不利的氣象條件下,“白煙”沒有遠距離擴散和充分稀釋之前就已降落到污染源周邊的地面,容易出現高濃度的SO2污染。為此,需要對洗滌凈化后的煙氣進行二次再加熱,提高凈化氣體的溫度。被凈化的氣體,通常被加熱到105~130℃。為此,要增設燃燒爐。燃燒爐燃燒天然氣或輕柴油,產生1000~1100℃的高溫燃燒氣體,再與凈化后的氣體混對。這里應當指出,不管采用何種方法對凈化氣體進行二次加熱,在將凈化氣體的溫度加熱到105~130℃的同時,都不能降低煙氣的凈化效率,其中包括除塵效率和脫硫效率。為此,對凈化氣體二次加熱的方法,應權衡得失后進行選擇。

 吸收塔出口煙氣一般被冷卻到45~55℃(視煙氣入口溫度和濕度而定),達飽和含水量。是否要對脫硫煙氣再加熱,取決于各國環保要求。德國《大型燃燒設備法》中明確規定,煙囪入口****溫度為72℃,以保證煙氣擴散,防止冷煙霧下沉。因吸收塔出口與煙囪入口之間的散熱損失約為5~10℃,故吸收塔出口煙氣至少要加熱到77~82℃。據ABB或B&W公司介紹,美國一般不采用煙氣再加熱系統,而對煙囪采取防腐措施。如脫硫效率僅要求75%時,可引出25%的未處理的旁通煙氣來加熱75%的凈化煙氣,

 德國第1臺濕法脫硫裝置就采用這種方法。德國現在還把凈化煙氣引入自然通風冷卻塔排放的脫硫裝置,籍煙氣動量(質量 速度)和攜帶熱量的提高,使煙氣擴散的更好。

 煙氣再加熱器通常有蓄熱式和非蓄熱式兩種形式。蓄熱式工藝利用未脫硫的熱煙氣加熱冷煙氣,統稱GGH。蓄熱式換熱器又可分為回轉式煙氣換熱器、板式換熱器和管式換熱器,均通過載熱體或熱介質將熱煙氣的熱量傳遞給冷煙氣。回轉式換熱器與電廠用的回轉式空氣預熱器的工作原理相同,是通過平滑的或者帶波紋的金屬薄片載熱體將熱煙氣的熱量傳遞給凈化后的冷煙氣,缺點是熱煙氣會泄露到冷煙氣中。板式換熱器中,熱煙氣與冷煙氣逆流或交*流動,熱交換通過薄板進行,這種系統基本不泄露。管式加熱器是通過中間載體水將熱煙氣的熱量傳遞給冷煙氣,無煙氣泄露問題,用于年滿負荷運行在4000~6500h的脫硫裝置。 非蓄熱式換熱器通過蒸汽、天然氣等將冷煙氣重新加熱,又分為直接加熱和間接加熱。直接加熱是燃燒加熱部分冷煙氣,然后冷熱煙氣混合達到所需溫度;間接加熱是用低壓蒸汽(≥2×105Pa)通過熱交換器加熱冷煙氣。這種加熱方式投資省,但能耗大,使用于脫硫裝置年運行時間4000h-6500h的脫硫裝置。

 (8)脫硫風機位置的選擇

 安裝煙氣脫硫裝置后,整個脫硫系統的煙氣阻力約為2940Pa,單*原有鍋爐引風機(IDF)不足以克服這些阻力,需設置一助推風機,或稱脫硫風機(BUF)。脫硫風機有四種布置方案。脫硫引風機處于低煙溫段,風機容量相當,由于風機位于再熱器后,煙氣中水份得到改善,對風機防腐無特殊要求。脫硫系統在負壓下運行,有利于環境保護。(9)石灰石制備系統

 將塊狀石灰石應用干磨或濕磨研磨成石灰石粉,或從石粉制造廠購進所需要的石灰石粉,由罐車運到料倉存儲,然后通過給料機、輸粉機將石灰石粉輸入漿池,加水制備成固體質量分數為10%-15%的漿液。對石灰石粉粒度要求一般是90%通過325目篩(45m)或250目篩。石灰石純度須大于90%。工藝對其活性、可磨性也有一定的要求。

 (10)氧化槽

 氧化槽的功能是接受和儲存脫硫劑、溶解石灰石,鼓風氧化CaSO3,結晶生成石膏。循環的吸收劑在氧化槽內的設計停留時間一般為4-8min,與石灰石反應性能有關。石灰石反應性能越差,為使之完全溶解,則要求它在池內滯留時間越長。氧化空氣采用羅茨風機或離心風機鼓入,壓力約5×104-8.6×104Pa一般氧化1mo1SO2需要1mo1 O2。

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