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yadobet:脱硫技术的原理流程技术特点比较

  脱硫技术比较

  一、石灰石-石膏法脱硫

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  CaCO3+SO2+1/2H2O→CaSO3·1/2H2O+CO2

  Ca(OH)2+SO2→CaSO3·1/2H2O+1/2H2O

  CaSO3·1/2H2O+SO2+1/2H2O→Ca(HSO3)2

  氧化过程

  2CaSO3·1/2H2O+O2+3H2O→2CaSO4·2H2O

  Ca(HSO3)2+O2+2H2O→CaSO4·2H2O+H2SO4

 。ǘ)脱硫工艺流程

  1、石灰石浆液制备系统:主要由石灰石粉贮仓、石灰石粉计量和输送装置、

  带搅拌的浆液罐、浆液泵等组成,如图所示。将石灰石粉由罐车运到料仓存储,然后通过给料机、计量器和输粉机将石灰石粉送入在浆配制罐。在罐中与来自工艺过程的循环水一起配制成石灰石质量分数为15%~20%浆液。用泵将该浆液经由一带流量测量装置的循环管道打入吸收塔内。

  2、烟气系统:原烟气通过增压风机和烟道进入脱硫塔脱硫除尘后,最后通

  过烟道或原有烟囱排放。

  3、脱硫循环吸收系统:FGD吸收系统采用带就地强制氧化的喷淋空塔。吸

  收塔浆液循环系统包括循环泵、管道系统、喷淋组件及喷嘴, 使吸收浆

  液及原烟气进行充分的接触。在吸收塔内烟气与石灰石/石膏悬浮液滴逆

  向流动时,SO2和SO3等与悬浮液中石灰石反应,形成亚硫酸钙等,亚

  硫酸钙在吸收塔浆池(吸收塔下部区)中被空气氧化成硫酸钙超饱和溶

  液,并结晶成石膏。

  4、石膏脱水系统:脱硫塔底部浆液循环槽固含量浓度在10~15%,经过浆

  液排出泵输送到旋流器进行浓缩处理,旋流器底流液(其固含量浓度在

  45~55%)流入真空皮带脱水机进行脱水 石膏含水率可以控制10%左右,旋流器顶流液(其浓度为4%)进入入吸收塔循环使用。

  5、事故浆液系统:脱硫工程设置事故浆液箱(或者事故浆液池),并增加池

  内搅动设施和事故浆液泵,事故浆液泵在 小时内排空事故浆液池液体。

  事故浆液池用来储存吸收塔在停运检修期间吸收塔浆液池中的浆液,并为FGD的重新启动提供石膏晶种。

  6、压缩空气、工艺水等公用工程系统:工艺水系统主要用于配浆系统补水、

  除雾器冲洗、真空泵用水、皮带脱水机滤饼冲洗水以及设备冷却水等。

  仪用空气直接采用主厂仪用空气,或设置压缩空气系统,或者与脱硝一起设置设置压缩空气系统。

  7、副产品石膏是石灰石—石膏法湿法烟气脱硫的副产物,脱硫石膏晶体的粒径为1~250μm, 主要集中在30~60μm, 在脱硫装置正常运行时产生的脱硫石膏颜色近白色, 采用石灰石-石膏法脱硫石膏的纯度一般在90%~95%之间。

  烟气脱硫技术比较

 。ㄈ┦沂—石膏法优缺点

  1、工艺成熟,运行可靠,现在大型锅炉发电站使用范围广泛,大约80%使用此技术,现在脱硫效率达98%以上,达到超低排放标准。

  2、脱硫剂采用石灰石,价格便宜,供应方便。脱硫石膏可以用于水泥生产和公路施工。

  3、塔内浆液吸收,控制不好容易塔内结垢管道堵塞。

  4、液气比大,脱硫循环泵投资和电费大。

  5、一次投资较大,运行成本高。

  二、CFB循环流化床半干法脱硫

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  CFB工艺在空预器和除尘器间安装流化塔。生石灰经过消化变成氢氧化钙,烟气从塔底进入同喷入的消石灰干粉和增湿水接触并反应。

  塔内烟气流速设计在固/气二相相对速度较高的范围,物料层呈流态化悬浮状。

  烟气SO2被消石灰吸收生成亚硫酸钙。并摩擦不断出现新表面参与反应。

  被烟气带出塔的颗粒由后续除尘器收集并再次回流到吸收塔参与反应。烟气采用布袋除尘器,收集粉尘,达标后排放。

  主要反应式:SO2 + Ca(OH)2 ——CaSO3 + H2O

  SO3 + Ca(OH)2—— CaSO4 + H2O

  烟气脱硫技术比较

 。ǘ)烟气循环流化床脱硫工艺流程

 。1)吸收剂制备系统主要包括生石灰仓、消石灰仓、消化器及与之配套的布袋除尘器、称重螺旋和电动锁气给料机。在制备过程中,生石灰与水反应放出热量,将熟石灰中的水分蒸发,熟石灰变成粉末。

 。2)喷粉增湿系统主要包括喷粉风机、工艺水泵、水箱和喷嘴,其作用是将烟气降温增湿,为反应提供水分。

 。3)烟气系统主要包括烟道、电动挡板门、引风机,其作用将烟气接入和输送。净烟气再循环吸收系统主要包括再循环烟道和电动挡板门,其作用是维持床层流化速度,确保流化床层的稳定。

 。4)布袋除尘器系统,分离粉尘和烟气,使烟气达标排放

 。5)输灰系统主要包括外排灰电动锁气给料机、输灰斜槽、流量控制阀、仓泵、加湿搅拌机等,其作用是为吸收塔提供稳定的外循环灰。

 。6)产品料仓,硫酸钙储槽。

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  烟气循环流化床工艺的优点:

  (1)系统简单,系统设备少;

  (2)占地面积。こ掏蹲噬,运行费用低;

  (3)系统防腐要求低;

  (4)有效脱除SO3、几乎全部脱除HCl、和HF;

  (5)系统布置灵活,非常适合现有机组改造;

  (6)脱硫副产品为干态,有利于综合利用和处置,不会造成二次污染。

  主要缺点:

  (1)脱硫塔出口温度应严格控制在高于露点温度15—20℃以上运行。但是如果烟气出口温度低于65℃运行,稍有不慎会造成塔内壁结露、湿壁;

  (2)Ca/S比高,脱硫终产物中未反应的Ca(0H)2多;

  (3)系统阻力大;

  (4)流化床层压降运行不稳定会导致出口SO2浓度波动大,所以对操作人员素质要求高;

  (5)脱硫终产物综合利用受限;脱硫副产品应用尚待开发,当脱硫效率要求高时,钙硫比要求高,产品含氢氧化钙含量高,不好利用。

  (6)反应速率慢。

 。7)使用石灰作为吸收剂,比石灰石价格高。

  三、氧化镁法脱硫

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  氧化镁脱硫技术是一种成熟度仅次于钙法的脱硫工艺,氧化镁脱硫工艺在世界各地都有非常多的应用业绩,其中在日本已经应用了多个项目,台湾的电站95%是用氧化镁法,另外在美国、德国等地都已经应用,并且目前在我国部分地区已经有了应用的业绩。

  镁法脱硫工艺是镁的碱性氧化物与水反应生成氢氧化物,再与二氧化硫溶于水生成的亚硫酸溶液进行酸碱中和反应,氧化镁反应生成的亚硫酸镁和硫酸镁,亚硫酸镁氧化后生成硫酸镁。

  脱硫过程中发生的主要化学反应有

  MgO+H2O=Mg(OH)2

  Mg(OH)2+SO2=MgSO3+H2O

  MgSO3+ H2O+SO2=Mg(HSO3)2

  MgSO3 +1/2O2 =MgSO4

 。ǘ)、氧化镁脱硫工艺流程

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 。ㄈ、氧化镁脱硫特点:

  氧化镁法脱硫是一种前景较好的脱硫工艺,该工艺较为成熟,原料来源充足,在我国氧化镁的储量十分可观。因此氧化镁完全能够作为脱硫剂应用于各单位的脱硫系统中去。

  镁法投资少,运行费用低,脱硫效率高,结构简单,并且能够减少二次污染。镁法脱硫相对于钙法的最大优势是不会系统发生设备结垢堵塞问题,能保证整个脱硫系统能够安全有效的运行,同时镁法pH值控制在6.0~6.5之间,在这种条件下设备腐蚀问题也得到了一定程度的解决。镁法比石灰石吸收速率高,液气比可以小点点,可以节省循环泵电能。

  氧化镁法脱硫是一种前景较好的脱硫工艺,该工艺较为成熟,原料来源充足,在我国氧化镁的储量十分可观。因此氧化镁完全能够作为脱硫剂应用于各单位的脱硫系统中去。

  四、氨法脱硫

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  氨法烟气脱硫是一个十分典型的化工过程, 包括两个基本的化学反应过

  程:①吸收:SO2吸收生成为亚硫酸盐;②氧化:亚硫酸盐氧化为硫酸盐。氨法脱硫以水溶液中的SO2和NH3的反应为基础:

  吸收:SO2+H2O+xNH3=(NH4)xH2-xSO3(亚硫铵)

  主要吸收反应为SO2+H2O+(NH4)

  2SO

  3

 。2NH4HSO3(亚硫酸氢铵)

  氧化:(NH4)xH2-xSO3+1/2O2+(2-x)NH3=(NH4)2SO4(硫铵)

  这是回收法,其明显特点是:无二次废渣、废水和废气污染;回收SO2,生产硫铵,实现SO2回收价值的最大化。

 。ǘ)、氨法脱硫工艺流程:

  除尘后的烟气经引风机加压后,进入脱硫吸收系统的一级浓缩段,利用烟气中热量,蒸发硫酸铵液体的水分,烟气然后进入吸收段,烟气的二氧化硫与喷入的循环吸收液进行中和反应,亚硫酸铵溶液在脱硫塔外部循环泵的作用下,打到塔上部的喷淋层,经高效喷嘴雾化后形成高度叠加的喷淋

  区与烟气中残留的SO2等酸性气体进行吸收反应,生成亚硫酸氢铵落入到脱硫塔底部的集液池内,补充到集液池内的氨水与集液池内的亚硫酸氢铵进行中和反应生成亚硫酸铵,综合脱硫效率达到98%以上;如此循环往复SO2气体被大量吸收,使烟气得到净化。同时,烟气中含有的大部分的固体尘粒也被洗涤分离,此时脱硫过程完成。在烟气与脱硫浆液接触、洗涤过程中,SO2被浆液吸收,并发生如下总反应:

  SO2+2NH3+H2O=(NH4)2SO3

  SO2+(NH4)2SO3+H2O=2NH4HSO3

  NH3+ NH4HSO3=(NH4)2SO3

  通常在吸收段上部增加一段逃逸氨吸收段,采用清水循环吸收氨、亚硫酸铵,经净化后的烟气经过脱硫塔顶部除雾器将烟气中含有的大颗粒雾滴除去后,再经两层除沫器将烟气中含有的少量呈沫状的液滴阻挡以免被烟气带出塔体,此时烟气中的水雾及液滴均被阻挡沿塔壁流入塔底,烟气直接经塔顶烟囱排放大气,此时除雾过程完成。

  脱硫塔底生成的一定浓度的亚硫酸铵溶液,导出脱硫塔时,首先进入粉尘过滤装置,除去亚硫酸铵溶液中可能存在的除尘器未除尽的亚微米粉尘。经过滤机过滤后由滤液泵打入到特制的氧化器内,采用喷射器自身带入的空气氧化亚硫酸铵,亚硫酸铵溶液经过两级射流强制氧化生成硫酸铵溶液。发生如下的化学反应:

  2(NH4)2SO3+O2=2(NH4)2SO4

  氧化生成的硫酸铵溶液。由管道输送至回收部分的母液暂存池,打入系统的蒸发段内浓缩至44%以上的晶浆,将此晶浆送入稠厚器、离心机、干燥机等设备进行回收处理后通过半自动包装机包装外运,完成硫酸铵产品的回收。

  稠厚器溢流液以及离心后的母液溢流回蒸发器中,继续蒸发循环利用,至此回收过程完成。

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 。ㄈ、氨法脱硫特点

  1、完全资源化--变废为宝、化害为利

  氨回收法技术将回收的二氧化硫、氨全部转化为化肥,是一项真正意义上的将污染物全部资源化,符合循环经济要求的脱硫技术。

  2、脱硫副产物价值高

  3、装置阻力。谑≡诵械绾

  利用氨法脱硫的高活性,使液气比较常规湿法脱硫技术降低,脱硫塔的阻力仅为850Pa左右,系统阻力较常规脱硫技术节省循环水泵和风机电费,加压风机节电30%以上,另外,循环泵的功耗降低了近70%。

  4、装置设备占地小

  氨回收法脱硫装置无需原料预处理工序,副产物的生产过程也相对简单,总配置的设备在30台套左右,且处理量较少,设备选型无需太大。

  5、既脱硫又脱硝--适应环保更高要求

  氨对NOX同样有吸收作用。另外脱硫过程中形成的亚硫铵对NOX还具有还原作用,所以氨法脱硫的同时也可实现脱硝的目的,环保实测数据氮氧化物去除率为22.3% 。

  6、脱硫塔不易结垢。

  7、燃料含硫变化范围适应性强,特别是高含硫煤、高硫重油、高硫石油

  焦的脱硫,无二次污染。

  8、如果烟气温度大于110℃即可以利用烟气热量浓缩生产硫酸铵,节能环保。

  9、适用于有氨气或氨水的单位使用,如果采购液氨生产,现在的硫酸铵

  价格低,成本高无法盈利。

  五、双碱法脱硫

 。ㄒ唬、双碱法概述:

  双碱法烟气脱硫技术是利用氢氧化钠溶液作为启动脱硫剂,配制好的氢氧化钠溶液直接打入脱硫塔洗涤脱除烟气中SO2来达到烟气脱硫的目的,然后脱硫产物经脱硫剂再生池还原成氢氧化钠再打回脱硫塔内循环使用。双碱法是采用钠基脱硫剂进行塔内脱硫,由于钠基脱硫剂碱性强,吸收二氧化硫后反应产物溶解度大,不会造成过饱和结晶,造成结垢堵塞问题。另一方面脱硫产物被排入再生池内用氢氧化钙进行还原再生,再生出的钠基脱硫剂再被打回脱硫塔循环使用。双碱法脱硫工艺降低了投资及运行费用,比较适用于中小型锅炉进行脱硫改造。

 。ǘ)双碱法脱硫原理

  双碱法烟气脱硫工艺同石灰石/石灰等其他湿法脱硫反应机理类似,主要反应为烟气中的SO2先溶解于吸收液中,然后离解成H+和HSO3-;使用Na2CO3或NaOH 液吸收烟气中的SO2,生成HSO32-、SO32-与SO42-,反应方程式如下:

  脱硫反应

  Na2CO3 + SO2 → Na2SO3 + CO2↑(1)

  2NaOH + SO2 → Na2SO3 + H2O (2)

  Na2SO3+ SO2 + H2O → 2NaHSO3 (3)

  氧化过程

  Na2SO3 + 1/2O2 → Na2SO4 (4)

  NaHSO3 + 1/2O2 → NaHSO4 (5)

  ?再生过程

  Ca(OH)2 + Na2SO3 → 2 NaOH + CaSO3 (6)

  Ca(OH)2 + 2NaHSO3 → Na2SO3 + CaSO3.1/2H2O +3/2H2O (7)

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  脱硫工艺主要包括5个部分:

  (1)吸收剂制备与补充;

  (2)吸收剂浆液喷淋;

  (3)塔内雾滴与烟气接触混合;

  (4)再生池浆液还原钠基碱;

  (5)石膏脱水处理。

  烟气脱硫技术比较

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  1、脱硫效率90%以上。

  2、脱硫剂采用钠碱和石灰,塔内清液吸收,有效避免塔内结垢。

  3、液气比。谑⊥蚜蜓繁猛蹲屎偷绶。


  
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