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文檔簡介

1、SO2污染物(發電機尾氣,熔爐廢氣等)雙堿法處理。1、采用NaOH溶液為第一堿吸收煙氣中的SO2,然后再用石灰石或石灰作為第二堿處理吸收液,產物為石膏(CaSO4?2H2O),再生后的吸收液送回吸收塔循環使用。2、工藝流程脫硫工藝主要包括5個部分:(1)吸收劑制備與補充;(2)吸收劑漿液噴淋;塔內霧滴與煙氣接觸混合;再生池漿液還原鈉基堿;(5)石膏脫水處理。來自系統的煙氣經煙道從塔底進入脫硫塔,在脫硫塔內布置若干層旋流板,旋流板塔具有良好的氣液接觸條件,從塔頂噴下的堿液在旋流板上進行霧化使得上升煙氣與噴淋的堿液形成穩定的床層,接觸面積加大,反應凈化區形成氣、液、固三相混合強反應區,經脫硫洗滌后

2、的凈煙氣經過除霧器脫水后在引風機作用下通過煙囪排入大氣。系統設計循環水池及水循環系統,由池中PH計控制水池的酸堿度自動給水池中投放燒堿。Fe2O3給H2S脫硫及還原機理Fe2O3-H2O+3H2SFe2S3H2O+3H2OH=63KJ/molFe2O3-H2O+3H2s2FeS+S+4H2OH=103KJ/mol氧化鐵脫硫劑與H2S作用并放出熱量,根據氧化鐵的水合性質不同,產生以上不同的反應形式。Fe2S3H2O+3/2O2»Fe2O3-H2O+3SH=63KJ/molFeS-H2O+3/2O2+H2OFe2O3-H2O+2SH=63KJ/mol硫化鐵和三硫化二鐵在有氧的條件下以及適

3、宜的溫度下發生上述還原反應并放出熱量。可再生并產生硫磺。燒堿配藥罐4力口藥燒堿池*1F噴淋水泵廢氣一廢氣管一風機一旋流除塵塔一高空煙囪排放沉灰池石灰配藥罐加藥反應池(再生池)雙堿法煙氣脫硫工藝同石灰石/石灰等其他濕法脫硫反應機理類似,主要反應為煙氣中的SO2先溶解于吸收液中,然后離解成H+和HSO3-;SO2(g)=SO2(aq)(1)SO2(aq)+H2O(l)=H+HSO3=2H+SO32-;(2)式(1)為慢反應,是速度控制過程之一。然后H+與溶液中的OH-中和反應,生成鹽和水,促進SO2不斷被吸收溶解。具體反應方程式如下:2NaOH+SO2-Na2SO3+H2ONa2SO3+SO2+H

4、2O-2NaHSO3脫硫后的反應產物進入再生池內用另一種堿,一般是Ca(OH)2進行再生,再生反應過程如下:Ca(OH)2+Na2SO3-2NaOH+CaSO3Ca(OH)2+2NaHSO3-Na2SO3+CaSO3?1/2H2O+1/2H2O存在氧氣的條件下,還會發生以下反應:Ca(OH)2+Na2SO3+1/2O2+2H2O-2NaOH+CaSO4?H2O脫下的硫以亞硫酸鈣、硫酸鈣的形式析出,然后將其用泵打入石膏脫水處理系統或直接堆放、拋棄。再生的NaOH可以循環使用。山東省熱電設計院郝秉清脫硫技術按脫硫工藝與燃燒的結合點可分為:(1)燃燒前脫硫(如洗煤,微生物脫硫);(2)燃燒中脫硫(工

5、業型煤固硫、爐內噴鈣);(3)燃燒后脫硫,即煙氣脫硫(FlueGasDesulfurization,簡稱FGD)。FGD是目前世界上唯一大規模商業化應用的脫硫方式,是控制酸雨和二氧化硫污染的最主要技術手段。煙氣脫硫技術主要利用各種堿性的吸收劑或吸附劑捕集煙氣中的二氧化硫,將之轉化為較為穩定且易機械分離的硫化合物或單質硫,從而達到脫硫目的。FGD的方法按脫硫劑和脫硫產物含水量的多少可分為兩類:(1)濕法:即采用液體吸收劑如水或堿性溶液(或脫硫液)等洗滌以除去二氧化硫。(2)干法、半干法:用粉狀或粒狀吸收劑、吸附劑或催化劑以除去二氧化硫,循環和排出物為干態。按脫硫產物是否回用可分為回收法和拋棄法。

6、按照吸收二氧化硫后吸收劑的處理方式可分為再生法和非再生法(拋棄法)。目前,國內外燃煤或燃油電廠所采用的煙氣脫硫工藝多達百余種。在這些脫硫工藝中,有的技術較為成熟,已經達到商業化應用的水平,有的尚處于研究階段。業主要選擇工藝成熟、有大量相同規模運用業績的技術,尤其要選擇運用具有國外技術背景在國內有常年運行業績的脫硫技術。由于中小型電站規模小,難以對脫硫技術進行深入研究,所以最好選擇常用成熟技術,避免投資風險。以下是幾種常用的主要適用于中小型煙氣脫硫技術工藝的說明與比較。a、半干法、干法脫硫技術半干法脫硫工藝的特點是脫硫劑以液漿形態噴入反應吸收區,被煙氣加熱,液體蒸發,產生干態的副產品。干法脫硫技

7、術的特點是脫硫劑以干態噴入反應器,產生干態的副產品。已有成熟應用的半干法/干法工藝主要有噴霧干燥法和爐內噴鈣尾部增濕活化法及循環流化床法(CFB)等。其它半干法/干法脫硫技術由于脫硫效率、磨損、脫硫劑利用率等存在不少問題。b、循環流化床煙氣脫硫方法循環流化床煙氣脫硫工藝的反應機理是:以循環流化床原理為基礎,通過吸收劑的多次再循環,延長吸收劑與煙氣的接觸時間,以達到高效脫硫的目的。在塔內回流煙氣循環流化床反應器內,飛灰、Ca(OH)2粉末、煙氣及噴入的水分,在流化狀態下充分混合,強化了傳熱、傳質過程,加上Ca(OH)2粉末多次再循環,使實際反應的Ca/S比遠遠大于表觀Ca/S比,從而實現高效脫硫

8、。該工藝的特點是系統較簡單:其Ca/S比較其它半干法低,脫硫效率可達85%以上;設計緊湊,節省空間,易用于改造項目;吸收劑,脫硫灰均為干態,生產過程中不產生廢水,不易形成二次污染;固體顆粒停留時間長,提高了石灰利用率,降低了石灰耗量;排煙溫度高,煙囪、煙道無需做防腐處理。該工藝脫硫效率相對濕法較低,不適用于含硫率太高的煙氣脫硫;對鍋爐負荷變化的適應性差,運行控制要求較高,比較適合于負荷變化不大的中小型鍋爐,焚燒爐和工業窯爐。c、濕法脫硫技術濕法工藝是指脫硫劑以液漿形式噴入反應器,而脫硫產品也以液漿形式排出的系統。適用于中小型鍋爐煙氣脫硫技術,依采用的脫硫劑不同,常用的主要有石灰(石)法、氧化鎂

9、法、鈉法、雙堿法、氨法等幾類。濕法脫硫因其脫硫效率高、適應范圍廣而得到廣泛運用,市場占有率為85%以上。中小型脫硫產物的處理國內外多采用拋棄法處理。A、石灰(石)/石膏濕法脫硫工藝石灰(石)/石膏濕法脫硫工藝是采用石灰石(CaCO3)或石灰(ca*)作脫硫吸收劑原料,經消化處理后加水攪拌制成氫氧化鈣(Ca(OH)2)作為脫硫吸收漿。石灰或吸收劑漿液噴入吸收塔,吸附其中的SO2氣體,產生亞硫酸鈣,進而氧化為硫酸鈣(石膏)副產品。該工藝的優點主要是:1、脫硫效率高,在Ca/S比小于1.1的時候,脫硫效率可高達90%以上;2、吸收劑利用率高,可達到90%;3、吸收劑資源廣泛,價格低廉;4、適用于高硫

10、燃料,尤其適用于大容量電站鍋爐的煙氣處理;5、副產品為石膏,高品位石膏可用于建筑材料。該工藝的缺點是:1、系統復雜,占地面積大;2、造價高,一次性投資大;(在美國,單位一般造價在$150200/kW;在中國,重慶珞璜電廠一期煙氣脫硫工程2>60MW脫硫裝置占電廠總投資的11.15%,太原第一熱電廠高速平流簡易濕式300MW機組的600000m3/h脫硫裝置的單位造價約RMB650元/kW,杭州半山電廠2X125MW和北京第一熱電廠2>410t/h鍋爐脫硫裝置單位造價更高達RMB1600/KW);3、運行問題較多一一由于副產品CaSO4易沉積和粘結,所以,容易造成系統積垢,堵塞和磨損

11、;(而雙減法在系統內產物是Naso3,不會造成堵塞和積垢)4、運行費用高,高液/氣比所帶來的電、水循環和耗量非常大;5、副產品處理問題一一目前,世界上對該副產品處理,主要采用拋棄和再利用兩種方法:西歐和日本因缺乏石膏資源,所以用此副產品做建筑用石膏板,與此同時,當地建筑規范也為該產品的推廣使用提供了方便。但對副產品石膏的成分要求嚴格(CaSO4>96%)。在美國,因天然石膏資源豐富,空地較多,過去一般采用拋棄處理。在中國,天然石膏資源豐富,而石灰石的成分卻很難保證,因此脫硫石膏的成分不穩定,建筑行業很難采用;對于建在城市近郊或工業區的需要脫硫的電廠,又很難容納大量石膏渣液的拋棄,即使有空

12、閑場地拋棄,從長遠來講,仍然可能造成固體廢棄物的二次污染。因而副產物處理存在問題。6、由于該工藝技術成熟,運用廣泛,目前國家有相應技術規范,但國家環保總局在脫硫技術指導文件中明確指出該種方法適用于大型電站鍋爐的脫硫,中小鍋爐運用存在規模不經濟等問題。7、為適應國內中小型鍋爐的煙氣脫硫,對該工藝進行了改造運用,減少脫硫劑制備和石膏生成系統尚可,但其他部分的或缺帶來諸多問題,因此要謹慎用之。B、鈉基濕法脫硫工藝鈉基是指氫氧化鈉(NaOH),碳酸鈉(Na2CO3蘇打)或碳酸氫(NaHCO3小蘇打)。這三種物質與SO2有很強的反應能力,且都有很好的溶解度,吸收SO2后產生的副產品為硫酸鈉(Na2SO4

13、)等鹽類也都溶于水。因此,脫硫劑系統,吸收反應系統和副產品系統都在水溶液狀態下運行,可靠、簡便,易于自動控制。此外,鈉基還具有吸收其它酸性氣體(如HCl,HF,HBr)等的良好性能。因此,鈉基系統廣泛用于各工業生產過程的煙氣凈化,采用各類噴淋吸收塔。由于其系統簡單,液/氣比小,設備造價最低,占地最小。該種工藝的缺點是:由于脫硫劑的成本較高,脫硫系統經濟性不好,比較適用于脫硫劑自產或有充足鈉堿廢液的企業使用。C、雙堿法脫硫工藝為降低鈉基脫硫的運行費用,發展了雙堿法”工藝。雙堿法”是指脫硫吸收過程采用反應性能好的鈉基或鎂基吸收劑,其產生的副產品又與鈣基吸收劑反應,將鈉基或鎂基脫硫吸收劑再生還原重復

14、使用,再生反應中產生的石膏成為最終副產品。運用鈉基高效脫硫,消耗的卻是廉價的石灰石(石灰),該工藝綜合石灰法與鈉堿法的特點,解決了石灰法的效率低、易結垢問題,又具備鈉堿法吸收效率高的優點。由于脫硫和再生反應的復雜性,此法的理想實現有一定的工藝難度,目前正在逐步實踐和成熟中,適用于中小型鍋爐脫硫使用。脫硫副產物為亞硫酸鈣或硫酸鈣(氧化后),或將其氧化后制成石膏;或者直接將其與粉煤灰混合,可增加粉煤灰的塑性,增加粉煤灰作為鋪路底層墊層材料的強度。多數直接與鍋爐灰渣一起集中處理,不產生二次污染。D、氨法脫硫工藝該脫硫工藝以氨水為吸收劑,副產品為硫酸鏤。氨法脫硫作為一種脫硫工藝,在國內外都做過不少研究

15、,但均停留在試驗和小規模運用階段。目前主要運用于氨來源豐富方便和硫酸鏤便于處理的企業,如化肥廠或其附近。該工藝運用受限,究其原因主要有如下幾個:1、簡單氨法脫硫充其量只是表面上的脫硫,由于其噴水回收法實際上會造成大量的亞硫酸鏤的泄漏和氨的泄漏,而亞硫酸鏤易于分解(受熱60-70C即開始分解)出SO2,實際上等于沒處理,而且氨的泄漏本身又增加了污染。2、由德國比曉夫公司擁有專利技術的深度氨法脫硫工藝,雖然用專利技術解決了亞硫酸鏤和氨氣氣溶膠泄露的問題,但仍無法避免亞硫酸鏤分解的問題。而且其系統之復雜、投資之大要遠遠超過簡易氨法脫硫。3、氨法脫硫的副產物亞硫酸鏤/硫酸鏤的去向是氨法脫硫的另一個大問

16、題:(a)如果不回收,排向水體,會對環境水體造成巨大污染,引發富營養化等問題。國家環保法有明確規定,環境水體絕不容許排放亞硫酸鏤/硫酸鏤。同時,如果副產物不回收,則運行成本太高,企業不可能承受;(b)如果將副產物制成氨肥,則投資成本大大增加,而且氨肥能否銷售得出去也是一個未知數,畢竟市場氨肥的需求有限,氨法脫硫產生的氨肥的品質與普通市面上售氨肥的差別也是一個問題,硫酸鏤是一種低質氮肥,國內產量過剩,長期使用會使土壤板結。4、氨法脫硫的脫硫劑氨的運輸、貯存、防泄漏均有一定要求對于靠近城鎮區域內而言,易造成居民的抗議。總之,簡易氨法脫硫肯定不行,深度氨法脫硫的選擇要特別慎重。對于脫硫劑取得十分容易

17、,廢液又有去向的企業采用氨法脫硫技術也許是一個不錯的選擇。E、氫氧化鎂脫硫法氫氧化鎂脫硫技術是利用氫氧化鎂作為脫硫劑吸收煙氣中的二氧化硫,生成亞硫酸鎂,并通入空氣將亞硫酸鎂生成溶解度更大的硫酸鎂。氫氧化鎂作脫硫劑具有反應活性大、脫硫效率高、液氣比小等優點,因此具有綜合投資低,運行費用低等特點。氫氧化鎂吸收SO2的濕法脫硫方式是目前適合于中、小型鍋爐煙氣脫硫技術最為成熟的脫硫方式之一。綜合氫氧化鎂脫硫法具有以下四個特點:1、氧化鎂原料取得容易目前包括在日本、首爾、東南亞地區、臺灣地區等均有普遍使用的實績和經驗,而所使用的的氧化鎂大部分均來自大陸地區。我國擁有豐富的氧化鎂資源,儲量約為160億噸,

18、占全世界的80%左右,環渤海灣的山東、遼寧地區以及山西都有豐富的產量。由于廣泛地運用,使該技術相對于其他脫硫技術更加成熟。2、循環液呈溶液狀,不易結垢,不會堵塞。氫氧化鎂濕法的脫硫產物硫酸鎂是一種溶解度很大的物質,因此在吸收塔脫硫的反應過程中,不似石灰石(石灰)/石膏法會產生結垢或堵塞的問題。3、脫硫后溶液,處理后可直接排放,無二次污染。石灰石(石灰)/石膏法、氨/硫鏤法、氧化鎂法等所產生的產物都能綜合利用,但不同的回收方式都導致脫硫系統復雜、一次投資和運行費用的提高。因此,是否考慮脫硫副產物的利用,都必須針對每個項目進行綜合分析,如果氫氧化鎂脫硫產物進行綜合利用,可在濃縮干燥后再煨燒回用氧化

19、鎂,同時還可生產硫酸;脫硫產物也可在一定控制條件下生產附加值較大的七水硫酸鎂。但根據目前國內外運行之經驗,綜合考慮初投資和運行費用等,針對中小型鍋爐使用的氫氧化鎂脫硫法一般均使用拋棄法,即產生的硫酸鎂溶液經過濾后,將廢液直接排入河流或海中。當然,部分電廠可以根據自身條件,將廢液排入沖灰渣水池中再利用,或排入全廠廢水處理系統中統一處理。4、脫硫設備簡單,操作簡單,成本低。脫硫系統包括熟化系統、吸收系統、廢液處理系統,系統簡單明了,現場布置簡潔緊湊,系統運行安全可靠。綜上所述,每一種脫硫技術都有其特點,適用于不同的脫硫環境和要求。電廠依據自身環境標準要求、現場情況、脫硫劑供應和鍋爐規模及燃煤含硫多

20、少,結合脫硫技術特點,選擇投資省、技術成熟完善、運行安全可靠費用低和無二次污染的實用技術。對于大量中小型燃煤鍋爐或脫硫改造工程,由于情況各異或限于投資,對適宜脫硫技術的選擇變得尤為重要。燃煤二氧化硫排放污染防治技術政策的通知(環發200226號)中規定燃用含硫量煤的機組、或大容量機組(A200MW兩電廠鍋爐建設煙氣脫硫設施時,宜優先考慮采用濕式石灰石一石膏法工藝,脫硫率應保證在90%以上,投運率應保證在電廠正常發電時間的95%以上。燃用含硫量V2%煤的中小電廠鍋爐(V200MW=,或是剩余壽命低于10年的老機組建設煙氣脫硫設施時,在保證達標排放,并滿足S02排放總量控制要求的前提下,宜優先采用

21、半干法、干法或其它費用較低的成熟技術,脫硫率應保證在75%以上,投運率應保證在電廠正常發電時間的95%以上。針對65t/h-670t/h電站鍋爐,選擇何種技術,要依據企業具體情況和當地環保標準要求而定,要選擇成熟運用技術,確保安全可靠運行,以能夠因地制宜、以廢治廢的技術工藝為最佳。干法脫硫技術煤氣干法脫硫技術應用較早,最早應用于煤氣的干法脫硫技術是以沼鐵礦為脫硫劑的氧化鐵脫硫技術,之后,隨著煤氣脫硫活性炭的研究成功及其生產成本的相對降低,活性炭脫硫技術也開始被廣泛應用。2.1 氧化鐵脫硫技術最早使用的氧化鐵脫硫劑為沼鐵礦和人工氧化鐵,為增加其孔隙率,脫硫劑以木屑為填充料,再噴灑適量的水和少量熟

22、石灰,反復翻曬制成,其PH值一般為8-9左右,該種脫硫劑脫硫效率較低,必須塔外再生,再生困難,不久便被其他脫硫劑所取代。現在TF型脫硫劑應用較廣,該種脫硫劑脫硫效率較高,并可以進行塔內再生。氧化鐵脫硫和再生反應過程如下:(1)脫硫過程2Fe(OH)3+3H2S=Fe2s3+6H2OFe(OH)3+H2S=2Fe(OH)2+S+2H2OFe(OH)2+H2S=FeS+2H2O(2)再生過程2Fe2s2+3O2+6H2O=4Fe(OH)3+6S4FeS+3O2+6H2O=4Fe(OH)2+4S氧化鐵脫硫劑再生是一個放熱過程,如果再生過快,放熱劇烈,脫硫劑容易起火燃燒,這種火災現象曾在多個企業發生。活性氧化鐵脫硫工藝流程如圖12.2 活性炭脫硫技術活性炭脫硫主要是利用活性炭的催化和吸附作用,活性炭的催化活性很強,煤氣中的H2S在活性炭的催化作用下,與煤氣中少量的O2發生氧化反應,反應生成的單質S吸附于活性炭表面。當活性炭脫硫劑吸附達到飽和時,脫硫效率明顯下降,必須進行再生。活

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