各种烟气脱硫工艺对比
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各种脱硫工艺比较1脱硫工艺比较目前主要用于烟气脱硫工艺按形式可分为干法、半干法和湿法三大类。
干法干法常用的有炉内喷钙(石灰/石灰石),金属吸收等,干法脱硫属传统工艺,脱硫率普遍不高(<50%),工业应用较少。
半干法半干法使用较多的为塔内喷浆法,即将石灰制成石灰浆液,在塔内进行S02吸收,但由于石灰奖溶解S02的速度较慢,喷钙反应效率较低,Ca/S比较大,一般在以上(一般温法脱硫Ca/S比较为〜。
应用也不是很多。
湿法湿法脱硫为目前使用范围最广的脱硫方法,占脱硫总量的80%0 漫法脱硫根据脱硫的原料不同乂可分为石灰石/石灰法、氨法、钠碱法、钠钙双碱法、金属氧化物法、碱性硫酸铝法等,其中石灰石/石灰法、氨法、钠碱法、钠钙双碱法以及金属氧化物中的氧化镁法使用较为普遍。
1. 3. 1石灰石/石灰法石灰石法采用将石灰石粉碎成200〜300目大小的石灰粉,将其制成石灰浆液,在吸收塔内通过喷淋雾化使其与烟气接触,从而达到脱硫的目的。
该工艺需配备石灰石粉碎系统与石灰石粉化浆系统,由于石灰石活性较低,需通过增大吸收液的喷淋量,提高液气比,来保证足够的脱硫效率,因此运行费用较高。
石灰法是用石灰粉代替石灰石,石灰活性大大高于石灰石,可提高脱硫效率,石灰法主要存在的问题是塔内容易结垢,引起气液接触器(喷头或塔板)的堵塞。
1.3.2钠碱法钠碱法采用碳酸钠或氢氧化钠等碱性物质吸收烟气中的S02,并可副产高浓度S02气体或Na2S03,它具有吸收剂不挥发、溶解度大、活性高、吸收系统不堵塞等优点,适合于烟气SO2浓度比较高的废气SO2吸收处理。
但也存在副产回收困难、投资较高、运行费用高等缺点。
1. 3. 3氨法氨法采用氨水作为S02的吸收剂,S02与NH3反应可产生亚硫酸氨、亚硫酸氢氨与部分因氧化而产生的硫酸氨。
根据吸收液再生方法的不同,氨法可分为氨一酸法、氨一亚硫酸氨法和氨硫酸氨法。
氨法主要优点是脱硫效率高(与钠碱法相同),副产物可作为农业肥料。
一、石灰石/石灰-石膏法脱硫工艺一)、工作原理石灰石/石灰-石膏法烟气脱硫采用石灰石或石灰作为脱硫吸收剂,石灰石经破碎磨细成粉状与水混合搅拌成吸收浆液,当采用石灰为吸收剂时,石灰粉经消化处理后加水制成吸收剂浆液。
在吸收塔内,吸收浆液与烟气接触混合,烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及鼓入的氧化空气进行化学反应从而被脱除,最终反应产物为石膏。
二)、反应过程1、吸收SO2+ H2O—>H2SO3SO3+ H2O—>H2SO42、中和CaCO3+ H2SO3—>CaSO3+CO2+ H2OCaCO3+ H2SO4—>CaSO4+CO2+ H2OCaCO3+2HCl—>CaCl2+CO2+ H2OCaCO3+2HF—>CaF2+CO2+ H2O3、氧化2CaSO3+O2—>2 CaSO44、结晶CaSO4+ 2H2O—>CaSO4·2H2O三)、系统组成脱硫系统主要由烟气系统、吸收氧化系统、石灰石/石灰浆液制备系统、副产品处理系统、废水处理系统、公用系统(工艺水、压缩空气、事故浆液罐系统等)、电气控制系统等几部分组成。
四)、工艺流程锅炉/窑炉—>除尘器—>引风机—>吸收塔—>烟囱来自于锅炉或窑炉的烟气经过除尘后在引风机作用下进入吸收塔,吸收塔为逆流喷淋空塔结构,集吸收、氧化功能于一体,上部为吸收区,下部为氧化区,经过除尘后的烟气与吸收塔内的循环浆液逆向接触。
系统一般装3-5台浆液循环泵,每台循环泵对应一层雾化喷淋层。
当只有一台机组运行时或负荷较小时,可以停运1-2层喷淋层,此时系统仍保持较高的液气比,从而可达到所需的脱硫效果。
吸收区上部装二级除雾器,除雾器出口烟气中的游离水份不超过75mg/Nm3。
吸收SO2后的浆液进入循环氧化区,在循环氧化区中,亚硫酸钙被鼓入的空气氧化成石膏晶体。
同时,由吸收剂制备系统向吸收氧化系统供给新鲜的石灰石浆液,用于补充被消耗掉的石灰石,使吸收浆液保持一定的pH值。
目前广泛使用的5种脱硫工艺技术方案简介目录目前广泛使用的5种脱硫工艺技术方案简介 (1)1、湿法烟气脱硫工艺 (1)2、半干法烟气脱硫工艺 (3)3、烟气循环流化床脱硫工艺 (4)4、干法脱硫工艺 (5)5、NID半干法烟气脱硫 (6)目前世界上燃煤电厂烟气脱硫工艺方法很多,这些方法的应用主要取决于锅炉容量和调峰要求、燃烧设备的类型、燃料的种类和含硫量的多少、脱硫率、脱硫剂的供应条件及电厂的地理条件、副产品的利用等因素。
近年来,我国电力工业部门在烟气脱硫技术引进工作方面加大了力度,对目前世界上电厂锅炉较广泛采用的脱硫工艺都有成功运行工程,主要有湿法烟气脱硫、干法烟气脱硫和半干法烟气脱硫。
现将目前应用较为广泛的几种脱硫工艺原理、特点及其应用状况简要说明如下:1、湿法烟气脱硫工艺湿法烟气脱硫包括石灰石/石灰-石膏法烟气脱硫、海水烟气脱硫和用钠基、镁基、氨作吸收剂,一般用于小型电厂和工业锅炉。
氨洗涤法可达很高的脱硫效率,副产物硫酸铵和硝酸铵是可出售的化肥。
以海水为吸收剂的工艺具有结构简单、不用投加化学品、投资小和运行费用低等特点。
而以石灰石/石灰-石膏法湿法烟气脱硫应用最广。
《石灰石/石灰-石膏法烟气脱硫工程设计规范》中关于湿法烟气脱硫工艺的选择原则为:燃用含硫量Sar≥2%煤的机组或大容量机组(200MW及以上)的电厂锅炉建设烟气脱硫装置时,宜优先采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺,脱硫率应保证在96%以上。
湿法烟气脱硫工艺采用碱性浆液或溶液作吸收剂,其中石灰石/石灰-石膏湿法脱硫是目前世界上技术最成熟、应用最广,运行最可靠的脱硫工艺方法,石灰石经破碎磨细成粉状与水混合搅拌制成吸收剂浆液;也可以将石灰石直接湿磨成石灰石浆液。
石灰石或石灰浆液在吸收塔内,与烟气接触混合,烟气中的SO2与浆液中的碳酸钙以及鼓入的氧化空气进行化学反应,最终反应产物为石膏,经脱水装置脱水后可抛弃,也可以石膏形式回收。
由于吸收剂浆液的循环利用,脱硫吸收剂的利用率很高。
4种干法烟气脱硫技术、工艺原理及其优缺点图文并茂详解优点:干法烟气脱硫技术为气同反应,相对于湿法脱硫系统来说,设备简单,占地面积小、投资和运行费用较低、操作方便、能耗低、生成物便于处置、无污水处理系统等。
缺点:但反应速度慢,脱硫率低,先进的可达60-80%。
但目前此种方法脱硫效率较低,吸收剂利用率低,磨损、结垢现象比较严重,在设备维护方面难度较大,设备运行的稳定性、可靠性不高,且寿命较短,限制了此种方法的应用。
分类:常用的干法烟气脱硫技术有活性碳吸附法、电子束辐射法、荷电干式吸收剂喷射法、金属氧化物脱硫法等。
典型的干法脱硫系统是将脱硫剂(如石灰石、白云石或消石灰)直接喷入炉内。
以石灰石为例,在高温下煅烧时,脱硫剂煅烧后形成多孔的氧化钙颗粒,它和烟气中的SO2反应生成硫酸钙,达到脱硫的目的。
干法烟气脱硫技术在钢铁行业中已经有应用于于大型转炉和高炉的例子,对于中小型高炉该方法则不太适用。
优点:是工艺过程简单,无污水、污酸处理问题,能耗低,特别是净化后烟气温度较高,有利于烟囱排气扩散,不会产生“白烟”现象,净化后的烟气不需要二次加热,腐蚀性小;缺点:是脱硫效率较低,设备庞大、投资大、占地面积大,操作技术要求高。
常见的干法脱硫技术有。
A 、活性炭吸附法:原理:SO2被活性碳吸附并被催化氧化为三氧化硫(SO3),再与水反应生成H2SO4,饱和后的活性碳可通过水洗或加热再生,同时生成稀H2SO4或高浓度SO2。
可获得副产品H2SO4,液态SO2和单质硫,即可以有效地控制SO2的排放,又可以回收硫资源。
该技术开发出成本低、选择吸附性能强的ZL30,ZIA0,进一步完善了活性炭的工艺,使烟气中SO2吸附率达到95.8%,达到国家排放标准。
B 、电子束辐射法:原理:用高能电子束照射烟气,生成大量的活性物质,将烟气中的SO2和氮氧化物氧化为SO3和二氧化氮(NO2),进一步生成H2SO4和硝酸(NaNO3),并被氨(NH3)或石灰石(CaCO3)吸收剂吸收C 、荷电干式吸收剂喷射脱硫法(CD.SI):原理:吸收剂以高速流过喷射单元产生的高压静电电晕充电区,使吸收剂带有静电荷,当吸收剂被喷射到烟气流中,吸收剂因带同种电荷而互相排斥,表面充分暴露,使脱硫效率大幅度提高。
当代化工研究Modem Chemical Research158工艺与设备2019 ・ 06焦化厂几种烟气脱硫工艺的对比和分析*朱进(潞安焦化有限责任公司山西046000)摘耍:我国是焦炭生产和使用大国,每年约生产和使用5亿吨焦炭,焦炭在生产过程中产生了大量的焦炉烟气,以前通过烟筒排放到大 气中,排放物中有SO?、NOx 及粉尘等,造成了环境严重污染,2012年6月,环境保护部及国家质量监督检验检疫局联合发布了《炼焦化学 工业污染物排放标准》,明确规定了焦化工业餉大气污染物排放标准,对于国家重点环保治理城市26+2执行超低排放标准,要求烟气中 SO?不超30mg/m 1*3 , NOx 不超150mg/m 3,粉尘不超15mg/m 3;目前所有焦化厂均安装了烟气脱硫装置,目前国内运行较好的脱硫工艺主要三 种,分别是:SDS 工艺、CFB 工艺、SDA 工艺,本文就是对这三种工艺进行比较分析,以便同行进行选择.1. S DS 干法脱硫工艺描述及反应原理该工艺由烟气系统、制粉及烟道喷射脱硫系统、压缩空气 系统等组成。
配套通风除尘、供配电、仪表与控制、暖通等。
脱硫系统采用脱硫剂为外购袋装25kg/袋小苏打(吸 潮性强),其品质要求如下:入料粒度:W3mm,正常粒度 50〜70um (NaHC03),纯度M90%。
由于外购小苏打颗粒度较大,不能直接使用,因此 需经闭式机械磨研磨成合格的产品(粒度800目90%通过,20-30um )。
通过风机和管网送入至烟道反应器内。
⑴SDS 工艺脱硫原理在原烟气烟道上设置一反应器,通过高效的SDS 干法脱 硫喷射及均布装置,将脱硫剂(20〜30U m )喷入烟道反应器内。
脱硫剂在反应器内被热激活,比表面积迅速增大,与 烟气充分接触,发生物理、化学反应,烟气中的SO?等酸性 物质被吸收。
然后通过除尘后经引风机送至原烟囱排放。
SDS 脱硫工艺机理如下:2NaHC03+S02+l/202^Na 2S04+2C02+H 202NaHC03+S03^Na 2S04+2C02+H 20(2) SDS 脱硫工艺技术优势SDS 脱硫工艺具有良好的、适宜的调节特性,脱硫装置运行及停运不影响主机的连续运行,脱硫系统的负荷范围与 主机负荷范围相协调,保证脱硫系统可靠和稳定地连续运行。
燃煤电厂各种干法、半干法、湿法脱硫技术及优缺点汇总目前,湿法烟气脱硫技术最为成熟,已得到大规模工业化应用,但由于投资成本高还需对工艺和设备开展优化;干法烟气脱硫技术不存在腐蚀和结露等问题,但脱硫率远低于湿法脱硫技术,一般单想电厂都不会选用,须进一步开发基于新脱硫原理的干法脱硫工艺;半干法脱硫技术脱硫率高,但不适合大容量燃烧设备。
不同的工况选择最符合的脱硫方法才会得到最大的经济效益,接下来根据电厂脱硫技术的选择原则来分析各种工艺的优缺点、适用条件。
电厂脱硫技术的选择原则:1、脱硫技术相对成熟,脱硫效率高,能到达环保控制要求,已经得到推广与应用。
2、脱硫成本比较经济合理,包括前期投资和后期运营。
3、脱硫所产生的副产品是否好处理,最好不造成二次污染,或者具有可回收利用价值。
4、对发电燃煤煤质不受影响,及对硫含量适用范围广。
5、脱硫剂的能够长期的供给,且价格要低廉一、干法脱硫干法脱硫工艺工艺用于电厂烟气脱硫始于20世纪80年代初。
传统的干法脱硫工艺主要有干法喷钙脱硫工艺、荷电干法吸收剂喷射脱硫法、电子束照射法、吸附法等。
传统的干法脱硫技术有工艺简单投资少,设备简占地面积小且不存在腐蚀和结露,副产品是固态无二次污染等优点,在缺水地区优势明显。
但是脱硫效率很低,一般脱硫效率只能到达70%左右,难以满足排放要求。
干法喷钙脱硫工艺工艺介绍磨细的石灰石粉通过气力方式喷人锅炉炉膛中温度为900〜1250。
C的区域在炉内发生的化学反应包括石灰石的分解和煨烧,S02和SO3与生成的Cao之间的反应。
颗粒状的反应产物与飞灰的混合物被烟气流带人活化塔中;剩余的CaO与水反应,在活化塔内生成Ca(OH)2,而Ca(OH)2很快与S02反应生成CaSo3,其中部分CaSO3被氧化成CaSo4;脱硫产物呈干粉状,大部分与飞灰一起被电除尘器收集下来,其余的从活化塔底部分离出来从电除尘器和活化塔底部收集到的部分飞灰通过再循环返回活化塔中。
焦炉烟气脱硫脱硝常见工艺流程对比摘要:对比了焦炉烟气脱硫脱硝的三种常见工艺的优缺点,对于焦炉烟气含有粘性焦油的特点,综合各工艺的实际效果,认为旋转喷雾干燥法(SDA)脱硫+除尘脱硝一体化装置+风机的工艺较适用于焦炉烟气脱硫脱硝。
该流程脱硫温降低,每整套净化工艺流程短、主体设备少,不涉及多次换热,占地、能耗均有优势。
关键词:焦炉烟气;脱硫脱硝;工艺流程对比1 技术背景国家环境保护部在2016年11月下发了《关于实施工业污染源全面达标排放计划的通知》(环环监〔2016〕172号)文件,各级政府均开始要求焦化行业全面达到《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171-2012)中的排放指标要求,许多焦化企业面临“不达标,即关停”的生死考验,所以选择合适的焦炉烟气脱硫脱硝工艺流程并立即实施已刻不容缓。
2 常见工艺流程对比目前焦炉烟气脱硫脱硝主要有三种不同的工艺路线,优缺点比较如下:2.1SCR脱硝+风机+GGH降温+氨法脱硫+GGH升温+湿法电除尘此工艺路线的优点是余热锅炉可以回收更多热量。
此工艺路线的缺点是脱硝催化剂处于不利位置。
焦炉烟气中的SO2会被催化剂氧化成相对较多的SO3,SO3与氨反应生成硫酸氢铵,气态硫酸氢铵随着烟气温度降低,凝结成液态(270℃以下),长期运行会粘附、堵塞催化剂,降低脱硝催化剂的脱硝效率。
焦炉烟气中含有~30mg/Nm3颗粒物,直接排放不达标,必须设置湿法电除尘器,此项的设备费用和能耗极大。
2.2 活性炭吸附脱硫+氨气脱硝+活性炭再生装置此工艺路线的优点是可以同时进行脱硫脱硝;生产过程中无需工艺水,不仅避免了废水处理难题,而且烟气温降小,可以省去烟气冷却和再热等环节。
此工艺路线的缺点是目前技术不成熟,仍有许多关键问题尚未解决。
首先是吸附容量低:出口SO2很难达到30mg/Nm3以下的标准,且吸附速率慢。
其次,活性炭工艺再生频繁,炭原料损失高,运营成本不尽如人意。
最后,本工艺设备并不可靠,塔器内壁易被氨盐腐蚀,且塔内温度分布不均匀,容易形成热点甚至引起着火。
双氧水脱硫技术方案一、项目概况(略)二、烟气脱硫技术选择2.1现有烟气脱硫技术比较综合国内外各种烟气脱硫技术,主要分为湿法、半干法、干法烟气脱硫,各类脱硫方法简介如下:表1 烟气脱硫工艺对比表以下为国内数家企业烟气脱硫工艺分析表表2 国内企业烟气脱硫工艺使用情况表综合以上分析我们可以得出以下结论:①各种脱硫方法中,湿法的脱硫效率最高,可达95%以上;半干法可达80~85%;干法及炉内喷钙的脱硫效率通常为70%以上。
②各类脱硫方法中,炉内喷钙脱硫方法的钙/硫比(Ca/S)最高,可达2.5以上,③通常湿法脱硫占地面积最大,半干法次之,炉内喷钙又次之,干法脱硫占地面积较小。
CDSI脱硫方法工艺流程简明,结构紧凑,因此,占地面积最省,其占地面积仅为其它脱硫方法的1/40~1/15。
④如果在相同规模的工程中应用,一般湿法的投资比例最高,半干法次之,干法最低。
各种脱硫方法的单位运行成本时,如不包括偿还贷款,则湿法、半干法及干法脱硫的运行成本相差不是很大。
2.2烟气脱硫工艺选定鉴于我国日益严格的环保要求及绿色冶炼方向,以及XX集团的具体情况,我们需要选择脱硫率高的湿法脱硫工艺,钠碱法、亚硫酸钠法脱硫效果好,但脱硫运行成本相对较高,同时会产生含有亚硫酸钠的脱硫废液COD浓度较高,需要进行专门处理;钙法脱硫运行成本相对较低,但会产生含有砷和其它重金属的脱硫渣需要进行处置;双氧水法脱硫运行成本也比较低,吸收二氧化硫产生的稀硫酸可以回用于配酸或回用于湿法冶炼系统利用,没有废物产生。
根据xx公司烟气采用双氧水法脱硫的实际运行情况看,运行效果好,运行成本相对较低,吸收二氧化硫产生的稀硫酸可以回用于湿法冶炼系统利用,没有废物产生,推荐采用采用双氧水法脱硫对制酸尾气进行处理。
双氧水烟气脱硫技术在国外已经使用多年,目前都运行正常,能确保烟气二氧化硫达标排放。
三、项目设计3.1 设计范围及原则3.1.1总体设计原则1)设计必须符合适用的要求:选择的处理工艺、构筑物(建筑物)型式、主要设备、设计标准和数据等,应最大限度地满足使用的需要,以保证烟气脱硫系统功能的实现。
CFB-FGD、NID、RCFB-FGD三种脱硫工艺的比较一、烟气循环流化床干法脱硫技术(CFB-FGD):烟气循环流化床干法脱硫技术是德国鲁奇能捷斯(LLAG)公司最早在上世纪七十年代末开始了循环流化床烟气脱硫技术的研究,经过近三十年的不断改进(主要是在90年代中后期),解决了烟气循环流化床干法脱硫技术在负荷适应性、煤种适应性、物料流动性、可靠性、大型化应用等方面的问题,使烟气循环流化床脱硫技术得以成熟地进行工业应用。
德国鲁奇能捷斯(LLAG)公司是世界上最早从事烟气治理设备研制和生产的企业,已有一百多年的历史(静电除尘器的除尘效率计算公式---多依奇公式,就是该公司多依奇先生在上世纪初发明的)。
迄今为止,德国LLAG公司的循环流化床干法脱硫技术在全世界已有约50多套应用业绩。
其中包括世界上成功运行的300MW机组配套配套业绩。
从已投运装置的情况看,LLAG的烟气循环流化床技术,在脱硫率、Ca/S比、负荷适应能力、系统阻力、可控性、系统配置灵活性、可靠性等多项技术指标上,居于世界领先水平。
德国LLAG公司的烟气循环流化床脱硫技术的主要特点说明如下:1、采用流化床脱硫塔,一炉一塔。
2、塔内烟气流速约5m/s,烟气与脱硫剂的接触时间大于8秒钟以上,有利于脱硫效率的保证和脱硫灰水分的充分蒸发,提高整个系统的可靠性。
另外,长达8秒的接触时间为高脱硫率提供了的保证。
3、将物料和水分开单独加入到吸收塔内,加水的位置位于流化床颗粒浓度最大和湍动能最大的区域,采用单根回流式高压喷嘴,注入到塔内的雾化水的粒径小于200μ,通过气流和以大量激烈湍动的颗粒,促使脱硫反应的降温水得到有效的蒸发。
4、采用回流式高压喷嘴单喷嘴,水泵的出水设计量是喷嘴注水量的数倍,适应烟温变化的能力较强。
5、脱硫灰和吸收剂均从文丘里下部烟气高温段注入,抑制和减少了强吸水性物质的产生,提高了脱硫灰的流动性,解决了脱硫灰过度抱团、黏结的问题。
四种脱硫方法工艺简介石灰石/石灰-石膏法是一种常见的烟气脱硫工艺。
该工艺采用石灰石或石灰作为脱硫吸收剂,通过化学反应将烟气中的二氧化硫脱除,最终产生石膏。
具体工作原理是将石灰石或石灰粉破碎磨细成粉状,与水混合搅拌成吸收浆液。
在吸收塔内,吸收浆液与烟气接触混合,进行化学反应,最终产生石膏。
整个工艺过程包括吸收、中和、氧化和结晶四个步骤。
在吸收过程中,烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及鼓入的氧化空气进行化学反应,产生亚硫酸钙。
在中和过程中,亚硫酸钙与碳酸钙反应,产生硫酸钙和二氧化碳。
在氧化过程中,亚硫酸钙被鼓入的空气氧化成石膏晶体。
最后,在结晶过程中,产生的石膏经过脱水形成固体副产品。
该工艺的系统主要由烟气系统、吸收氧化系统、石灰石/石灰浆液制备系统、副产品处理系统、废水处理系统、公用系统和电气控制系统等几部分组成。
整个工艺流程包括锅炉/窑炉、除尘器、引风机、吸收塔和烟囱等。
该工艺的脱硫效率高,可保证95%以上。
同时,该工艺应用最为广泛,技术成熟,运行可靠性好。
脱硫系统由烟气系统、吸收塔系统、氢氧化镁浆液制备系统、浓缩塔系统、副产品处理系统、废水处理系统、公用系统(工艺水、压缩空气、事故浆液罐系统等)和电气控制系统组成。
工艺流程为锅炉/窑炉—>除尘器—>引风机—>浓缩塔—>吸收塔—>烟囱。
烟气经过除尘器后,通过引风机进入浓缩塔和吸收塔。
吸收塔为逆流喷淋空塔结构,集吸收、氧化功能于一体。
经过除尘后的烟气与吸收塔内的循环浆液逆向接触。
系统一般装有3-4台浆液循环泵,每台循环泵对应一层雾化喷淋层。
吸收区上部装有二级除雾器,除雾器出口烟气中的游离水份不超过75mg/Nm3.吸收SO2后的浆液进入循环氧化区,在循环氧化区中,亚硫酸镁被鼓入的空气氧化成硫酸镁晶体。
同时,由吸收剂制备系统向吸收氧化系统供给新鲜的氢氧化镁浆液,用于补充被消耗掉的氢氧化镁,使吸收浆液保持一定的pH值。
反应生成物浆液达到一定密度时先排至吸收塔前的浓缩塔,经浓缩后进入脱硫副产品系统,经过脱水形成硫酸镁晶体。
烟气脱硫工艺技术的优缺点比较烟气脱硫(Flue gas desulfurization,简称FGD)主要是指从燃烧后的烟气中或者其他工业废气中除去硫氧化物的工艺技术。
根据在烟气脱硫技术中脱硫剂的以上对湿法、干法和半干法三类脱硫技术进行了简单的总体比较,接下来将会分别介绍几种这三类的具体脱硫方法并比较各自的优缺点。
1.湿法烟气脱硫技术(WFGD)(1)湿式石灰石/石灰-石膏法这种方法实质上就是喷雾干燥法脱硫的湿法,烟气经电除尘后进入脱硫反应吸收塔,石灰石制成石灰浆液后用泵打入吸收塔,吸收塔结构和型式颇多,有单塔也有双塔,有空塔也有填料层塔。
不管哪种型式的反应塔,它都由吸收塔和塔底浆池两部分组成。
脱硫过程分别在吸收塔和浆池的溶液中完成,其反应式如下:SO2+H2O→H++HSO3-H++HSO3-+1/2O2→2H++SO42-CaCO3+2H++SO42-+H2O→CaSO4·2H2O+CO2浆池中形成的CaSO4·2H2O由专用泵抽至石膏制备系统,在石膏制备系统中经浓缩脱水至含水10%以下的石膏制品。
该脱硫方法技术比较成熟,生产运行安全可靠,脱硫率高达90%~95%。
为此,在国外烟气脱硫装置中占主导地位,一般在大型发电厂中使用。
但这种方法系统复杂、设备庞大、耗水量大、一次性投资大,脱硫后排烟温度低影响大气扩散,为此,系统中必须要安装加热烟气的气-气加热器。
副产品石膏质量不高,销售困难,抛弃和长期堆放又会产生二次污染。
石灰石膏法最大的缺点是系统复杂,设备投资大(占电站总投资15%~20%),为此,必须简化系统和优化设备。
在简化系统方面,可采用除尘、吸收、氧化一体化的吸收塔、烟囱组合型吸收塔等,这些简化系统都是日本川崎重工和三菱重工开发的。
另一个庞大的设备是气-气加热器,如果排烟温度能达到80℃,或者吸收塔至烟道、烟囱材料允许低温排放,则可不设气-气加热器。
(2)氧化镁法氧化镁法在美国的烟气脱硫系统中也是较常用的一种方法,目前美国已有多套MgO法装置在电厂运转。
常见的十七种脱硫工艺原理及工艺图石灰石/石灰-石膏法烟气脱硫01工作原理石灰石/石灰-石膏法烟气脱硫采用石灰石或石灰作为脱硫吸收剂,石灰石经破碎磨细成粉状与水混合搅拌成吸收浆液,当采用石灰为吸收剂时,石灰粉经消化处理后加水制成吸收剂浆液。
在吸收塔内,吸收浆液与烟气接触混合,烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及鼓入的氧化空气进行化学反应从而被脱除,最终反应产物为石膏。
02反应过程(1)吸收SO2 + H2O—> H2SO3SO3 + H2O—> H2SO4(2)中和CaCO3 + H2SO3 —> CaSO3+CO2 + H2OCaCO3 + H2SO4 —> CaSO4+CO2 + H2OCaCO3 +2HCl—> CaCl2+CO2 + H2OCaCO3 +2HF —>CaF2+CO2 + H2O(3)氧化2CaSO3+O2—>2CaSO4(4)结晶CaSO4+ 2H2O —>CaSO4 ·2H2O03系统组成脱硫系统主要由烟气系统、吸收氧化系统、石灰石/石灰浆液制备系统、副产品处理系统、废水处理系统、公用系统(工艺水、压缩空气、事故浆液罐系统等)、电气控制系统等几部分组成。
04工艺流程锅炉/窑炉—>除尘器—>引风机—>吸收塔—>烟囱来自于锅炉或窑炉的烟气经过除尘后在引风机作用下进入吸收塔,吸收塔为逆流喷淋空塔结构,集吸收、氧化功能于一体,上部为吸收区,下部为氧化区,经过除尘后的烟气与吸收塔内的循环浆液逆向接触。
系统一般装3-5台浆液循环泵,每台循环泵对应一层雾化喷淋层。
当只有一台机组运行时或负荷较小时,可以停运1-2层喷淋层,此时系统仍保持较高的液气比,从而可达到所需的脱硫效果。
吸收区上部装二级除雾器,除雾器出口烟气中的游离水份不超过75mg/N m3。
吸收SO2后的浆液进入循环氧化区,在循环氧化区中,亚硫酸钙被鼓入的空气氧化成石膏晶体。
湿法与半干法烟气脱硫工艺技术比较随着国家环保政策的日益严格,对火力发电厂锅炉烟气脱硫、除尘的要求也更加严格,现行超净排放标准一般为粉尘:≤5mg/Nm³,二氧化硫:≤35mg/Nm³;部分地区甚至要求超超净排放,粉尘:≤2mg/Nm³,二氧化硫:≤8mg/Nm³等,如此要求对火力发电厂烟气脱硫、除尘工艺也提出了更高的要求。
现行火力发电厂锅炉烟气脱硫工艺主要分为湿法和半干法两种,两种脱硫方式结合不同的除尘工艺,共同组成了烟气脱硫、除尘处理工艺。
现就两种不同的工艺路线做出相应比较,明确相关优缺点,可作为工艺路线选取的参考。
一、工艺路线比较1.湿法脱硫主要工艺路线石灰石-石膏湿法工艺路线流程见下图:图1石灰石-石膏湿法工艺路线流程示意图湿法脱硫采用GaCO3作为脱硫剂,核心装置为脱硫塔,GaCO3粉经制浆系统后,以浆液形式经喷淋系统进入脱硫塔,在脱硫塔内与SO2反应,最终以GaSO4形式将SO2固化脱除。
其它系统包含增加脱硫剂利用效率的浆液循环系统,增加GaSO3到GaSO4转化的氧化系统,浆液外排系统,浆液的脱水系统等。
为降低大量粉尘进入脱硫塔,对脱硫循环浆液造成不利影响,一般在烟气进入脱硫塔前,须进行脱尘处理。
而又由于湿法脱硫塔顶部仅设有除雾器,对液滴脱除效率不高,要达到粉尘超净排放,一般需在脱硫塔后配套湿式电除尘器来实现。
故整体处理工艺一般如下:锅炉烟气经SCR脱硝处理后,一级配套高效除尘器(电袋、布袋除尘器、电除尘器)进行脱硫前除尘,保证脱硫入口烟气粉尘浓度满足要求。
经一级除尘后烟气进入湿法喷淋塔进行脱除SO2反应。
由于湿法脱硫反应环境无法脱除烟气中以细微硫酸雾滴存在的SO3,在湿法喷淋塔之后必须进一步配套湿式电除尘器来实现脱除。
配套的二级湿式电除尘器同时肩负粉尘减排提效作用。
由于湿法路线后级脱硫及除尘均在湿式环境下进行,为了提高排烟温度,系统通常还同时配套换热器。
脱硫工艺是用湿法、半湿法还是干法,看完这篇就知道了导读目前烟气脱硫技术种类达几十种,按脱硫过程是否加水和脱硫产物的干湿形态,烟气脱硫分为:湿法、半干法、干法三大类脱硫工艺。
湿法脱硫技术较为成熟,效率高,操作简单。
一、湿法烟气脱硫技术优点:湿法烟气脱硫技术为气液反应,反应速度快,脱硫效率高,一般均高于90%,技术成熟,适用面广。
湿法脱硫技术比较成熟,生产运行安全可靠,在众多的脱硫技术中,始终占据主导地位,占脱硫总装机容量的80%以上。
缺点:生成物是液体或淤渣,较难处理,设备腐蚀性严重,洗涤后烟气需再热,能耗高,占地面积大,投资和运行费用高。
系统复杂、设备庞大、耗水量大、一次性投资高,一般适用于大型电厂。
分类:常用的湿法烟气脱硫技术有石灰石-石膏法、间接的石灰石-石膏法、柠檬吸收法等。
技术路线A、石灰石/石灰-石膏法原理:是利用石灰石或石灰浆液吸收烟气中的SO2,生成亚硫酸钙,经分离的亚硫酸钙(CaSO3)可以抛弃,也可以氧化为硫酸钙(CaSO4),以石膏形式回收。
是目前世界上技术最成熟、运行状况最稳定的脱硫工艺,脱硫效率达到90%以上。
目前传统的石灰石/石灰—石膏法烟气脱硫工艺在现在的中国市场应用是比较广泛的,其采用钙基脱硫剂吸收二氧化硫后生成的亚硫酸钙、硫酸钙,由于其溶解度较小,极易在脱硫塔内及管道内形成结垢、堵塞现象。
对比石灰石法脱硫技术,双碱法烟气脱硫技术则克服了石灰石—石灰法容易结垢的缺点。
B 、间接石灰石-石膏法:常见的间接石灰石-石膏法有:钠碱双碱法、碱性硫酸铝法和稀硫酸吸收法等。
原理:钠碱、碱性氧化铝(Al2O3·nH2O)或稀硫酸(H2SO4)吸收SO2,生成的吸收液与石灰石反应而得以再生,并生成石膏。
该法操作简单,二次污染少,无结垢和堵塞问题,脱硫效率高,但是生成的石膏产品质量较差。
C、柠檬吸收法:原理:柠檬酸(H3C6H5O7·H2O)溶液具有较好的缓冲性能,当SO2气体通过柠檬酸盐液体时,烟气中的SO2与水中H发生反应生成H2SO3络合物,SO2吸收率在99%以上。
常用的烟气脱硫工艺
常用的烟气脱硫工艺包括湿法烟气脱硫工艺和干法烟气脱硫工艺。
以下是其中几种常用的烟气脱硫工艺:
1. 石灰石石膏法:将石灰石(CaCO3)喷入含二氧化硫(SO2)的烟气中,产生石膏(CaSO4·2H2O)。
石膏可以用于建材等领域。
2. 流化床湿法烟气脱硫法:将氨(NH3)溶液喷入流化床中的烟气中,氨与二氧化硫发生反应生成硫酸铵(NH4HSO4),然后通过变形过程生成硫酸铵((NH4)2SO4),并与水一起形成硫酸铵水溶液。
3. 半干法烟气脱硫法:将喷雾剂使用分散喷雾器雾化成细小颗粒,喷洒到烟气脱硫装置上,形成液体薄膜。
烟气中的二氧化硫溶解在薄膜中,并与其它气体或颗粒发生反应生成晶体硫酸钙。
4. 选择性催化还原(SCR)烟气脱硝法:通过催化剂将氨(NH3)作为还原剂注入含氮氧化物的烟气中,氨与氮氧化物反应生成氮气和水,并通过催化剂使反应达到高效。
这些工艺根据不同的烟气成分和要求可以选择不同的组合或改进。
1脱硫工艺的选择目前国外脱硫技术已有多种,而应用较为广泛的主要有:湿式石灰石/石膏法、烟气循环流化床法、新型一体化脱硫(NID)工艺、旋转喷雾半干法、炉内喷钙-尾部加湿活化法等。
国内目前通过引进技术、合资以及自行开发已基本掌握了以上几种脱硫技术,并使这几种脱硫技术在国内不同容量机组上均有应用。
1.1 湿式石灰石/石膏法湿式石灰石/石膏法其工艺特点是采用石灰石浆液作为脱硫剂,经吸收、氧化和除雾等处理过程,形成副产品石膏。
其工艺成熟、适用于不同容量的机组,应用范围最广,脱硫剂利用充分,脱硫效率可达90%以上。
并且脱硫剂来源丰富,价格较低,副产品石膏利用前景较好。
其不足之处是系统比较复杂,占地面积大,初投资及厂用电较高,一般需进行废水处理。
该法是目前世界上技术最为成熟、应用最广的脱硫工艺,特别在美国、德国和日本,应用该工艺的机组容量约占电站脱硫装机总容量的80%以上,应用的单机容量已达1000MW。
在国内已有珞璜电厂一、二期300MW机组及北京一热、重庆电厂和浙江半山电厂三个分别相当于300MW脱硫容量的机组使用。
引进技术国内脱硫工程公司总承包完成的北京石景山热电厂、太原第二热电厂五期、贵州安顺(300MW)电厂、广东台山电厂(600MW)、河北定州电厂(600MW)等也均已投入运行。
且国内有近20台600MW机组湿法脱硫正在实施中。
其基本原理与系统图如下:1.2 烟气循环流化床干法烟气循环流化床干法脱硫(CFB-FGD)技术是世界著名环保公司德国鲁奇·能捷斯·比肖夫(LLB)公司开发的世界先进水平的循环流化床干法烟气脱硫技术。
CFB-FGD是目前干法脱硫技术商业应用中单塔处理能力较大、脱硫综合效益较为优越的一种方法。
该工艺已经先后在德国、奥地利、波兰、捷克、美国、爱尔兰等国家得到广泛应用,最大已运行单机、单塔机组容量为300MW,采用该技术设计的单塔处理烟气量可达到2800000Nm3/h。
脱硫工艺对比
目前世界上的脱硫工艺有很多种,有的技术成熟,已经达到商业化应用的水平,有的处于研究阶段。
脱硫工艺总体可以分为干法脱硫和湿法脱硫两大类。
目前应用较多的干法脱硫工艺有干法石灰/石膏脱硫工艺和半干法石灰/石膏脱硫工艺。
湿法脱硫主要有石灰/石膏湿法脱硫工艺、石灰石/石膏湿法脱硫工艺、氧化镁湿法脱硫工艺、双减法脱硫工艺和氨法脱硫工艺。
目前应用在烧结机上的脱硫主要有6中。
其性能比较见下表:
从上表中可以看到石灰/石膏法、石灰石/石膏法、镁法和氨法都能达到90%以上的脱硫效率。
其中石灰/石膏法和石灰石/石膏法是当今世界上的主导脱硫工艺,约占全部烟气脱硫装置90%以上。
其特点是技术成熟,系统可靠性高,吸收效率高,吸收剂来源广泛,适用范围广,能应用于大容量机组。
与石灰石/石膏法相半干法只能应用于中小机组,且运行费用较高。
氨法虽然脱硫效率也可达到90%,但受脱硫剂,且工艺复杂,投资成本巨大。
镁法与氨法类似,主要受脱硫剂来源限制。
与石灰石/石膏法相比,石灰/石膏法更适合烧结机脱硫。
主要原因有:
(1)烧结机本身需要使用石灰,所以无需单独购买脱硫剂;
(2)与锅炉脱硫相比,烧结机一般没有脱硫预留场地,石灰法占地面积更小
河北普阳钢铁有限公司2×180㎡烧结机,是目前国内主流大型烧结机组,所以综合脱硫效率、系统稳定性、脱硫剂来源、运行费用、投资成本等方面的因素考虑,石灰/石膏法无疑是河北普阳钢铁有限公司2×180㎡烧结机的最佳选择。
石灰/石膏湿法脱硫工艺主要有以下特点:
1 投资费用少、占地面积小
石灰/石膏法烟气脱硫系统主体设备为脱硫塔,脱硫塔兼有脱硫和除尘双重功效。
其它石灰干法脱硫系统主体设备除了脱硫塔外,还有脱硫风机及塔后除尘器进行除尘,因此石灰/石膏法烟气脱硫系统在投资上低于其它石灰干法脱硫,占地面积小于其它石灰干法脱硫。
2运行费用低
本脱硫工艺采用目前世界上工艺最成熟的湿法石灰/石膏法脱硫工艺,相对于石灰干法/半干法脱硫,本工艺(湿法)脱硫系统阻力小(石灰/石膏法烟气脱硫系统阻力≤1000Pa,其它干法烟气脱硫系统由于需要采用布袋除尘,系统阻力≥3000Pa),系统电耗远远低于石灰干法/半干法脱硫;石灰利用率高,钙硫比仅为1.05,其它石灰干法脱硫钙硫比≥1.3(实际运行时可能达到2),石灰用量低于其它石灰干法/半干法脱硫,在石灰运输、储存、熟化、供应、反应等系统等方面也大大简化。
因此综合运行成本远远低于其他脱硫方法。
3 脱硫效率高
石灰/石膏湿法脱硫本质为气液反应,传质速率好,反应速度快(脱硫效率≥90%),其它石灰干法/半干法脱硫本质为气固气反,传质速率要慢于气液体反应(脱硫效率为80%左右,在钙硫比达到2时,才可能达到90%的脱硫效率,石灰消耗量为正常情况下的2倍)。
4 除尘效果好
脱硫塔装置内气液高速逆流接触,形成泡沫层,在泡沫层中由于液体表面大而且迅速更新,从而达到高效洗涤和除尘的效果。
5 运行安全可靠性高
技术成熟,整套装置结构简单、实用,应用业绩广泛。
6 无二次污染
传统的湿法脱硫工艺里面,外排泥浆量大,不可避免地存在着二次污染的问题。
石灰/石膏法烟气脱硫技术,对于后续处理较为完善,完满解决了二次污染的问题。
固体废弃物可做制砖等用途,没有污水排放。
7 吸收剂资源丰富
我国石灰石资源丰富,品位都很高,煅烧的石灰品质很好,且价格很低。
因此石灰完全能够作为脱硫剂应用于球团机烟气脱硫系统。
石灰烟气脱硫在中国具有独特的资源优势和可靠的资源保障。
石灰/石膏法烟气脱硫技术可直接利用厂内现有石灰作为脱硫剂,无需进一步加工,其它石灰干法脱硫还需对厂内石灰进一步加工。