脱硫工艺类型

石灰石-石膏脱硫工艺是世界上应用最广泛的脱硫技术,日本、德国和美国的火电厂使用的烟气脱硫装置约90%采用该工艺。

其工作原理是将石灰石粉加水制成浆液,作为吸收剂泵入吸收塔与烟气充分接触混合。烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙和从塔下部吹入的空气反应生成硫酸钙,当硫酸钙达到一定饱和度时,结晶形成二水石膏。吸收塔排出的石膏浆液经浓缩脱水,使其含水量小于10%,然后由输送机送至石膏储料仓堆放。脱硫后的烟气经过除雾器除去雾滴,然后通过热交换器加热,再通过烟囱排入大气。由于吸收塔内的吸收剂浆液通过循环泵与烟气反复接触,吸收剂利用率高,钙硫低,脱硫效率可大于95%。

系统组成:

(1)石灰石储运系统

(2)石灰石浆液制备和供应系统

(3)烟气系统

(4)SO2吸收系统

(5)石膏脱水系统

(6)石膏储运系统

(7)泥浆排放系统

(8)工艺水系统

(9)压缩空气系统

(10)废水处理系统

(11)氧化空气系统

(12)电气控制系统

技术特征:

(1)吸收剂应用范围广:FGD装置中可使用各种吸收剂,包括石灰石、石灰、氧化镁、废碱液等。

⑵.燃料适用范围广:适用于燃煤、重油、奥里油、石油焦锅炉的尾气处理;

(3)对燃料硫含量变化范围适应性强:可处理燃料硫含量高达8%的烟气;

(4)机组负荷变化适应能力强:能满足机组在15 ~ 100%负荷变化范围内稳定运行;

5.脱硫效率高:一般大于95%,最高可达98%;

[6],专利塔盘技术:有效降低液/气比,有利于塔内气流分布均匀,节省材料和能耗,便于吸收塔内件的维护;

(7)吸收剂利用率高:钙硫比低至1.02 ~ 1.03;

(8)副产品纯度高:可生产纯度95%以上的商品石膏;

(9)燃煤锅炉烟气除尘效率高:80% ~ 90%;

⑽.交叉喷淋管布置技术:有利于降低吸收塔的高度。

推荐的应用范围:

(1)、200MW及以上大中型新建或改造机组;

(2)煤的硫含量为0.5 ~ 5%及以上;

(3)要求脱硫效率在95%以上;

(4)在石灰石丰富、石膏广泛使用地区的喷雾干燥脱硫工艺中,采用石灰作为脱硫吸收剂,将石灰消化后加水制成石灰-熟石灰乳,泵入位于吸收塔内的雾化装置。在吸收塔中,雾化成细小液滴的吸收剂与烟气混合接触,与烟气中的SO2发生化学反应生成CaSO3,烟气中的SO2被脱除。同时吸收剂带来的水分迅速蒸发干燥,烟气温度降低。脱硫反应产物和未使用的吸收剂以干燥颗粒的形式随烟气带出吸收塔,然后进入除尘器收集。脱硫后的烟气经除尘器除尘后排放。为了提高脱硫吸收剂的利用率,一般在制浆系统中加入部分除尘器收集,进行回收利用。这个过程有两种不同的雾化形式可供选择,一种是旋转喷轮雾化,另一种是气液两相流。

喷雾干燥脱硫工艺具有技术成熟、工艺流程简单、系统可靠性高等特点,脱硫率可达85%以上。这种工艺在美国和西欧一些国家有一定的应用范围(8%)。脱硫渣可用于制砖、筑路,但多弃于灰场或用废矿回填。磷铵化肥烟气脱硫技术属于回收法,因其副产品磷酸铵而得名。该工艺主要由吸附(活性炭脱硫制酸)、萃取(用稀硫酸分解磷矿提取磷酸)、中和(制备磷酸铵中和液)、吸收(磷酸铵溶液脱硫制肥)、氧化(亚硫酸铵氧化)、浓缩干燥(制备固体肥料)等单元组成。它分为两个系统:

烟气脱硫系统——烟气经过高效除尘器后粉尘含量小于200mg/Nm3,烟气压力由风机提升至7000Pa。一次脱硫后的烟气经喷水降温调湿后,进入四塔并联的活性炭脱硫塔组(其中一塔周期性切换再生),控制一次脱硫率大于等于70%,制得浓度约为30%的硫酸。一级脱硫后的烟气进入二级脱硫塔除磷。

肥料制备系统——在常规单罐多浆提取罐中,同级脱硫制得的稀硫酸分解磷矿粉(P2O5含量大于26%),过滤后得到稀磷酸(其浓度大于10%),加氨中和后制得磷铵,作为二级脱硫剂,二级脱硫后的料浆经浓缩干燥制得磷铵复合肥。为了提高脱硫效率,炉内喷钙及尾部烟气增湿活化脱硫工艺是在炉内喷钙脱硫工艺的基础上,在锅炉尾部增加增湿段。在这个过程中,石灰石粉主要用作吸收剂。石灰石粉被气动喷入炉内850~1150℃的温度范围内。石灰石受热分解成氧化钙和二氧化碳,氧化钙与烟气中的二氧化硫反应生成亚硫酸钙。由于反应在气固两相之间进行,受传质过程影响,反应速度慢,吸收剂利用率低。在尾部增湿活化反应器中,增湿水以雾状喷出,与未反应的氧化钙接触生成氢氧化钙,再与烟气中的二氧化硫反应。当钙硫比控制在2.0~2.5时,系统的脱硫率可达65~80%。由于添加了加湿水,烟气温度下降。一般情况下,出口烟气温度控制在露点温度10~15℃以上。增湿的水由于烟气温度的加热而迅速蒸发,未反应的吸收剂和反应产物以干燥状态随烟气排出,并被集尘器收集。

该脱硫工艺已在芬兰、美国、加拿大、法国等国家得到应用,采用该脱硫技术的最大单机容量已达30万千瓦。烟气循环流化床脱硫工艺由吸收剂制备、吸收塔、脱硫灰回收、除尘器和控制系统组成。在该工艺中,吸收剂一般采用干熟石灰粉,其他对二氧化硫有吸收和反应能力的干粉或浆液也可作为吸收剂。

锅炉排出的未经处理的烟气从吸收塔(即流化床)底部进入。吸收塔底部有一个文丘里装置。烟气流经文丘里管后,速度加快,并与细吸收剂粉末混合,颗粒、气体、颗粒剧烈摩擦,形成流化床。在喷入均匀水雾降低烟气温度的条件下,吸收剂与烟气中的二氧化硫反应生成CaSO3和CaSO4。脱硫后含有大量固体颗粒的烟气从吸收塔顶部排出,进入回收除尘器,分离出的颗粒通过中间灰仓返回吸收塔。由于固体颗粒循环使用数百次,吸收剂利用率高。

该工艺产生的副产品为干粉,其化学成分与喷雾干燥脱硫工艺相似,主要由粉煤灰、CaSO3、CaSO4和未反应的吸收剂Ca(OH)2组成,适用于废弃矿山和路基回填。

典型的烟气循环流化床脱硫工艺,当煤的硫含量在2%左右,钙硫比不大于1.3时,脱硫率可达90%以上,排烟温度在70℃左右。该工艺目前在国外10 ~ 20万千瓦机组上使用。由于占地面积小,投资低,特别适用于老机组的烟气脱硫。燃烧前脱硫就是在燃烧前将煤中的硫去除。燃烧前脱硫技术主要包括物理洗选煤法、化学洗选煤法、添加固硫剂、煤气化液化、水煤浆技术等。洗煤是用物理、化学或生物的方法对锅炉所用的原煤进行清洗,以除去煤中的硫,净化煤,生产不同质量和规格的产品。微生物脱硫技术本质上也是一种化学方法,将煤粉悬浮在含有细菌的气泡液体中,细菌产生的酶能促进硫氧化成硫酸盐,从而达到脱硫的目的;目前,微生物脱硫技术中常用的脱硫菌有:氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌、古菌、热硫化叶真菌等。添加固硫剂是指在煤中添加具有固硫作用的物质,制成各种规格的型煤。在燃烧过程中,煤中的含硫化合物与固硫剂反应生成硫酸盐等物质并留在炉渣中,不会形成SO2。煤气化是指利用蒸汽、氧气或空气作为氧化剂,在高温下与煤反应,生成H2、一氧化碳和甲烷等可燃混合气体(称为煤气)的过程。煤炭液化是将煤炭转化为清洁液体燃料(汽油、柴油、航空煤油等)的先进洁净煤技术。)或化工原料。水煤浆是将灰分小于65,438+00%,硫含量小于0.5%,高挥发分的原煤磨成250~300μm的细煤粉,加入65%~70%的煤、30%~35%的水和约65,438+0%的添加剂制成的。燃烧时,水煤浆从喷嘴高速喷出,雾化成50~70μm的雾滴,在预热到600~700℃的炉内迅速蒸发,并与微爆混合。煤挥发着火,其着火温度低于干煤粉。

燃烧前脱硫技术中,物理洗煤技术成熟,应用最广,最经济,但只能脱除无机硫;生物和化学脱硫既能脱除无机硫,也能脱除有机硫,但生产成本昂贵,离工业化应用还很远。煤的气化和液化需要进一步研究和改进;微生物脱硫技术正在开发中;水煤浆是一种替代石油的新型低污染燃料。既保持了煤原有的物理特性,又具有油一样的流动性和稳定性。它被称为液体煤产品,具有巨大的市场潜力,现已商业化。

虽然燃煤前脱硫技术还存在各种问题,但其优点是可以同时除灰,减少运输量,减少锅炉的污染和磨损,减少电厂的灰处理量,回收部分硫资源。炉内脱硫是在燃烧过程中向炉内加入固硫剂如CaCO3,使煤中的硫转化为硫酸盐,随炉渣排出。其基本原则是:

CaCO3==高温= = Cao+CO2 =

CaO+SO2====CaSO3

2CaSO3+O2====2CaSO4

⑴临边炉临边喷吹技术

早在60年代末70年代初,就已经开展了炉内喷吹固硫剂脱硫技术的研究。但由于脱硫效率低于10% ~ 30%,既不能与湿法FGD相比,也达不到90%去除率的要求。曾经被冷落。但在1981,美国环保局研究了炉内喷钙多级燃烧降低氮氧化物的脱硫技术,取得了一定的经验。当Ca/S大于2时,以石灰石或熟石灰为吸收剂,脱硫率分别可达40%和60%。对于中低硫煤的脱硫,只要能满足环保要求,就不必采用投资成本高的烟气脱硫技术。炉内喷钙脱硫工艺简单,投资费用低,特别适合老厂改造。

⑵ LIFAC烟气脱硫工艺

LIFAC工艺是将石灰石粉喷入燃煤锅炉内合适的温度区域,并在锅炉空气预热器后增加一个活化反应器,以脱除烟气中的SO2。芬兰坦佩拉和ⅳO公司开发的脱硫工艺于1986年首次投入商业运行。LIFAC工艺的脱硫效率一般为60% ~ 85%。

加拿大最先进的燃煤电厂Shand电站采用LIFAC烟气脱硫工艺。8个月的运行结果表明,脱硫工艺性能良好,脱硫率和设备可用率达到了一些成熟SO2控制技术的水平。中国下关电厂引进了LIFAC脱硫工艺,具有工艺投资少、占地面积小、无废水排放等优点,有利于老电厂的改造。简介

(烟气脱硫,简称FGD)

燃煤烟气脱硫技术是目前应用最广泛、效率最高的脱硫技术。对于燃煤电厂,烟气脱硫将是今后相当长一段时间内控制SO2排放的主要方法。目前国内外火电厂烟气脱硫技术的主要发展趋势是:脱硫效率高、装机容量大、技术水平先进、投资少、占地少、运行费用低、自动化程度高、可靠性好。

干法脱硫

该工艺在20世纪80年代早期被用于电厂的烟气脱硫。与传统的湿法洗涤工艺相比,它具有以下优点:投资成本低;脱硫产物干燥后与粉煤灰混合;无需安装除雾器和再热器;设备不易腐蚀、结垢和堵塞。其缺点是:吸收剂利用率低于湿法烟气脱硫工艺;用于高硫煤时,经济性差;飞灰与脱硫产物混合可能影响综合利用;干燥过程的控制要求很高。

⑴喷雾干法烟气脱硫工艺:喷雾干法烟气脱硫(以下简称干法FGD)最早由美国JOY公司和丹麦Niro Atomier公司合作开发,于20世纪70年代中期发展起来,并迅速在电力行业推广应用。在此过程中,雾化的石灰浆在喷雾干燥塔中与烟气接触,石灰浆与SO2反应生成干燥的固体反应物,最终与飞灰一起被除尘器收集。我国曾经在四川白马电厂进行了旋转喷雾干法烟气脱硫的中试试验,取得了一定的经验,为200 ~ 300 MW机组旋转喷雾干法烟气脱硫优化参数的设计提供了依据。

⑵粉煤灰干法烟气脱硫技术:日本从1985开始研究以粉煤灰为脱硫剂的干法烟气脱硫技术。到1988年底完成工业实际试验,191年初投运首台粉煤灰干法烟气脱硫设备,烟气处理能力644000 nm3/h,其特点:脱硫率高达60%以上,性能稳定,达到一般湿法脱硫性能水平;脱硫剂成本低;用水量少,无需排水处理和烟气再热,总设备费用比湿法脱硫低1/4;粉煤灰脱硫剂可以重复使用;无浆料,维护方便,设备系统简单可靠。

湿版洗印

世界上湿法烟气脱硫的工艺流程、形式和机理都大同小异,主要是利用石灰石(CaCO3)、石灰(CaO)或碳酸钠(Na2CO3)等浆液作为洗涤剂,在反应塔中洗涤烟气,从而脱除烟气中的SO2。这个过程已经有50年的历史了。经过不断改进和完善,技术成熟,具有脱硫效率高(90% ~ 98%)、单机容量大、煤种适应性强、运行费用低、副产品易回收等优点。据环保局(EPA)统计,美国火电厂使用的湿法脱硫装置中,湿石灰法占39.6%,石灰石法占47.4%,两种方法占87%。双碱法占4.1%,碳酸钠法占3.1%。在世界各国(如德国、日本等。),90%以上的大型火电厂采用湿式石灰/石灰石-石膏烟气脱硫工艺。

石灰或石灰石法的主要化学反应机理是:

石灰法:SO2+Cao+1/2h2o→caso 3·1/2h2o。

石灰石法:SO2+CaCO3+1/2h2o→caso 3 . 1/2h2o+CO2。

其主要优点是可广泛商业化,吸收剂资源丰富,成本低廉。废渣可以作为商业石膏丢弃和回收。目前,石灰/石灰石法是世界上应用最广泛的烟气脱硫工艺。对于高硫煤,脱硫率可达90%以上,对于低硫煤,脱硫率可达95%以上。

传统的石灰/石灰石工艺有其潜在的缺陷,主要表现在设备结垢、堵塞、腐蚀和磨损。为了解决这些问题,各种设备制造商采用了各种方法来开发第二代和第三代石灰/石灰石脱硫工艺系统。

湿法FGD工艺比较成熟:氢氧化镁法;氢氧化钠法;美国Davy Mckee的Wellman-Lord FGD工艺;氨法等。

在湿法工艺中,烟气的再热直接影响整个脱硫工艺的投资。由于湿法脱硫后的烟气温度一般较低(45℃),大多在露点以下,如果不经再热直接排入烟囱,容易形成酸雾,腐蚀烟囱,不利于烟气扩散。因此,湿法FGD装置一般都配有烟气再热系统。目前,蓄热式(回转式)烟气换热器(GGH)应用广泛。GGH价格昂贵,占整个FGD工艺投资的比例很高。近年来,日本三菱公司开发了无泄漏GGH,很好地解决了烟气泄漏问题,但价格仍然较高。前德国舒公司开发了一种可以拯救和烟囱的新技术。它将整套烟气脱硫装置安装在电厂的冷却塔中,利用电厂循环水的余热加热烟气。它运行良好,是一个非常有前途的方法。等离子体烟气脱硫技术的研究始于20世纪70年代,目前世界上已大规模开发的方法有两种:

电子束方法

当电子束照射含有水蒸气的烟气时,烟气中的分子,如O2、H2O等会被激发、电离或裂解,产生强氧化性的自由基,如O、OH、HO2、O3等。这些自由基将烟气中的SO2和NO分别氧化成SO3和NO2或相应的酸。在氨的存在下,生成稳定的硫酸铵和硫酸铵固体,被除尘器捕获,达到脱硫脱硝的目的。

脉冲法

脉冲电晕放电脱硫脱硝的基本原理与电子束辐照脱硫脱硝基本相同。世界上许多国家都进行了大量的实验研究和大规模的中试,但仍有许多问题需要研究和解决。海水通常呈碱性,其天然碱度约为1.2 ~ 2.5 mmol/L,使海水具有天然的酸碱缓冲能力和SO2吸收能力。国外一些脱硫公司利用海水的这一特性开发并成功应用海水洗涤烟气中的SO2,达到烟气净化的目的。

海水脱硫工艺主要由烟气系统、海水供排系统和海水回收系统组成。脱硫系统中常见的主要设备有吸收塔、烟道、烟囱、脱硫泵、增压风机等主要设备。美佳华技术在脱硫泵、吸收塔、烟道、烟囱等防腐防磨效果显著,分别叙述。

申请1

湿法烟气脱硫环保技术因其脱硫率高、煤质适用范围广、技术成熟、稳定运行期长、受负荷变化影响小、烟气处理量大等优点,在大中型火电厂得到广泛应用,成为国内外火电厂烟气脱硫的主导技术。但同时,该工艺具有介质腐蚀性强、烟气温度高、SO2吸收液固含量高、磨蚀性强、设备防腐面积大、施工工艺和质量要求高、防腐失效维修困难等特点。因此,设备的腐蚀控制一直是影响设备长期安全运行的关键问题之一。

湿法烟气脱硫吸收塔和烟囱内筒的防腐材料选择必须考虑以下几个方面:

(1)满足复杂化学条件下的防腐要求:烟囱内化学环境复杂,烟气含酸量高,内衬表面形成的冷凝液对大部分建筑材料具有强腐蚀性,要求内衬材料具有较强的耐酸腐蚀性;

(2)耐温要求:烟气温度变化较大,湿法脱硫后的烟气温度在40℃~ 80℃之间。脱硫系统检修或不运行、机组运行时,烟囱内烟气温度在130℃~ 150℃之间,要求衬里具有抵抗温差变化的能力,在温度变化频繁的环境中不开裂,经久耐用;

(3)耐磨性好:烟气中含有大量粉尘,在腐蚀性介质的作用下,实际磨损可能比较明显,因此要求防腐材料具有良好的耐磨性;

(4)具有一定的抗弯性能:由于一些烟囱的高空特性,包括地球本身的运动、地震、风等,烟囱尤其是高空部分可能发生倾斜或偏移,在烟囱的安装和运输过程中可能发生一些不可控的力学效应,因此要求防腐材料具有一定的抗弯性能;

(5)附着性好:防腐材料必须具有很强的附着强度,这不仅意味着材料本身的附着强度高,还意味着材料与基材之间的附着强度高。同时要求材料不易开裂、脱层、剥离,附着力和冲击强度好,从而保证良好的耐腐蚀性。通常我们要求底漆与钢结构基础之间的附着力至少能达到10MPa。

应用程序2

脱硫浆液循环泵是脱硫系统中中继换热器和增压风机后的大型设备。一般是离心式的,直接从塔底抽浆循环。它是脱硫工艺中流量最大、使用条件最苛刻的泵,腐蚀和磨损经常导致其失效。其特点主要包括:

(1)强研磨性

脱硫塔底部浆液中含有大量固体颗粒,主要是飞灰和脱硫介质颗粒,粒径一般为0-400 & micro;m,90%以上是20 ~ 60 & microm,浓度为5% ~ 28%(质量比),这些固体颗粒(尤其是Al2O3和SiO2颗粒)具有较强的研磨性。

(2)强腐蚀性

在典型的石灰石(石灰)-石膏脱硫工艺中,塔底浆液的pH值一般为5 ~ 6,加入脱硫剂后pH值可达6 ~ 8.5(循环泵内浆液的pH值与脱硫塔的运行条件和脱硫剂的加入点有关);Cl-可富集到80000mg/L以上,在低pH值下会产生强腐蚀性。

(3)空穴现象

在脱硫系统中,循环泵输送的浆液中往往含有一定量的气体。离心循环泵输送的浆液实际上是气-固-液多相流,固相对泵性能的影响是连续的、均匀的,而气相对泵的影响远比固相更复杂、更难预测。当泵输送的液体中含有气体时,泵的流量、扬程和效率都下降,含气量越大,效率下降越快。随着含气量的增加,泵内会出现额外的噪声和振动,可能导致泵轴、轴承和密封的损坏。积聚在泵吸入口和叶片背面的气体会导致流阻增大甚至断流,进而使工况恶化。泵工况恶化的主要原因是气蚀增加、气体密度低、比容大、可压缩性高、流变性强、离心力小、转换能量性能差。试验表明,当液体中气体体积比达到3%左右时,泵的性能会突然下降,当进气量达到20% ~ 30%时,泵会完全关断。离心泵的允许空气含量(体积比)限值小于5%。

高分子复合材料现场应用的主要优点是:常温操作,避免了焊接修补等传统工艺带来的热应力变形,避免了对零件的二次损伤;此外,施工工艺简单,修复工艺可现场操作或部分拆卸修复;美佳华材料具有良好的可塑性和优异的耐磨性和抗冲蚀性,是解决此类问题最理想的应用技术。