烟气脱硫方法介绍

脱硫技术包括:燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫(烟气脱硫)三种。
2.1燃烧前脱硫
2.1.1机械浮洗法(MF)
机械浮洗法是目前用得最多的一种燃烧前脱硫方法,它利用煤和含无机硫煤密度差异进行分离,采用跳汰机和摇床联合作业,脱硫率40%~50%,脱灰率30%~40%。煤的浮选实际上是硫分在煤中的再分配,煤浮选后可获一半多一点的低硫煤,同时有10%的尾煤,尾煤可作为制硫酸的原料或在流化床内脱硫和燃烧。
2.1.2强磁分选(HMS)
强磁分选利用无机硫顺磁性和煤反磁性来分离,用超导材料制成磁选机,在2万高斯磁场下可实现脱硫,总脱硫率可达45%。
2.1.3微波辐射法(MCD)
微波辐射法是用一定波长电磁波照射经水、碱或FeCl3等盐类处理过的50~100℃煤粉,能使煤中的Fe-S,C-S化学键共振裂解,形成游离S并与H,O反应生成H2S、SO2或含氧、硫低分子气体从煤中逸出,脱硫率可达70%。
2.1.4煤的气化
我国城市民用煤气,大城市用鲁奇加压气化技术;中小城市则应用水煤气两段炉气化技术(都已商品化);工业燃料气则用常压固定床发生炉煤气为主;化工原料气大厂用德士古气化技术;中小厂也以常压水煤气为主。
2.2燃烧中脱硫
2.2.1型煤固硫
添加固硫剂的型煤是工业锅炉实现炉内脱硫的主要方法之一。它是向煤粉中加入粘结剂和固硫剂,然后加压成具有一定形状的块状燃料。采用添加固硫剂的型煤燃烧后,脱硫率可达40%~60%,并可减少烟尘排放量60%,节约煤炭15%~27%。
型煤技术的攻关和研究方向一直集中在新的粘结剂和大型高压成型设备两方面。粘结剂可分为两大类,一类是有机粘结剂,疏水性有机粘结剂,如焦油沥青、石油沥青、焦油渣,亲水性有机粘结剂则有淀粉类、纸浆废液、腐植酸盐碱液、糖醛渣液等,有机粘结剂粘结能力强,但疏水性有机粘结剂价格高,来源有限,亲水性有机粘结剂加入量大,不防水,热强度较差;另一类是无机粘结剂,常用的有石灰、不溶性水泥、粘土、水溶性水玻璃等,此类粘结剂来源广,价格便宜,有的粘结剂粘结能力强,还有固硫作用,缺点是加入量大,型煤灰分增加量多,后处理工艺复杂,多数产品不防水。
2.2.2炉内喷吸收剂尾部增湿活化脱硫(LIFAC,LIMB)
这种方法是炉内喷入脱硫剂(石灰石、白云石、消石灰或碳酸氢钠等),在烟温为900~1250℃区域,脱硫剂分解为CaO或MgO,再和SO2作用生成硫酸钙而达到脱硫目的。由于炉温较高,单纯的炉内喷钙系统脱硫率较低,为此在炉后增加第二级脱硫装置—增湿活化器,这就组成了炉内喷钙和活化氧化法脱硫(LIFAC)。增加增湿活化器后,就可使烟气中未反应的CaO,MgO和水反应生成高活性的Ca(OH)2,Mg(OH)2并与剩余的SO2化合成亚硫酸钙或亚硫酸镁,部分CaSO3,MgSO3还能氧化为硫酸钙和硫酸镁,最后在电气除尘器中被收集下来。LIFAC脱硫技术在Ca/S=1.5时,脱硫率可达70%~80%。
炉内喷钙排烟增湿活化脱硫技术有投资少、占地少、运行费用低、无废水、操作维护方便等优点,对中小容量燃用中低硫煤的锅炉特别适用,对现有机组进行环保改造时也可应用。此法在国外以芬兰的Tempella Power公司的技术最典型,国内抚顺电厂、南京下关电厂应用后效果较好。与LIFAC基本相似的是美国Babcock&Wilcox公司开发的LIMB脱硫技术,它是属于炉内喷钙并进行分段燃烧的方法,此法同时可降低NOX,由于分段燃烧,空气分段供给,因此炉温较LIFAC法低,其余和LIFAC相同,这种方法在喷钙Ca/S=2时,脱硫率可达50%或更高。
2.3燃烧后脱硫(烟气脱硫FGD)
烟气脱硫一般又可分为湿法、干法和半干法三类。
湿法烟气脱硫技术(WFGD)—液体或浆状吸收剂在湿状态下脱硫和处理脱硫产物。该法具有脱硫反应速度快、脱硫效率高等优点,但存在投资和运行维护费用都很高、脱硫后产物处理较难、易造成二次污染、系统复杂、启停不便等问题。
干法烟气脱硫技术(DFGD)磁疗手链—脱硫吸收和产物处理均在干状态下进行。该法具有无污水和废
酸排出、设备腐蚀小、烟气在净化过程中无明显温降、净化后烟温高、利于烟囱排气扩散等优点,但脱硫效率低、反应速度较慢、设备庞大。
半干法烟气脱硫技术(SDFGD)—半干法兼有干法与湿法的一些特点,是脱硫剂在干燥状态下脱硫在湿状态下再生(如水洗活性炭再生流程)或者在湿状态下脱硫在干状态下处理脱硫产物(如喷雾干燥法)的烟气脱硫技术。特别是在湿状态下脱硫在干状态下处理脱硫产物的半干法,以其既具有湿法脱硫反应速度快、脱硫效率高的优点,又具有干法无污水和废酸排出、脱硫后产物易于处理的优点而受到人们广泛的关注。
2.3.1湿法烟气脱硫技术(WFGD)
1)湿式石灰石/石灰―石膏法(LW) 电柜铰链
这种方法实质上就是喷雾干燥法脱硫(SDA)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。
这种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,系统中必须装设加热烟气的气-气加热器(GGH)。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GGH,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GGH。
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。
烟气经过预处理后进入吸收塔,在塔内SO2与吸收液Mg(OH)2和MgSO3反应:
Mg(OH)2+SO2→MgSO3+H2O
MgSO3+SO2+H2O→Mg(HSO3)2
其中Mg(HSO3)2还可以与Mg(OH)2反应:
Mg(HSO3)2+Mg(OH)2→2MgSO3+2H2O
在生产中常有少量MgSO3被氧化成MgSO4,MgSO3与MgSO4沉降下来时都呈水合结晶态,它们的晶体大而且容易分离,分离后再送入干燥器制取干燥的MgSO3/MgSO4,以便输送
到再生工段,在再生工段,MgSO3在煅烧中经815.5℃高温分解,MgSO4则以碳为还原剂进行反应:
MgSO3→MgO+SO2
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MgSO4+12C→MgO+SO2+12CO2
从煅烧炉出来的SO2气体经除尘后送往制硫或制酸,再生的MgO与新增加的MgO一道,经加水熟化成氢氧化镁,循环送去吸收塔。
MgO法比较复杂,费用也比较高,但它却是有生命力的。这主要是由于该法脱硫率较高(一般在90%以上),且无论是MgSO3还是MgSO4都有很大的溶解度,因此也就不存在如石灰/石灰石系统常见的结垢问题,终产物采用再生手段既节约了吸收剂又省去了废物处理的麻烦,因此这种方法在美国还是颇受青睐的。
3)双碱法
双碱法是由美国通用汽车公司开发的一种方法,在美国它也是一种主要的烟气脱硫技术。它
是利用钠碱吸收SO2、石灰处理和再生洗液,取碱法和石灰法二者的优点而避其不足,是在这两种脱硫技术改进的基础上发展起来的。双碱法的操作过程分三段:吸收、再生和固体分离。吸收常用的碱是NaOH和Na2CO3,反应如下:
Na2CO3+SO2→Na2SO3+CO2
2NaOH+SO2→Na2SO3+H2O
美国再生过程中的第二种碱多用石灰,反应如下:
抗菌膜Ca(OH)2+Na2SO3+H2O→2HaOH+CaSO3·H2O
副反应:
Ca(OH)2+Na2SO3+12O兑换券制作2+2H2O→2NaOH+CaSO4·2H2O
NaOH可循环使用。
双碱法的优点在于生成固体的反应不在吸收塔中进行,这样避免了塔的堵塞和磨损,提高了运
行的可靠性,降低了操作费用,同时提高了脱硫效率。它的缺点是多了一道工序,增加了投资。
4)海水烟气脱硫
海水呈碱性,碱度1.2~2.5mmol/l,因而可用来吸收SO2达到脱硫的目的。海水洗涤SO2发生如下反应:
SO2+H2O→H2SO3
H2SO3→H++HSO-3
HSO-3→H++SO2-3
生成的SO2-3使海水呈酸性,不能立即排入大海,应鼓风氧化后排入大海,即:
SO2-3+1/2O2→SO2-4
生成的2H+与海水中的碳酸盐发生下列反应:
H++CO2-3→HCO-3
HCO-3+H+→H2CO3→CO2↑+H2O
产生的CO2也应驱赶尽,因此必须设曝气池,在SO功率测量2-3氧化和驱尽CO2并调整海水pH值达标后才能排入大海。净化后的烟气再经GGH加温后,由烟囱排出。海水脱硫的优点颇多,吸收剂使用海水,因此没有吸收剂制备系统,吸收系统不结垢不堵塞,吸收后没有脱硫渣生成,这就不需要脱硫灰渣处理设施。脱硫率可高达90%投资运行费用均较低。因此,世界上一些沿海国家均用此法脱硫,其中以挪威和美国用得最多,我国深圳西部电厂应用此法脱硫,效果良好。
5)柠檬酸钠法
柠檬酸钠法是80年代初由华东化工学院开发,1984年在常州化工二厂实现了工业化。一般认为用水溶液吸收SO2,吸收量取决于水溶液的pH值,pH值越大,吸收作用越强。但SO2溶解后会形成亚硫酸根离子(HSO3-),降低了溶液pH值,限制了对SO2的吸收。但采用宁檬酸钠溶液作吸收剂,由于该溶液是柠檬酸钠和柠檬酸形成的缓冲溶液能抑制pH值的降低,可吸收更
多的SO2。其吸收反应过程可用下列溶解和离解平衡式表示:
SO2(g)SO2(l)
SO2(l)+H2O≒H++HSO3-

本文发布于:2024-09-21 15:23:51,感谢您对本站的认可!

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