氨法、石灰石石膏法、干法脱硫方案比选
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几种脱硫工艺的比较烟气脱硫经过了近30年的发展已经成为一种成熟稳定的技术,在世界各国的燃煤电厂中各种类型的烟气脱硫装置已经得到了广泛的应用。
烟气脱硫技术是控制SO2和酸雨的有效手段之一,根据脱硫工艺脱硫率的高低,可以分为高脱硫率工艺、中等脱硫率工艺和低脱硫率工艺;最常用是按照吸收剂和脱硫产物的状态进行分类可以分为三种:湿法烟气脱硫、半干法烟气脱硫和干法烟气脱硫。
1) 干法烟气脱硫工艺是采用吸收剂进入吸收塔,脱硫后所产生的脱硫副产品是干态的工艺流程,干法脱硫技术与湿法相比具有投资少、占地面积小、运行费用低、设备简单、维修方便、烟气无需再热等优点,但存在着钙硫比高、脱硫反应速度慢,设备庞大,脱硫效率低、副产物不能商品化等缺点。
干法烟气脱硫技术中,炉内喷钙优点同样有无污水和废酸排放,设备腐蚀小,净化后烟气烟温高,利于烟囱排放扩散,投资省占地少易于国产化等。
但是也有比较明显的缺点,它只适合煤种含硫量《2%,脱硫率低,脱硫率大概只有70%-90%,不能适应目前对SO2的排放限制越来越严的环保要求。
与常规煤粉炉相比,由于脱硫剂的加入和增湿活化的使用,会对锅炉的运行产生一定影响,比如结灰结渣,对锅炉受热面的磨损加重,也使锅炉效率降低。
该技术还需要改动锅炉,这些都会影响锅炉的运行。
对现有的除尘器也产生了响,由于灰量增加,除尘器效率应提高。
2) 半干法烟气脱硫工艺是采用吸收剂以浆液状态进入吸收塔(洗涤塔),脱硫后所产生的脱硫副产品是干态的工艺流程。
常见的半干法烟气脱硫技术主要包括循环悬浮式半干法、喷雾干燥法、炉内喷钙尾部增湿脱硫工艺等。
其中循环悬浮式半干法烟气脱硫技术较为成熟,应用也较为广泛。
3) 湿法烟气脱硫(FGD)的基本原理是碱性物质吸收并固定酸性的二氧化硫。
主要有两种方法,一种是石灰石(碳酸钙),即钙法;一种是氨,即氨法。
钙法烟气脱硫工艺是采用石灰石(碳酸钙)洗涤SO2烟气以脱除SO2。
钙法烟气脱硫技术以其脱硫效率较高、适应范围广、钙硫比低、技术成熟、副产物石膏可做商品出售等优点成为世界上占统治地位的烟气脱硫方法。
氨法烟气脱硫技术特点目前,国内外主要的脱硫工艺有石灰/石灰石-石膏湿法、循环流化床燃烧炉内脱硫法、氨法烟气脱硫技术等。
按照国家环评的批复要求,某公司对锅炉烟气脱硫采用技术给予高度重视,组织专业人员考察了采用石灰/石灰石-石膏湿法和氨法脱硫的类似规模工程,聘请专家进行多次论证。
本锅炉烟气脱硫工程采用LS氨法脱硫工艺理由如下:LS氨法脱硫采用浓度为22%的氨水为脱硫剂,运用同步多功能脱硫、除尘及选择性非催化部分还原法脱硝的一体化工艺技术,整个反应过程是在封闭循环系统中进行的;NH3与SO2、NO X 的转化反应是在同一装置中瞬时交叉反应完成,其终止物是硫酸铵,无二次污染。
完全是由我国自主创新的高新技术,并获得三项国家专利,已实现了环保技术及环保设备的国产化;非常符合资源综合利用、运行费用低的循环经济要求,整个系统为可持续性发展的环保工程项目。
氨法与其他方式相比,其主要优势有:1. 技术先进,可达到非常高的脱硫率(>95%):氨是一种良好的碱性吸收剂,从吸收化学机理上分析,SO2的吸收是酸碱中和反应,吸收剂碱性越强,越利于吸收,氨的碱性强于钙基吸收剂;而且从吸收物理机理上分析,钙基吸收剂吸收SO2是一种气-固反应,反应速率慢、反应不完全、吸收剂利用率低,需要大量的设备和能耗进行磨细、雾化、循环等以提高吸收剂利用率,往往设备庞大、系统复杂、能耗高;氨吸收烟气中的SO2是气-液或气-气反应,反应速率快、反应完全,吸收剂利用率高,可得到很高的脱硫率;2. 系统的建设投资和运行费用都很低:氨基半干法烟气脱硫技术相对其他现有脱硫技术,系统简单、设备数量少、体积小,且具有自主知识产权,平均建设投资为200元/kW。
整个系统的用电设备数量少,能耗低,运行费用也低;3. 实现了SO2的资源化:SO2是生产硫酸和一系列重要化肥的必要原料,而我国硫资源相对短缺,近年来我国大量进口硫磺,1999年的硫磺进口量达到250万吨。
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。
氨法、石灰石法脱硫技术经济比较黄艳昆发布时间:2021-09-10T08:39:44.178Z 来源:《中国科技人才》2021年第17期作者:黄艳昆[导读] 燃煤电站所采用的脱硫工艺多种多样,如石灰石-石膏法、海水法、氨法等山东电力建设第三工程有限公司山东省青岛市 2661001、说明燃煤电站所采用的脱硫工艺多种多样,如石灰石-石膏法、海水法、氨法等。
现针对常规的石灰石-石膏法与氨法脱硫技术与经济性方面进行对比。
2、依托项目及排放基准说明工程概况:项目建设规模为1×300t/h高温高压燃气锅炉,配套1台55MW直接空冷抽汽凝汽式汽轮发电机组。
机组日运行小时数按24小时,年运行小时数按8000小时计。
项目采用界区外经预处理的荒煤气作为燃气锅炉的燃料,根据荒煤气的组成,通过采用低氮燃烧技术,烟气采用SCR脱硝技术、布袋除尘及、氨法脱硫技术,烟气污染物排放浓度控制在:NOx 含量低于50mg/Nm3;SOx 含量低于35mg/Nm3;粉尘含量低于5mg/Nm3。
废水均为零排放;物料价格均取自技经专业提供的新疆哈密当地价格,部分无法提供的,取自网上查询及厂家提供信息。
依托国电龙源提供的湿法方案和江南环保的氨法方案对技术方案、设备材料费用及运行费用进行比选分析。
3、脱硫烟气参数(设计工况)进入脱硫系统的主要烟气条件如下:1)单塔处理烟气量325410Nm3/h(标况、干基、3%氧); 2)烟气SO2浓度:580 mg/Nm3(标况、干基、3%氧); 3)烟气含水率:15%(标态、湿基、实际氧);4)烟气含氧量:2.42%(标态、湿基,由已知烟气参数计算得出); 5)烟气温度:138℃;6)原烟气尘含量:≤10mg/Nm3(标态、干基、3%氧); 7)设计工况下,脱硫后出口净烟气SO2浓度:<35mg/Nm3(标态、干基、3%氧);脱硫效率:≥93.8%; 8)设计工况下,脱硫出口净烟气尘浓度:≤5mg/Nm3(标态、干基、3%氧,当入口尘含量≤10mg/Nm3时); 9)设计工况下,氨逃逸≤3mg/Nm3(标态、干基、3%氧),氨回收率≥99%; 10)脱硫塔本体阻力≤1500Pa4、技术对比4.1石灰石-石膏湿法脱硫石灰石-石膏湿法脱硫的主要原理为:原烟气从吸收塔中下侧进入吸收塔,与喷淋层喷出的石灰石浆液逆向接触,进行化学反应,通过鼓入氧化空气,对落入吸收塔浆池的反应物再进行氧化反应,使吸收塔浆池内的亚硫酸钙充分转化为硫酸钙,得到脱硫副产品二水石膏。
氨法脱硫、半干法、石灰石石膏法方案比选1.1 工艺流程比较1.1.1 半干法烟气脱硫半干法以生石灰(CaO)为吸收剂,将生石灰制备成Ca(OH)2浆液,或消化制成干式Ca(OH)2粉(也可以直接使用电石渣),然后将Ca(OH)2浆液或Ca(OH)2粉喷入吸收塔,同时喷入调温增湿水,在反应塔内吸收剂与烟气混合接触,发生强烈的物理化学反应,一方面与烟气中SO2反应生成亚硫酸钙;另一方面烟气冷却,吸收剂水分蒸发干燥,达到脱除SO2的目的,同时获得固体分装脱硫副产物。
原则性的工艺流程见下图。
半干法烟气脱硫工艺示意图整套脱硫系统包含:预除尘系统,脱硫系统,脱硫后除尘系统,吸收剂供应系统,灰再循环系统,灰外排系统,工艺水系统及其他公用系统。
目前半干法应用案例较成功的主要是福建龙净环保公司研发的DSC-M干式超净工艺,在广州石化有应用业绩。
主要烟气脱硫机理为:锅炉烟气从竖井烟道出来后,先进入预电除尘器进行除灰,将大颗粒的飞灰收集、循环送回炉膛。
经预电除尘器之后,烟气从半干法脱硫塔底部进入,与加入的吸收剂、循环灰及水发生反应,除去烟气中的SO2等气体。
烟气中夹带的吸收剂和脱硫灰,在通过脱硫吸收塔下部的文丘里管时,受到气流的加速而悬浮起来,形成激烈的湍动状态,使颗粒与烟气之间具有很大的相对滑落速度,颗粒反应界面不断摩擦、碰撞更新,从而极大地强化了气固间的传热、传质。
同时为了达到最佳的反应温度,通过向脱硫塔内喷水,使烟气温度冷却到高于烟气露点温度15℃以上。
主要化学反应式为:Ca(OH)2+SO2=CaSO3·1/2 H2O+1/2H2OCa(OH)2+SO3=CaSO4·1/2H2O+1/2H2OCaSO3·1/2H2O+1/2O2=CaSO4·1/2H2O2Ca(OH)2+2HCl=CaCl2·Ca(OH)2·2H2O半干法脱硫技术特点:一是烟囱不需防腐、排放透明,无视觉污染。
氨法脱硫工艺与石灰石-石膏法工艺比较二氧化硫及酸雨污染,是从能源、资源和环境三个重要方面同时制约我国国民经济可持续发展的瓶颈。
“十五环境规划全面落空”(去年两会温总理语),“十一五”成败与否,今年极为关键。
燃煤电厂脱硫问题,首次出现在今年的总理政府工作报告中,足见其对于突破发展瓶颈,实现“十一五”规划至关重要。
燃煤电厂脱硫方法多种多样,因烟气脱硫技术具有较高的脱硫效率,国际上已在燃煤电厂中得到普遍应用。
烟气脱硫技术按吸收剂的不同分氨法脱硫和钙法脱硫;已在实践中成熟可靠的烟气脱硫技术主要包括湿式石灰石——石膏法、湿式氨——硫铵法等。
结合中国国情和两种方法的综合效益比较,目前氨法是更适合中国,更适宜推广应用的脱硫方法:1.脱硫效率1.1石灰石-石膏法的脱硫效率一般在90%左右,要想达到很高的脱硫效率,必须控制钙硫比例(Ca/S=1.0~1.3),同时受烟气流速及气流分布情况的影响较大,因此不易控制。
1.2氨法采用液氨、废氨水作脱硫剂,极易与烟气中的SO2反应,受烟气流速的影响较小,不论烟气中SO2的浓度高低,均可达到很高的脱硫效率(95%以上)。
2.结垢问题2.1石灰石-石膏法很容易结垢,其结垢机理为:2.1.1石膏终产物超过了悬浮液的吸收极限,石膏就会以晶体的形式开始沉积,当相对饱和浓度达到一定值时,石膏晶体将在悬浮液中已有的石膏晶体表面进行生长,当饱和度达到更高值时,就会形成晶核,同时,晶体也会在其它各种物体表面上生长,导致吸收塔内壁、管道结垢。
2.1.2吸收液pH值的剧烈变化,低pH值时,亚硫酸盐溶解度急剧上升,硫酸盐溶解度略有下降,会有石膏在很短时间内大量产生并析出,产生硬垢。
而高pH值亚硫酸盐溶解度降低,会引起亚硫酸盐析出,产生软垢。
在碱性pH值时运行会产生碳酸钙硬垢。
2.2氨法采用液氨或废氨水作脱硫剂,生成的副产物硫酸铵易溶于水,通过pH值控制就可以调整硫酸铵颗粒的结晶大小,系统不易结垢。
脱硫脱硝使用的工艺方法和原理脱硫脱硝是工业生产过程中常用的空气污染治理方法之一,其目的是减少废气中的二氧化硫和氮氧化物的排放。
本文将介绍脱硫脱硝使用的工艺方法和原理。
一、脱硫工艺方法和原理脱硫工艺主要包括湿法脱硫和干法脱硫两种方法。
1. 湿法脱硫湿法脱硫是指将含有二氧化硫的废气通过吸收剂进行处理,使二氧化硫与吸收剂发生反应生成硫酸盐,从而达到脱硫的目的。
常用的湿法脱硫方法有石灰石石膏法、氨法和碱液吸收法等。
(1)石灰石石膏法石灰石石膏法是利用石灰石和水合钙石膏作为吸收剂,与二氧化硫发生反应生成硫酸钙。
其原理是在吸收剂中加入一定量的水,形成氢氧化钙和二氧化硫的反应产物,进而生成硫酸钙。
脱硫反应的化学方程式为:CaCO3 + H2O + SO2 → CaSO4·2H2O(2)氨法氨法是利用氨与二氧化硫发生反应生成硫酸铵,从而实现脱硫的目的。
氨法脱硫工艺中,废气通过喷淋装置与氨水进行接触,二氧化硫与氨水中的氨发生反应生成硫酸铵。
脱硫反应的化学方程式为:2NH3 + SO2 + H2O → (NH4)2SO3(3)碱液吸收法碱液吸收法是利用氢氧化钠或氢氧化钙作为吸收剂,将二氧化硫吸收生成硫代硫酸盐。
脱硫反应的化学方程式为:2NaOH + SO2 → Na2SO3 + H2O2. 干法脱硫干法脱硫是指将含有二氧化硫的废气通过固体吸附剂或催化剂进行处理,使二氧化硫与吸附剂或催化剂发生反应生成硫酸盐或硝酸盐,从而实现脱硫的目的。
干法脱硫方法主要有活性炭吸附法和催化剂脱硝法等。
(1)活性炭吸附法活性炭吸附法是将废气通过活性炭床层,利用活性炭对二氧化硫的吸附作用,将其从废气中去除。
活性炭具有高比表面积和孔隙结构,能够吸附废气中的二氧化硫,达到脱硫的效果。
(2)催化剂脱硝法催化剂脱硝法是利用催化剂催化氨与氮氧化物反应生成氮和水,从而实现脱硝的目的。
常用的催化剂有铜铁催化剂和钒钨催化剂等。
催化剂脱硝反应的化学方程式为:4NH3 + 4NO + O2 → 4N2 + 6H2O二、总结脱硫脱硝是减少工业废气中二氧化硫和氮氧化物排放的重要方法。
脱硫工艺系统介绍脱硫工艺系统主要包括湿法脱硫和干法脱硫两种方式。
湿法脱硫是通过将燃烧废气与碱性洗涤液接触,使二氧化硫气体与洗涤液中的碱性成分发生化学反应,生成硫酸盐或硫酸,然后将副产品分离并处理。
干法脱硫则是通过与洗涤剂触摸或反应,将SOx转变为其它化合物,如硫酸盐、硫酸酯或硫氧化物。
湿法脱硫工艺系统主要包括石灰石-石膏法、海水脱硫法、氨法等。
石灰石-石膏法是最常用的湿法脱硫工艺,它基于石灰石与硫酸钙(石膏)的化学反应,将二氧化硫转化成硫酸钙。
这种工艺具有成熟的技术和低成本的优点,但也存在对原料石灰石和产生的废水的处理问题。
海水脱硫法是利用海水作为洗涤剂,通过海水与新鲜空气中的二氧化硫反应,形成硫酸盐,从而达到脱硫目的。
然而,这种方法的脱硫效率较低且处理海水带来的问题较多,逐渐被其他方法取代。
氨法是通过将二氧化硫与氨气反应,生成硫酸铵或硫酸铵颗粒,实现脱硫。
这种方法具有高脱硫效率和较低的产生废物量,但也存在对氨气的需求和氨气泄漏的问题。
干法脱硫工艺系统主要包括活性炭吸附法、半干法法和电除尘法等。
活性炭吸附法是通过将煤烟气中的硫化物与活性炭颗粒物接触,利用活性炭大表面积和卓越的吸附性能将硫化物从烟气中吸附出来。
这种工艺具有简单的操作和较低的能耗,但活性炭的再生和废弃物的处理仍然是一个问题。
半干法法是将干法和湿法工艺相结合,通过在干燥的空气中使用洗涤液进行脱硫,然后在干燥的空气中蒸发和回收洗涤液。
电除尘法是利用静电力和电场力收集烟气中的固体浮尘,可以同时去除部分二氧化硫。
总的来说,脱硫工艺系统是一种广泛应用于燃煤发电厂和其他工业过程中的设备和系统,旨在减少硫化物的排放。
不同的工艺系统有各自的优缺点,具体选择应根据实际情况、法规要求和经济可行性进行综合考虑。
石灰石/石膏法和氨法比较一、概述工业锅炉脱硫方法多种多样,有已在火电厂、工业锅炉中得到普遗应用的石灰石/石膏法烟气脱硫技术,也有国内刚刚兴起氨法脱硫技术。
现已本工程脱硫项目为例,从方案可行、技术可靠、经济可比的原则进行论证。
二、技术方案介绍1.石灰石/石膏法工艺流程石灰石/石膏法烟气脱硫技术是一种发展最成熟、在全球范围内广泛应用(市场占有率90%)的烟气脱硫技术。
该工艺以石灰石浆液作为吸收剂,通过石灰石浆液在吸收塔内对烟气进行洗涤, 发生反应,去除烟气中的SO2,反应产生的亚硫酸钙通过强制氧化生成含2 个结晶水的硫酸钙(石膏),脱硫后的烟气从烟囱排放。
脱硫装置工艺系统主要包括:烟气系统、SO2 吸收系统、石灰石破碎及浆液制备系统、石膏脱水系统、工艺水及废水处理系统。
主要设备包括:烟气挡板门、吸收塔、氧化风机、循环浆泵、真空皮带脱水机等。
2.湿式氨/硫铵法工艺流程氨法脱硫技术,除用氨水作洗涤剂以外,其运行方式与石灰石/石膏法相似。
从引风机来的烟气,进入脱硫塔浓缩结晶段,经过洗涤、降温、增湿后进入上部吸收段;在吸收段,烟气经氨水吸收液循环吸收SO2 生成亚硫酸铵;脱硫后的烟气经除雾,使烟气中水雾小于75 mg/m3,净化、除雾后的烟气经热空气及烟气加热器升温至75℃左右送入烟囱排放。
吸收剂氨与吸收液混合后进入吸收塔。
吸收烟气中SO2形成的亚硫酸铵在吸收塔底部被鼓入的空气氧化成硫酸铵溶液,硫酸铵在塔内结晶,含固浆液经过滤离心机分离得到固体硫酸铵,固体硫酸铵进入干燥器干燥后,进入料仓和包装机,即可得到商品硫酸铵。
母液回塔。
氨法脱硫系统包括脱硫装置和硫酸铵后续处理装置。
其中:脱硫装置的主要设备有吸收塔、烟道、挡板门、循环泵、氧化风机、氨水槽及氨水泵、工艺水箱及水泵,附属管道、阀门及控制仪表等。
硫酸铵处理装置的主要设备有旋流器、离心机、干燥机、包装机、附属的管道、阀门及控制仪表等。
三、方案技术比较1、方案比较的原则方案技术比较按照处理烟气量40万Nm3/h,燃料含硫量1%,烟气SO2含量1600mg/Nm3,脱硫效率90%,机组年运行6800 h计算。
明晟环保:氨法脱硫与钙法脱硫全方位对比一、工艺流程对比石灰石—石膏湿法脱硫工艺石灰石—石膏湿法脱硫技术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SO2与浆液中的CaCO₃以及从塔下部鼓入的空气进行氧化反应生成CaSO4,CaSO4达到一定饱和度后,结晶形成二水石膏。
经吸收塔排出的石膏浆液经浓缩、脱水,使其含水量小于10%,然后用输送机送至石膏贮仓堆放,脱硫后的烟气经过除雾器除去雾滴,再经过换热器加热升温后,由烟囱排入大气。
由于吸收塔内吸收剂浆液通过循环泵反复循环与烟气接触,吸收剂利用率很高,钙硫比较低,脱硫效率可大于95% 。
氨法烟气脱硫工艺含SO2烟气通过锅炉引风机进入预洗塔的底部,与洗涤水逆流接触,清出烟气中的灰尘,然后烟气经均布器升入浓缩段利用烟气热量提浓脱硫液,烟气温度降至50℃~60℃,再进入脱硫塔吸收段。
在吸收段,烟气与氨水液充分接触反应,吸收掉绝大部分的SO2,最后经除雾器除雾成为净化烟气,通过脱硫塔顶部烟囱排放。
液相吸收剂氨水经氨水泵送入脱硫塔,吸收烟气中的SO2生成(NH4)2SO3,生成物在脱硫塔底部(有的在塔外氧化)氧化段被空压机鼓入的空气氧化成(NH4)2SO4溶液。
部分(NH4)2SO4溶液打入洗涤浓缩段,一方面烟气冷却,同时自身水分得到蒸发,形成固含量约为5%~10%的(NH4)2SO4浆液。
二、技术和经济性石灰石—石膏法脱硫工艺流程简单、技术先进又可靠,脱硫效率高达95%以上,是目前国内外烟气脱硫应用最广泛的脱硫工艺。
但是系统复杂、设备庞大、占地面积是氨法的两倍或以上、耗水量大、一次性投资高,一般适用于大型电厂。
氨法脱硫工艺虽然起步晚,但已经成熟。
相对于石灰石-石膏法脱硫工艺来说,氨法脱硫可较容易实现98%以上的脱硫效率,并可与SCR等脱硝工艺共用氨供应系统等,且副产品(NH4)2SO4利用价值相对较高,经济效益明显。
通过大量、高价值的副产品生产,氨法烟气脱硫可以获得卓越的运行效益。
各种脱硫工艺比较,看完果断收藏了!倔老头北极星大气网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。
1.1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。
1.2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SO2吸收,但由于石灰奖溶解SO2的速度较慢,喷钙反应效率较低,Ca/S比较大,一般在1.5以上(一般温法脱硫Ca/S 比较为0.9~1.2)。
应用也不是很多。
1.3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%。
漫法脱硫根据脱硫的原料不同又可分为石灰石/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SO2,并可副产高浓度SO2气体或Na2SO3,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SO2的吸收剂,SO2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—酸法、氨—亚硫酸氨法和氨——硫酸氨法。
生物质电厂脱硫工艺方案比选研究发表时间:2020-09-07T07:03:22.720Z 来源:《防护工程》2020年11期作者:张瑞[导读] 烟气脱硫是生物质电厂污染控制的重要措施,本文对目前较为主流的脱硫方式做了简述,并进行了工艺比选,根据生物质电厂的特点,推荐采取氨法脱硫工艺,可与炉内脱硝工艺结合,节约投资,根据脱硫效果,适当增加炉内喷钙尾部增湿活化脱硫工艺,保证脱硫效果,以期为生物质电厂脱硫工艺方案的选择提供参考。
张瑞河南中核五院研究设计有限公司 450000摘要:烟气脱硫是生物质电厂污染控制的重要措施,本文对目前较为主流的脱硫方式做了简述,并进行了工艺比选,根据生物质电厂的特点,推荐采取氨法脱硫工艺,可与炉内脱硝工艺结合,节约投资,根据脱硫效果,适当增加炉内喷钙尾部增湿活化脱硫工艺,保证脱硫效果,以期为生物质电厂脱硫工艺方案的选择提供参考。
关键词:生物质电厂,烟气脱硫1引言锅炉烟气脱硫的主要原理是采用适当的碱性物质如石灰石,生石灰,熟石灰等中和烟气中酸性的硫化物,达到去除的目的[1][2][3]。
目前主流方法根据脱硫过程所处的阶段可分为炉前脱硫、炉中脱硫、炉后脱硫和新工艺脱硫[5][6][7]四大类。
新工艺脱硫技术正处于发展阶段,应用尚需时间。
炉前脱硫是指在煤炭的洗选中脱硫;炉中脱硫是指在炉内喷钙的脱硫技术;炉后脱硫即在锅炉烟气中进行脱硫。
生物质电厂可采用的脱硫方式一般为炉中和炉后脱硫,本文对目前较为主流的脱硫方式做了简述,并进行了工艺比选,以期为生物质电厂脱硫工艺方案的选择提供参考。
2主要脱硫技术目前,生物质电厂可采用的主流脱硫方法主要有:石灰石-石膏法、旋转喷雾干法脱硫法、炉内喷钙尾部增湿活化脱硫法、金属氧化物法、氨法和钠碱法等。
2.1石灰石-石膏法是世界上烟气脱硫应用最广泛、技术最成熟的工艺,脱硫效率可达90%以上。
石灰石浆液在吸收塔内通过喷淋雾化与烟气接触反应,其钙硫比低,吸收剂价廉易得,运行可靠,反应分离出来的固体物质通入空气强制氧化并添加添加剂,可产出石膏,有一定的经济和环保效益。
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。
氨法脱硫、半干法、石灰石石膏法方案
比选
1.1 工艺流程比较
1.1.1 半干法烟气脱硫
半干法以生石灰(CaO)为吸收剂,将生石灰制备成Ca(OH)
2
浆
液,或消化制成干式Ca(OH)
2
粉(也可以直接使用电石渣),然后将
Ca(OH)
2浆液或Ca(OH)
2
粉喷入吸收塔,同时喷入调温增湿水,在反应
塔内吸收剂与烟气混合接触,发生强烈的物理化学反应,一方面与烟
气中SO
2
反应生成亚硫酸钙;另一方面烟气冷却,吸收剂水分蒸发干
燥,达到脱除SO
2
的目的,同时获得固体分装脱硫副产物。
原则性的工艺流程见下图。
半干法烟气脱硫工艺示意图
整套脱硫系统包含:预除尘系统,脱硫系统,脱硫后除尘系统,吸收剂供应系统,灰再循环系统,灰外排系统,工艺水系统及其他公用系统。
目前半干法应用案例较成功的主要是福建龙净环保公司研发的
DSC-M干式超净工艺,在广州石化有应用业绩。
主要烟气脱硫机理为:锅炉烟气从竖井烟道出来后,先进入预电除尘器进行除灰,将大颗粒的飞灰收集、循环送回炉膛。
经预电除尘器之后,烟气从半干法脱硫塔底部进入,与加入的吸收剂、循环灰及水发生反应,除去烟气中的SO
2
等气体。
烟气中夹带的吸收剂和脱硫灰,在通过脱硫吸收塔下部的文丘里管时,受到气流的加速而悬浮起来,形成激烈的湍动状态,使颗粒与烟气之间具有很大的相对滑落速度,颗粒反应界面不断摩擦、碰撞更新,从而极大地强化了气固间的传热、传质。
同时为了达到最佳的反应温度,通过向脱硫塔内喷水,使烟气温度冷却到高于烟气露点温度15℃以上。
主要化学反应式为:
Ca(OH)
2+SO
2
=CaSO
3
·1/2 H
2
O+1/2H
2
O
Ca(OH)
2+SO
3
=CaSO
4
·1/2H
2
O+1/2H
2
O
CaSO
3·1/2H
2
O+1/2O
2
=CaSO
4
·1/2H
2
O
2Ca(OH)
2+2HCl=CaCl
2
·Ca(OH)
2
·2H
2
O
半干法脱硫技术特点:一是烟囱不需防腐、排放透明,无视觉污染。
二是无废水产生,半干法脱硫技术采用干态的生石灰作为吸收剂,在岛内直接消化成消石灰,脱硫副产物为干态的,整个系统无废水产生,不必配套污水处理设施。
缺点是脱硫剂成本高、脱硫效率较低等。
1.1.2 石灰石-石膏法烟气脱硫
石灰石(石灰)-石膏湿法脱硫工艺(简称钙法)采用石灰石或石灰作脱硫吸收剂,石灰石经破碎磨细成粉状与水混合搅拌制成吸收浆液。
当采用石灰为吸收剂时,石灰粉经消化处理后加水搅拌制成吸收浆。
在吸收塔内,吸收浆液与烟气接触混合,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而被脱除,最终反应产物为石膏。
脱硫后的烟气经除雾器除去带出的细小液滴,经加热器加热升温后排入烟囱。
脱硫石膏浆经脱水装置脱水后回收。
由于吸收浆液的循环利用,脱硫吸收剂的利用率高。
在烟气中SO2 浓度≤4000mg/Nm3 时,其脱硫效率可达到95%以上。
石灰石(石灰)-石膏法脱硫工艺流程如下:
石灰石/石灰-石膏法脱硫技术是用石灰石、生石灰或消石灰的乳浊液为吸收
,是目前世界上应用最广泛,技术最为成熟的脱硫技术。
该剂吸收烟气中的SO
2
法技术适应性强,对煤种变化、负荷变化、脱硫率变化均具有较强的适应性,运行可靠,脱硫效率高(≥95%),运行费用相对较低,吸收剂石灰石价廉易得,脱硫副产物为石膏,可以综合利用也可以堆放。
但该法存在设备阻力较大,系统复杂,设备一次投资及占地面积较大,运行过程中会产生脱硫废水,设备较容易结垢等缺点。
1.1.3 氨法烟气脱硫
氨法脱硫技术是利用液氨或氨水,吸收烟气中的SO
,经氧化后生成硫酸铵。
2
该法系统简单,设备体积小,一次性投资低,脱硫效率高(>95%),另外还具有一定的脱氮效果,对燃料变化适应性强,无废渣产生,脱硫副产物硫酸铵可作为肥料使用。
锅炉烟气经入口烟道进入吸收塔,经洗涤降温、吸收SO2、除雾后进入超声波除尘装置,完成对烟气中颗粒物的控制、洗涤、捕集功能,保证脱硫塔出口烟气达到超低排放要求,净烟气回原烟囱排放。
烟气中的二氧化硫被吸收,形成的亚硫酸铵溶液,经氧化、浓缩、结晶,得到一定固含量的硫酸铵浆液。
硫酸铵浆液输送至硫铵后处理系统,进行旋流、离心分离、多功能干燥、包装成袋装成品。
氨法脱硫工艺流程示意图
氨法脱硫的脱硫剂具有挥发性和腐蚀性,液氨、气氨属于危险品,同时还存在氨逃逸的问题。
氨法脱硫的关键问题在于脱硫产物的回收利用。
如果回收效率低,不仅运行成本很高,电力企业难以承受而降低系统的运行率,而且大量的脱硫产物排放到环境中又会形成二次污染。
使用该法时,需要对脱硫剂来源和脱硫副产物销售进行市场调研,只有在脱硫剂有可靠来源,脱硫副产物有可靠销售市场,而且运行成本合理时方可使用。
1.2 烟气脱硫工艺技术方案比选
石灰石-石膏法、半干法、氨法脱硫工艺技术方案的比较:
单台炉年运行8000h运行成本比较
硫年综合运行成本分别节省了183万元和220万元,
1.4 比选结果
半干法脱硫在国内应用业绩相对少一些,成功的业绩厂家主要是龙净环保公司;石灰石-石膏湿法脱硫技术成熟,脱硫效率高,应用广泛,运行稳定可靠。
采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺技术是最成熟先进的脱硫工艺技术、长期运行稳定可靠,脱硫效率较高,吸收剂来源广泛,价格低廉,副产品石膏运输储存方便,可利用,系统压损较小,能耗小,占地适当,对于本工程布置方便灵活。
氨法脱硫后烟气中残留氨和铵盐类气溶胶(烟雾)分解出SO2,有二次污染,不能长期稳定可靠运行;运行中硫酸根离子的浓度大,腐蚀的问题严重,对于防腐的设计比与石灰石-石膏法要求更高。
氨法脱硫的副产物亚硫酸铵/硫酸铵及废水排放的去向是氨法脱硫的另一个大问题:a)如果不回收,排向水体,会对环境水体造成巨大污染,引发富营养化等问题。
国家环保法有明确规定,环境水体绝不容许排放亚硫酸铵/硫酸铵。
同时,如果副产物不回收,则运行成本太高,企业不可能承受;(b)如果将副产物制成氨肥,则投资成本大大增加(要建一个化肥厂),而且肥能否销售得出去也是一个未知数,毕竟市场氨肥的需求有限,氨法脱硫产生的氨肥的品质与普通市面上售氨肥的差别也是一个问题,硫酸铵是一种低质氮肥,国内产量过剩,长期使用会使土壤板结。
另外,氨法脱硫的脱硫剂氨的运输、贮存防泄漏均有一定要求,并且脱硫后的净烟气中还有8%~10%的氨气逃逸,造成二次污染,易造成居民的抗议。
因此,本次项目的锅炉脱硫系统如果采用石灰石-石膏法,从投资和运行管理方面都有较大优势。
综上,建议使用石灰石—石膏湿法脱硫工艺路线。