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。
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。
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。
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。
工业锅炉烟气治理中几种脱硫工艺流程及对比1.干法脱硫干法脱硫是利用干燥的吸收剂直接与烟气接触,将烟气中的二氧化硫转化为硫酸盐或硫酸盐的混合物。
干法脱硫工艺简单、投资成本低、占地面积小,适用于硫含量低的烟气。
常见的干法脱硫工艺有喷雾吸收、筒式吸收、循环流化床等。
喷雾吸收是将干燥的喷雾液直接喷入烟道内与烟气接触,使烟气中的二氧化硫被吸收。
筒式吸收是将干燥的吸收剂填入筒内,烟气通过筒内被吸收剂吸收,二氧化硫转化为硫酸盐。
循环流化床是通过气力输送将干燥的吸收剂和烟气混合,烟气中的二氧化硫被吸收后在床内沉积。
干法脱硫工艺的主要优点是投资和运行成本低,但脱硫效率较低。
2.湿法脱硫湿法脱硫是利用吸收剂与烟气接触,通过氧化反应将二氧化硫转化为硫酸盐,并通过吸收剂吸收烟气中的颗粒物。
湿法脱硫工艺可以分为浆液吸收法、石灰石石膏法和氨法。
浆液吸收法是将石灰石和水混合制成浆液,烟气与浆液接触,二氧化硫转化为硫酸盐。
石灰石石膏法是将石灰石和水制成石膏浆料,烟气通过石膏浆料所形成的吸收塔,在吸收塔中与石膏浆料接触,硫酸盐形成在石膏颗粒上。
氨法是通过在烟气中加入氨气,与烟气中的二氧化硫发生反应生成硫酸铵。
湿法脱硫工艺的优点是脱硫效率高,能够同时去除烟气中的颗粒物和二氧化硫,但投资和运行成本较高。
3.半干法脱硫半干法脱硫是将湿法脱硫和干法脱硫两种技术相结合的一种工艺。
半干法脱硫的主要原理是在湿法脱硫工艺中加入干式脱硫的环节,通过干式脱硫可以提高脱硫效率和降低湿法脱硫工艺中的吸收剂消耗量。
常见的半干法脱硫工艺有旋风式湿法脱硫和浆液喷雾干式脱硫。
旋风式湿法脱硫是在湿法脱硫系统的前段设置旋风除尘器,通过旋风分离颗粒物,将大部分颗粒物分离并回收,然后再进入湿法脱硫系统进行吸收。
浆液喷雾干式脱硫是在干燥塔内喷雾吸收剂直接与烟气接触,在干燥塔内将烟气中的二氧化硫转化为硫酸盐。
半干法脱硫工艺的优点是脱硫效率高,投资和运行成本相对较低,但操作复杂度较高。
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。
脱硫脱硝工程方案一、工程背景我国工业生产过程中难免会产生大量的氧化硫和氮氧化物排放,这些物质是造成大气污染的主要因素。
为了减少大气污染,保护环境,我国对于工业企业的大气污染物排放进行了严格的管控,要求各企业做好脱硫脱硝工程。
二、技术原理1. 脱硫工程脱硫工程是指通过化学或物理方法将燃煤、燃油等燃料中的二氧化硫等硫氧化物去除的工艺。
常用的脱硫方法有石灰石法、石膏法、氨法等。
其中,石灰石法是最为常见的脱硫工艺。
其基本原理是将燃料中的二氧化硫与石灰石反应生成石膏,从而达到去除二氧化硫的目的。
2. 脱硝工程脱硝工程是指通过化学方法将燃料中的氮氧化物去除的工艺。
常用的脱硝方法有选择性催化还原法(SCR)和选择性非催化还原法(SNCR)。
其中,SCR法是最为常见的脱硝工艺。
其基本原理是将氨和氧化剂以一定的比例混合喷入烟气中,与烟气中的氮氧化物反应生成氮气和水,从而将氮氧化物去除。
三、工程设计1. 脱硫脱硝工程设计应遵循国家标准和条例,根据排放标准确定脱硫脱硝的目标要求及技术方案。
2. 工程设计中应充分考虑工艺流程、设备选型、运行维护等因素,确保脱硫脱硝工程的可靠性、高效性和经济性。
3. 脱硫工程设计中应考虑石灰石原料的供应、石灰石浆液的制备、石膏的处理和综合利用等问题。
4. 脱硝工程设计中应充分考虑氨水的储存、喷射系统的设计、催化剂的使用和脱硝效率等问题。
四、设备选型1. 脱硫设备脱硫设备通常包括石灰石浆液制备系统、石灰石浆液输送系统、石灰石浆液喷射系统、石灰石浆液再循环系统、石膏处理系统等。
2. 脱硝设备脱硝设备通常包括氨水储存系统、氨水输送系统、氨水喷射系统、催化剂选择系统、脱硝效率检测系统等。
五、工程实施1. 脱硫脱硝工程应在工程设计完成后,根据实际情况合理安排施工计划和施工进度。
2. 施工过程中应严格按照工程设计要求和质量标准进行施工,确保脱硫脱硝工程设备的安装质量和工程进度。
3. 施工过程中应加强安全管理,做好施工现场的安全防护和环境保护,确保施工过程中不发生安全事故和环境污染事件。
火电厂脱硫的几种方法(1)通过对国内外脱硫技术以及国内电力行业引进脱硫工艺试点厂情况的分析研究,目前脱硫方法一般可划分为燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫等3类。
其中燃烧后脱硫,又称烟气脱硫(Flue gas desulfurization,简称FGD),在FGD技术中,按脱硫剂的种类划分,可分为以下五种方法:1、以CaCO3(石灰石)为根底的钙法,2、以MgO为根底的镁法,3、以Na2SO3为根底的钠法,4、以NH3为根底的氨法,5、以有机碱为根底的有机碱法。
世界上普遍使用的商业化技术是钙法,所占比例在90%以上。
按吸收剂及脱硫产物在脱硫过程中的干湿状态又可将脱硫技术分为湿法、干法和半干(半湿)法。
A、湿法FGD技术是用含有吸收剂的溶液或浆液在湿状态下脱硫和处理脱硫产物,该法具有脱硫反响速度快、设备简单、脱硫效率高等优点,但普遍存在腐蚀严重、运行维护费用高及易造成二次污染等问题。
B、干法FGD技术的脱硫吸收和产物处理均在干状态下进展,该法具有无污水废酸排出、设备腐蚀程度较轻,烟气在净化过程中无明显降温、净化后烟温高、利于烟囱排气扩散、二次污染少等优点,但存在脱硫效率低,反响速度较慢、设备庞大等问题。
C、半干法FGD技术是指脱硫剂在枯燥状态下脱硫、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(如喷雾枯燥法)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,以其既有湿法脱硫反响速度快、脱硫效率高的优点,又有干法无污水废酸排出、脱硫后产物易于处理的优势而受到人们广泛的关注。
按脱硫产物的用处,可分为抛弃法和回收法两种。
1脱硫的几种工艺(1)石灰石——石膏法烟气脱硫工艺石灰石——石膏法脱硫工艺是世界上应用最广泛的一种脱硫技术,日本、德国、美国的火力发电厂采用的烟气脱硫装置约90%采用此工艺。
它的工作原理是: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以及从塔下部鼓入的空气进展氧化反响生成硫酸钙,硫酸钙到达一定饱和度后,结晶形成二水石膏。
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。
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。
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。
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。
3.能耗3.1石灰石-石膏法采用石灰石作脱硫剂,必须把石灰石制成浆液,因此电耗极大;且该法有废水排放,因此需要不断补充水。
3.2氨法的脱硫剂本身就是液体,因此配置起来非常方便或不需配置(采用废氨水时),故所需电耗较少;整套系统工艺水循环无废水排放,因此水耗较少。
4.二次污染问题4.1石灰石-石膏法有废水、废渣、废气排放,且不易处理;另外脱硫副产物-石膏无论纯度、抗压抗拉强度、含水率均无法与天然石膏竞争,不得不占用大量的土地作为废料处理,而这些石膏大量堆放、分解造成的二次污染,对气候、土壤、植物和人类健康带来危害。
4.2氨法作为一种循环完全吸收法,在反应过程不会产生废水、废渣、废气;副产物-硫酸铵是化肥原料,我国是“缺硫不缺膏”,我国合成氨产量位居第一,分布面广,氨源充沛。
氨法石灰石石膏法干法
脱硫方案比选
SANY标准化小组 #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#
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
·1/2H
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剂吸收烟气中的SO
2
,是目前世界上应用最广泛,技术最为成熟的脱硫技术。
该法技术适应性强,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
2
,经氧化后生成硫酸铵。
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
脱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。