脱硫工艺对比
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脱硫工艺技术对比脱硫工艺技术是指将燃煤电厂或锅炉排放的硫化物进行减排的技术方法。
目前常见的脱硫工艺技术包括湿法脱硫和干法脱硫两种。
下面将对这两种脱硫工艺技术进行对比。
湿法脱硫是一种利用化学反应将SO2转化为硫酸盐的方法。
这种技术主要包括石灰石石膏法、石灰浆喷雾吸收法和海水脱硫法等。
其中石灰石石膏法是最常用的湿法脱硫技术。
这种方法是将石灰石与SO2气体反应生成硫酸钙,然后再通过过滤的方式分离出硫酸盐。
湿法脱硫技术具有脱硫效率高、操作稳定等优点,但是其缺点是投资大、设备体积大、能耗高。
干法脱硫是一种通过化学吸附或物理吸附的方式将SO2气体去除的技术。
这种技术主要包括活性炭吸附法、电吸附法和干式法等。
其中活性炭吸附法是最常用的干法脱硫技术。
这种方法是将煤炭燃烧产生的SO2经过活性炭吸附,使其转化为硫酸盐。
干法脱硫技术具有投资小、装置简单等优点,但是其缺点是脱硫效率低、处理能力有限。
对比来看,湿法脱硫技术相较于干法脱硫技术在脱硫效率和稳定性上更有优势。
湿法脱硫技术通过化学反应将SO2转化为硫酸盐,脱硫效率可以达到90%以上,而干法脱硫技术的脱硫效率一般在70%左右。
此外,湿法脱硫技术操作相对稳定,适用范围广,可以适应不同燃煤电厂或锅炉的需求。
然而,湿法脱硫技术也存在一些问题。
首先是投资成本高,设备体积大,需要占用较多的空间。
其次是能耗高,需要大量的能源来进行操作。
另外,湿法脱硫技术还会产生大量的废水和废渣,对环境造成一定的污染。
干法脱硫技术相较于湿法脱硫技术在投资成本和能耗方面具有优势。
干法脱硫技术投资成本相对较低,适用于一些投资有限的企业。
同时,干法脱硫技术使用的能源相对较少,节省了能源成本。
然而,干法脱硫技术的脱硫效率相对较低,不能达到湿法脱硫技术的脱硫效果。
此外,干法脱硫技术对煤种的适应性较差,处理能力有限。
因此,在选择脱硫工艺技术时,需要综合考虑各种因素,选择最合适的技术方案。
综上所述,在湿法脱硫技术和干法脱硫技术之间进行对比,可以发现每种技术都有自己的优势和劣势。
循环流化床(CFB )脱硫工艺与循环半干法(NID )的技术经济比较为了客观、公正、科学地对循环流化床(CFB )脱硫工艺与循环半干法(NID )脱硫工艺的技术经济性进行一个比较全面的比较,澄清一些混淆的概念,本文就关系到工艺选择的十一项主要技术经济指标,逐一说明如下:1、 一次投资:NID :NID 脱硫工艺采用垂直烟道作为脱硫反应器,高度为15m ~20m 。
烟道内的流速大于15m/s ,为了使从混合槽内的物料进入垂直烟道内能迅速充满整个横截面,因此NID 工艺的烟道设计成扁长形,且一个烟道的处理风量不能大于30万m 3/h ,只要烟气流量大于30万m 3/h 就必须将一根烟道分成数根,由于混合槽和配套的消化器与烟道一一对应,这些设备的数量将成倍增加,系统也随之复杂。
图一:NID 烟道反应器(反应器高不到20m )NID 反应器预电除尘器脱硫后电除尘器底部螺旋CFB:CFB脱硫工艺采用专门的流化床塔作为脱硫反应器,塔内的流速控制在~5m/s左右,塔高为30m~60m。
600MW以下机组,不管多大的规模,均只需一个脱硫塔,相应的工艺设备也只需一套。
图二:CFB脱硫塔实物照片(塔高60m)因此,虽然CFB的反应塔直径大于NID的反应烟道,且高度是NID的两倍以上,但当机组规模大于25MW或烟气量大于30万m3/h时,由于同样对应一台机组,NID工艺需要多个烟道反应器和相配套的工艺设备,而CFB只需一套,因此在成本上相差不大。
随着机组规模的扩大,与NID相比,CFB工艺的成本优势将越来越大。
另外,由于CFB脱硫工艺所能实现的脱硫率远高于NID,因此在成本上也无法直接对比。
2、喷嘴的位置:NID:NID工艺配套的水喷嘴的位置位于除尘器灰斗下的混合槽上,一个混合槽配套4根普通自来水压力的水喷嘴,水喷入混合槽内,通过搅拌桨将灰和水混合,为了防止混合槽底部物料粘接,在混合槽底部通入一股流化风。
(如图三、四所示)混合了水的物料通过混合槽与烟道反应器之间的法兰口,以溢流方式喂入到烟道反应器内,将温度降低到脱硫反应所需的温度。
AS脱硫和HPF脱硫的对比1 前言综观我国焦化厂焦炉煤气净化的工艺流程,普遍采用半直接法回收氨。
在这种流程中又普遍采用了HPF法脱硫脱氰工艺,生产实践证明,半直接回收氨工艺为HPF脱硫脱氰工艺创造了极为有利的氛围,从而使脱硫脱氰效率极高,最好的厂家脱硫塔后煤气中的硫化氢含量在10~20mg/m3,接近精脱硫指标,成为半直接法回收氨的HPF法脱硫脱氰的突出技术优势。
国内有些焦化厂使用的AS法脱硫脱氰工艺,由于洗氨工艺存在的缺陷,使脱硫液中的挥发氨含量较低,因此脱硫效率也较低。
脱硫塔后煤气中的硫化氢含量高达300~500 mg/m3,难以满足工业生产和环保的要求。
为了弄清两种技术脱硫脱氰效率差异的原因,进一步比较两种工艺技术的优势和存在问题,有必要对两种工艺进行剖析,以弄清关键所在,再进一步改进和完善,最大限度地提高脱硫脱氰效率和氨的回收率,彻底解决两种工艺中存在的技术难题和环保问题。
2 两种脱硫脱氰工艺流程(1)半直接法回收氨的HPF法脱硫脱氰工艺初冷器→电捕焦油器→鼓风机→预冷塔→脱硫塔→喷淋饱和器→终冷器→洗苯塔→净煤气(2)直接洗氨的AS脱硫脱氰工艺初冷器→电捕焦油器→鼓风机→脱硫塔→洗氨塔→终冷器→洗苯塔→净煤气3 两种脱硫脱氰工艺的技术特点(1)半直接法回收氨的HPF法脱硫脱氰工艺是将剩余氨水在氨水蒸馏塔中蒸出的氨汽兑入脱硫前煤气管道中,以提高煤气中的氨含量,进而提高脱硫液中的氨含量(一般可达8~9g/L),脱硫效率在98%以上,脱硫塔后的煤气中含氨量在3~4g/m3。
虽然煤气中的含氨量较高,但煤气经喷淋饱和器回收氨后,煤气中的氨含量完全可达到30mg/m3的要求。
脱硫塔底的循环脱硫液在反应槽中进行低温、液相、催化氧化,从再生塔顶部排出的硫泡沫送熔硫釜或戈尔过滤器中处理得熔融硫或硫膏。
生产实践表明,循环脱硫液中的氨在再生过程中约有30%~40%的氨被再生空气吹入大气中,不仅这部分氨未能得到回收利用,直接影响煤气的脱硫脱氰效率和氨回收率,而且污染环境。
KR法与喷吹法两种铁水脱硫工艺的比较赵炜①(南京钢铁股份有限公司,江苏南京210035)摘要:对单喷颗粒镁、复合喷吹、KR法三种脱硫工艺在脱硫率、回硫、温降、扒渣铁损、耗时、成本和对转炉冶炼影响及原材料设备要求进行比较,分析了各自优缺点,并对降低脱硫成本和不同条件下钢厂采用适宜的脱硫工艺提出建议。
关键词:脱硫工艺;技术设备;脱硫效果;温降;铁损;成本1 前言现代化炼钢厂的生产工艺流程是:高炉炼铁铁水———铁水预处理———顶底复合吹炼转炉—钢水炉外精炼———全连铸和热送热轧,而铁水脱硫是整个工艺路线中的重要环节。
铁水脱硫也是生产纯净钢和市场、企业发展的需要。
目前铁水脱硫工艺较为成熟的主要有KR法(机械搅拌法)和喷吹法两种,从两种工艺在实际生产中的应用效果来看,二者是互有长短。
为此,本文着重就两种工艺模式的发展、应用和运营成本作了比较。
2 KR法和喷吹法的工艺及特点所谓KR脱硫法,主是将浇铸耐火材料并经过烘烤的十字形搅拌头,插入有定量铁水的铁水罐中旋转使铁水产生漩涡。
脱硫剂在不断地搅拌过程中与铁水中的硫产生化学反应,达到脱硫的目的。
KR法优点是动力学条件优越,脱硫效果比较稳定,脱硫剂消耗较少,适应于低硫品种钢比例大、要求高的钢厂采用。
不足是,设备复杂,一次投资较大,脱硫铁水温降较大。
喷吹法,是利用惰性气体(N2或Ar)作载体将脱硫粉剂(如CaO,CaC2和Mg)由喷枪喷入铁水中,使喷吹气体、脱硫剂和铁水三者之间充分混合进行脱硫。
目前,以喷吹镁系脱硫剂为主要发展趋势,其优点是设备费用低,操作灵活,喷吹时间短,铁水温降小。
3 KR 法与喷吹法两种工艺的比较从铁水脱硫工艺倍受人们的重视以来,KR法与喷吹法技术一直处于发展之中,目前虽仍需完善,可也日趋于成熟,本文主要从以下几个方面对两种脱硫方法进行具体比对。
3.1 技术与设备喷吹法因其设备用量少、基建投入低、高效经济等诸多优势而处于脱硫技术的主要发展趋势之一,可在相当长的时间中国都是引进国外的技术和设备。
CFB-FGD、NID、RCFB-FGD三种脱硫⼯艺的⽐较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。
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。
目前,国内外的天然气脱硫方法非常多,总的来说可分为间歇法、化学吸收法、物理吸收法、联合吸收法(化学―物理吸收法)、直接转化法,以及在80年代工业化的膜分离法等。
其中,采用溶液或溶剂作脱硫剂的脱硫方法习惯上又统称为湿法,采用固体作脱硫剂的脱硫方法又统称为干法。
2.3.1 物理吸收法这类方法又称为物理溶剂法。
它们采用有机化合物为吸收溶剂(物理溶剂),对天然气中的酸性组分进行物理吸收而将它们从气体中脱除。
在物理吸收过程中,溶剂的酸气负荷(即单位体积或每摩尔溶剂所吸收的酸性组分体积或摩尔量)与原料气中酸性组分的分压成正比。
吸收了酸性组分的富剂在压力降低时,随即放出所吸收的酸性组分。
物理吸收法一特般在高压和较低温度下进行,溶剂酸气负荷高,故适用于酸性组分分压高的天然气脱硫。
2.3.2 化学吸收法这类方法又称化学溶剂法。
它以碱性溶液为吸收溶剂(化学溶剂),与天然气中的酸性组分(主要是H2S和CO2)反应生成某种化合物。
吸收了酸性组分的富液在温度升高、压力降低时,该化合物又能分解释放出酸性组分。
这类方法中最有代表性的是醇胺(烷醇胺)法和碱性盐溶液法。
属于前者的有一乙醇胺(MEA)法、二乙醇胺(DEA)法、二甘醇胺(DGA)法、二异丙醇胺(DIPA)法、甲基二乙醇胺(MDEA)法,以及一些有专利权的方法如胺防护(Amine Guard)法、Flexsorb 法和Gas/Spec法等。
醇胺法是最常用的天然气脱硫方法。
2.3.3 联合吸收法联合吸收法兼有化学吸收和物理吸收两类方法的特点,使用的溶剂是醇胺、物理溶剂和水的混合物,故又称为混合溶液法或化学-物理吸收法。
目前,常用的联合吸收法有:①萨菲诺(Sulfinol)法,吸收溶剂为环丁砜(二氧化四氢噻吩)和DIPA的水溶液(Sulfinol—D法)或环丁砜和MDEA的水溶液(Sulfinol-M 法),习惯称为砜胺法;②Optisol法,吸收溶剂由醇胺、有机溶剂和水组成。
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。
关于脱硫系统单塔与双塔的的对比选择与建议传统石灰石—石膏湿法脱硫效率通常可以达到97~98%左右。
若燃煤的硫份(收到基)范围为1.5-2.0%,则根据1%收到基硫分,脱硫入口硫含量为2200mg/m3测算,以出口二氧化硫为35 mg/m3为基准,对硫份(收到基)范围为1.5-2.0%时,对应脱硫效率为99%~99.2%。
脱硫效率超过99%之后,需要对传统石灰石—石膏湿法脱硫工艺进行提效改进,采用传统单塔是不能满足本工程要求的。
目前,已经发展出多种可提高脱硫效率的技术,并在工程中得到应用。
主要有单塔双循环技术(国电龙源)、串塔或双塔双循环、单塔双区(上海龙净)、U型液柱塔(重庆远达环保)等多种技术可供选择。
根据《中国大唐集团公司燃煤火电工程典型推荐技术组合方案(2014 年试行版)》中对脱硫工艺选择的规定如下:1)方案一,FGD 工艺,每台炉设置一套石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺,不设GGH,不设旁路烟道,采用单塔单循环,FGD 监控用DCS与机组DCS 一体化。
2)可根据煤质含硫量高低、环保排放限值要求,选择单塔或双塔方案;煤质含硫量小于1.3%,单塔脱硫效率在98%以内,能满足排放标准的,采用单塔单循环方案;煤质含硫量大于1.3%,单塔脱硫效率大于98%以上,仍不能满足排放标准的,可选用单塔双循环或双塔双循环等高效脱硫技术。
在我厂拟计划采用燃煤的硫份(收到基)范围为2.0%的情况下,达标排放情况下(二氧化硫为20 mg/m3),脱硫效率不低于99.64%。
U形塔技术预期脱硫效率与双塔双循环方案相当。
该方案存在投资高、运行费用相对较高、运行业绩较少等问题,同时由于液柱塔喷射液柱由所有循环泵母管供给,循环泵母管故障或单台泵故障均会造成环保指标超标,可靠性较低。
单塔双区技术与普通吸收塔区别仅在于对普通吸收塔浆池进行了不可靠的分区(提高浆池高度,布置射流泵),使之形成非纯粹的氧化区和吸收区,理论上脱硫效率较单塔有所提高,但较双循环系统低。
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。
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。
对比分析3种常见脱硫工艺的副产物处理和处置方法摘要:本文对比了石灰石/石灰—石膏湿法脱硫、氧化镁脱硫及钠碱法脱硫3种不同烟气脱硫工艺的副产物处理和处置方法。
关键词:脱硫副产物处理处置1引言SO2是大气环境的主要污染物之一,其来源主要集中在化石燃料燃烧、化工、石油生产、金属冶炼等行业,占污染源的2/3。
SO2的主要危害形式为酸雨,目前,现有的烟气脱硫的工艺或多或少都会有副产物生成。
为完成国家国家SO2减排任务,目前绝大多数涉气企业已完成超低排放改造,SO2处理的同时会产生大量的脱硫副产物,2018年重点调查工业企业的脱硫石膏产生量为1.2亿t,其中电力、热力生产行业产生量为1.0亿t;其次为黑色金属冶炼和压延加工业( 主要为钢铁行业) ,产生量为746.0万t。
本文介绍了3种脱硫工艺的脱硫副产物处理现状,阐述了处理与处置方法,为企业脱硫工艺选择及副产物处理提供参考。
2 脱硫副产物的处理与处置2.1石灰石/石灰—石膏湿法脱硫该工艺采用石灰石或石灰做脱硫吸收剂,石灰石破碎与水混合,磨细成粉状,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,烟气中的SO2与浆液中的CaCO3以及鼓入的氧化空气进行化学反应生成二水石膏,SO2被脱除。
吸收塔排出的石膏浆液经脱水装置脱水后回收。
脱硫后的烟气经除雾器去水、换热器加热升温后进入烟囱排向大气。
烟气从吸收塔下侧进入,与吸收浆液逆流接触,在塔内CaCO3与SO2、H2O进行反应,生成CaSO3/2H2O和CO2;对落人吸收塔浆浆池的CaSO3/2H2O和O2、H2O 再进行氧化反应,得到脱硫副产品二水石膏。
该种方法的副产物为含水率10%的石膏( CaSO4·2H2O )。
每脱除1t的SO2,则产生2.7t石膏[1]。
脱硫石膏目前的处理方式为:综合利用法、抛弃法。
(1) 综合利用法。
2018年脱硫石膏的利用率为74%。
首先,石膏主要用于建筑材料,据《中国资源综合利用年度报告(2014) 》报道,工业副产石膏主要用作水泥缓凝剂和生产纸面石膏板,二者消耗量约占总利用量的96%,还有部分石膏用于墙体材料的生产[2]。
近期笔者发现很多客户纠结于PDS脱硫(DF888脱硫)和络合铁脱硫(螯合铁脱硫)技术哪个好,不清楚自己应该选择哪一种脱硫工艺。
我们经过自己的实际使用经验,从技术角度帮大家分析两种工艺的优势与缺点,为您选择脱硫工艺提供一些合理化建议。
1、络合铁法脱硫技术是一种以络合铁为催化剂的湿式氧化脱除硫化氢的方法,其特点是直接将H2S转变成元素S,吸收H2S以后的含量小于10ppm,一般在5ppm以下,是一种工艺简单、工作硫容高且环保无毒的新型脱硫技术,克服了传统脱硫工艺硫容量低、脱硫工艺复杂、副盐生成率高、环境污染严重等弊端,硫磺回收装置尾气可使硫磺回收率达到99.9%。
络合铁脱硫技术是具有自主知识产权的络合铁脱硫化氢成套技术,相对于其它络合铁脱硫技术,具有硫容量高、可小型化、脱硫成本低、节能、运行稳定性高、投资低、对COS、硫醇有机硫脱除率高等优点。
跟据唐山绿源公司经验总结络合铁脱硫主要优势为:1)脱硫效率高,一步即可将硫化氢脱除至10ppm以下,且稳定可靠。
2)工作硫容高,最高可以达到3g/L,因此循环液循环量大大减少,节能降耗。
3)抗波动能力强,采用强碱吸收,通过调节铁离子浓度保证稳定的脱硫效果。
4)副盐产生量低,强碱添加量少,外排废液量极少。
5)设备可以集成在集装箱内,运输方便,拆装简单。
尤其适合于单井天然气脱硫。
6)全部设备及管路采用不锈钢304以上材质,使用寿命大于20年。
7)系统可以耐高压运行,工作压力可以在10Mpa下稳定简单运行。
其主要劣势为:1)由于与脱硫液接触的设备管路等必须采用不锈钢材质,设备投资略大。
2)脱硫剂配方不公开,必须从厂家购买脱硫系统药剂,药剂垄断性强。
3)药剂添加复杂,需要添加多种药剂维持脱硫剂的稳定。
我们建议用户遇到气量小与10000m³/h同时硫化氢浓度10000ppm以上的工况可以选择络合铁脱硫系统。
硫化氢越高、气量越低脱硫运行成本越低。
对于沼气系统由于大量的二氧化碳的存在,气量大于8000m³/d即可以采用络合铁装置。
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HPF 法脱硫反应式: (1)脱硫反应: NH 3+H 2O=NH 4OH NH 4OH+H 2S=NH 4HS+H 2O 2 NH 4OH+H 2S=(NH 4)2S+2H 2O NH 4OH+HCN=NH 4CN+H 2O NH 4OH+CO 2=NH 4HCO 3
NH 4OH+NH 4HCO 3=(NH 4)2CO 3+H 2O NH 4OH+NH 4S+(x-1)S=(NH 4)2S x +H 2O
2NH 4HS+(NH 4)2CO 3+2(x-1)S=2(NH 4)2S x +CO 2+H 2O NH 4HS+NH 4HCO 3+(x-1)S=(NH 4)2Sx+CO 2+H 2O NH 4CN+(NH 4)2Sx=NH 4CNS+(NH 4)2S (x-1)
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(NH 4)2S (x-1)+S=(NH 4)2S x (2)再生反应:
NH 4HS+1/2O 2=S ↓+NH 4OH (NH 4)2S+1/2O 2+H 2O=S ↓+2NH 4OH (NH 4)2S x +1/2O 2+H 2O=S ↓+2NH 4OH NH 4CNS=H 2N-CS-NH 2→H 2N-CHS=NH H 2N-CS-NH 2+l/2O 2=NH 2-CO-NH 2+S ↓
H 2N-CO-NH 2+2H 2O=(NH 4)2CO 3→2NH 4OH+CO 2 (3)副反应:
2NH 4HS+2O 2=(NH 4)2S 2O 3+H 2O 2(NH 4)2S 2O 3+O 2=2(NH 4)2SO 4+2S ↓
由于HPF 催化剂在脱硫和再生过程中均有催化作用,故可适当降低再生空气量。
减少再生空气量后会影响硫泡沫的漂浮效果,因此,在实际生产中就不能降低再生空气量,但可适当减少再生停留时间,一般可控制在2Omin 左
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右。
HPF 湿式氧化法脱硫工艺以焦炉煤气自身含有的氨为碱源,HPF 为催化剂,具有脱硫、脱氰效率高(脱硫可达98%,脱氰可达80%),投资省、运行成本低、易于操作等优点,因而在行业内应用广泛,具有较好的发展前景。
但该脱硫工艺目前尚不够完善,存在的问题主要是:(1)脱硫过程中产生的NH 4SCN 和(NH 4)
2S 2
O 3等副盐类缺乏有效的处理工艺(如盐类废液兑入炼焦配煤工艺及提盐工艺等在工艺、环保及产品销路
方面均存不同程度的问题。
);当脱硫液中盐类浓度积累较高时,严重影响脱硫效率,废液外排又会造成环境污染。
(2)生成的单质硫纯度低、质量差、销售困难。
PDS 法脱硫反应式: 副盐产生的反应式:
2NaHS+2O 2=Na 2S 2O 3+H 2O Na 2CO 3+CO 2+H 2O=2NaHCO 3 2Na 2S 2O 3+O 2=Na 2SO 4+2S
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2HCN+Na 2CO 3=2NaCN+CO 2+H 2O HCN+Na 2CO 3=NaCN+NaHCO 3 NaCN+Na 2S x =NaCNS+Na 2SO (x-1) NaCN+Na 2S 2O 3=NaCNS+Na 2SO 3 NaOH+NaHCO 3=Na 2CO 3+H 2O
溶液中的悬浮硫也是发生副反应的原因之一,反应式为: 4S+60H -=2S 2-+S 2032-+3H 20 2Na 2S 2O 3+S=Na 2S+Na 2S 406
CO 2是酸性气体,若CO 2含量过高,能与碳酸钠作用发生如下反应:Na 2CO 3+CO 2+H 2O=2NaHCO 3,使溶液的
pH 值下降,不利于H 2S 的吸收,并对再生产生不利影响,同时也会增加碱耗。
脱硫液温度较高时,加速副盐的成长,脱硫效率下降;碱液吸收硫化氢时,硫化氢进入水中迅速与碱反应,但CO2与碱反应速度比硫化氢慢得多。
因此缩短气液接触时间,提高气速有利于脱硫液选择性吸收硫化氢,一般气液接触时间控制在5s 内。
延长气液接触时间会增加CO2的吸收。
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改良A.D.A 法
Na 2CO 3+H 2S →NaHS+NaHCO 3
2NaHS +4NaVO 3+H 2O →Na 2V 4O 9+4NaOH +2S ↓ NaHCO 3+NaOH →Na 2CO 3+H 2O
Na 2V 4O 9+2ADA(氧化态)+2NaOH +H 2O →4NaVO 3+2ADA(还原态ADA ) 2ADA(还原态)+O 2→2ADA(氧化态)
干法 脱硫反应式,当碱性时: 2Fe(OH)3+3H 2S=Fe 2S 3+6H 2O 2Fe(OH)3+H 2S=2Fe(OH)2+S+2H 2O Fe(OH)2+H 2S=FeS+2H 2O
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再生反应式,当水分足量时: 2Fe 2S 3+3O 2+6H 2O=4Fe(OH)3+6S 4FeS+3O 2+6H 2O=4Fe(OH)3+4S
1、工艺和设备简单,操作和维修比较容易;
2、间歇操作,占地面积大,脱硫剂更换和再生工作劳动强度大;
3、仅使用于煤气流量不大、剩余煤气需在高压下净化得到符合城市煤气质量的工厂。
Claus
2H 2S+3O 2=2H 2O+2SO 2 SO 2+2H 2S=2H 2O+3S
克劳斯受热力学及化学平衡限制,硫的转化反映不完全,脱硫率受限;
SCOT MDEA 吸收剂 加氢将非H 2S 含硫化合物转为H 2S 后用MEDA 吸收
PDS脱硫会产生副盐,使脱硫液粘度、比重增加,降低脱硫液吸收和再生效率及造成系统局部堵塞;使动力消耗加大,导致设备和管道的侵蚀,增加生产运行成本。
其T艺特点是:脱硫脱氰能力优于ADA溶液:抗中毒能力强、对设备的腐蚀性小;易再生。
易分离单质硫、回收率高,有机硫脱除率在50%以上;可单独使用.不加钒,无废液排出:无堵塔;脱硫成本只有ADA法的30%左右,运行经济,是非常具有竞争力的方法
Sulfiban 法是一种高效的煤气净化法,脱硫率大于98%,脱氰率大于90%,同时还能脱除焦炉煤气中的有机硫。
此法与其他煤气净化法相比,具有工艺流程短、设备简单、操作弹性大、对设备的材质要求低、投资费用低的优点,但由于MEA 的价格昂贵,且运转中有损耗,蒸汽消耗大,因此,此法的运转费用高。
AS法脱硫工艺为粗脱硫,通常可将煤气中硫化氢脱至500mg/m3,但已不能满足我国焦化行业脱硫标准,硫化氢含量≤300 mg/m3
HPF湿式氧化法脱硫工艺以焦炉煤气自身含有的氨为碱源,HPF为催化剂,具有脱硫、脱氰效率高(脱硫可达98%,脱氰可达80%),投资省、运行成本低、易于操作等优点,因而在行业内应用广泛,具有较好
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的发展前景。
但该脱硫工艺目前尚不够完善,存在的问题主要是:(1)脱硫过程中产生的NH 4SCN 和(NH 4)
2S 2
O 3等副盐类缺乏有效的处理工艺(如盐类废液兑入炼焦配煤工艺及提盐工艺等在工艺、环保及产品销路
方面均存不同程度的问题。
);当脱硫液中盐类浓度积累较高时,严重影响脱硫效率,废液外排又会造成环境污染。
(2)生成的单质硫纯度低、质量差、销售困难。
改良A.D.A :
悬浮液的硫磺颗粒小、回收困难、易造成过滤器堵塞:有副反应发生,使脱硫液消耗量增大;
有机硫和HCN 的脱除效率差;脱硫废液处理困难。
国内工业化装置多采用提盐工艺.但流程长、操作复杂、能耗高、操作环境恶劣、劳动强度大、所得盐类产品如硫氰酸钠和硫代硫酸钠品位不高、经济效益差、易造成二次污染;有细菌积累;腐蚀严重。
FRC (日本)催化剂苦昧酸耗量少且便宜易得。
操作费用低;再生率高.新空气用量少.废气含氧量低,无二次污染。
但苦味酸是爆炸危险品。
运输存储困难,且工艺流程长、占地多、投资大等因素,其使用受到一定的限制。
由于析出的硫黄颗粒是在1-3μ,直径非常小,易附着,造成填料堵塞。
TH 脱硫效率96%以上、脱氰效率85%;比其他流程的硫铵产量高;流程比较简单、操作费用低、蒸汽耗量少;可控制元素硫的生成量仅满足生成NH4CNS 反应的需要,不析出多余的硫,因此不易堵塞设备及管
道,操作条件好。
TH法脱硫工艺的不足是:处理装置在高温高压和强腐蚀条件下操作,对主要设备的材质要求高,制造难度大;吸收所需液气比和再生所需空气量较大,废液处理操作压力高,故整个装置电耗大、投资和运行费用高。
栲胶法(TV)特点是硫容高、副反应少、传质速率快、脱硫效率高且稳定、原料消耗低、腐蚀轻、硫回收率高等。
在管理、脱硫液组分含量、溶液循环量及设备满足工艺要求的情况下,栲胶脱硫不易堵塞设备、管道。
栲胶法的操作弹性大;栲胶资源丰富、价廉易得;可使H2S降低至20 mg/m3以下。
脱硫效率达99%以上。
栲胶需要熟化预处理,闪此栲胶质量及其配制方法得当与否是决定栲胶法使用效果的主要凶素。
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