煙氣脫硫的三種工藝 2

發(fā)電廠煙氣脫硫工藝研究2012年3月151脫硫技術(shù)現(xiàn)狀2研究對(duì)象3煙氣脫硫技術(shù)的原理及分類4石灰石濕法脫硫工藝流程及設(shè)備5鈉鈣雙堿法煙氣脫硫工藝6氨-硫酸銨煙氣脫硫工藝7總結(jié)

21脫硫技術(shù)現(xiàn)狀

為了控制大氣中二氧化硫，早在19世紀(jì)人類就開(kāi)始進(jìn)行有關(guān)的研究，但大規(guī)模開(kāi)展脫硫技術(shù)的研究和應(yīng)用是從二十世紀(jì)50年代開(kāi)始的。經(jīng)過(guò)多年研究目前已開(kāi)發(fā)出的200余種SO2控制技術(shù)。這些技術(shù)按脫硫工藝與燃燒的結(jié)合點(diǎn)可分為：①燃燒前脫硫(如洗煤，微生物脫硫)；②燃燒中脫硫(工業(yè)型煤固硫、爐內(nèi)噴鈣)；③燃燒后脫硫，即煙氣脫硫(FlueGasDesulfurization，簡(jiǎn)稱FGD)。FGD是目前世界上唯一大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的脫硫方式，是控制酸雨和二氧化硫污染的最主要技術(shù)手段。32研究對(duì)象火電廠排放煙氣中所含成份很多，主要有N2、水蒸汽、CO2、SO2、SO3、NOx、CO、顆粒物、重金屬和微量元素，如As、Hg、Ni、Mn等。目前，我國(guó)和世界各國(guó)對(duì)火電廠排放煙氣中污染物的控制集中于SO2、NOx和煙塵，發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始研究對(duì)重金屬的控制?？刂浦笜?biāo)包括：SO2、NOx、氨氮、煙塵濃度，以及煙氣黑度5項(xiàng)指標(biāo)。

2011年初，國(guó)家環(huán)境保護(hù)部發(fā)布了《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（二次征求意見(jiàn)稿）。與2009年發(fā)布的一次征求意見(jiàn)稿相比，其中的脫硫規(guī)定，無(wú)論是完成時(shí)間要求，還是減排力度，都有明顯提高。新標(biāo)準(zhǔn)將于2011年內(nèi)頒布，2012年1月1日起開(kāi)始執(zhí)行。新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定新建燃煤電廠SO2的排放限值為100mg/m3。新標(biāo)準(zhǔn)脫硫限值大幅下降，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出舊標(biāo)準(zhǔn)和2009年初稿，甚至超越歐美現(xiàn)用標(biāo)準(zhǔn)?！痘痣姀S大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB13223-201143煙氣脫硫技術(shù)的原理及分類3.1原理

煙氣脫硫技術(shù)主要利用各種堿性的吸收劑或吸附劑捕集煙氣中的二氧化硫，將之轉(zhuǎn)化為較為穩(wěn)定且易機(jī)械分離的硫化合物或單質(zhì)硫，從而達(dá)到脫硫的目的。3.2分類

1）按脫硫劑和脫硫產(chǎn)物含水量的多少可分為兩類：

①濕法，即采用液體吸收劑如水或堿性溶液(或漿液)等洗

滌以除去二氧化硫。

②干法，用粉狀或粒狀吸收劑、吸附劑或催化劑以除去二

氧化硫。2）按脫硫產(chǎn)物是否回用可分為回收法和拋棄法。3）按照吸收二氧化硫后吸收劑的處理方式可分為再生法和非

再生法（拋棄法）。53.3目前工業(yè)化的主要技術(shù) ①濕式石灰/石灰石—石膏法該法用石灰或石灰石的漿液吸收煙氣中的SO2，生成半水亞硫酸鈣或再氧化成石膏。其技術(shù)成熟程度高，脫硫效率穩(wěn)定，達(dá)90%以上，是目前國(guó)內(nèi)外的主要方法。 ②噴霧干燥法該法是采用石灰乳作為吸收劑噴入脫硫塔內(nèi)，經(jīng)脫硫及干燥后為粉狀脫硫渣排出，屬半干法脫硫，脫硫效率85%左右，投資比濕式石灰石-石膏法低。目前主要應(yīng)用在美國(guó)。 ③吸收再生法主要有氨法、氧化鎂法、雙堿法、W-L法。脫硫效率可達(dá)95%左右，技術(shù)較成熟。 ④爐內(nèi)噴鈣—增濕活化脫硫法該法是一種將粉狀鈣質(zhì)脫硫劑(石灰石)直接噴入燃燒鍋爐爐膛的脫硫技術(shù)，適用于中、低硫煤鍋爐，脫硫效率約85%。64石灰石濕法脫硫工藝流程及設(shè)備

4.1工藝介紹

石灰石經(jīng)過(guò)破碎、研磨、制成漿液后輸送到吸收塔。吸收塔內(nèi)漿液經(jīng)循環(huán)泵送到噴淋裝置噴淋。煙氣從煙道引出后經(jīng)增壓風(fēng)機(jī)增壓，進(jìn)入GGH煙氣加熱器冷卻后進(jìn)入吸收塔。煙氣在吸收塔中與噴淋的石灰石漿液接觸，除掉煙氣中的SO2，潔凈煙氣從吸收塔排出后經(jīng)GGH煙氣加熱器加熱后排入煙道。吸收塔內(nèi)吸收SO2后生成的亞硫酸鈣，經(jīng)氧化處理生成硫酸鈣，從吸收塔內(nèi)排出的硫酸鈣經(jīng)旋流分離（濃縮）、真空脫水后回收利用。

7

由于吸收漿液得到循環(huán)利用，脫硫吸收劑的利用率較高。在煙氣中SO2濃度≦4000mg/Nm3時(shí)，其脫硫效率可達(dá)到95%左右。該工藝主要化學(xué)反應(yīng)為：

SO2+H2O→H2SO3→H++HSO3－

CaCO3+2H+→Ca2++H2O+CO2

HSO3－+1/2O2→H++SO42－

Ca2++SO42－+2H2O→CaSO4

·2H2O總反應(yīng)SO2+CaCO3+2H2O+1/2O2→CaSO4·2H2O+CO2

（4-1）

8圖1濕法石灰石石膏法煙氣脫硫技術(shù)系統(tǒng)圖

2023/2/594.2設(shè)備介紹

1)靜電除塵含有粉塵顆粒的氣體，在接有高壓直流電源的陰極線(又稱電暈極)和接地的陽(yáng)極板之間所形成的高壓電場(chǎng)通過(guò)時(shí)，由于陰極發(fā)生電暈放電、氣體被電離，此時(shí)，帶負(fù)電的氣體離子，在電場(chǎng)力的作用下，向陽(yáng)板運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)中與粉塵顆粒相碰，則使塵粒荷以負(fù)電，荷電后的塵粒在電場(chǎng)力的作用下，亦向陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)，到達(dá)陽(yáng)極后，放出所帶的電子，塵粒則沉積于陽(yáng)極板上，而得到凈化的氣體排出防塵器外。

2)煙氣加熱器

GGH（GasGasHeater），是煙氣脫硫系統(tǒng)中的主要裝置之一。它的作用是利用原煙氣將脫硫后的凈煙氣進(jìn)行加熱，使排煙溫度達(dá)到露點(diǎn)之上，減輕對(duì)凈煙道和煙囪的腐蝕，提高污染物的擴(kuò)散度；同時(shí)降低進(jìn)入吸收塔的煙氣溫度，降低塔內(nèi)對(duì)防腐的工藝技術(shù)要求。3)吸收塔吸收劑由制漿系統(tǒng)輸送至吸收塔，吸收塔底部為漿池，漿液由循環(huán)泵送至吸收塔頂部噴淋盤中，從噴淋盤的噴嘴中以極細(xì)小的霧滴形式噴下，含硫煙氣由吸收塔中部進(jìn)入，煙氣在上升過(guò)程中與吸收劑逆流接觸，并在塔內(nèi)進(jìn)行吸收反應(yīng)，煙氣中的SO2與石灰石漿液反應(yīng)生成物沉積在吸收塔底部，經(jīng)脫硫的凈煙氣由吸收塔上部引出。

104.3石灰石-石膏法中涉及原料與材料1)石灰石高純度的吸收劑將有利于產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)的石膏；石灰石顆粒越細(xì)，其表面積越大，反應(yīng)越充分，吸收速率越快，石灰石的利用率越高。吸收劑的一般要求為：通過(guò)325目篩或250目篩，石灰石純度一般要求為大于90%。2)石膏

吸收底部漿液池中產(chǎn)生的石膏，由吸收塔漿液排出泵送入石膏一級(jí)旋流器濃縮，其溢流流回吸收塔。含固量45%～60%的底流送入真空皮帶脫水機(jī)，脫水后的產(chǎn)物為含水量≯10%的石膏，由皮帶輸送機(jī)送入石膏儲(chǔ)藏間，必要時(shí)石膏漿液可由吸收塔漿液排出泵排入事故漿液池?？捎糜谏a(chǎn)建材產(chǎn)品和水泥緩沖劑。114.4石灰石—石膏濕法脫硫工藝具有以下特點(diǎn):1)脫硫效率高。濕法脫硫工藝脫硫效率在95%以上，脫硫后的煙氣二氧化硫大部分被去除，煙氣含塵量也大大降低。2)技術(shù)較成熟，運(yùn)行可靠性較高。石灰石—石膏濕法脫硫工藝的發(fā)展歷史較長(zhǎng)，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)較多，不會(huì)因脫硫設(shè)備而影響鍋爐運(yùn)行，其運(yùn)行率在95%以上。3)對(duì)煤種的適應(yīng)性強(qiáng)。無(wú)論是含硫量大于3%的高硫煤，還是低于0.5%的低硫煤，該工藝都適應(yīng)。4)濕法脫硫裝置效率高，系統(tǒng)具有對(duì)未來(lái)更嚴(yán)環(huán)保煙氣的適應(yīng)性。5)吸收劑價(jià)廉易得，脫硫副產(chǎn)品便于綜合利用。125鈉鈣雙堿法煙氣脫硫工藝5.1工藝概況為了克服石灰濕法脫硫中存在的容易結(jié)垢的缺點(diǎn)，并進(jìn)一步提高脫硫效率，鈉-鈣雙堿法漸漸發(fā)展起來(lái)了。鈉鈣雙堿法是較為常用的脫硫方法之一，該法在國(guó)外（如日本、美國(guó)）已有大型化成功應(yīng)用，在日本和美國(guó)至少有50套雙堿法脫硫裝置，成功應(yīng)用于電站和工業(yè)鍋爐，較大規(guī)模的有美國(guó)CentralIllinoisPublicService,Newtow1#,575MW。 雙堿法是先用可溶性的堿性清液作為吸收劑吸收SO2，然后再用石灰乳或石灰對(duì)吸收液進(jìn)行再生，由于在吸收和吸收液處理中，使用了不同類型的堿，故稱為雙堿法。鈉鈣雙堿法是以碳酸鈉或氫氧化鈉溶液為第一堿吸收煙氣中的SO2，然后再用石灰或熟石灰作為第二堿，處理吸收液，再生后的吸收液送回吸收塔循環(huán)使用。由于采用鈉堿液作為吸收液，以石灰作為主脫硫劑，鈉堿為助脫硫劑。不存在結(jié)垢和漿料堵塞問(wèn)題，且鈉鹽吸收速率比鈣鹽速率快，所需要的液氣比低很多，可以節(jié)省動(dòng)力消耗，，比較適用于中小型鍋爐進(jìn)行脫硫改造。135.2鈉鈣雙堿法工藝反應(yīng)原理

該法使用Na2CO3或NaOH液吸收煙氣中的SO2，生成HSO3-SO32-與SO42-，反應(yīng)方程式如下：（一）脫硫過(guò)程

（5-1）

（5-2）

（5-3）

其中：式（5-1）為啟動(dòng)階段Na2CO3溶液吸收SO2的反應(yīng)；式（5-2)為再生液pH值較高時(shí)（高于9時(shí)），溶液吸收SO2的主反應(yīng)；式（5-3）為溶液pH值較低（5~9）時(shí)的主反應(yīng)。14（二）氧化過(guò)程(副反應(yīng))

（5-4）

（5-5）（三）再生過(guò)程

（5-6）

（5-7）

式（5-6）為第一步反應(yīng)再生反應(yīng)，式（5-7）為再生至pH＞9以后繼續(xù)發(fā)生的主反應(yīng)。155.3工藝過(guò)程

主要工藝過(guò)程是，清水池一次性加入鈉堿制成脫硫液，用泵打入吸收塔進(jìn)行脫硫。三種生成物均溶于水，在脫硫過(guò)程中，煙氣夾雜的飛灰同時(shí)被循環(huán)液濕潤(rùn)而捕集，從吸收塔排出的循環(huán)漿液流入沉淀池?；以?jīng)沉淀定期清除，可回收利用，如制磚等。上清液溢流進(jìn)入再生池與投加的石灰進(jìn)行反應(yīng)，在再生池里再生后的吸收液經(jīng)沉淀池固液分離后，上清液泵回吸收塔循環(huán)使用。沉淀池污泥斗含水率95%～98%的污泥定期經(jīng)隔膜泵壓入廂式壓濾機(jī)脫水，濾液流回沉淀池。脫硫產(chǎn)生的固體殘?jiān)阮w粒物可以回收，是制水泥的良好原料。165.4雙堿法中涉及的原料與材料1）石灰

由成品石灰（粒徑小于10mm（100％）的粉狀石灰）運(yùn)至廠里后手工加入石灰消化池進(jìn)行消化，消化后的石灰漿液自流至再生池中進(jìn)行脫硫液再生反應(yīng)。2）鈉堿

由運(yùn)輸車給料至鈉堿池，在池中與工藝水進(jìn)行混合直至達(dá)到所需的濃度，自流到再生池。NaOH水溶性好，可以配制成任意濃度的脫硫液，保證脫硫化學(xué)反應(yīng)中NaOH過(guò)量，促使反應(yīng)完全，保證脫硫效率高，在運(yùn)行管理中易于操作，由于NaOH價(jià)格較高而造成運(yùn)行費(fèi)用高。采用NaOH脫硫還有二次污染問(wèn)題。特別是進(jìn)入農(nóng)田可破壞土壤結(jié)構(gòu)，造成土地板結(jié)，使農(nóng)作物減產(chǎn)。3）脫硫產(chǎn)物從脫硫裝置底部排出，排出的含有CaSO4、CaSO3及少量粉塵渣（大部分煙塵在原除塵器中除去）的混合渣漿液體進(jìn)入再生池、沉淀池，與從石灰漿液池過(guò)來(lái)的石灰漿液發(fā)生再生反應(yīng)，并進(jìn)行脫硫副產(chǎn)物的沉淀，上清液流經(jīng)泵前池，經(jīng)沉淀后的池底渣漿由人工清出，濾液返流回泵前池，由循環(huán)水泵抽送到脫硫裝置進(jìn)行脫硫循環(huán)利用。175.5與傳統(tǒng)的濕法脫硫工藝相比，鈉-鈣雙堿法脫硫優(yōu)點(diǎn)：1)

用鈉堿脫硫，循環(huán)水基本上是鈉堿的水溶液，在循環(huán)過(guò)程中對(duì)水泵、管道、設(shè)備均無(wú)腐蝕與堵塞現(xiàn)象，便于設(shè)備運(yùn)行與保養(yǎng)；2)

吸收劑的再生和脫硫渣的沉淀發(fā)生在脫硫塔以外，避免了塔的堵塞和磨損，提高了運(yùn)行可靠性，降低了操作費(fèi)用；同時(shí)可以用高效的板式塔或填料塔代替空塔，使系統(tǒng)更緊湊，且可提高脫硫效率；3)

鈉堿吸收液在脫硫塔內(nèi)吸收SO2反應(yīng)速率快，故可用較小的液氣比，達(dá)到較高的脫硫率。5.6鈉-鈣雙堿法存在的問(wèn)題

鈉-鈣雙堿法脫硫由于工藝比較復(fù)雜，目前尚有幾個(gè)問(wèn)題正在解決中。一是整個(gè)系統(tǒng)涉及的池子比較多，如何使各池子的液位保持自動(dòng)平衡還有待解決；二是雙堿法脫硫要加兩種堿，現(xiàn)在正在調(diào)試以找到符合SO2排放要求時(shí)兩種堿液的最合適pH，并根據(jù)此pH實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加藥；三是Na2SO3氧化副反應(yīng)產(chǎn)物Na2SO4較難再生，需不斷的補(bǔ)充NaOH或Na2CO3而增加堿的消耗量。另外，Na2SO4的存在也將降低石膏的質(zhì)量。186氨-硫酸銨煙氣脫硫工藝6.1工藝簡(jiǎn)介

氨法脫硫脫硝,就是以氨(NH3)為吸收劑將工業(yè)廢氣中的氣態(tài)硫化合物固定為銨鹽或還原為單質(zhì)硫、將NOx轉(zhuǎn)化為N2而實(shí)現(xiàn)清潔排放的工程技術(shù)。6.2氨法煙氣脫硫反應(yīng)原理分如下兩步進(jìn)行：1）以水溶液中的SO2和NH3的反應(yīng)為基礎(chǔ)的吸收過(guò)程：

SO2＋H2O＋xNH3=(NH4)xH2－xSO3

（6-1）

利用氨將廢氣中的SO2脫除，得到亞硫酸銨中間產(chǎn)品。氨的載體可以是液氨（氣氨）、氨水、碳銨和尿素等可以產(chǎn)生氨的堿性物質(zhì)。2）采用空氣對(duì)亞硫酸銨直接強(qiáng)制氧化：

(NH4)xH2-xSO3+1/2O2+(2-x)NH3=(NH4)2SO4

（6-2）此過(guò)程是將吸收反應(yīng)的中間產(chǎn)物—不穩(wěn)定的亞硫酸銨氧化成穩(wěn)定的硫酸銨，即農(nóng)用的硫銨化肥。196.3氨法煙氣脫硫工藝流程

工藝流程一般為鍋爐引風(fēng)機(jī)來(lái)的原煙氣直接進(jìn)吸收塔（或通過(guò)脫硫增壓風(fēng)機(jī)后進(jìn)吸收塔），與加入吸收劑（氨）的循環(huán)吸收夜直接接觸，煙氣中的SO2等被吸收生成亞硫酸（氫）銨，脫硫后的煙氣成為凈煙氣按符合要求的方式排放。吸收生成的亞硫酸（氫）銨在氧化池中用氧化風(fēng)機(jī)來(lái)的空氣氧化成硫酸銨。生成的硫酸銨可利用原煙氣的熱量在吸收塔內(nèi)進(jìn)行蒸發(fā)形成結(jié)晶，或?qū)⒘蛩徜@溶液送專門的蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)用蒸汽的熱量進(jìn)行蒸發(fā)形成結(jié)晶。含結(jié)晶的漿液經(jīng)固液分離、干燥、包裝得成品硫酸銨。20216.4氨法煙氣脫硫中涉及的原料與材料1）氨水

氨水與煙氣中的SO2很容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成亞硫酸銨，采用氨水脫硫效率高，易操作。由于氨水的特性在與煙氣混合接觸中，除與SO2發(fā)生反應(yīng)外還能與CO2發(fā)生反應(yīng)生成碳酸氫氨，在高溫?zé)煔獾淖饔孟拢讚]發(fā)的碳酸氫氨可隨煙氣排放，并放出氨氣對(duì)空氣造成污染。2）硫酸銨主要作為化肥原料，它一直是我國(guó)的一個(gè)化肥品種，硫酸銨的需求量年均超過(guò)500萬(wàn)噸。另外，硫酸銨的出口量也很大，在亞洲的貿(mào)易量就超過(guò)200萬(wàn)噸/年。并隨著尿素包覆等技術(shù)的應(yīng)用，化肥生產(chǎn)對(duì)硫酸銨的需求將大幅度提升。而我國(guó)目前的硫酸銨產(chǎn)量在氮肥總量中只占0.3%左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了市場(chǎng)要求。226.5氨法煙氣脫硫脫硝應(yīng)用實(shí)例

某電廠現(xiàn)有兩臺(tái)135MW發(fā)電機(jī)組，燃用中高硫混煤，煙氣中SO2含量設(shè)計(jì)值達(dá)7684mg/Nm3。該工程采用的是塔頂煙氣直排-塔內(nèi)飽和結(jié)晶工藝的氨法煙氣脫硫技術(shù)，外購(gòu)液氨為吸收劑，產(chǎn)品為硫酸銨化肥。該工程設(shè)一個(gè)吸收塔，處理1#、2#發(fā)電機(jī)組鍋爐的全部煙氣，總煙氣量達(dá)110萬(wàn)Nm3/h。該電廠脫硫裝置投入運(yùn)行后，各項(xiàng)指標(biāo)優(yōu)