脫硫除塵(新員工培訓(xùn))-環(huán)保專業(yè)

脫硫除塵內(nèi)部培訓(xùn)北京國電康能湖南分公司2014年7月一、背景

隨著世界各國工業(yè)化進(jìn)程的不斷加深，SO2、NOX污染已超過煙塵污染成為大氣環(huán)境的第一大污染物。煙氣脫硫（FGD）有別于其他脫硫方式是世界上唯一大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的脫硫方法，是控制酸雨和SO2污染的最為有效的和主要的技術(shù)手段。

目前，世界各國對煙氣脫硫都非常重視，已開發(fā)了數(shù)十種行之有效的脫硫技術(shù)，其中廣泛采用的煙氣脫硫技術(shù)有:

(1)石灰/石灰石—濕法。

(2)旋轉(zhuǎn)噴霧半干法（LSD）。

(3)爐內(nèi)噴鈣增濕活化法(LIFAC)。

(4)海水煙氣脫硫法。

(5)氨法煙氣脫硫。

(6)簡易濕式脫硫除塵一體化技術(shù)。石灰/石灰石—石膏濕法，具有適用煤種寬、原料廉價易得、脫硫率高（可達(dá)90%以上）等諸多優(yōu)點，占據(jù)最大的市場份額，但投資和運行費用大，運行維護(hù)量大。

旋轉(zhuǎn)噴霧法脫硫率較濕法低（能達(dá)到80%—85%），投資和運行費用也略低于濕法。產(chǎn)物為亞硫酸鈣（CaSO3）。

爐內(nèi)噴鈣尾部增濕法，脫硫率可達(dá)70%—80%，工程造價較低。產(chǎn)物為亞硫酸鈣（CaSO3）,易造成爐內(nèi)結(jié)渣。

海水煙氣脫硫技術(shù)，工藝簡單，系統(tǒng)運行可靠，脫硫率高（可達(dá)90%以上）運行費用低。脫硫系統(tǒng)需要設(shè)置在海邊且海水溫度較低，溶解氧（OC）較高。

氨法除硫通常以合成氨為原料，產(chǎn)物為硫氨等。需要鄰近合成氨工廠及化肥廠。

煙氣脫硫的技術(shù)及裝置雖然日臻完善，但在大多數(shù)國家，尤其是在能源結(jié)構(gòu)中煤炭占較大比例的國家中，其推廣和普及卻舉步唯艱，拿我國來說，近20年來花巨資引進(jìn)的技術(shù)和裝置難以推廣，巨額的投資和高昂的運行費用使企業(yè)背上了沉重的負(fù)擔(dān)，難以承受。所以說具有真正推廣普及意義的技術(shù)和裝置還有待于繼續(xù)研究和開發(fā)。

在現(xiàn)在國際國內(nèi)市場競爭異常激烈的條件下，要研究開發(fā)一種新的技術(shù)和設(shè)備裝置，使其能大規(guī)模普及應(yīng)用，應(yīng)具備以下幾個特征：

（1）原料（中和劑）廉價易得，脫硫率高。

（2）工程投資和運行費用要低到應(yīng)用企業(yè)能承擔(dān)得了。

（3）工藝流程簡單，運行可靠，易于調(diào)控且對鍋爐正常運行無不良影響。

（4）對各種含硫煤（油）具有較好的適應(yīng)性。

（5）不造成二次污染，諸如水污染、粉塵、噪聲等。二、推理分析

（1）原料（中和劑）

隨著市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會的進(jìn)步，原來意義上的百年老店越來越少，每年都有大量的新興產(chǎn)業(yè)掘起，每年都有大量的老產(chǎn)業(yè)退出市場。

煙氣脫硫項目一般都需要投入大量資金，如果原料和工藝依賴于臨近的工廠（如合成氨、化肥、廢堿排放等），那么這個項目很可能由于這些工廠的關(guān)停并轉(zhuǎn)而中途停止運轉(zhuǎn)，使該項目投資得不到應(yīng)有的經(jīng)濟(jì)和社會效益。所以以石灰石、石灰為中和劑的煙氣脫硫技術(shù)為大多數(shù)業(yè)內(nèi)專家所認(rèn)同。以石灰為中和劑成本高于石灰石，且需要設(shè)備、構(gòu)筑物及監(jiān)測設(shè)備較多；使用石灰石成本低且反應(yīng)易于控制，是最具實用性的中和劑。（2）產(chǎn)物

濕法脫硫，脫硫率最高（可達(dá)90%以上），中和產(chǎn)物有兩種，硫酸鈣CaSO4和亞硫酸鈣CaSO3，通常是兩種物質(zhì)的混和物，中和產(chǎn)物被完全再利用的可能性不大，如果亞硫酸鈣（CaSO3）一但進(jìn)入水體，由于它具有很強(qiáng)的還原性，會迅速耗盡水中的溶解氧，使水中魚類大量死亡，甚至滅絕，因為它溶解速度很慢，其污染物會在很長時間內(nèi)存在，嚴(yán)重破壞水體生態(tài)環(huán)境，所以中和產(chǎn)物中不含亞硫酸鈣（CaSO3）最為安全，既可再利用創(chuàng)造價值也可安全排放。

（3）鈣硫比

鈣硫比（Ca/S）是決定運行費用的重要因素，Ca/S=1是經(jīng)濟(jì)運行的極限狀態(tài)，也就是說哪種脫硫工藝Ca/S實現(xiàn)或接近1，那么它就可能實現(xiàn)真正意義的經(jīng)濟(jì)運行。目前的濕法脫硫，剩余反應(yīng)物與脫硫產(chǎn)物混合在一起被排除掉無法分離，所以很難實現(xiàn)理想的Ca/S,如果反應(yīng)物以顆粒狀態(tài)存在，解決這個問題，實現(xiàn)理想的Ca/S較為容易，而且設(shè)備和資金投入也隨之減少，有利于實現(xiàn)真正意義的經(jīng)濟(jì)運行。

三、理想模型

綜上所述，最理想的煙氣脫硫工藝應(yīng)該是：

（1）濕法脫硫（脫硫率可達(dá)90%以上）。

（2）中和劑為石灰石。

（3）鈣硫比（Ca/S）為1。

（4）產(chǎn)物為硫酸鈣且不含亞硫酸鈣雜質(zhì)。

（5）投資少，工藝簡單，運行費用低廉，無二次污染。

（6）控制參數(shù)少，測控設(shè)備成熟，可實現(xiàn)全線自動控制。

（7）運行中的中間循環(huán)物質(zhì)由鍋爐及電廠廢液補(bǔ)充，對周邊企業(yè)無依賴性。

（8）充分吸收與利用煙氣余熱。這個理想的模型如果能夠?qū)崿F(xiàn)，很可能成為煙氣脫硫技術(shù)中最為理想的運行模式，它的推廣和應(yīng)用可以創(chuàng)造巨大的市場機(jī)會和社會價值，但要真正實現(xiàn)這種理想模式卻很難，主要原因是：

(1)石灰石顆粒要迅速溶解，PH值必須小于4，但PH值小于4時CaCO3的溶解物對SO2幾乎不吸收。

(2)SO2溶于水生成的H2SO3及被氧化生成的H2SO4，與石灰石顆粒反應(yīng)后生成的CaSO3和CaSO4會附著在石灰石顆粒的表面，而且越反應(yīng)堆積越多，使反應(yīng)很難繼續(xù)進(jìn)行下去。

（3）CaSO4與CaSO3同為吸收產(chǎn)物，使CaSO4析出且不產(chǎn)生CaSO3是比較困難的。

可以說這3個問題是“石灰石法”脫硫的真正的難以愈越的天險，能否解決這3個問題是這個工藝能否達(dá)到預(yù)定目標(biāo)及其裝置能否穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。

四、循環(huán)架橋理論

既然是天險就應(yīng)該架起一座橋梁把它愈越過去，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)脫硫脫硝除塵一體化技術(shù)具有架橋作用。脫硫脫硝除塵一體化技術(shù)，系環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域煙氣凈化技術(shù)。它是通過煙水混合器利用二次噴射原理把煙吸入水中，在均勻溶解器中將煙氣和水進(jìn)行充分地均勻地混合和溶解，從而使煙氣中的飛灰和顆粒被水吸濕而沉淀，有害氣體溶于水中，利用化學(xué)方法清除煙氣中的SO2、NOX和粉塵。這種方法是通過附圖所示的工作原理圖來實現(xiàn)的。它的除塵效率100%；脫硫效率>98%；脫銷效率>90%以上。它的煙氣混合器同時又是一臺引風(fēng)機(jī)。它適用于燃煤(汽、油)鍋爐及各種工業(yè)窯爐等的煙氣凈化技術(shù)工程。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，成本低，性能價格比高，節(jié)能，耐高溫，壽命長。

圖1

工作原理圖系統(tǒng)的技術(shù)特征簡介

1)結(jié)構(gòu)簡單設(shè)備少（如圖1）

煙水混合器：由水噴管和拉法爾噴管組成，構(gòu)成二級噴射機(jī)構(gòu)。用于把煙氣吸入水中。

均勻溶解器：是一種洗煙設(shè)備，用于把煙全部溶于弱堿水中，灰塵被水弄濕而變重，有害氣體和堿起化學(xué)反應(yīng)生成鹽。

水泵：動力設(shè)備。

水池：上水池，沉淀池和下水放氣池。

2)適合于多種工藝流程（詳細(xì)見附件）

廢物丟棄法：適用于各種規(guī)格的燃煤（油、氣）鍋爐；燃煤中含硫量小；采用脫硫脫硝除塵一體化工藝流程。石灰、石灰石作脫硫劑。

回收石膏法：適用于各種規(guī)格的燃煤（油、氣）鍋爐，燃煤中含硫量大；采用脫硫脫硝除塵一體化工藝流程。石灰作脫硫劑。回收化肥法：適用于各種規(guī)格的燃煤（油、氣）鍋爐，燃煤中含硫量大；采用脫硫脫硝除塵一體化工藝流程。氣氨、氨水或固體碳酸氫銨作吸收劑。

除塵效率100%；脫硫效率>97%；脫硝效率>90%以上。適用于煉鋼廠、水泥廠等工業(yè)窯爐。耐高溫壽命長。

3）防腐措施

溶液配置：溶液配置成呈堿性，避免酸存在于溶液中。如圖1所示，稀堿溶液連續(xù)均勻地加入到上水池循環(huán)液中，使其PH值保持在8-9之間，在均勻溶解器中堿溶液中的堿和煙氣中的SO2等酸性氧化物反應(yīng)生成鹽。在沉淀池中溶液的PH值保持在7-8之間。溶液保持弱堿性，腐蝕性最小。

選擇耐酸耐堿材料：不銹鋼、陶瓷、耐火材料等耐磨耐酸堿材料。

對溶液的PH值自動進(jìn)行監(jiān)控監(jiān)測。

4）廢物排除系統(tǒng)

沉淀池設(shè)計成圓形，底部成漏斗形，安裝沉淀物收集器使?jié)舛却蟮臐{液集中在漏斗中，用泥漿泵抽出。泥漿中的廢水澄清后循環(huán)使用。

丟棄物用于建筑材料，石膏用于工業(yè)，肥料用于農(nóng)業(yè)。

五、石膏法工作原理圖

前級用于干法除塵器（如電除塵器等）除去>90%的粉塵，便于回收再用，后級采用脫硫脫硝除塵一體化技術(shù)（本方案），除塵效率100%；脫硫效率>97%,脫硝效率>90%以上，并將SO2轉(zhuǎn)化為石膏。

1、石膏法的工藝流程圖2、化學(xué)反應(yīng)方程式如下

Ca(OH)2+SO2=CaSO3+H2O

2CaSO3+O2=2CaSO4

CaSO3+1/2H2O=CaSO3?1/2H20

CaSO4+2H2O=CaSO4?2H2O

CaSO3?1/2H20+O2+2H2O=2CaSO4?2H2O

NO+NO2+H2O+O2=2HNO3

Ca(OH)2+2HNO3=Ca(NO3)2+H2O

六、回收化肥法(氨-亞硫酸銨法)適用范圍

適用于各種規(guī)格的燃煤（油、氣）鍋爐；燃煤中含硫量大；采用脫硫脫硝除塵一體化，除塵器效率100%；脫硫效率>98%；脫銷效率90%工藝流程。氣氨、氨水或固體碳酸氫銨作吸收劑。

工藝流程圖

1、固體碳酸氫銨作為氨源的工藝流程圖如下：2、氨水作為氨源的工藝流程圖如下：3、脫硫工藝流程說明

化學(xué)反應(yīng)方程式如下：

2NH4HCO3+SO2=(NH4)2SO3+H2O+2CO2

(A)

(NH4)2SO3+SO2+H2O=2NH4HSO3

(B)

吸收過程以（B）式為主，而2NH4HSO3在產(chǎn)生過程中只是補(bǔ)入吸收系統(tǒng)使部分2NH4HSO3再生為(NH4)2SO3，以保持循環(huán)吸收液堿度（SO2/NH3）基本不變。

若煙氣中有氧，則(NH4)2SO3+O2/2=(NH4)2SO4。通常煙氣中含有少量SO3，則有：NH4HCO3+SO2+H2O=(NH4)2SO4+NH4HSO3。NH4HSO3呈酸性。需加固體碳酸氫銨中和后，使NH4HSO3轉(zhuǎn)變?yōu)?NH4)2SO4；NH4HSO3+NH4HCO3=NH4HSO3?H2O+CO2

（C）式為吸熱反應(yīng)，溶液不經(jīng)冷卻即可降到0℃左右。由于(NH4)2SO3比NH4HSO3在水中的溶解度大，則溶液中NH4HSO3?H2O過飽和結(jié)晶析出，將此溶液經(jīng)離心分離可制得固體亞鐵。

七、脫銷工藝流程說明

1、何為脫硝？所謂脫硝，指的是除去煙氣中的NOX，NOX主要是NO和NO2組成，而NO含量占90%以上。要除去煙氣中的NO和NO2，就必須研究NO和NO2的性質(zhì)。

NO是一種惰性氧化物，它雖然溶于水，但不能生成氮的含氧酸。在0℃時，一體積水可溶解0.07體積的NO。NO