脱硫技术


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干法、半干法和湿法脱硫技术的综合比较

日期:2020-07-11 14:00

  干法、半干法和湿法脱硫身手的归纳对照_大众/行政管束_经管营销_专业原料。.WORD 完善花样. 干法、半干法与湿法脱硫身手的归纳对照 摘 要:大气SO2污染境况日益告急,处理身手亟待处分,个中烟气脱硫身手是 目前寰宇上独一大领域贸易化操纵的脱硫方法。对照成熟的烟气脱硫身手

  .WORD 完善花样. 干法、半干法与湿法脱硫身手的归纳对照 摘 要:大气SO2污染境况日益告急,处理身手亟待处分,个中烟气脱硫身手是 目前寰宇上独一大领域贸易化操纵的脱硫方法。对照成熟的烟气脱硫身手合键有 湿法、干法、半干法烟气脱硫身手。本文合键综述了脱除烟气中SO2的极少合键 身手,征求干法、半干法、湿法烟气脱硫的道理、响应编制、身手对照以及它们 的优舛误,个中湿法烟气脱硫操纵最为平凡,干法、半干法烟气脱硫身手也有了 较众的操纵。 症结字:烟气脱硫,湿法,干法,半干法 1 小引 煤炭正在我邦的能源组织占主导身分的境况已一连了几十年,近年来跟着石油 自然气和水能开拓量的扩大,煤炭正在能源组织中的比例有所省略,但其主导身分 仍未转折,其消费量占一次能源总消费量的 70%把握,这种景象正在以来相当长时 间内不会转折,目前燃煤 SO2 排放量占 SO2 总排放量的 90%以上,我邦赶上美 邦成为寰宇 SO2 排放第一大邦。烟气中的 SO2 是大气污染的合键成份,也是变成 酸雨的合键物质。酸雨不只告急侵蚀制造物和大众办法,并且毁坏大面积的丛林 和农作物。若何经济有用地担任燃煤中 SO2 的排放是我邦以致寰宇能源和环保领 域亟待处分的症结性题目。 从寰宇上烟气脱硫身手的成长来看合键经验了以下 3 个阶段: a)20 世纪 70 年代,以石灰石湿法为代外第一代烟气脱硫。 b)20 世纪 80 年代,以干法、半干法为代外的第二代烟气脱硫。合键有喷雾 干燥法、炉内喷钙加炉后增湿活化(LIFAC)、烟气轮回流化床(CFB)、轮回半干法 脱硫工艺(NID)等。这些脱硫身手根基上都采用钙基招揽剂,如石灰或消石灰等。 跟着对工艺的不时校正和成长,设置牢靠性进步,编制可用率到达 97%,脱硫率 大凡为 70%~95%,适合燃用中低硫煤的中小型汽锅。 . 身手原料 . 专业整顿. .WORD 完善花样. c)20 世纪 90 年代,以湿法、半干法和干法脱硫工艺同步成长的第三代烟气 脱硫。 2.1 湿法脱硫身手 湿法烟气脱硫(WFGD)身手是应用液体碱性招揽剂洗涤烟气以除去二氧化 硫。该身手的特征是全体脱硫编制位于燃煤汽锅的除尘编制之后、烟囱之前,脱 硫进程正在溶液中举办,脱硫剂和脱硫天生物均为湿态,其脱硫进程的响应温度低 于露点,响应速率速,脱硫结果高,身手对照成熟,出产运转安定牢靠,所以正在 浩瀚的脱硫身手中,永远攻陷主导身分。但该工艺编制纷乱、设置伟大、耗水量 大、一次性投资高,大凡合用于大型电厂。使用对照平凡的工艺有:石灰石—石 膏法、氧化镁法、氨法、海水法、钠碱法、双碱法等。 以石灰石-石膏法来注明其身手道理: 湿法石灰石一烟气脱硫身手采用石灰石浆液作脱硫招揽剂,将石灰石决裂后 与水搀和,磨细成粉状制成招揽浆液。正在招揽塔内烟气中的 SO2 与浆液中的 CaCO3 以及胀入的氧化气氛举办化学响应天生二水石膏,从而除去烟气中的 SO2。 合键工艺流程为:烟气经除尘器除去粉尘落伍入招揽塔,从塔底向高尚动,石灰 石或石灰浆液从塔顶向下喷淋,烟气中 SO2 与招揽剂宽裕接触响应,天生亚硫酸 钙和硫酸钙浸淀物,落入浸淀池。整洁烟气通过换热器加热后经烟囱向排入大气。 主耍的化响应机理为: SO2+CaCO3+1/2H2O→CaSO3·1/2H2O+CO2 这种半水亚硫酸钙含水率 40%-50%,不易脱水且难济于水,但易惹起板结。 个中个别亚硫酸钙与烟气中的氧响应天生石膏。这种亚硫酸钙与硫酸钙构成的副 产品无法行使,唯有扬弃。为使脱硫副产物可能接受利川,公共采用强制氧化方 式,即向招揽塔下部轮回氧化槽内胀入气氛,使亚硫酸钙宽裕氧化天生石膏,氧 化率高达 99%。云云获得的脱硫副产物是石膏,能够接受行使。这种脱硫工艺的 甜头是:身手成熟、脱硫结果高能够操纵于大容量机组,对煤种的适宜性强,设 备本能牢靠,脱硫招揽剂资源充足、价值低廉,副产物容易接受行使。但这种脱 硫工艺也有显明的舛误:初始投资大,运转用度较高,耗水量大,占地面积比其 . 身手原料 . 专业整顿. .WORD 完善花样. 它工艺大,须要较大的脱硫场所,倘若电厂没有预留脱硫场所,釆用这种工艺有 必然的贫窭。 2.2 半干法脱硫身手 半干法脱硫身手是把石灰浆液直接喷入烟气,或把石灰粉和烟尘增湿搀和后 喷入烟道,天生亚硫酸钙、硫酸钙干粉和烟尘的搀和物。该身手使用较平凡的工 艺有:挽救喷雾干燥法(SDA)、轮回流化床烟气脱硫身手(CFB、RCFB)、增湿灰 轮回脱硫身手(NID)等。 半干法脱硫身手是介于湿法和干法之间的一种脱硫方式, 其脱硫结果和脱硫剂行使率等参数也介于两者之间,该方式合键合用于中小汽锅 的烟气处理。这种身手的特征是:投资少、运转用度低,脱硫率虽低于湿法脱硫 身手,但仍可到达 70%,而且侵蚀性小、占地面积少,工艺牢靠,具有很好的发 展前景。 半干法烟气脱硫机理: 固定和脱除烟气中 SO2 的根基道理是最简便的酸碱响应。采用正在湿状况下脱 硫,是由于干燥条目下碱性招揽剂简直不与 SO2 爆发响应,务必有水的存正在脱硫 响应才干举办。而干状况下治理脱硫产品合键是正在酸碱响应举办的同时行使烟气 本身的热量蒸发招揽液的水分,使最终产品映现为“干态”。半干法烟气脱硫的 进程是一个征求了传质、传热以及化学响应的归纳进程,合键由以下几步构成: (1) SO2 由气相向招揽剂颗粒外外的扩散; (2) SO2 正在招揽剂颗粒外外的吸附、熔化及离解响应; SO2(g)→SO2(aq) SO2(aq)+ H2O→H2SO3 H2SO3→HSO3-+H+→SO32-+2 H+ (3)碱性招揽剂颗粒正在液相中熔化: Ca(OH)2→Ca2++2OH(4)酸碱响应中以固定和脱除硫离子: . 身手原料 . 专业整顿. .WORD 完善花样. Ca2++ SO32-+1/2H2O→CaSO3·1/2H2O (5)脱硫产品水分蒸发,最终以“干态”局面排出。大凡说来脱硫响应总的 化学外达式可流露为: SO2+ Ca(OH)2→CaSO3·1/2H2O+ 1/2H2O 产品 CaSO3·1/2H2O 又有可以被水汽中的 O 氧化,天生 CaSO4·2H2O 响应式为 CaSO3·1/2H2O+1/2O2+3/2H2O→CaSO4·2H2O 映现较早(20 世纪 70 年代)且有代外性的半干法脱硫工艺是喷雾干燥法。该 工艺将石灰浆液通过高速挽救的喷雾安装雾化成很细的液滴,正在招揽塔内与烟气 举办搀和与响应,同时雾化后的石灰浆液受热蒸发,变成干粉状脱硫产品与气体 沿道排出该方式的甜头是脱硫剂液滴渺小平均、雾化增湿恶果平均,脱硫动力学 条目好,但因为脱硫剂正在响应器内的中断韶华短,脱硫结果和脱硫剂的行使率均 难以进步。为了进步脱硫率和脱硫剂的行使率,厥后映现了基于轮回身手的 CFB 工艺。二者的合伙特征是正在响应器的喉部安置一个固体物料的内轮回编制,可将 个别脱硫产品与新增添的脱硫剂沿道轮回返回到响应器内,使产品中未宽裕响应 的脱硫剂再次与烟气接触,大大拉长了烟气与脱硫剂的反当令间,进步了脱硫剂 的行使率。 2.3 干法脱硫身手 干法脱硫身手是将脱硫剂(如石灰石、白云石或消石灰)直接喷入炉内。无论 参与的脱硫剂是干态的仍是湿态的,脱硫的最终响应物都是干态的。对照成熟的 干法脱硫工艺有:炉内喷钙尾部增湿法(LIFAC)、电子束法(EBA)、脉冲电晕法 等。这些身手具有编制简便、投资省、占地面积小、运转用度低等甜头。但干法 脱硫工艺招揽剂的行使率低,脱硫结果较低,飞灰与脱硫产品相混,告急影响着 副产品的归纳行使,而且对干燥进程主动担任央求很高。 以 CFB 干法脱硫工艺来注明: 含尘烟气从汽锅尾部气氛预热器出来后先通过一级电除尘器除去 95%把握 的飞灰,然后从底部进入脱硫塔。正在脱硫塔内高温烟气与参与的招揽剂、轮回灰 . 身手原料 . 专业整顿. .WORD 完善花样. 宽裕搀和举办脱硫响应,去除烟气中 SO2。脱硫后的含尘烟气从脱硫塔顶部侧向 排出,进入脱硫后除尘器举办气固辞别,个中净烟气通过引风机排入烟囱。经除 尘器捕集下来的含有招揽剂的固体颗粒,通过除尘器下的脱硫灰再轮回编制,返 回脱硫塔一直出席响应。众余的脱硫灰渣通过势力输送至脱硫灰库内,再通过罐 车或二级输送设置外排。 工艺道理是:正在 CFB 脱硫塔中,高温烟气正在底部先与招揽剂、轮回脱硫灰 宽裕预搀和,举办发端的脱硫响应,合键告竣招揽剂与 HCl、HF 的响应。随后 通过脱硫塔下部的文丘里管向上加快,进入 CFB 床体。正在 CFB 内气、固两相由 于气流的感化发作激烈的湍动与搀和宽裕接触。脱硫剂颗粒正在烟气带领上升的过 程中由气、固二相物变成的絮状物正在床内气流激烈湍动中不时变成,又不时崩溃 固体颗粒正在床内着落、擢升进程随时爆发使得气、固间的滑移速率大大进步。脱 硫塔顶部组织进一步加强了絮状物的返回,从而进步了塔内床层颗粒的密度和延 长招揽剂的反当令间。正在床内的钙硫比高达 50 以上,使 SO2 宽裕响应。这种 CFB 内气、固两相流机制,极大地加强了气、固间的传质与传热,为告竣高脱硫率提 供了根底的包管。其合键化学响应方程式如下: Ca(OH)2+SO2→CaSO3·1/2 H2O+1/2 H2O Ca(OH)2+SO3→CaSO4·1/2 H2O+1/2 H2O CaSO3·1/2 H2O+1/2O2→CaSO4·1/2 H2O Ca(OH)2+CO2→CaCO3+H2O Ca(OH)2+2HCl →CaCl2·2H2O 2Ca(OH)2+2HCl →CaCl2·Ca(OH)2·2H2O(120℃) Ca(OH)2+2HF→ CaF2+2H2O SO2与 Ca(OH)2的颗粒正在 CFB 中的响应进程是一个外扩散担任的响应进程。 其响应速率合键取决于 SO2 正在 Ca(OH)2 颗粒外外的扩散阻力,或者说是 Ca(OH)2 外外气膜厚度。当脱硫剂颗粒与含 SO2 烟气之间的滑移速率或颗粒的雷诺数扩大 时,Ca(OH)2 颗粒外外的气膜厚度减小,SO2 进入 Ca(OH)2 的传质阻力减小,传 . 身手原料 . 专业整顿. .WORD 完善花样. 质速度加快从而加快 SO2 与 Ca(OH)2 颗粒的响应。 编制构成: 榜样的干法脱硫除尘编制合键是由预静电除尘器、脱硫塔编制、脱硫后除尘 器、脱硫灰轮回编制、招揽剂制备及供应编制、烟气编制、工艺水编制、流化风 编制等构成。脱硫塔是脱硫编制的主旨设置,合键由进口段、下部四周节、文丘 里段、锥形段、直管段、上部四周节、顶部方形段和出口伸张段构成,塔内没有 任何运动部件和撑持杆件。因为流化床中气、固间杰出的传热、传质恶果,SO3 全体得以去除。加上排烟温度通过扶植正在文丘里段上部的喷水安装永远担任正在高 于露点温度 20℃以上,所以不需烟气加热,更无须任何的防腐治理。脱硫后除 尘器不只须要除去烟气中的飞灰,并且还须要告竣脱硫粉尘的收罗分类及脱硫灰 的轮回,所以除尘器对脱硫最终结果有着厉重的影响。灰轮回的宗旨是作战安祥 的流化床、床料层,几次行使未能宽裕举办响应而被烟气带出流化床的脱硫剂颗 粒,低浸招揽剂花消量。 3 结论: 湿式石灰石石膏法脱硫身手正在工业上操纵较早,具有身手成熟,运转牢靠, 脱硫结果高,合用煤种广等甜头,万分合用于大型机组和脱硫结果央求高的脱硫, 是我邦目前操纵最众的脱硫身手。但该法众为反复引进的外洋身手,设置邦产化 低。发作的副产品石膏销道不畅、编制纷乱、投资众、占地面积大、运转用度高 等题目日益呈现。 干法烟气脱硫身手具有工艺流程简便,占地面积小,投资和运转用度较低等 甜头,正在脱硫墟市上占领必然份额。舛误是脱硫结果较低,钙硫比高,副产品不 能商品化,且需扩大除尘负荷等,正在某些场地限定了其操纵。 半干法工艺脱硫结果较高,设备投资较省,占地面积较少,正在能满意高品位 石灰供应并得当治理脱硫灰的条目下,具有较好的成长前景,合键合用于中小机 组和老机组的脱硫改制。 . 身手原料 . 专业整顿.