干法半干法脱硫关键技术介绍.doc
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1、干法脱硫技术摘要:本文重要阐述了干法脱除烟气中SO2各种技术应用及其进展状况,对烟气脱硫技术发展进行展望,即研究开发出优质高效、经济配套、性能可靠、不导致二次污染、适合国情全新烟气污染控制技术势在必行。 核心词:烟气脱硫 二氧化硫 干法 前言:国内能源以燃煤为主,占煤炭产量75%原煤用于直接燃烧,煤燃烧过程中产生严重污染,如烟气中CO2是温室气体,SOx可导致酸雨形成,NOX也是引起酸雨元凶之一,同步在一定条件下还可破坏臭氧层以及产生光化学烟雾等。总之燃煤产生烟气是导致中华人民共和国生态环境破坏最大污染源之一。中华人民共和国能源消费占世界8%9%,SO2排放量占到世界15.1%,燃煤所排放SO
2、2又占全国总排放量87%。中华人民共和国煤炭一年产量和消费高达12亿吨,SO2年排放量为多吨,预测到中华人民共和国煤炭量将达18亿吨,如果不采用控制办法,SO2排放量将达到3300万吨。据估算,每削减1万吨SO2费用大概在1亿元左右,到,要保持中华人民共和国当前SO2排放量,投资接近1千亿元,如果想进一步减少排放量,投资将更大1。为此1995年国家颁布了新大气污染防治法,并划定了SO2污染控制区及酸雨控制区。各地对SO2排放控制越来越严格,并且开始实行SO2排放收费制度。随着人们环境意识不断增强,减少污染源、净化大气、保护人类生存环境问题正在被亿万人们所关怀和注重,谋求解决这一污染办法,已成为
3、当代科技研究重要课题之一。因而控制SO2排放量,既需要国家合理规划,更需要适合中华人民共和国国情 低费用、低耗本脱硫技术。烟气脱硫技术是控制SO2和酸雨危害最有效手段之一,按工艺特点重要分为湿法烟气脱硫、干法烟气脱硫和半干法烟气脱硫。湿法脱硫是采用液体吸取剂洗涤SO2烟气以脱除SO2。惯用办法为石灰/石灰石吸取法、钠碱法、铝法、催化氧化还原法等,湿法烟气脱硫技术以其脱硫效率高、适应范畴广、钙硫比低、技术成熟、副产物石膏可做商品出售等长处成为世界上占统治地位烟气脱硫办法。但由于湿法烟气脱硫技术具备投资大、动力消耗大、占地面积大、设备复杂、运营费用和技术规定高等缺陷,因此限制了它发展速度。干法脱硫
4、技术与湿法相比具备投资少、占地面积小、运营费用低、设备简朴、维修以便、烟气无需再热等长处,但存在着钙硫比高、脱硫效率低、副产物不能商品化等缺陷。自20世纪80年代末,通过对干法脱硫技术中存在重要问题大量研究和不断改进,当前已获得突破性进展。有代表性喷雾干燥法、活性炭法、电子射线辐射法、填充电晕法、荷电干式吸取剂喷射脱硫技术、炉内喷钙尾部增湿法、烟气循环流化床技术、炉内喷钙循环流化床技术等一批新烟气脱硫技术已成功地开始了商业化运营,其脱硫副产物脱硫灰已成功地用在铺路和制水泥混合材料方面。这某些技术进步,迎来了干法、半干法烟气脱硫技术新迅速发展时期。老式石灰石/石膏法脱硫与新干法、半干法烟气脱硫技
5、术经济指标比较见表1。表1阐明在脱硫效率相似条件下,干法、半干法脱硫技术与湿法相比,在单位投资、运营费用和占地面积方面具备明显优势,将成为具备产业化前景烟气脱硫技术。3、电子射线辐射法烟气脱硫技术电子射线辐射法是日本荏原制作所于1970年着手研究,1972年又与日本原子能研究所合伙,确立该技术作为持续解决基本。1974年荏原制作所解决重油燃烧废气,进行了1000Nm3/h规模实验,探明了添加氨辐射效果,稳定了脱硫脱硝条件,成功地捕集了副产品和硝铵。80年代由美国政府和日本荏原制作所等单位分担出资在美国印第安纳州普列斯燃煤发电厂建立了一套最大解决高硫煤烟气量为24000Nm3/h地电子束装置,1
6、987年7月完毕,获得了较好效果,脱硫率可达90以上,脱硝率可达80以上。现日本荏原制作所与中华人民共和国电力工业部共同实行“中华人民共和国EBA工程”已在成都电厂建成一套完整烟气解决能力为300000Nm3/h电子束脱硫装置,设计入口SO2浓度为1800ppm,在吸取剂化学计量比为0.8状况下脱硫率达80,脱硝率达106。该法工艺由烟气冷却、加氨、电子束照射、粉体捕集四道工序构成,其工艺流程图如图2所示。温度约为150左右烟气经预除尘后再经冷却塔喷水冷却道60 70左右,在反映室前端依照烟气中SO2及NOX浓度调节加入氨量,然后混合气体在反映器中经电子束照射,排气中SO2和NOX受电子束强烈
7、作用,在很短时间内被氧化成硫酸和硝酸分子,被与周边氨反映生成微细粉粒(硫酸铵和硝酸铵混合物),粉粒经集尘装置收集后,干净气体排入大气7。6、炉内喷钙尾部增湿烟气脱硫技术炉内喷钙尾部增湿也作为一种常用干法脱硫工艺而被广泛应用。虽然喷钙尾部增湿脱硫基本工艺都是将CaCO3粉末喷入炉内,脱硫剂在高温下迅速分解产生CaO,同步与烟气中SO2反映生成CaSO3。由于单纯炉内喷钙脱硫效率往往不高(低于2050),脱硫剂运用率也较低,因而炉内喷钙还需与尾部增湿配合以提高脱硫效率。该技术已在美国 、日本、加拿大和欧洲国家得到工业应用,是一种具备辽阔发展前景脱硫技术。当前,典型炉内喷钙尾部增湿脱硫技术有美国炉内
8、喷钙多级燃烧器(LIMB)技术、芬兰炉内喷石灰石及氧化钙活化反映(LIFAC)技术、奥地利灰循环活化(ARA)技术等,下面简介一下LIFAC技术11。LIFAC脱硫技术是由芬兰Tampella公司和IVO公司一方面开发成功并投入商业应用该技术是将石灰石于锅炉8001150部位喷入,起到某些固硫作用,在尾部烟道恰当部位(普通在空气预热器与除尘器之间)装设增湿活化反映器,使炉内未反映CaO和水反映生成Ca(OH)2,进一步吸取SO2,提高脱硫率。LIFAC技术是将循环流化床技术引入到烟气脱硫中来,是其开创性工作,当前该技术脱硫率可达90以上,这已在德国和奥地利电厂商业运营中得到实现。LIFAC技术
9、具备占地小、系统简朴、投资和运营费用相对较、无废水排放等长处,脱硫率为6080;但该技术需要改动锅炉,会对锅炉运营产生一定影响。国内南京下关电厂和绍兴钱清电厂从芬兰引进LIFAC脱硫技术和设备当前已投入运营。7、炉内喷钙循环流化床反映器烟气脱硫技术炉内喷钙循环流化床反映器脱硫技术是由德国Sim-mering Graz Pauker/Lurgi GmbH公司开发。该技术基本原理是:在锅炉炉膛恰当部位喷入石灰石,起到某些固硫作用,在尾部烟道电除尘器前装设循环流化床反映器,炉内未反映CaO随着飞灰输送到循环流化床反映器内,在循环硫化床反映器中大颗粒CaO被其中湍流破碎,为SO2反映提供更大表面积,从
10、而提高了整个系统脱硫率12。该技术将循环流化床技术引入到烟气脱硫中来,是其开创性工作,当前该技术脱硫率可达90以上,这已在德国和奥地利电厂商业运营中得到证明。在此基本上,美国EEC(EnviromentalElements Corporation)和德国Lurgi公司进一步合伙开发了一种新型烟气脱硫装置。在该工艺中粉状Ca(OH)2和水分别被喷入循环流化床反映器内,以此代替了炉内喷钙。在循环流化床反映器内,吸取剂被增湿活化,并且能充分循环运用,而大颗粒吸取剂被别的粒子碰撞破碎,为脱硫反映提供更大反映表面积。本工艺流程脱硫效率可达95以上,造价较低,运营费用相对不高,是一种较有前程脱硫工艺。8、
11、干式循环流化床烟气脱硫技术干式循环流化床烟气脱硫技术是20世纪80年代后期发展起来一种新干法烟气脱硫技术,该技术具备投资少、占地小、构造简朴、易于操作,兼有高效除尘和烟气净化功能,运营费用低等长处。因而,国家电站燃烧工程技术研究中心和清华大学煤清洁燃烧技术国家重点实验室分别对该技术反映机理、反映过程数学模型等进行了理论和实验研究。其工艺流程如图3示,从煤粉燃烧装置产生实际烟气通过引风机进入反映器,再通过旋风除尘器,最后通过引风机从烟囱排出。脱硫剂为从回转窑生产高品质石灰粉,用螺旋给粉机按给定钙硫比持续加入。旋风除尘器除下一某些脱硫灰经循环灰斗和螺旋给灰机进入反映器中再循环。在文丘里管中有喷水雾
12、化装置,通过调节水量来控制反映器内温度13。摘要本文针对工业烟气脱硫技术研究现状及研究方向进行综合性分析。核心词烟气脱硫技术研究 1 前言 SO2是导致大气污染重要污染物之一,有效控制工业烟气中SO2是当前刻不容缓环保课题。 据国家环保记录,每年各种煤及各种资源冶炼产生二氧化硫(SO2)达2158.7万t,高居世界第一位,其中工业来源排放量1800万t,占总排放量83。其中华人民共和国内当前一次能源消耗中,煤炭占76,在此后若干年内尚有上升趋势。国内每年排入大气87SO2来源于煤直接燃烧。随着国内工业化进程不断加快,SO2排放量也日渐增多。 2、烟气脱硫技术进展 当前,烟气脱硫技术依照不同划分
13、办法可以分为各种办法;其中最惯用是依照操作过程物相不同,脱硫办法可分为湿法、干法和半干法1。 2.1 湿法烟气脱硫技术 长处:湿法烟气脱硫技术为气液反映,反映速度快,脱硫效率高,普通均高于90,技术成熟,合用面广。湿法脱硫技术比较成熟,生产运营安全可靠,在众多脱硫技术中,始终占据主导地位,占脱硫总装机容量80以上2。 缺陷:生成物是液体或淤渣,较难解决,设备腐蚀性严重,洗涤后烟气需再热,能耗高,占地面积大,投资和运营费用高。系统复杂、设备庞大、耗水量大、一次性投资高,普通合用于大型电厂。 分类:惯用湿法烟气脱硫技术有石灰石-石膏法、间接石灰石-石膏法、柠檬吸取法等。 A 石灰石石灰-石膏法:
14、原理:是运用石灰石或石灰浆液吸取烟气中SO2,生成亚硫酸钙,经分离亚硫酸钙(CaO3S)可以抛弃,也可以氧化为硫酸钙(CaSO4),以石膏形式回收。是当前世界上技术最成熟、运营状况最稳定脱硫工艺,脱硫效率达到90以上。 B 间接石灰石-石膏法:常用间接石灰石-石膏法有:钠碱双碱法、碱性硫酸铝法和稀硫酸吸取法等。原理:钠碱、碱性氧化铝(Al2O3nH2O)或稀硫酸(H2SO4)吸取SO2,生成吸取液与石灰石反映而得以再生,并生成石膏。该法操作简朴,二次污染少,无结垢和堵塞问题,脱硫效率高,但是生成石膏产品质量较差。 C 柠檬吸取法: 原理:柠檬酸(H3C6H5O7H2O)溶液具备较好缓冲性能,当
15、SO2气体通过柠檬酸盐液体时,烟气中SO2与水中H发生反映生成H2SO3络合物,SO2吸取率在99以上。这种办法仅适于低浓度SO2烟气,而不适于高浓度SO2气体吸取,应用范畴比较窄3。 此外,尚有海水脱硫法、磷铵复肥法、液相催化法等湿法烟气脱硫技术。 2.2干法烟气脱硫技术 长处:干法烟气脱硫技术为气同反映,相对于湿法脱硫系统来说,设备简朴,占地面积小、投资和运营费用较低、操作以便、能耗低、生成物便于处置、无污水解决系统等。 缺陷:但反映速度慢,脱硫率低,先进可达60-80。但当前此种办法脱硫效率较低,吸取剂运用率低,磨损、结垢现象比较严重,在设备维护方面难度较大,设备运营稳定性、可靠性不高,
16、且寿命较短,限制了此种办法应用。 分类:惯用干法烟气脱硫技术有活性碳吸附法、电子束辐射法、荷电干式吸取剂喷射法、金属氧化物脱硫法等。 典型干法脱硫系统是将脱硫剂(如石灰石、白云石或消石灰)直接喷入炉内。以石灰石为例,在高温下煅烧时,脱硫剂煅烧后形成多孔氧化钙颗粒,它和烟气中SO2反映生成硫酸钙,达到脱硫目。 A 活性碳吸附法: 原理:SO2被活性碳吸附并被催化氧化为三氧化硫(SO3),再与水反映生成H2SO4,饱和后活性碳可通过水洗或加热再生,同步生成稀H2SO4或高浓度SO2。可获得副产品H2SO4,液态SO2和单质硫,即可以有效地控制SO2排放,又可以回收硫资源。该技术经西安交通大学对活性
17、炭进行了改进,开发出成本低、选取吸附性能强ZL30,ZIA0,进一步完善了活性炭工艺,使烟气中SO2吸附率达到95.8,达到国家排放原则4。 B 电子束辐射法: 原理:用高能电子束照射烟气,生成大量活性物质,将烟气中SO2和氮氧化物氧化为SO3和二氧化氮(NO2),进一步生成H2SO4和硝酸(NaNO3),并被氨(NH3)或石灰石(CaCO3)吸取剂吸取 C 荷电干式吸取剂喷射脱硫法(CDSI):原理:吸取剂以高速流过喷射单元产生高压静电电晕充电区,使吸取剂带有静电荷,当吸取剂被喷射到烟气流中,吸取剂因带同种电荷而互相排斥,表面充分暴露,使脱硫效率大幅度提高。此办法为干法解决,无设备污染及结垢
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