湿式吸收法同时烟气脱硫脱氮技术进展（共2篇）
湿式吸收法同时烟气脱硫脱氮技术进展 篇1
烟气同时脱硫脱硝技术进展
化石燃料在燃烧过程中排放大量酸性污染物,如SO2和NOx,对环境产生严重的污染,使之成为世界性的环境污染问题.目前,最有效的`脱硫技术之一是烟气脱硫(FGD).湿法FGD工艺已经被广泛的使用,此工艺费用较低、易于操作,具有较高的SO2去除效率.
作 者：胡筱敏 高宇 作者单位：东北大学资源与土木工程学院刊 名：环境保护与循环经济英文刊名：LIAONING URBAN AND RURAL ENVIRONMENTAL SCIENCE & TECHNOLOGY年，卷(期)：29(3)分类号：关键词：
湿式吸收法同时烟气脱硫脱氮技术进展 篇2
1 湿式石灰石-石膏法烟气脱硫技术概述
该工艺的主要反应是在吸收塔中进行的, 送入吸收塔的吸收剂-石灰石 (石灰) 浆液与经烟气再热器冷却后进入吸收塔的烟气接触混合, 烟气中的二氧化硫 (SO2) 与吸收剂浆液中的碳酸钙 (Ca CO3) 以及鼓入的空气中的氧气 (O2) 发生化学反应, 生成二水硫酸钙 (Ca SO4·2H2O) 即石膏;脱硫后的烟气依次经过除雾器除去雾滴、烟气再热器加热升温后, 经烟囱排入大气。总的反应为:Ca CO3+SO2+1/2O2+2H2O→Ca SO4·2H2O+CO2, 脱硫后的烟气经除雾器除去携带的细小液滴, 经烟囱排入大气, 脱硫石膏浆液经脱水装置脱水后回收利用。剩余浆液与新加入的石灰石浆液一起循环, 这样可以使加入的吸收剂充分被利用, 并确保石膏晶体的增长。石膏晶体的正常增长是最终产品处理比较简单的先决条件。新鲜的吸收剂石灰石 (Ca CO3) 浆液根据p H值和分离SO2量按一定比例直接加入吸收塔。
吸收塔是整个脱硫工艺的核心部分, 吸收塔的布局根据具体功能分为除雾区、吸收区和脱硫产物氧化区。烟气中的有害气体在吸收区与吸收液接触被吸收;除雾区将烟气与洗涤浆液滴及灰分分离;吸收SO2后生成的亚硫酸钙产物在氧化区进一步被鼓入塔内的空气氧化为硫酸钙。不同的反应塔采用不同的吸收区设计, 通常包括:喷淋塔、填料塔、鼓泡塔、液柱塔等。其结构图见图1所示:
吸收塔能在p H=5~6范围内工作, 为利用廉价但反应速度慢的石灰石开辟了新途径。延长脱硫剂在浆池内的停留时间, 提高石灰石研磨细度和就地强制氧化是将石灰石利用率提高到95%~99%的前提条件。向浆池鼓风使石灰石溶解时释放的CO2从浆池中驱出, 保证石灰石溶解反应不断进行。早期的脱硫装置中设置独立的预冷却洗涤塔, 采用水洗涤去除烟气中的HCl, HF, H2S4和飞灰, 即可提高石膏质量, 也能满足工艺要求。因为烟气中的HCl会使脱硫系统中生成Ca Cl2 (特别是用氯含量高的煤时) , 从而影响石灰石的溶解速度, 降低脱硫剂的碱度。现在预洗涤塔仅在个别场合采用。当前的脱硫吸收塔已成为集洗涤, 冷却, 吸收, 氧化于一体的装置, 从而减少了系统投资, 运行费用和占地面积, 增强了适应机组负荷变动的能力, 大大提高了可靠性。
2 湿式石灰石-石膏法烟气脱硫技术问题
2.1 结垢、堵塞
石膏终产物浓度超过了浆液的吸收极限, 石膏就会以晶体的形式开始沉积, 当相对饱和浓度达到一定值时, 石膏晶体将在悬浮液中已有的石膏晶体表面进行生长, 当饱和度达到更高值时, 就会形成晶核, 同时, 晶体也会在其它各种物体表面上生长, 导致吸收塔内壁结垢。在系统的氧化程度低下, 甚至无氧化发生的条件下, 可生成一种反应物为Ca (SO3) 0.8 (SO4) 0.21/2H2O, 称为CSS-软垢, 使系统发生结垢, 甚至堵塞。吸收液p H值的剧烈变化, 低p H值时, 亚硫酸盐溶解度急剧上升, 硫酸盐溶解度略有下降, 会有石膏在很短时间内大量产生并析出, 产生硬垢。而高p H值亚硫酸盐溶解度降低, 会引起亚硫酸盐析出, 产生软垢。在碱性p H值运行会产生碳酸钙硬垢。对于结构堵塞, 可采用如下办法解决:1) 采用强制氧化工艺, 使氧化反应趋于完全, 控制亚硫酸钙的氧化率在95%以上, 保持浆液中有足够密度的石膏晶种。2) 严格除尘, 严防喷嘴堵塞。3) 控制吸收液中水份蒸发速度和蒸发量, 运行中控制溶液中石膏过饱和度最大不超过130%。4) 控制溶液的PH值, 尤其避免运行中p H值的急剧变化。5) 吸收液中加入二水硫酸钙或亚硫酸钙晶种。6) 向吸收液中加入添加剂如:镁离子、乙二酸。7) 适当的增大液气比也是系统结垢、堵塞的重要技术措施。
2.2 腐蚀问题
烟气中的SO2、HCl、HF等酸性气体在与液体接触时, 生成相应的酸液, 其SO32-、Cl-、SO42-对金属有很强的腐蚀性, 对防腐内衬亦有很强的扩散渗透破坏作用。金属表面与水及电解质形成电化学腐蚀, 在焊缝处比较明显。结晶腐蚀, 溶液中的硫酸盐和亚硫酸盐随溶液渗入防腐内衬及其毛细孔内, 当系统停运后, 吸收塔内逐渐变干, 溶液中的硫酸盐和亚硫酸盐析出并结晶, 随后体积发生膨胀, 使防腐内衬产生应力, 产生剥离损坏。环境温度的影响。由于GGH (蓄热式换热器) 故障或循环液系统故障, 导致塔内烟温升高, 其防腐材料的许用应力随温度升高而急剧降低。浆液中由于含有固态物, 落下时对塔内物质有一定的冲刷作用。防腐技术可采用如下方法:1) 合理控制浆液的p H值。2) 选择合理的FGD (脱硫设备) 烟气入口温度, 并选择与之相配套的防腐内衬, 选择与入口烟温, 塔内设计温度不相匹配的内衬材料是致命的错误。3) 严把防腐内衬的施工质量。4) 吸收塔现场制作过程中保证焊口满焊, 焊缝光滑平整无缺陷, 内支撑件及框架不能用角钢、槽钢、工字钢, 应用圆钢、方钢为主, 外接管不能用焊接, 要用法兰连接。5) 选择合理的防腐材料。
3 湿式石灰石-石膏法烟气脱硫技术影响因子分析
湿法烟气脱硫工艺中, 吸收塔循环浆液的PH值、液气比、烟气速度、烟气温度等参数对烟气脱硫系统的设计和运行影响较大。
3.1 吸收塔洗涤浆液的PH
吸收塔洗涤浆液中PH值的高低直接影响SO2的吸收率及设备的结垢、腐蚀程度等, 而且脱硫过程的PH值是在一定范围内变化的。长期的研究和工程实践表明, 湿法烟气脱硫的工艺系统一般要求洗涤浆液的PH值控制在5~6之间。PH值越高, SO2的吸收越好, 但PH值高时排出的石膏浆液中石灰石的含量也增加了, 直接导致的后果是系统吸收剂利用率降低。一般来讲PH越低则石灰和石灰石的溶解越好, 可此时SO2的吸收速率会变慢, 而且PH值过低的浆液会对系统设备产生较严重的腐蚀。
3.2 液气比
液气比 (L/G) 是指与流经吸收塔单位体积烟气量相对应的浆液喷淋量。它决定酸性气体吸收所需要的吸收表面。在其它参数恒定的情况下提高液气比相当于增大了吸收塔内的喷淋密度使液气间的接触面积增大, 传质单元数将随之增大, 脱硫效率也将增大。要提高吸收塔的脱硫效率, 提高液气比是一个重要的技术手段。但是液气比太大, 液体停留时间有所减少;而且循环泵流量增大, 塔内气体流动阻力增大使风机耗能增大, 投资和运行费用相应增加。在实际工程中, 允许最小的液气比由吸收剂浆液特性、控制结垢和堵塞决定。石灰石法喷淋塔的液气比一般在 (10~15) L/m3。
3.3 烟气流速和烟气温度
提高塔内烟气流速可提高气液两相的湍动, 降低烟气和液滴间的膜厚度, 液滴的内循环更加显著, 气液相传质系数都提高, 提高传质效果。另外, 烟速增大可使喷淋液滴的下降速度相对降低, 使单位体积内持液量增大, 增大了传质面积, 增加了脱硫效率。但另一方面, 烟速提高造成雾沫夹带严重, 影响除雾效果。目前, 将吸收塔内烟气流速控制在 (2.6~3.5) m/s较合理, 典型值为3m/s。低洗涤温度有利于SO2的吸收。所以要求整个浆液洗涤过程中的烟气温度都在100℃以下。100℃左右的原烟气进入吸收塔后, 经过多级喷淋层的洗涤降温, 到吸收塔出口时温度一般为 (45~70) ℃。
参考文献
[1]孙文寿.添加剂强化石灰石/石灰湿式烟气脱硫研究[D].浙江大学博士学位论文, 2001.
[2]林永明, 等.湿法石灰石/石灰--石膏脱硫技术应用综述[J].热力发电, 2007, (12) .