脱硫烟气（精选12篇）
脱硫烟气 篇1
一、前言
随着我国紧急的迅猛发展, 能源消费总量随之提高, 能源产量也由此随之增长, 在这一宏观背景下, 诸如SO2等一系列严重的气态污染物也由此不断向人类居住环境排放, 对人类健康造成了很大的负面影响。在众多烟气脱硫技术中, 烟气脱硫是一项能偶对SO2污染进行有效控制的技术, 循环半干法在脱硫过程中, 至少体现出如下优势, 一是投资费用相对较低, 二是设备系统相对简单, 三是脱硫效率高, 并且, 值得注意的是, 由于该方法不存在对环境产生二次污染, 因此该方法被越来越多地应用于时间工作之中。
本文铜鼓哦对现有的半干法脱硫装置进行研究后认为, SO2和含湿Ca (OH) 2颗粒的反应是脱硫反应主要反应过程[1], 基于这一要点, 本文针对含湿Ca (OH) 2颗粒内部的Ca2+、SO2、HSO3-、SO32-等成分, 对这些成分的反应机理进行分析、并在研究的基础上建立了相应的脱硫反应模型, 形成了脱硫效率的表达式[2], 通过回归分析了Ca/S相对湿度等主要影响因素与脱硫效率之间的关系, 进一步建立了数学模型, 从而能够对循环半干法脱硫装置的运作过程进行准确地预测。
二、增湿脱硫反应机理
氢氧化钙与二氧化硫气体通过反应后, 会生成亚硫酸钙, 这是该反应的总体描述[3-5]:在外置的混合器或反应器内, 对循环灰和Ca (OH) 2进行加水增湿预处理, 由此形成一层液膜, 这层液膜会附于脱硫剂表面, 因此能够与原烟气进行充分接触, 随着时间的进行, 原烟气中的二氧化硫气体会逐渐渗入并溶解与液膜表面, 从而与Ca (OH) 2发生后续的化学反应, 与此同时, 在热烟气条件下, 水分会逐渐蒸发。整个反应表达如下。
Ca (OH) 2+SO2=Ca SO3.1/2H2O+1/2H2O
上述化学反应的整个蒸发过程可细分为两个阶段, 一是恒速干燥反应阶段, 二是降速干燥反应阶段[6, 7]。具体而言, 在第一个反应阶段过程中, 增湿脱硫剂的自由液体表面面积较大, 从而相对容易失去内部水分, 从而使表面容易达到饱和状态。该阶段蒸发速率一方面先对较快, 另一方面也能够保持相对稳定的蒸发速度。总之, 该阶段会完成大部分的SO2吸收过程。具体反应过程可表述如下:SO2向气/液界面传递到, 并由此迅速溶解成活性较浅的离子, 并与溶解于水的Ca (OH) 2发生化学反应。碳酸钙作为反应生成物扩散出反应区, 并保持反应持续进行。烟气湿度和脱硫剂蒸发表面等因素会影响此阶段的持续进间长度, 即临界干燥时间[8]。
当反应流程进行到第二阶段, 也就是降速干燥反应阶段时, 会出现两个反映特点, 一是蒸发速度降低, 二是和脱硫剂颗粒温度升高, 干燥速度也随之持续降低, SO2吸收反应逐渐减弱, 这主要是由于脱硫剂表面含水量的下降而形成。脱硫剂含水量到反应器出口时, 蒸发与反应速度极慢, 达到平衡水分状态。
二、数学模型的建立
以下假设是推出脱硫效率与主要相关因素之间函数关系的前提, 分列如下:
(1) 烟气为绝热冷却过程, 该假设基于反应器进行了整体保温为前提;
(2) 在反应器内, 粒子与烟气的流动为柱塞流;
(3) 粒子的分布在反应器内任一截面上都呈均匀分布状态;
(4) 喷入反应器或混合器的水全部在脱硫剂粒子表面呈均匀分布状态;
(5) Ca (OH) 2与SO2在液相的反应为快速瞬时反应;
(6) 只在液相中进行脱硫剂与气体的反应, 蒸发结束后, 整个反应过程终止;
取一微元段dz于反应器, 所得方程如图2所示:
Vd PA=RTdn A (1)
T为烟气温度, V为烟气体积流量, Pa为烟气体积, J/K.mol;, K;n A为SO2物质的量, PA为SO2气体分压, R为气体常数。
设A, m2为断面截面积, S, m2/m3为单位体积烟气中液膜的表面积;则SO2气体被吸收的摩尔数n在dz微元段中可以用如下关系式表示 (式中的NA为SO2的传质通量) :
dn A=-NASAdz (2)
图2微元段内SO2浓度变化示意图
将 (1) 和 (2) 式综合之后, 可得:
Vd PA/ (RT) =-NASAdz (3)
设U为烟气流速, 由于V=U.A, 由此可得:
Ud PA/ (RT) =-NASdz (4)
设ρm=, 为烟气摩尔密度, 则RT=
对 (4) 式进行整理后, 可得:
(5)
(6)
根据双膜传质理论[11-14], 可对SO2传质通量进行计算, SO2从气相向气液界面的传质通量可表达为:
NA=kg (PA-Pi) (7)
基于此, 根据前文所述逇假设条件, 结合亨利定律:Ci=HPi, 在液相中SO2的传质通量表达式如下:
NA=Ekl Ci (9)
其中, E为化学吸收增强因数, kl为SO2液相传质系数;
联立 (7) , (8) , (9) 可得:
NA= (10)
式 (10) 中
把 (10) 式代入 (6) 并积分:
(11)
式中:Pa;tre为有效反应时间, PAin为反应器入口的分压, PAout为反应器出口处SO2分压。
(12) FW=Kw (Pw-Pgas) (13)
其中, PW为烟气湿球温度下的饱和蒸汽压, Pgas为烟气中水蒸汽分压, Kw为水的蒸发系数, FW为水的蒸发通量。
将 (13) 代入 (12) , 再通过积分运算后可得:
(14)
式中:Pa;tev为液膜蒸发时间, Pgasin为反应器入口处水蒸气的分压, Pgasout则为反应器出口处水蒸气的分压。
根据假设 (6) tre=tev, 则 (11) =-1* (14) , 基于此, 总脱硫率的计算方程为:
(15)
二.回归实例分析
很多因素都会影响脱硫效率, 一般来说, 在众多因素中, 有如下主要因素对半干法烟气脱硫装置产生显著影响, 一是决定于出口烟气的相对湿度的反应塔出口对绝热饱和温度的趋近程度, 二是是Ca/S比。
可通过烟气出口相对湿度来表示出口水蒸汽分压, 在H2O-SO2-Ca (OH) 2系统中E又是Ca/S的函数, 本文对Ca/S与脱硫效率之间的关系进行权重分析、得到如下关系式:
η=1-exp[f (RH, Ca/S) ]
并且, 在回归分析了我公司的多套脱硫装置经过大量运行后产生的数据可知, 在进口烟气温度120-160℃, 反应器入口SO2浓度1500~4000mg/Nm3的范围内波动, 反应器出口相对湿度在30%~45%范围内波动, Ca/S比处于0.8~1.8之间, 进口烟气含水量处于5-7.5% (V/V) 状态的条件下, 可得到如下结果:
1. 单元回归
1.1 Ca/S-η之间的关系
回归方程为:η=1-exp (1.309-2.666×x1)
相关系数r=99.95%
1.2RH-η之间的关系
回归方程为:η=1-exp (1.8693-0.1004×x2)
相关系数r=99.91%,
2. 多元回归
回归方程为:
η=1-exp (-0.948×x1-0.1699×x2+0.13946×x1^2+0.00184×x2^2-0.05×x1×x2+5.3)
通过方差分析可知, 在α=0.01下, 该方程具备显著差异, 因此该结果具有较高信度。
脱硫效率与相对湿度的关系在当Ca/S=1.4时,
当RH=40%, 脱硫效率与Ca/S的关系曲线
脱硫效率随着随道烟气出口相对湿度的增加而上升, 从而显著提高了脱硫效率。脱硫效率在钙硫比小于1时几乎随钙硫比呈现出直线上升状态, 而一旦钙硫比大于1之后, 脱硫效率开始呈现出平缓增加状态, 出现这一结果的原因在于, 反应随着钙硫比的持续增加面非常接近于气液界面, 化学吸收增强因数E无法进一步明显增加, 脱硫效率也会由此平缓上升。综合图3与图4可知, 回归曲线非常接近实际测试曲线, 两者之间拟合度明显, 因此上述脱硫效率的计算式具有较高的可信度。
三、结论
1、通过确定脱硫效率主要影响因素的回归方程和建立数学模型, 本文得出了半干法烟气脱硫装置脱硫效率的函数关系是, 从而为实际工作提供参考;
2、随着烟气相对湿度的增加, 半干法脱硫装置的脱硫效率会明显提高。
3、但较高的相对湿度会增加干燥时间, 同时, 反应器在增高的诉求以及设备腐蚀的维护成本会增加后续的投资和维护成本。
脱硫烟气 篇2
脱硫烟气分析系统的故障分析及对策-以宜宾黄桷庄电厂脱硫烟气分析系统为例
摘要：通过分析脱硫烟气分析系统故障产生的原因及现象,论述了采取的解决故障的对策,提出了烟气分析系统的不足和改进方法.作 者：陈光云 李雷 CHEN Guang-yun LI Lei 作者单位：华电四川发电有限公司宜宾分公司,四川宜宾,644600 期 刊：重庆三峡学院学报 Journal：JOURNAL OF CHONGQING THREE GORGES UNIVERSITY 年，卷(期)：, 26(3) 分类号：X701 关键词：脱硫 烟气分析系统 故障分析 对策
烟气脱硫技术的现状与发展 篇3
关键词烟气脱硫;吸附;二氧化硫;高岭土
中图分类号X773文献标识码A 文章编号1673-9671-(2010)032-0099-01
目前,烟气脱硫是最为有效的手段之一。烟气脱硫方法通常有两类方法:一是根据在脱硫过程只生成物的处置分为抛弃法和回收法;二是根据脱硫剂的形态分为干法和湿法。
干法主要有活性炭法、金属氧化物法、碳酸盐法等。其是利用固体吸附剂或催化剂脱除烟气中的SO2;湿法则是采用水或碱性吸收液或触媒离子的溶液吸收烟气中的SO2。湿法脱硫效率高,反应速度也快,但生成物是液体或泥浆,处理较为复杂,而且烟气在吸收过程中温度降低较多,不利于高烟囱扩散与稀释。且投资高、占地大、运行费用高,我国目前的经济能力难以承受。干法脱硫净化后烟气温度降低很少,由烟囱排入大气时利于扩散,生成物容易处理,干法脱硫具有系统简单、投资省、占地面积小、运行费用低等优点,但目前此方法脱硫效率较低,吸收剂利用率低,限制了此种方法的应用,所以国内外对干法脱硫的研究成为热点。
1我国烟气脱硫的现状
我国烟气脱硫起步较早,早在50年代就开始研究烟气硫回收,但由于如下种种原因,进展缓慢:
1)因原料来源和产品销路的限制,使一些较为成熟的技术在我国难以推广应用。如碱式硫酸铝—石膏法、石灰石—石膏法、亚硫酸钠法等。
2)我国的经济基础较差,投资较大的治理方法难以实施,即使某些已采用的脱硫装置的企业,也运行困难,如重庆珞璜电厂引进的石灰石—石膏法烟气脱硫装置,由于石膏销路不好,大量堆弃,费用巨大。
2我国脱硫技术发展方向
1)将国外引进技术国产化是发展我国烟气脱硫技术的重要途径,但不是唯一选择,应避免重复引进和盲目照搬的误区。
国外发达国家成功应用烟气脱硫技术解决了二氧化硫污染的问题,但不能否认的是,这些脱硫技术是依赖高投入和高消耗才得以实现的,计算国产化,对我国目前的经济发展来说,其投资和运行费用仍然很高。另外,发达国家选择的脱硫技术也是依照本国的国情,如日本和德国采用“石灰石—石膏法”脱硫成功,是因为这两个国家缺乏天然石膏资源,他们将副产石膏作为重要的石膏资源,解决了烟气脱硫石膏的出路问题,同时降低了脱硫成本。因此也应根据我国具体国情开发、选择适当的脱硫技术。
2)在充分借鉴国外烟气脱硫经验的基础上,大力发展具有自主知识产权的、符合中国国情的烟气脱硫技术。
通过学习、消化国外的先进烟气脱硫技术,探索中国自己的烟气脱硫道路,必将涉及到观念创新,技术创新,机制创新等多方面的问题。从20世纪70年代第一批烟气脱硫技术引进以来,许多人已经为我国的烟气脱硫道路付出了艰辛的劳动,也积累了许多宝贵的建议、经验、成果和教训,经过认真总结和思考,必将有利于加快开发具有自主的、符合我国国情的烟气脱硫技术。
3)经济化,资源化、综合化、多元化是我国烟气脱硫技术发展的重要方向,也是采用高技术取代与改造传统烟气脱硫技术的必然选择。
中国可以借鉴发达国家的脱硫经验及先进的脱硫技术,进行脱硫工程技术的开发研究和联合攻关,尽快开发出符合我国国情的脱硫技术;同时政府应配套必要的技术经济政策,以推进我国的脱硫技术进步和脱硫事业发展。只有这样,并经过长期不懈的不断努力,才能有效控制我国二氧化硫污染。
我国是稀土资源大国,稀土储量占世界储量的43%。我国稀土储量大、类型多、品种全、开发成本低,除钷(Pm)以外的16个稀土元素在我国从南到北分布齐全。因此,推广和开发应用稀土,对于充分利用我国富有的稀土资源,进一步推动稀土产业的发展,具有十分重要的社会意义。
利用改性高岭土作为烟气脱硫剂也是烟气脱硫的一个新的发展方向,我们将初步探讨其作为NOXSO工艺中高效吸附-催化剂载体的可行性。
本项目研究开发内容:
1)利用高岭土资源,研制一种可同时吸附NOX和SOX并促进其催化转化的新型吸附——催化剂。对同时吸附和催化转化机理进行研究。
2)对同时吸附和催化转化机理进行研究。
3)研究吸附——催化剂的再生——循环工艺,包括NOX循环促进作用硫化物的回收利用。
本项目的技术关键是要研究一种在机理上具有吸附——催化偶联协调作用,在技术上可一步同时脱除NOX和SOX的干式可再生环境友好新型吸附——催化剂。
1)可高效地脱除SO2;
2)这是一种干式的可再生的过程,因而没有淤泥和废水处理问题;
3)在较宽的工厂条件下能够可靠而稳定的操作;
4)对多种燃料具有良好的兼容性,包括高硫燃料;
5)与传统的烟道气脱硫结合选择性催化还原控制技术相比,在投资和操作费用上是可竞争的;
6)可满足对动力工业日益严格的排放限制。
利用高岭土作为载体开发一种能够大规模处理SOX的新型吸附——催化剂及脱除净化工艺。使烟气排放可达到更高要求,不但减少污染,而且可以回收大量有用产品元素硫。
拟研制的新型吸附——催化剂可以利用高岭土作为载体,所形成的技术可解决工业烟道气排放的环保问题,又可回收排放气中的有价值物质,因而具有重大的学术和工业应用意义。
参考文献
[1]韩效钊,朱艳芳,许民才.烟道气脱硫概述,安徽化工,1998.
[2]刘景良.大气污染控制工程[M].北京:中国轻工业出版社,2002,1.
[3]周荣迁,胡将军等.高效干法脱硫剂的研究与开发,环境与开发,2000.
[4]胡将军,刘慧龙等.高效干法脱硫剂的研究,环境保护科学,1999.
[5]张文俊,杨存金等.几种烟气脱硫剂的脱硫性能试验,中国环境监测,1999,6.
[6]吴忠标.大气污染控制技术[M].北京:化学工业出版社,2002,5
烟气脱硫技术研究 篇4
关键词：SO2,锅炉烟气,钠钙双碱法脱硫工艺,经济社会可持续发展
1 背景概述
众所周知, SO2对人体健康, 动植物, 纺织品, 历史文化古迹等都具有极其严重的危害性, 还是酸雨污染的主要因素, 破坏生态环境。近年来, 由于国家推行清洁生产, 加大环保投入, 强化环境管理, SO2虽有所控制, 但我国仍是SO2排放量的主要大国。我国在未来10年将是经济持续高速发展的重要时期, 如不采取有效措施, 污染可能制约发展的速度。我国的一次能源以煤炭为主, 约有60%以上的煤炭直接用于燃烧。采取适当的脱硫方法对解决我国工业脱硫问题和“两控区”建设至关重要。
2 脱硫工艺比较
国内外目前普遍采用的脱硫方法可分为炉前脱硫、炉内脱硫、烟气脱硫三大类。烟气脱硫是在烟道处加装脱硫设备, 对烟气进行脱硫的方法, 目前烟气脱硫技术众多, 分为干法、半干法、湿法三大类, 工艺方法各式各样根据实际场地, 脱硫剂的来源, 水资源和达标要求等情况应用于不同的场合。
干法脱硫和半干法脱硫技术, 由于脱硫效率低, 设备庞大, 因此应用较少。湿法烟气脱硫工艺是目前使用最为广泛的脱硫工艺, 湿法烟气脱硫占脱硫总量的90%以上, 湿法脱硫根据脱硫剂不同可分为钠碱法、Ca O/Ca CO3法、氨法、Mg O法等, 烟气脱硫常见的几种方法简单比较如下:
2.1 钠碱法脱硫工艺
钠碱法采用碳酸钠或氢氧化钠等碱性物质吸收烟气中的二氧化硫的方法, 它具有吸收剂不挥发、溶解度大、活性高, 脱硫系统不堵塞等优点, 可得到副产物Na2SO3/Na2SO3, 适合于所排烟气中二氧化硫浓度比较高的废气吸收处理。但副产物的回收困难、工艺投资较高、钠碱的价格高造成运行费用高等是主要缺点。
2.2 石灰石/石灰法脱硫工艺
Ca O/Ca CO3法采用Ca O/Ca CO3粉, 将其制成Ca O/Ca CO3浆液, 在脱硫吸收塔内通过喷淋, 将Ca O/Ca CO3浆液雾化使其与烟气混合接触, 从而达到脱硫的目的。该工艺需配备Ca O/Ca CO3粉碎系统与Ca O/Ca CO3制浆系统。石灰较石灰石的活性高, 可以减少用量, 降低运行费用。但无论使用石灰石还是石灰, 液气比都较高 (1.2-1.5) , 通过高液气比来保证足够的脱硫效率, 因此运行费用较高。Ca O/Ca CO3法主要存在的问题是塔内容易结垢, 副产物亚硫酸钙或硫酸钙容易引起气液喷头、管道和塔板等结垢堵塞。
2.3 氨法脱硫工艺
氨法采用氨水作为二氧化硫的吸收剂, SO2和NH3反应可产生亚硫酸氨、亚硫酸氨与部分因氧化而产生的硫酸氨。氨法主要优点是脱硫率高, 副产物可作为农业肥料。氨的易挥发性, 造成吸收剂消耗量增加, 脱硫剂利用率不高;另外氨水的来源地和行业的限制大。脱硫对氨水的浓度有一定的要求, 若氨水浓度太低, 影响脱硫效率, 水循环系统无疑将增大, 使运行费用增加;浓度增大, 导致蒸发量增大, 产生氨气的恶臭, 对工作环境产生影响, 而且氨易挥发与净化后烟气中的SO2反应, 形成气溶胶, 使烟气无法达标排放。氨气副产物加收的过程是较为困难的, 投资费用较高。
2.4 氧化镁法脱硫工艺
氧化镁法是将氧化镁制成浆液, 作为脱硫吸收剂吸收SO2, 生成产物为硫酸镁或亚硫酸镁, 该工艺的优点是脱硫效率在90%以上, 较石灰石/石灰法的结垢问题轻, 硫酸镁、亚硫酸镁的溶解度相对硫酸钙、亚硫酸钙大。缺点是氧化镁的价格高, 脱硫费用相对较高。氧化镁回收过程工艺复杂。
3 钠钙双碱法脱硫工艺
3.1 工艺确定
结合钠碱法和石灰石/石灰法两者的优点, 采用钠基脱硫剂进行塔内脱硫, 由于钠基脱硫剂碱性强, 吸收二氧化硫后反应产物溶解度大, 不会造成过饱和结晶, 造成结垢堵塞问题。另一方面脱硫产物被排入再生池内用氢氧化钙进行还原再生, 再生出的钠基脱硫剂再被打回脱硫塔循环使用。最终脱硫工艺确定为钠钙双碱法脱硫工艺。
该种工艺即解决了石灰石/石灰法易结垢的问题, 同时兼有钠碱法脱硫效率高的优点。并且主要消耗的为廉价的石灰石/石灰, 运行费用也低。脱硫副产物亚硫酸钙、硫酸钙不会造成二次污染, 水循环利用也不会存在水污染问题。加入硫酸钙、亚硫酸钙的煤耗粉渣, 是较好的制备水泥的原料和路基填充料。
3.2 工艺流程说明
燃烧产生的含硫烟由下部切线方向从底部进入高效脱硫除尘设备, 经旋流板与喷头喷雾所形成的液膜相接触后, 烟尘被捕集液吸收, 酸性气体被氢氧化钠溶液吸收、反应, 经脱硫洗涤后的净烟气经过除雾器脱水后经引风机通过烟囱排入大气。经过脱硫除尘设备吸收后的液体, 自行流经中和池, 在旋流惯性的作用下充分反应, 最后在沉淀池内沉淀其污泥及杂质, 定期清理, 清液进入碱液池, 再次循环利用。工艺流程见下图1。
主要工艺过程是, 清水池一次性加入氢氧化钠制成脱硫液, 用泵打入吸收塔进行脱硫。三种生成物均溶于水, 在脱硫过程中, 烟气夹杂的飞灰同时被循环液湿润而捕集, 从吸收塔排出的循环浆液流入沉淀池。灰渣经沉淀定期清除, 可回收利用。上清液溢流进入反应池与投加的石灰进行反应, 置换出的氢氧化钠溶解在循环水中, 同时生成难溶解的亚硫酸钙、硫酸钙和碳酸钙等, 可通过沉淀清除。
3.3 脱硫技术原理
双碱法烟气脱硫技术是利用氢氧化钠溶液作为启动脱硫剂, 配制好的氢氧化钠溶液直接打入脱硫塔洗涤脱除烟气中SO2来达到烟气脱硫的目的, 然后脱硫产物经脱硫剂再生池还原成氢氧化钠再打回脱硫塔内循环使用。脱硫工艺主要包括5个部分: (1) 吸收剂制备与补充; (2) 吸收剂浆液喷淋; (3) 塔内雾滴与烟气接触混合; (4) 再生池浆液还原钠基碱; (5) 石膏脱水处理。
双碱法烟气脱硫工艺主要反应为烟气中的SO2先溶解于吸收液中, 然后离解成H+和HSO3-;
式 (1) 为慢反应, 是速度控制过程之一。然后H+与溶液中的OH-中和反应, 生成盐和水, 促进SO2不断被吸收溶解。具体反应方程式如下:
脱硫后的反应产物进入再生池内用另一种碱, 一般是Ca (OH) 2进行再生, 再生反应过程如下:
存在氧气的条件下, 还会发生以下反应:
脱下的硫以亚硫酸钙、硫酸钙的形式析出, 然后通过沉淀池清除回收再利用于建材产品或水泥混凝剂。再生的Na OH可以循环使用。
3.4 工艺特点
钠钙双碱法脱离技术的特点可概括为两高两低, 即脱硫除尘效率高, 运行可靠性高, 投资低, 运行费用低。
3.4.1 脱硫除尘效率高。用Na OH脱硫, 循环水基本上是Na OH的水溶液, 钠基吸收液吸收SO2速度快, 故可用较小的液气比, 达到较高的脱硫效率, 一般在85%以上。
3.4.2 维护方便、使用寿命长。脱硫除尘主体设备各零部件全花岗岩防腐、耐磨、耐高温结垢, 塔体设检修口维护简单方便。吸收剂的再生和脱硫渣的沉淀发生在塔外, 这样避免了塔内堵塞和磨损, 提高了运行的可靠性, 降低了操作费用。
3.4.3 设备运行不结垢、不堵塞。对脱硫剂投加方式采取了严格的在线控制以及对循环水做了充分处理, 使循环水无Ca2+和灰渣。确保塔内设备不结垢、不结晶、不淤积沉渣、管道阀门不堵塞等, 便于设备运行和保养。
3.4.4 运行费用低。采用双碱法, Na OH或Na2CO3在脱硫过程循环使用, 补充量少;主要作为脱硫剂, 石灰与吸收了后的吸收液发生置换反应, 置换出大量的Na OH或Na2CO3, 石灰主要做还原剂, 其中Ca/S:1:1.1, Na/Ca:1:1。
4 烟气脱硫除尘技术开发的意义
由于当前我国正处于经济高速发展和能耗增长的阶段, 以煤为主的能源结构和大量高能耗产业, 决定了我国的二氧化硫排放总量控制压力继续加大, 必须长期不懈地推动技术进步, 降低单位GDP能耗, 加快脱硫设施建设, 调整产业结构和能源结构, 最终才能解决我国酸雨和二氧化硫污染严重的问题。
参考文献
[1]张磊、刘树昌《.大型电站煤粉锅炉烟气脱硫技术》[M].中国电力出版社, 2009-9-1.
[2]吴忠标《.燃煤锅炉烟气除尘脱硫设施运行与管理》[M].北京出版社, 2007-1-1.
[3]杨国强, 王晓冬, 王景冬, 刘桂平.常用锅炉烟气脱硫技术[J].环保与安全, 2005 (8) :26-27.
[4]黄小平.锅炉烟气脱硫技术浅谈[J].石油化工环境保护, 2004 (2) :42-44.
常用的烟气脱硫技术 篇5
一、湿法烟气脱硫技术（WFGD）
吸收剂在液态下与SO2反应，脱硫产物也为液态。该法脱硫效率高、运行稳定，但投资和运行维护费用高、系统复杂、脱硫后产物较难处理、易造成二次污染。
湿法烟气脱硫技术优点： 湿法烟气脱硫技术为气液反应，反应速度快、脱硫效率高，一般均高于90%，技术成熟、适用面广。湿法脱硫技术比较成熟，生产运行安全可靠，在众多的脱硫技术中，始终占据主导地位，占脱硫总装机容量的 80% 以上。
缺点：生成物是液体或淤渣，较难处理，设备腐蚀性严重，洗涤后烟气需再热，能耗高，占地面积大，投资和运行费用高、系统复杂、设备庞大、耗水量大、一次性投资高，一般适用于大型电厂。分类: 常用的湿法烟气脱硫技术有石灰石-石膏法、间接的石灰石-石膏法、柠檬吸收法等。
1、石灰石/石灰-石膏法
是利用石灰石或石灰浆液吸收烟气中的 SO2，生成亚硫酸钙，经分离的亚硫酸钙（CaO3S）可以抛弃，也可以氧化为硫酸钙（CaSO4），以石膏形式回收。这是目前世界上技术最成熟、运行状况最稳定的脱硫工艺，脱硫效率达到 90% 以上。
2、间接石灰石-石膏法
常见的间接石灰石-石膏法有: 钠碱双碱法、碱性硫酸铝法和稀硫酸吸收法等。原理: 钠碱、碱性氧化铝（Al2O3˙nH2O）或稀硫酸（H2SO4）吸收 SO2，生成的吸收液与石灰石反应而得以再生，并生成石膏。该法操作简单，二次污染少，无结垢和堵塞问题，脱硫效率高，但是生成的石膏产品质量较差。
3、柠檬吸收法
原理：柠檬酸（H3C6H5O7˙H2O）溶液具有较好的缓冲性能，当 SO2气体通过柠檬酸盐液体时，烟气中的 SO2与水中 H+发生反应生成 H2SO3络合物，SO2吸收率在 99% 以上。这种方法仅适于低浓度 SO2烟气，而不适于高浓度 SO2气体吸收，应用范围比较窄。另外，还有海水脱硫法、磷铵复肥法、液相催化法等湿法烟气脱硫技术。
二、干法烟气脱硫技术（DFGD）
脱硫吸收和产物处理均在干状态下进行。该法系统简单、无污水和废酸排出、设备腐蚀小、运行费用低，但脱硫效率较低。
干法烟气脱硫技术优点：干法烟气脱硫技术为气同反应，相对于湿法脱硫系统来说，具有设备简单、占地面积小、投资和运行费用较低、操作方便、能耗低、生成物便于处置、无污水处理系统等优点。缺点： 反应速度慢，脱硫率低，先进的可达60～80%。但目前此种方法脱硫效率较低，吸收剂利用率低，磨损、结垢现象比较严重，在设备维护方面难度较大，设备运行的稳定性、可靠性不高，且寿命较短，限制了此种方法的应用。
分类： 常用的干法烟气脱硫技术有活性炭吸附法、电子束辐射法、荷电干式吸收剂喷射法、金属氧化物脱硫法等。典型的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的氧化钙颗粒，它和烟气中的 SO2反应生成硫酸钙，达到脱硫的目的。
1、活性炭吸附法
原理：SO2被活性炭吸附并被催化氧化为三氧化硫（SO3），再与水反应生成 H2SO4，饱和后的活性炭可通过水洗或加热再生，同时生成稀H2SO4或高浓度SO2。可获得副产品H2SO4，液态SO2和单质S，即可以有效地控制SO2的排放，又可以回收硫资源。该技术经西安交通大学对活性炭进行了改进，开发出成本低、选择吸附性能强的ZL30，ZIA0，进一步完善了活性炭的工艺，使烟气中SO2吸附率达到 95.8%，达到国家排放标准。
2、电子束辐射法
原理：用高能电子束照射烟气，生成大量的活性物质，将烟气中的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）吸收剂吸收。
3、荷电干式吸收剂喷射脱硫法
原理：吸收剂以高速流过喷射单元产生的高压静电电晕充电区，使吸收剂带有静电荷，当吸收剂被喷射到烟气流中，吸收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。此方法为干法处理，无设备污染及结垢现象，不产生废工业烟气脱硫技术研究进展水废渣，副产品还可以作为肥料使用，无二次污染物产生，脱硫率大于90%，而且设备简单，适应性比较广泛。但是此方法脱硫靠电子束加速器产生高能电子；对于一般的大型企业来说，需大功率的电子枪，对人体有害，故还需要防辐射屏蔽，所以运行和维护要求高。四川成都热电厂建成一套电子脱硫装置，烟气中SO2的脱硫达到国家排放标准。
4、金属氧化物脱硫法
原理：根据 SO2是一种比较活泼的气体的特性，氧化锰（MnO）、氧化锌（ZnO）、氧化铁（Fe3O4）、氧化铜（CuO）等氧化物对SO2具有较强的吸附性，在常温或低温下，金属氧化物对 SO2起吸附作用，高温情况下，金属氧化物与 SO2发生化学反应，生成金属盐。
然后对吸附物和金属盐通过热分解法、洗涤法等使氧化物再生。这是一种干法脱硫方法，虽然没有污水、废酸，不造成污染，但是此方法也没有得到推广，主要是因为脱硫效率比较低，设备庞大，投资比较大，操作要求较高，成本高。该技术的关键是开发新的吸附剂。以上几种 SO2烟气治理技术目前应用比较广泛，虽然脱硫率比较高，但是工艺复杂，运行费用高，防污不彻底，造成二次污染等不足，与我国实现经济和环境和谐发展的大方针不相适应，故有必要对新的脱硫技术进行探索和研究。
三、半干法烟气脱硫技术（SDFGD）
半干法烟气脱硫技术（SDFGD）半干法吸取了湿法和干法的优点，脱硫剂在湿态下脱硫，脱硫产物以干态排出。该法既具有湿法脱硫反应速度快、脱硫效率高的优点，又具有干法无污水和废酸排出、硫后产物易于处理的优点。
半干法烟气脱硫技术半干法脱硫包括喷雾干燥法脱硫、半干半湿法脱硫、粉末-颗粒喷动床脱硫、烟道喷射脱硫等。
1、喷雾干燥脱硫法
是利用机械或气流的力量将吸收剂分散成极细小的雾状液滴，雾状液滴与烟气形成比较大的接触表面积，在气液两相之间发生的一种热量交换、质量传递和化学反应的脱硫方法。一般用的吸收剂是碱液、石灰乳、石灰石浆液等，目前绝大多数装置都使用石灰乳作为吸收剂。一般情况下，此种方法的脱硫率 65%～85%。
其优点：脱硫是在气、液、固三相状态下进行，工艺设备简单，生成物为干态的CaSO4、CaSO4，易处理，没有严重的设备腐蚀和堵塞情况，耗水也比较少。
缺点：自动化要求比较高，吸收剂的用量难以控制，吸收效率不是很高。所以，选择开发合理的吸收剂是解决此方法面临的新难题。
2、半干半湿法
半干半湿法是介于湿法和干法之间的一种脱硫方法，其脱硫效率和脱硫剂利用率等参数也介于两者之间，该方法主要适用于中小锅炉的烟气治理。这种技术的特点是: 投资少、运行费用低，脱硫率虽低于湿法脱硫技术，但仍可达到70%tn，并且腐蚀性小、占地面积少，工艺可靠。
工业中常用的半干半湿法脱硫系统与湿法脱硫系统相比，省去了制浆系统，将湿法脱硫系统中的喷入 Ca（OH）2：水溶液改为喷入CaO或Ca（OH）2 粉末和水雾。与干法脱硫系统相比，克服了炉内喷钙法SO2和CaO反应效率低、反应时间长的缺点，提高了脱硫剂的利用率，且工艺简单，有很好的发展前景。
3、粉末-颗粒喷动床脱硫法
技术原理：含SO2的烟气经过预热器进入粉粒喷动床，脱硫剂制成粉末状预先与水混合，以浆料形式从喷动床的顶部连续喷入床内，与喷动粒子充分混合，借助于和热烟气的接触，脱硫与干燥同时进行。脱硫反应后的产物以干态粉末形式从分离器中吹出。这种脱硫技术应用石灰石或消石灰做脱硫剂。具有很高的脱硫率及脱硫剂利用率，而且对环境的影响很小。但进气温度、床内相对湿度、反应温度之间有严格的要求，在浆料的含湿量和反应温度控制不当时，会有脱硫剂粘壁现象发生。
4、烟道喷射半干法
烟气脱硫该方法利用锅炉与除尘器之间的烟道作为反应器进行脱硫，不需要另外加吸收容器，使工艺投资大大降低，操作简单，需场地较小，适合于在我国开发应用。半干法烟道喷射烟气脱硫即往烟道中喷人吸收剂浆液，浆滴边蒸发边反应，反应产物以干态粉末出烟道。
四、新脱硫技术
脱硫新技术最近几年，科技突飞猛进，环境问题已提升到法律高度。我国的科技工作者研制出了一些新的脱硫技术，但大多还处于试验阶段，有待于进一步的工业应用验证。
1、硫化碱脱硫法
由 Outokumpu公司开发研制的硫化碱脱硫法主要利用工业级硫化纳作为原料来吸收SO2工业烟气，产品以生成硫磺为目的。反应过程相当复杂，有Na2SO4、Na2SO3、Na2S203、S、Na2Sx等物质生成，由生成物可以看出过程耗能较高，而且副产品价值低，华南理工大学的石林经过研究表明过程中的各种硫的化合物含量随反应条件的改变而改变，将溶液pH值控制在5.5~6.5 之间，加入少量起氧化作用的添加剂 TFS，则产品主要生成Na2S203，过滤、蒸发可得到附加值高的5H20˙Na2S203，而且脱硫率高达97%，反应过程为: SO2+Na2S=Na2S203+S。此种脱硫新技术已通过中试，正在推广应用。
2、膜吸收法
以有机高分子膜为代表的膜分离技术是近几年研究出的一种气体分离新技术，已得到广泛的应用，尤其在水的净化和处理方面。中科院大连物化所的金美等研究员创造性地利用膜来吸收脱出 SO2气体，效果比较显著，脱硫率达90%。过程是:他们利用聚丙烯中空纤维膜吸收器，以 NaOH 溶液为吸收液，脱除 SO2气体，其特点是利用多孔膜将气体SO2气体和 NaOH吸收液分开，SO2气体通过多孔膜中的孔道到达气液相界面处，SO2与 NaOH 迅速反应，达到脱硫的目的。此法是膜分离技术与吸收技术相结合的一种新技术，能耗低，操作简单，投资少。
3、微生物脱硫技术
根据微生物参与硫循环的各个过程，并获得能量这一特点，利用微生物进行烟气脱硫，其机理为: 在有氧条件下，通过脱硫细菌的间接氧化作用，将烟气中的SO2氧化成硫酸，细菌从中获取能量。生物法脱硫与传统的化学和物理脱硫相比，基本没有高温、高压、催化剂等外在条件，均为常温常压下操作，而且工艺流程简单，无二次污染。
浅谈电厂烟气脱硫浆液管道设计 篇6
【摘 要】阐述了石灰石-石膏湿法脱硫工艺管道设计存在的技术问题。
【关键词】浆液管道；设计；技巧
0.前言
脱硫技术在燃煤电厂中得到广泛的推广应用，而石灰石-石膏湿法脱硫是技术最成熟、应用最多的高效脱硫工艺，湿法工艺涉及到的管道主要分为以下几类：烟道、浆液管道、汽水管道、空气管道。其中的浆液管道是水和固体颗粒物两种介质流的管道，它具有普通流体管道特性，同时又具有易磨损、易腐蚀及易堵塞等普通流体管道所没有的特点，如果设计得不合理，就会造成沉积甚至堵塞。下面简单介绍下浆液特性：
1.介质特点
湿法烟气脱硫浆液管道，由于浆液管道内介质为石灰石浆液或石膏浆液，使得管道具有易磨损、易腐蚀及易堵塞等特点。
1.1磨损
浆液的磨损性是指浆液中固体颗粒对管道、管件的撞击及破坏。下面为某电厂脱硫系统浆液特性表，从中可以看出浆液的密度在5.0%～50%，在介质流动时会对管道内壁产生严重的磨损或冲蚀。
1.2腐蚀
因浆液具有弱酸性，影响脱硫装置的使用寿命。防止腐蚀的最佳方法是阻止浆液与金属面接触，如衬胶或衬塑，工程中大多使用衬胶材质。
1.3堵塞
湿法烟气脱硫浆液管道为两相流，流速高产生磨损并大大增加管道阻力，而流速低则会产生沉积堵塞管道。浆液管道的易堵塞还表现在沉积物硬化结块，这也是浆液管道上设置大量冲洗管道的主要原因。
2.浆液管道设计
针对湿法烟气脱硫浆液管道的介质特点，在设计浆液管道时要考虑到浆液管道的特殊性。下面从浆液管道设计时的一般要求、管架布置、阀门选型及布置、支吊架布置等几个方面介绍：
2.1一般要求
浆液管道布置设计时的一般要求：应符合工艺设计要求；液位低点设置导排净和喷淋；且应先布置重要的、大管径的管道，后布置次要的管道；管道布置应便于支撑；纵向与横向的标高应错开，一般在改变方向的同时改变标高；满足流量计、密度计及PH计等对管道的特殊要求；管道应妥善支撑；管道一般应设坡度；管道应远离电气设备及电缆桥架，以防止滴液腐蚀电气设备；泵入口的大小头应尽量靠近浆液泵。一般管道坡度均由高处一路向下坡至最底点，以利于浆液排空。对于较长距离管线输送（如综合管架等），考虑到布置困难，在设置管道冲洗和人工清理（如导淋）的条件下可以降低坡度要求，如2～3‰等。
2.2管架布置
管廊的布置原则以能联系尽量多的设备（或箱罐）为宜，并且布置时管廊尽量短而直。
管廊的宽度主要由管道的数量及管径大小确定，并考虑一定的予留宽度（20～25%），管廊布置还要给电缆桥架予留位置，管廊的宽度一般不超过3m；场地不够时，管廊可以考虑多层布置；管廊最底层管道在人通行处管底标高不宜小于2.2m，车通行处管底标高不宜小于4.5m；管廊的坡度要求一般选为2～3‰，浆液管道必须设置冲洗水；对于双层管廊，上下层之间的距离一般为500～1200mm，上下层高差主要取决于管道直径、支架形式及管道坡度。
2.3阀门选型及布置
阀门的主要功能是接通或截断流体通路、调节和节流、调节压力及释放过剩压力和防止倒流等。在浆液管道中一般使用蝶阀、隔膜阀、球阀、调节阀。
冲洗和排放的阀门、浆液环路的的阀门应尽可能靠近主管道以避免堵塞；所有阀门的安装位置均应便于操作、维护和检修，安装位置过高的阀门应设置操作平台；蝶阀布置上应考虑阀门开启时碟片旋转所需要的空间。
2.4支吊架布置
浆液管道中常用的支架形式有：固定支架、滑动支架、导向支架、刚性吊架等。
浆液管道支吊架选用原则：按照支承点所承受的荷载大小和方向、管道的位移情况、是否保温、管道的材质等条件选用合适的支吊架；为便于成批生产，设计时应尽量选用标准管卡、管托和管吊；浆液管道因禁止焊接的要求，与管道直接接触面一般使用卡箍（焊接型支架必须先焊接再返厂内衬胶如弯头托座）；当管道底部与支撑面有高差时一般用钢管加钢板垫高；当2根以上管道并排布置时，推荐共用横旦并各自用卡箍固定。
综合管架在管道有坡度时，一般土建支架仍就统一标高，以利于土建设计及土建施工，在管道安装时利用钢管加钢板垫高的方法设置坡度。
浆液管道支吊架布点原则：要满足管道最大允许跨距的要求；在有集中载荷时，支点要尽量靠近集中载荷；在设备附近，应设置支架以防止管道荷载作用于设备；尽可能利用现有建构筑物的梁柱作为生根点。
2.5浆液管道设计问题
石灰石-石膏湿法烟气脱硫在国内已经非常成熟，根据以往的脱硫工程设计，接下来总结几条在浆液管道设计中出现的问题：
——旋流器溢流是无压自流管道，布管时一定要有自留坡度。
——密度计是要单独设置一路冲洗水；另外，浆液密度计应布置在垂直管道上，以防堵。
——吸收塔喷淋管进口不是吸收塔本身的予留口，而是从予留口中伸出的双法兰FRP口（喷淋管自带）。
——与设备相接法兰应根据设备资料选取
——在布置吸收塔液侧管道时，尽量避开吸收塔楼梯。
——箱罐及管道的排净口在地沟内应将管道双面衬胶。
——管道穿楼板处一定要予留开孔，开孔大小要满足管道法兰进出。
——真空泵排汽管在墙外排汽口要向上开，并加雨帽。
——真空皮带脱水机汽液分离器的疏水管进入滤液水箱的深度必须低于滤液箱的最低液位，否则，真空将被破坏。
——所有的浆液管道、浆液泵在停运或切换后，应打开冲洗阀门进行冲洗。为保证冲洗效果，排空阀应离冲洗阀门尽量远。避免管段成为死区无法冲洗到，形成堆积。一般泵出口管路上应设置3路冲洗。
3.结论
总之，烟气脱硫浆液管道具有易磨损、易腐蚀及易堵塞等特点（在寒冷地区浆液管道还要设置保温或伴热措施），在管道选材及布置设计时既要考虑到普通流体管道的各种规范及通用要求，又要考虑到浆液管道的特殊性，以合理的布置来保证烟气脱硫系统的正常运行。
另外，因为浆液管道在工厂制作需要较长的施工周期（制造厂家的施工图分解、管道的采购、分段及防腐加工等），所以，浆液管道图一定要提前设计、提前供图，以满足施工工期要求。
【参考文献】
[1]环境工程.成都科技大学出版社.
[2]工业脱硫技术.化学工业出版社.
[3]洁净煤发电技术.中国电力出版社.
烟气脱硫技术研究 篇7
1. 湿法烟气脱硫
湿法烟气脱硫的主要工艺有:石灰/石灰石———石膏法、双碱法等, 湿法烟气脱硫的优点是二氧化硫的吸收反应速度快, 脱硫的效率高, 甚至可达90%以上, 建设所需费用低, 设备体积小, 建筑用地相对较少, 湿法脱硫后的副产物较少且易于管理控制, 在实际工业烟气脱硫中使用较多。
(1) 石灰/石灰石———石膏法。
石灰/石灰石———石膏法在实际应用中最为广泛, 是目前脱硫工艺上较成熟且运行状况稳定的方法。该方法的设备主要包括烟气换热系统、吸收塔脱硫系统、脱硫剂制备系统、石膏脱水系统和废水处理系统等。其原理是烟气中的二氧化硫首先与石灰石相接触进行反应, 反应生成硫酸钙在洗涤液中沉淀下来, 硫酸钙脱水分离后可作为石膏进行回收, 也可将硫酸钙弃置。具体的反应方程式为:Ca CO3+SO2=△=Ca SO3+CO22Ca SO3+O2==2Ca SO4。
(2) 双碱法。
双碱法实际上是以石灰/石灰石———石膏法为基础并进行改进, 以克服石灰石/石灰法容易固结堵塞等缺点, 并进一步提高其脱硫效率。此法的原理是利用碱金属盐类的水溶液将二氧化硫吸收, 然后在其他反应器中投加石灰石, 使之与上一步骤产生的水溶液进行反应, 以达到二氧化硫吸收液再生的目的, 再生的吸收液将返回吸收塔重复利用。而二氧化硫则以亚硫酸钙和石膏的形式沉淀下来。该过程中石膏并不是在吸收塔中产生的, 从而避免了石灰/石灰石———石膏法的结垢问题。同时, 吸收液的再生在一定程度上也减少了运行成本, 合理利用资源。
2. 干法、半干法烟气脱硫技术
当脱硫的最终产物为干态或半干态时, 称之为干法、半干法烟气脱硫。半干法脱硫工艺主要是在气、液、固三相中进行, 利用烟气显热蒸发吸收液中的水分, 使脱硫后的产物呈现干粉状态, 产物一般直接弃置处理。主要有旋转喷雾干燥法、荷电干式喷射脱硫法、循环流化床烟气脱硫等。在此简单介绍旋转喷雾干燥法。该法是由美国JOY公司和丹麦NIRO公司联合研制出的。旋转喷雾干燥法在干法、半干法脱硫工艺应用较为广泛。它的原理是利用高速旋转雾化器将碱性吸收剂雾化成细小的雾滴喷入吸收塔中, 吸收塔中热烟气以气流分布器导入, 并与被雾化的吸收剂充分接触, 水蒸气与碱性吸收剂在这种状态下与二氧化硫发生反应, 其产物在干燥后由除尘器除去。该工艺与前文所述的湿法烟气脱硫相比, 具有设备简单、建筑和运行成本低、便于管理等优点, 而且具有较高的烟气脱硫率。
以上技术为目前烟气脱硫中较为常见的技术, 利用这些方法可以有效地控制二氧化硫的排放量, 减少环境污染, 改善生态系统, 但目前各方法依然存在着可改进的地方, 相信随着科技的发展, 日后将会出现更加有效的烟气脱硫技术。
摘要：21世纪社会的迅速发展为人们提供了很多方便, 但同时也加剧了环境的恶化, 工业迅速发展使二氧化硫的排放量大大增加, 严重危害人类的生存环境。治理二氧化硫应以控制其排放量为主并努力从根源上减少二氧化硫的生成, 目前工业中采用的烟气脱硫技术是一项非常有效的措施, 而其中的石灰石/石膏湿式脱硫法最为成熟, 其他方法的应用日后也将越来越广泛。文章对此技术进行了探讨。
关键词：烟气脱硫,湿法脱硫,干法脱硫
参考文献
[1]杜谦, 吴少华, 朱群益, 等.石灰石/石灰湿法烟气脱硫系统的结构问题[J].电站系统工程, 2004 (5) .
脱硫烟气 篇8
1 石灰石石膏法原理
石灰石—石膏法目前为世界上最成熟的脱硫工艺, 其主要原理为, 石灰石吸收烟气中的[4], 并将分离出的抛弃处
理, 也可以将其氧化为1做石膏回收处理。[1]
石灰石为吸收剂, 石灰石粉碎后加水混合后制成吸收剂浆液, 当吸收剂浆液在FGD吸收塔内与烟气混合, 烟气中的[4]与浆液中的Ca CO3发生化学反应被吸收, 最终反应产物为石膏, 脱硫后的烟气需要经过涂雾器再经换热器升温后排入烟囱。吸收塔底部中的脱硫石膏浆经脱水装置脱水后回收利用。
2 主要工艺系统设备
目前石灰石石膏法脱硫工艺系统主要由烟气系统、吸收系统、浆液制备系统、石膏脱水系统、废除处理系统五大部分组成。[2]
2.1 烟气系统
其主要包括烟道、烟气挡板、密封风机和气-气加热器等相关设备。从锅炉引风机上排出的烟气经除尘后, 通过气-气加热器冷却降温, 接着烟气从吸收塔内进行脱硫洗涤后被传输至吸收塔。
2.2 吸收系统
吸收塔是FGD设备的核心装置系统。按照烟气和循环浆液在吸收塔内的流动方向, 可以将吸收塔分成逆流塔和顺流塔两大类。基于充分利用顺、逆流塔的优点以及减小单个吸收塔的塔径和降低塔高度, 也有采用顺、逆流串联组合双塔的流程布置。吸收塔除了浆液和烟气的相对流动方向不同外, 主要差别是通过何种方式来增大吸收浆液表面积, 来提高二氧化硫从烟气到浆液的传质速率。石灰石湿法工艺中按此分类的塔类型有:喷淋空塔、有多孔塔盘的喷淋塔、喷淋填料塔、双循环湿式洗涤器、喷射鼓泡反应器及双接触液柱塔。
2.3 浆液制备系统
浆液制备系统中的干粉制浆方式, 粉仓下部设有2个下粉口, 并接有落粉管及星型给料机, 浆液箱上部装有搅拌机, 在浆液箱中石灰石粉与溢流液混合生成浓度为30%的石灰石浆液。浆液制备系统的主要是向吸收系统中提供石灰石浆液。
2.4 石膏脱水系统
石膏脱水系统主要包括水力旋流器和真空皮带脱水机。其主要利用离心分离的原理, 分离出颗粒细小的结晶继续与脱硫反应, 颗粒粗大的结晶通过真空皮脱水机去除粗大结晶颗粒之间的游离水。
2.5 废水处理系统
其主要由废水池、水泵、管道、阀门四大部分组成。废除处理主要分为四个步骤, 分别为废水中和、重金属沉淀、絮凝和澄清/浓缩。
3 石灰石石膏法烟气脱硫现今存在的问题及解决办法
现在国内大部分电厂都采用的是石灰石石膏法烟气脱硫技术。但是技术确实参差不齐。主要都存在结垢及堵塞、腐蚀及磨损等棘手的问题。解决此两项问题事关重要。
3.1 结垢和堵塞
火电厂石灰石石膏法烟气脱硫技术中, 经常出现设备堵塞现象。结垢会增到能耗, 情况严重时可造成增压风机出现喘振现象。因此, 设备结垢和堵塞问题成为了设备可否长期运行的关键, 了解造成结垢和堵塞的原因也成了首要关注问题。在工艺流程操作中, 很多方法可以防止结垢和堵塞的发生。除尘方面, 要严格控制吸收系统中所进入的烟尘量, 严把控制液的PH值, 控制吸收液中的水分蒸发量。严格控制大颗粒结晶物质的饱和程度。选择吸收系统设备方面, 需优先考虑用不易出现结垢及耐腐蚀现象的材质作吸收设备。[3]
3.2 腐蚀及磨损
烟气脱硫技术中的腐蚀及磨损是湿法中常见的问题, 腐蚀主要发生在热交换器、烟道和吸收塔等处。选材方面要采用不易腐蚀材质作换热器、烟道及吸收塔。从而降低工艺操作中降低腐蚀率。[4]
4 结语
石灰石石膏湿法喷淋脱硫其脱硫效率较高、运行稳定成熟, 得到国内广泛的认可。我国在烟气脱硫技术基础上, 需进一步对烟气脱硫系统进行优化与开发, 使烟气脱硫技术有着更可观的发展前景, 及更符合中国国情的烟气脱硫技术。
参考文献
[1]李小宇, 朱跃, 石灰石/石膏湿法烟气脱硫系统工艺设计初探[M], 哈尔滨:锅炉制造, 2007.
[2]湿法讲义[J], 北京烟气脱硫技术专题研修班培训教材, 2005.
[3]王辉, 王少权, 石灰石石膏湿法烟气脱硫的水平衡问题探讨:环境污染与防治, 2008.
烟气脱硫技术的研究 篇9
1 烟气脱硫技术
烟气脱硫 (即燃烧后脱硫) , 烟气脱硫技术主要是利用吸收剂或吸附剂去除烟气中的SO2, 并使其转化为稳定的硫化物或硫。按其脱硫方式以及脱硫反应产物的形态可分为湿法、干法、半干法三大类:一般把以水溶液或浆液作脱硫剂, 生成的脱硫产物存在于水溶液或浆液中的脱硫工艺称为湿法工艺;把以水溶液或浆液为脱硫剂, 生成的脱硫产物为干态的脱硫工艺称为半干法工艺;把加入的脱硫剂为干态, 脱硫产物仍为干态的脱硫工艺称作干法工艺。
2 湿法烟气脱硫 (DFGD)
湿法烟气脱硫是净化烟气中SO2的最重要的应用最广泛的方法, 占总处理量的80%。湿法烟气脱硫通常是指用液体或浆液吸收净化烟气中的SO2, 因此湿法烟气脱硫也称为吸收法。该法具有技术成熟, 脱硫速度快、效率高等优点, 但系统复杂, 投资、运行成本都很高, 脱硫后产物处理困难, 易造成二次污染等问题。该法主要适于大型燃煤电站锅炉的烟气脱硫。目前, 湿法烟气脱硫主要有石灰石-石膏法、海水洗涤法、氧化镁法脱硫等。
2.1 石灰石-石膏法
石灰石-石膏法脱硫是世界上技术最成熟、运行情况最稳定、应用最广泛的一种脱硫技术, 特别在日本、德国、美国, 应用该工艺的机组容量约占脱硫装机总容量的80%以上。石灰石-石膏法脱硫工艺系统主要有:烟气系统、吸收氧化系统、浆液制备系统、石膏脱水系统、排放系统组成。该工艺主要是采用石灰石/石灰作为脱硫吸收剂, 经破碎磨细成粉状与水混合搅拌制成吸收浆液。在吸收塔内, 烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及从塔下部鼓入的空气进行氧化反应生成硫酸钙, 硫酸钙达到一定饱和度后, 结晶形成二水石膏。经过净化处理的烟气依次经过除雾器除去雾滴, 加热器加热升温后, 由增压风机经烟囱排放, 二水石膏经过浓缩、脱水得到的脱硫渣石膏可以综合利用。
2.2 氧化镁法
氧化镁烟气脱硫的基本原理是用Mg O的浆液吸收烟气中的SO2, 生成含水亚硫酸镁和硫酸镁, 此法在日本、台湾、东南亚得到了广泛应用。近年来, 在我国发展也很快, 具有广阔的前景。该法技术成熟、运行可靠, 脱硫效率高, 一般情况下可达95%~98%, 而石灰石-石膏法的脱硫效率仅90%左右。此外副产品 (如硫酸镁、亚硫酸镁/硫酸镁等) 在工业生产中具有较高的商业利用价值。我国氧化镁储量和产量均居世界第一位, 资源优势得天独厚, 该工艺适合我国国情, 应大力推广应用。氧化镁烟气脱硫技术在中小型热电行业是比较经济实用的一种脱硫方式。
3 干法烟气脱硫 (WFGD)
干法脱硫工艺主要是喷吸收剂工艺, 钙基或钠基的吸收剂以干态、湿润态或浆液喷入, 炉膛、省煤器或烟道, 脱硫效率可达50%~70%, 钙利用率达50%。该工艺流程短、无污水废酸排出、净化后烟温高、可利用烟囱排烟, 设备腐蚀小, 但脱硫效率低, 设备庞大。此方法较适合老电厂改造, 因为在电厂排烟流程中不需要增加什么设备, 就能达到脱硫目的。
3.1 电子束脱硫技术
电子束辐照法脱硫脱硝技术属回收法, 是一种物理方法和化学方法相结合的高新技术。该法的工艺流程由排烟预除尘、烟气冷却、氨的冲入、电子束照射和副产品捕集工序组成。其反应原理为锅炉所排出的烟气经过集尘器的粗滤处理之后进入冷却塔, 在冷却塔内喷射冷却水, 将烟气冷却到适合于脱硫、脱硝处理的温度 (约70℃) 。烟气的露点通常约为50℃, 被喷射呈雾状的冷却水在冷却塔内完全得到蒸发, 因此不产生任何废水。通过冷却塔后的烟气流进反应器, 在反应器进口处将一定的氨气、压缩空气和软水混合喷入, 加入氨的量取决于SOx和NOx浓度, 经过电子束照射后, 其中的氧、水蒸汽等分子转化为氧化力很强的OH、O、H2O等游离基, SOx和NOx在自由基的作用下生成中间物硫酸和硝酸。然后硫酸和硝酸与共存的氨进行中和反应, 生成粉状颗粒硫酸铵和硝酸铵的混合体。该法流程简单, 操作方便, 无水处理, 脱硫率可达到95%以上, 同时脱硝率在80%以上。该法的缺点是技术含量高, 成本昂贵。
3.2 循环流化床脱硫技术
循环流化床脱硫技术是20世纪70年代由德国鲁奇公司开发的一种新型脱硫技术, 其脱硫工艺由吸收剂制备、吸收塔、脱硫灰再循环、除尘器及控制系统等部分组成。该工艺一般采用干态的消石灰粉作为吸收剂, 也可采用其它对二氧化硫有吸收反应能力的干粉或浆液作为吸收剂。由锅炉排出的未经处理的烟气从吸收塔 (即流化床) 底部进入。脱硫后携带大量固体颗粒的烟气从吸收塔顶部排出, 进入再循环除尘器, 被分离出来的颗粒经中间灰仓返回吸收塔, 由于固体颗粒反复循环达百次之多, 故吸收剂利用率较高。由于硫化床的引入, 使得吸收剂可以多次循环, 吸收剂与烟气的接触时间得到延长, 吸收剂的利用率大大提高。该技术SO2脱除率可高达90%, 氧化氮排放量可减少70%左右。该法具有设备寿命长、维护量小, 负荷适应性好, 无须防腐, 良好的操作弹性以及脱硫剂利用率高、脱硫副产物排放少等优点。目前, 世界上最大的循环流化床干法脱硫装置已于2004年11月在山西华能榆社电厂投入运行, 两台300兆瓦机组的脱硫效率达91%以上。
4 半干法烟气脱硫 (SDFGD)
半干法烟气脱硫技术是加入锅炉尾部烟道中的脱硫剂是湿态的, 脱硫的最终产物是干态的, 即用吸收剂浆液一边吸收二氧化硫一边干燥的脱硫法。其机理为吸收剂与SO2发生化学反应, 水分或吸收剂的作用是调质, 脱硫灰作为辅助脱硫剂成分, 反应在气、固、液三相中进行。半干法兼有干法与湿法的一些特点, 既有湿法脱硫反应速度快、脱硫效率高的优点, 又具有干法无污水废酸排出、脱硫后产物易于处理的优点。
目前常用的方法有喷雾干燥法、炉内喷钙炉后增湿活化法等。相对于湿法烟气脱硫技术, 半干法烟气脱硫技术具有温降小、用水量少、投资少、工艺简单、便于已有旧设备改造、占地面积少等一系列有点。目前, 我国的半干法烟气脱硫技术研究还处于刚刚起步极端, 在实验室研究的基础上, 各地相继实施了一批中小锅炉示范工程。国外对半干法烟气脱硫技术的研究已经有10多年的历史, 作为湿法脱硫技术的有益补充, 已投入商业运行, 并积累了丰富的运行经验。
结语
脱硫技术在国外已经有多年的发展历史, 技术成熟, 脱硫效率高, 但其设备投资昂贵, 运行费用高。对于众多的中小电厂, 脱硫是一笔不小的开支。以上的各种烟气脱硫技术在脱除SO2的过程中均取得了一定的经济、社会和环保效益, 但是均存在着相应的不足。脱硫工程公司的技术人员要认真吸收国内外火电厂在脱硫工作中已取得的成果和经验教训, 着重分析研究国内电力行业引进试点厂的情况, 针对各火电厂锅炉的具体情况, 选择经济性好、能稳定运行的脱硫工艺。
摘要：概述了烟气中二氧化硫对环境的危害, 介绍了几种主要的燃煤电厂烟气脱硫技术, 对各种脱硫工艺的优缺点以及主要影响因素进行了总结与分析。
关键词：燃煤电厂,二氧化硫,脱硫
参考文献
[1]陈振峰.燃煤电厂烟气脱硫技术综述[J]西北电力技术, 2005, (3) :50-52.
[2]赵鹏高.火电厂烟气脱硫关键技术与设备国产化规划[J].电力环境保护, 2000, 16 (2) :28-32.
国内烟气脱硫的技术 篇10
关键词：烟气,脱硫,技术
我国目前的经济条件与技术条件还不允许象发达国家那样投入大量的人力与财力, 并且在对二氧化硫的治理方面起步很晚, 至今还处于摸索阶段, 国内一些电厂的烟气脱硫装置大部分欧洲、美国、日本引进的技术, 或者是试验性的, 且设备处理的烟气量很小, 还不成熟。不过由于近几年国家环保要求的严格, 脱硫工程是所有新建电厂必须的建设的。因此我国开始逐步以国外的技术为基础研制适合自己国家的脱硫技术。以下是国内在用的脱硫技术中较为成熟的一些, 由于资料有限只能列举其中的一些供读者阅读。
1 石灰石———石膏法烟气脱硫工艺。
石灰石———石膏法脱硫工艺是世界上应用最广泛的一种脱硫技术, 日本、德国、美国的火力发电厂采用的烟气脱硫装置约90%采用此工艺。它的工作原理是:将石灰石粉加水制成浆液作为吸收剂泵入吸收塔与烟气充分接触混合, 烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及从塔下部鼓入的空气进行氧化反应生成硫酸钙, 硫酸钙达到一定饱与度后, 结晶形成二水石膏。经吸收塔排出的石膏浆液经浓缩、脱水, 使其含水量小于10%, 然后用输送机送至石膏贮仓堆放, 脱硫后的烟气经过除雾器除去雾滴, 再经过换热器加热升温后, 由烟囱排入大气。由于吸收塔内吸收剂浆矣毹过循环泵反复循环与烟气接触, 吸收剂利用率很高, 钙硫比较低, 脱硫效率可大于95%。
2 旋转喷雾干燥烟气脱硫工艺。
喷雾干燥法脱硫工艺以石灰为脱硫吸收剂, 石灰经消化并加水制成消石灰乳, 消石灰乳由泵打入位于吸收塔内的雾化装置, 在吸收塔内, 被雾化成细小液滴的吸收剂与烟气混合接触, 与烟气中的SO2发生化学反应生成Ca SO3, 烟气中的SO2被脱除。与此同时, 吸收剂带入的水分迅速被蒸发而干燥, 烟气温度随之降低。脱硫反应产物及未被利用的吸收剂以干燥的颗粒物形式随烟气带出吸收塔, 进入除尘器被收集下来。脱硫后的烟气经除尘器除尘后排放。为了提高脱硫吸收剂的利用率, 一般将部分除尘器收集物加入制浆系统进行循环利用。该工艺有两种不同的雾化形式可供选择, 一种为旋转喷雾轮雾化, 另一种为气液两相流。喷雾干燥法脱硫工艺具有技术成熟、工艺流程较为简单、系统可靠性高等特点, 脱硫率可达到85%以上。该工艺在美国及西欧一些国家有一定应用范围 (8%) 。脱硫灰渣可用作制砖、筑路, 但多为抛弃至灰场或回填废旧矿坑。
3 磷铵肥法烟气脱硫工艺。
磷铵肥法烟气脱硫技术属于回收法, 以其副产品为磷铵而命名。该工艺过程主要由吸附 (活性炭脱硫制酸) 、萃取 (稀硫酸分解磷矿萃取磷酸) 、中与 (磷铵中与液制备) 、吸收 (磷铵矣胙硫制肥) 、氧化 (亚硫酸铵氧化) 、浓缩干燥 (固体肥料制备) 等单元组成。它分为两个系统:烟气脱硫系统———烟气经高效除尘器后使含尘量小于200mg/Nm3, 用风机将烟压升高到7000Pa, 先经文氏管喷水降温调湿, 然后进入四塔并列的活性炭脱硫塔组 (其中一只塔周期性切换再生) , 控制一级脱硫率大于或等于70%, 并制得30%左右浓度的硫酸, 一级脱硫后的烟气进入二级脱硫塔用磷铵浆液洗涤脱硫, 净化后的烟气经分离雾沫后排放。肥料制备系统———在常规单槽多浆萃取槽中, 同一级脱硫制得的稀硫酸分解磷矿粉 (P2O5含量大于26%) , 过滤后获得稀磷酸 (其浓度大于10%) , 加氨中与后制得磷氨, 作为二级脱硫剂, 二级脱硫后的料浆经浓缩干燥制成磷铵复合肥料。
4 炉内喷钙尾部增湿烟气脱硫工艺。
炉内喷钙加尾部烟气增湿活化脱硫工艺是在炉内喷钙脱硫工艺的基础上在锅炉尾部增设了增湿段, 以提高脱硫效率。该工艺多以石灰石粉为吸收剂, 石灰石粉由气力喷入炉膛850~1150℃温度区, 石灰石受热分解为氧化钙与二氧化碳, 氧化钙与烟气中的二氧化硫反应生成亚硫酸钙。由于反应在气固两相之间进行, 受到传质过程的影响, 反应速度较慢, 吸收剂利用率较低。在尾部增湿活化反应器内, 增湿水以雾状喷入, 与未反应的氧化钙接触生成氢氧化钙进而与烟气中的二氧化硫反应。当钙硫比控制在2.0~2.5时, 系统脱硫率可达到65~80%。由于增湿水的加入使烟气温度下降, 一般控制出口烟气温度高于露点温度10~15℃, 增湿水由于烟温加热被迅速蒸发, 未反应的吸收剂、反应产物呈干燥态随烟气排出, 被除尘器收集下来。该脱硫工艺在芬兰、美国、加拿大、法国等国家得到应用, 采用这一脱硫技术的最大单机容量已达30万千瓦。
5 烟气循环流化床脱硫工艺。
烟气循环流化床脱硫工艺由吸收剂制备、吸收塔、脱硫灰再循环、除尘器及控制系统等部分组成。该工艺一般采用干态的消石灰粉作为吸收剂, 也可采用其它对二氧化硫有吸收反应能力的干粉或浆液作为吸收剂。由锅炉排出的未经处理的烟气从吸收塔 (即流化床) 底部进入。吸收塔底部为一个文丘里装置, 烟气流经文丘里管后速度加快, 并在此与很细的吸收剂粉末互相混合, 颗粒之间、气体与颗粒之间剧烈磨擦, 形成流化床, 在喷入均匀水雾降低烟温的条件下, 吸收剂与烟气中的二氧化硫反应生成Ca SO3与Ca SO4。脱硫后携带大量固体颗粒的烟气从吸收塔顶部排出, 进入再循环除尘器, 被分离出来的颗粒经中间灰仓返回吸收塔, 由于固体颗粒反复循环达百次之多, 故吸收剂利用率较高。此工艺所产生的副产物呈干粉状, 其化学成分与喷雾干燥法脱硫工艺类似, 主要由飞灰、Ca SO3、Ca SO4与未反应完的吸收剂Ca (OH) 2等组成, 适合作废矿井回填、道路基础等。典型的烟气循环流化床脱硫工艺, 当燃煤含硫量为2%左右, 钙硫比不大于1.3时, 脱硫率可达90%以上, 排烟温度约70℃。此工艺在国外目前应用在10~20万千瓦等级机组。由于其占地面积少, 投资较省, 尤其适合于老机组烟气脱硫。
6 海水脱硫工艺。
海水脱硫工艺是利用海水的碱度达到脱除烟气中二氧化硫的一种脱硫方法。在脱硫吸收塔内, 大量海水喷淋洗涤进入吸收塔内的燃煤烟气, 烟气中的二氧化硫被海水吸收而除去, 净化后的烟气经除雾器除雾、经烟气换热器加热后排放。吸收二氧化硫后的海水与大量未脱硫的海水混合后, 经曝气池曝气处理, 使其中的SO32-被氧化成为稳定的SO42-, 并使海水的PH值与COD调整达到排放标准后排放大海。海水脱硫工艺一般适用于靠海边、扩散条件较好、用海水作为冷却水、燃用低硫煤的电厂。海水脱硫工艺在挪威比较广泛用于炼铝厂、炼油厂等工业炉窑的烟气脱硫, 先后有20多套脱硫装置投入运行。近几年, 海水脱硫工艺在电厂的应用取得了较快的进展。此种工艺最大问题是烟气脱硫后可能产生的重金属沉积与对海洋环境的影响需要长时间的观察才能得出结论, 因此在环境质量比较敏感与环保要求较高的区域需慎重考虑。
7 电子束法脱硫工艺。
该工艺流程有排烟预除尘、烟气冷却、氨的充入、电子束照射与副产品捕集等工序所组成。锅炉所排出的烟气, 经过除尘器的粗滤处理之后进入冷却塔, 在冷却塔内喷射冷却水, 将烟气冷却到适合于脱硫、脱硝处理的温度 (约70℃) 。烟气的露点通常约为50℃, 被喷射呈雾状的冷却水在冷却塔内完全得到蒸发, 因此, 不产生废水。通过冷却塔后的烟气流进反应器, 在反应器进口处将一定的氨水、压缩空气与软水混合喷入, 加入氨的量取决于SOx浓度与NOx浓度, 经过电子束照射后, SOx与NOx在自由基作用下生成中间生成物硫酸 (H2SO4) 与硝酸 (HNO3) 。然后硫酸与硝酸与共存的氨进行中与反应, 生成粉状微粒 (硫酸氨 (NH4) 2SO4与硝酸氨NH4NO3的混合粉体) 。这些粉状微粒一部分沉淀到反应器底部, 通过输送机排出, 其余被副产品除尘器所分离与捕集, 经过造粒处理后被送到副产品仓库储藏。净化后的烟气经脱硫风机由烟囱向大气排放。
8 氨水洗涤法脱硫工艺。
该脱硫工艺以氨水为吸收剂, 副产硫酸铵化肥。锅炉排出的烟气经烟气换热器冷却至90~100℃, 进入预洗涤器经洗涤后除去HCI与HF, 洗涤后的烟气经过液滴分离器除去水滴进入前置洗涤器中。在前置洗涤器中, 氨水自塔顶喷淋洗涤烟气, 烟气中的SO2被洗涤吸收除去, 经洗涤的烟气排出后经液滴分离器除去携带的水滴, 进入脱硫洗涤器。在该洗涤器中烟气进一步被洗涤, 经洗涤塔顶的除雾器除去雾滴, 进入脱硫洗涤器。再经烟气换热器加热后经烟囱排放。洗涤工艺中产生的浓度约30%的硫酸铵溶液排出洗涤塔, 可以送到化肥厂进一步处理或直接作为液体氮肥出售, 也可以把这种溶液进一步浓缩蒸发干燥加工成颗粒、晶体或块状化肥出售。
探讨电厂烟气治理及脱硫脱硝技术 篇11
关键词：电厂 烟气治理 脱硫脱硝
燃煤电厂在发电的过程中，对大气环境的污染非常严重，特别是燃煤锅炉的烟气，它排放出的烟尘和氮氧化合物是我国重要的工业污染源，会导致酸雨或者光化学烟雾的形成，给经济发展带来很大的损失，同时严重影响人们身体健康，必须加以治理。治理的关键是减少氮氧化合物和二氧化硫的排放，所以烟气的脱硫脱硝技术显得至关重要，必须加强改进脱硫脱硝技术，提高环境污染的治理措施，缓解大气污染。
1 电厂烟气的特点及危害
火电厂在发电的过程中锅炉燃烧产生大量的烟气，这些烟气中含有很多的有害气体，比如二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫、氯化物、氟化物等。污染物排放的比重与矿物质中物质的构成有着密切的联系，另外烟气的排放量根据锅炉设备的不同而存在差别，锅炉排放的烟气温度高，一般在1200摄氏度以上，污染物的浓度比较低，所以在气态物质回收放慢的难度比较大。点成烟气与一定的温度和湿度，烟气高出环境空气很多，而且电厂一般使用高烟筒排放，所以烟气的扩散范围广，烟气中的二氧化硫的转化是一个缓慢的过程，传输距离比较远，对大气环境有深远的影响。
电厂燃气中的有害物质不仅危害人类身体健康，而且会影响我国工农业生产，影响我国经济的发展。有些电厂周围的农村，农作物出现异常，比如在白菜包心、棉花吐絮的时节，大量的烟尘造成农作物减产，电厂因此要支付大量的赔款。另外对于电厂自身来说，大量的烟气排放，加剧引风机的磨损，严重影响机组的发电与安全。
2 电厂烟气治理的有效措施
电厂烟气严重影响人类的生存环境，所以必须采取有效的治理措施，缓减环境污染的问题，提高生态环境的质量。具体的措施应该用全面的、发展的、长远的、综合的眼光看待治理问题，在治理污染的同时做好预防措施，科学、合理的利用各种资源，实现资源的可持续发展，提高生态环境质量。
2.1 推广除尘设备
除尘设备是燃煤电厂最直接的治理燃气的方法，比较常用的除尘设备有旋转式除尘器、电除尘器等，其中电除尘器的应用成本比较低，而且效率高，所以，电厂应该大力推广使用电除尘器进行除尘。
2.2 改进技术
推广除尘设备只是电厂治理烟气污染的权宜之计，根本的方法还要提高治理烟气的技术，利用科学的技术，有效的除去烟气中的有害物质，才能較好的缓解环境污染问题。所以，电厂要积极关注治理废气的新技术，加大技术的投资，不断完善、改进落后的技术，尽量采用废弃治理技术和洁净煤技术进行处理，将全面利用能源与防治电气污染相结合，做到应用科技手段，切实解决电气污染问题。
2.3 积极开发绿色新型能源
推广设备、改进技术都是治理污染的有效措施，但是要想彻底的治理电气污染，就要找到一种无污染的新型能源代替煤燃烧，彻底解决煤气燃烧带来的大气污染问题。新能源的开发是一个缓慢的过程，在寻找新能源的过程中，我们要积极推行能源节约，降低能源的消耗，提高能源经济效益，使环境保护与经济建设相协调。同时严格控制污染源，做好污染的预防工作，积极开发节能、绿色能源，提高环境效益。
3 烟气脱硫脱硝技术
电厂的污染比较大，烟气中含量比较多的有害物质是二氧化硫等氮氧化合物，所以电厂控制污染的措施主要是控制二氧化硫的含量。控制二氧化硫的方法有很多，烟气脱硫和燃烧脱硝是两种比较常用的方法，在电厂中应用比较广泛，能够有效的减少燃气中的有害气体的排放，缓解电厂发电带来的大气污染问题。
3.1 脱硫技术
脱硫技术有三个关键处理点，燃烧前、中、后，燃烧前采用物理性脱硫，脱硫的主要对象是煤炭中的矿物硫成分，利用磁特性减少煤炭中硫元素的含量；燃烧中采用化学方法进行脱硫，在煤炭高温燃烧时，添加固硫剂成分，是它与煤炭燃烧中的产生的含硫化合物发生反应，生成固体硫酸盐，硫酸盐会随炉内残渣排除；燃烧后采用FGD脱硫方法，这是防止二氧化硫排放到空气中的最后一道关卡，可以采用湿法、半干法或者干法进行脱硫。其中湿法脱硫一般选用强碱性溶液作为二氧化硫的吸收皿，再结合石膏辅助吸硫，产生强烈的吸硫效果，这种方法的吸硫作用比较大，被广泛应用于燃煤电厂中，尤其适合用于低、中、高硫煤。半干法脱硫使用的是碱性粉末，主要通过高温蒸发，生成固态粉末。它的脱硫效果没有湿法脱硫那么强，但是设备、运行、维修均比较简单，也颇受电厂的欢迎。还有一种是干法脱硫，它主要通过选取颗粒状或者粉状的吸收剂，利用催化反映，减少二氧化硫的排放。此方法反应慢，比较耗时，但是操作简单，成本低，也被广泛应用于除硫工作中。
3.2 脱硝技术
脱硝技术主要是减少烟气中的氮氧化合物，主要方法是从燃烧的过程中减少氮氧化合物的生成，另外还有对燃烧后氮氧化合物的生成。首先减少氮氧化合物的生成可以从减少锅炉内氧气的密度出发，减少煤气在高温环境下的时间。具体的方法可以采用溶液内反应、催化还原反应以及粉末吸附等方法，方法过程和原理与脱硫类似。粉末吸附要选择具有良好吸附功能的物质，比如活性炭；溶液内反应与脱硫类似，选用强碱性溶液；催化还原可以选择N元素的化合价元素，使有害的氮氧化合物变成无公害的。另外还有一种电子束处理技术，这样技术主要是利用含有电子能量的800MeV-1MeV的电子束照射烟气，通过这种方法将烟气中的二氧化硫和转化为硝硫铵和硫酸铵。这种技术有比较广泛的发展前景，已经开始走向工业化，现已经被很多企业采用。
3.3 脱脂脱硫技术的发展趋势
随着科技的发展，我国对烟气脱硫脱脂技术研究会更加深入。目前我国的脱脂脱硫技术仍然以干法为主，未来可能会加大对脱硫脱硝湿法的研究，更加关注降低成本、减少风险、提高效益的脱硫脱硝技术。总之，这些脱硫脱硝技术方法中，无论哪一种研究、开发、利用，都要考虑电厂自身的实际情况，结合我国的国情，注重研究效率高、能耗低、操作简单、成本低的脱硫脱硝技术，创造一条可持续发展的道路。
4 结语
电厂在燃煤发电过程中会产生大量的废烟、废气，造成大气污染，严重影响我国经济的发展。所以，电厂要采取有效的治理措施，减少排污量，提高技术管理水平，积极寻找节能、绿色环保的新能源代替煤炭资源的燃烧。同时努力改进脱硫脱硝技术，减少排放到大气中的碳氧有害物质，实现环境保护与经济发展和谐共处的局面。
参考文献：
[1]王善波.燃煤电厂烟气脱硫脱硝及治理策略[J].城市建设理论研究（电子版），2014（5）：149-150.
[2]王磊.燃煤电厂烟气治理策略及脱硫脱硝技术[J].科技与创新，2014（10）：153-154.
[3]王喜军.燃煤电厂烟气治理策略及脱硫脱硝技术[J].科技传播，2013（14）：175-176.
脱硫烟气 篇12
关键词：FGD,石灰石 (CaCO3) ,pH值
0 引言
湿法脱硫工艺主要采用石灰石作为脱硫吸收剂, Ca CO3经破碎磨细成粉状与水混合搅拌制成吸收浆液。在吸收塔内, 吸收浆液与烟气逆流接触混合, 烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙发生化学反应, 二氧化硫从烟气中去除, 反应产物被鼓入的空气氧化, 最终产物为石膏。脱硫后的烟气依次经过除雾器除去雾滴, 经烟囱排放。根据双膜理论, 该工艺分下列步骤进行:
①SO2在气流中的扩散;
②扩散通过气膜;
③SO2被吸收, 由气态转入液态, 生成水合物:
④SO2的水合物和离子在液膜中扩散;
⑤石灰石的颗粒表面溶解, 由固相转入液相:
⑦氧化:SO32-+1/2O2→SO42-;
⑧结晶分离:
1 p H值对吸收效率的影响 (图1)
从反应方程来看, p H处于高值时浆液中石灰石浓度大, 二氧化硫的吸收效速率更快[3]。实践操作中, 应该使p H值维持在一个较高的水平, 以提高SO2的吸收效率。通常可通过添加石灰石浆液来调节吸收p H值, 但要把握一个度, 并非p H值越高越好。浆液的p H值高, SO2会更快吸收, 而浆液的p H值低, 则可促进钙离子析出。另外, 适当调高吸收塔浆液的p H值, 有助于提高脱硫效率。这是因为, 浆液p H值高, 说明浆液中石灰石浓度大, 有利于快速脱硫;当p H超过5.8, 浆液中氢离子减少, 会阻碍Ca+析出, 以致脱硫效率不升反降;当p H值为5.9时, 浆液中所含Ca CO3浓度达到2.98%, Ca SO4·2H2O的浓度也低于90%。由此可见, 此时SO2和吸收剂并未充分反应, 使得石灰石利用率低下, 由此得到的石膏纯度也达不到要求。p H处于低值时, 碳酸钙含量减少, 当p H值下降到4.5时几乎不能再吸收二氧化硫。因此浆液中p H值的控制相当重要, 过高或过低都不可取。通常, 浆液的p H值宜控制在5.0~5.8, 能使脱硫反应的Ca/S保持在1.02左右, 这种脱硫效率较为理想。
2 p H值控制与结垢
脱硫终产物亚硫酸盐和硫酸盐在水中的溶解度较小, 吸收塔内的悬浮液无法将全部终产物吸收时, 无法吸收的终产物就会沉积成晶体。当相对饱和浓度达到一定值, 由终产物沉积而成的晶体便会在悬浮液中已有的石膏晶体表面生长;饱和度达到更高值时生成晶核, 同时, 晶体也会在其它物体表面生长, 使吸收塔内壁结垢。
p H值是能够对溶质溶解度产生影响的一个主要因素。若吸收液的p H值剧烈变动, 当p H处于低值, 会降低硫酸盐的溶解度, 同时使亚硫酸盐的溶解度急剧上升, 在这一过程中会生成大量石膏, 并且最终形成硬垢;当p H处于高值, 会降低亚硫酸盐溶解度, 同时析出亚硫酸盐形成软垢。
2.1 硬垢的形成于p H值的控制
通常, 我们把结晶硫酸钙形成的垢称为硬垢。当石膏浆液的相对饱和浓度达到定值, 石膏将按异相成核作用从悬浮液中晶体表面生长。当饱和度达到更高值, 也就是在超出引起均相成核作用的临界饱和度的情况下, 石膏浆液中会形成新晶核。与此同时, 吸收塔内也会有微小晶核生长, 形成坚硬垢淀, 并作为石膏结晶析出。通常石膏的临界相对饱和浓度只有达到140%时才会发生均相成核作用。但是当p H处于低值, 会析出少量石膏结晶的垢。因此, 必须使p H维持在一个相对稳定的状态, 以防结晶的垢析出。
当浆液中亚硫酸钙浓度偏高时就会作为结晶与硫酸钙同时析出并生成混合结晶[Ca (SO3) x· (SO4) x·1/2H2O], 即CSS垢。CSS在吸收塔内各组件表面以低于石膏垢生长的速度生长并逐渐形成片状垢层。但氧化后这种垢层很少出现。p H处于低值时能够充分氧化。实践中, 可通过控制p H值来防垢。
2.2 软垢的形成于p H值的控制
水中Ca SO3·1/2H2O的溶解度仅能达到0.0043g/100g H2O (18℃) 。若在p H处于高值的情况下运行湿法脱硫装置, 由于吸收塔所吸收的SO2在浆液中所存在SIV离子为SO32-形式, 有可能使亚硫酸钙饱和度超出其形成均相成核作用所要求的临界饱和度, 而在塔壁和部件表面结晶。晶核逐渐长大会形成柔软、叶状且有一定厚度的垢层并堵塞设备, 阻碍设备正常运。这类垢物就是软垢, 其叶状形态极易改变。
软垢的生成主要取决于p H值的高低。实际操作中, 必须严格控制吸收塔内的p H值, 以避免软垢生成。
3 p H值与防腐
3.1 设备腐蚀机理
①烟气中所含的酸性气体 (如SO2、HCI、HF等) 一旦接触液体就会发生反应生成酸液, 酸液中所含的酸性离子会腐蚀金属, 而且能通过扩散渗透破坏防腐内衬;②金属表面与水及电解质反应形成电化学腐蚀, 焊缝部位腐蚀程度较为严重;③结晶腐蚀:溶液中所含的硫酸盐、亚硫酸盐在防腐内衬上扩散渗透, 系统停止运行时吸收塔内的浆液慢慢变干, 亚硫酸盐和硫酸盐逐渐以晶体形式析出, 防腐内衬毛细孔中的晶体体积膨胀后形成应力, 尤其是带结晶水的盐在干湿环境频繁交替的情况下体积迅速膨胀, 所产生的应力作用明显增强, 并最终导致剥离损坏;④环境温度的影响:GGH故障或循环液系统发生故障时, 吸收塔内的烟气逐渐升温, 使得防腐内衬的许用应力下降。由于基体的膨胀系数与防腐内衬有所差异, 导致二者不能同步膨胀。另外, 频繁、迅速的温度变动, 所形成的应力会使内衬粘接降低其强度。另外, 温度迅速变化会对防腐材料抗渗及耐腐蚀性能的发挥造成不良影响, 同时会造成腐蚀材料加速老化。一般情况下, 防腐内衬施工极易出现质量缺陷, 比如裂纹、气泡等, 介质在受热应力的影响下扩散渗透后会严重也会使防腐材料加速老化, 破坏其防腐性能。
3.2 p H值与防腐
吸收塔内p H值的控制对腐蚀有一定影响。吸收塔中浆液的p H值通常高于烟道等部位, 而且塔内均设有防腐措施, 因此氢离子腐蚀现象几乎不存在。但由氯离子作为一种去钝化剂存在于浆液中, 因此CI-的腐蚀通常解释为CI-通过破坏钢材表面钝化膜使钢材局部出现点腐蚀现象。p H值的控制与氯离子的腐蚀作用和应力腐蚀作用密切相关, p H处于低值时腐蚀作用较为明显。
现阶段用于石膏浆液脱硫设备所选的金属材料的p H值, 大部分设定为4.0-6.0之间, 有的也能达到甚至4.5-6.0, 低于4.0的金属材料一般会发生酸碱腐蚀。
4 影响PH值的重要因素
4.1 Ca/S
钙硫比又称吸收剂耗量比, 定义为每脱除1mol二氧化硫加入的石灰石的摩尔数, 理论Ca/S=1.Ca/S越高表明浆液中p H值越高, 反之越低。
4.2 L/G
在湿法石灰石-石膏FGD工艺中, 液气比 (L/G) 指吸收塔洗涤单位体积烟气需要含碱性吸收剂的循环浆液体积。液气比是系统中的一项重要运行参数, 对FGD系统的技术性能与经济性的影响作用比较明显, 通过液气比比值可分析出吸收过程推动力的大小与吸收速率。L/G越大表明p H值越大。
4.3 原烟气质量
烟气经过电除尘器除尘后, 仍会含有一定的粉尘。烟尘中不断溶出一些重金属物质如Hg、Mn、Cd、Zn等, 会降低吸收塔浆液中的p H值。从而降低脱硫效率。另一方面, 烟气中的酸性物质增加也是导致p H下降的重要因素。
4.4 石灰石品质的影响
石灰石中含碳酸镁、三氧化二铁、三氧化二铝等杂质均为酸易溶物, 在进入吸收塔后产生易溶的镁、铁、铝盐类。浆液循环的过程逐步富集起来, 因大量非Ca2+的存在, 会弱化碳酸钙在溶液体系中的溶解和电离, 影响p H值, 降低脱硫效率。同时杂质的存在影响石膏品质。
5 总结
综上所述, p H值作为石膏浆液酸碱度的度量, 是脱硫系统中须重点关注的一项运行参数。在化学反应中应实时关注p H值的变化, 以确保环境指标符合设计要求。在湿法烟气脱硫系统运行中, 脱硫设备的运行状态以及脱硫效率与p H值的高低变化有直接的关系。p H值若高控则提高了系统碱度, 从而提高脱硫效率, 但降低了石灰石利用率, 增大了结垢倾向, 石膏品质受到影响。p H值降低则增加系统酸度, 提高了石灰石利用率, 有利于石膏晶体形成, 但增大了腐蚀倾向, 降低了系统可靠性和脱硫效率。因此, 浆液p H值的控制应根据电厂实际情况, 在达到要求脱硫率的前提下谋求最佳值。一般控制p H在5.0-5.8为最佳范围。
6 合理控制p H值的有效措施
针对大唐华银金电I期脱硫系统的实际运行情况, 提出以下有效整改措施:
①加强对FGD制浆系统的调整, 保证供浆密度在1200Kg/m3。石料入仓粒径控制不超过15mm, 石料氧化钙含量必须达到53%, 低、高镁石灰石掺配比不超过3:1。
②在低负荷低硫份时间段, 控制吸收塔浆液p H在5.0-5.2, 当主机负荷及硫份已升至极限及各参数都达到稳定后, p H值维持在5.3左右且尽可能低控。
③合理调整Ca/s、G/L。在烟气脱硫过程中, 通过自动调节回路或加入工艺过程中的吸收剂剂量, 使浆液的p H值接近理想最佳值, 用最低吸收剂量达到最高脱硫效率。
④加强脱硫前的工艺效率, 即提高烟气除尘效率。
⑤提升工艺废水排放率。降低工艺废水中的酸性物质, 从而使得p H值控制在合理范围内。
⑥合理使用脱硫增效剂, 该用必用, 用必用好。在脱硫系统运行过程中尽可能使p H值低控, 确保良好的设备运行环境。
参考文献
[1]周志祥等.火电厂湿法烟气脱硫技术手册[M].北京:中国电力出版社, 2006:32-37.
[2]武文江.石灰石—石膏湿法烟气脱硫技术[M].中国水利水电出版社, 2005.
[3]孙克勤.电厂烟气脱硫设备及运行[M].中国电力出版社, 2007.
[4]王文宗, 武文江.火电厂烟气脱硫及脱销实用技术[M].中国水利水电出版社, 2008.