有图有真相-干法、半干法、湿法脱硫-太详细.pdf
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1、脱硫工艺是用湿法、半湿法还是干法,看 完这篇就知道了 导读 目前烟气脱硫技术种类达几十种, 按脱硫过程是否加水和脱硫产物的干湿形 态,烟气脱硫分为:湿法、半干法、干法三大类脱硫工艺。 湿法脱硫技术较为成熟,效率高,操作简单。 一、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
2、、 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。 技术路线 A、石灰石石灰 -石膏法 原理: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( CaSO3)可以抛弃,也可以氧化为硫酸钙(CaSO4),以石膏 形式回收。 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。 目前传统的石灰石 /石灰石膏法烟气脱硫工艺在现在的中国市场应用是比 较广泛的, 其采用钙基脱硫剂吸收二氧化硫后生成的亚硫酸钙、硫酸钙,由于其 溶解度较小, 极易在脱硫塔内及管道内形成结垢、堵塞现象
3、。 对比石灰石法脱硫 技术,双碱法烟气脱硫技术则克服了石灰石石灰法容易结垢的缺点。 B 、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。 C、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
4、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。 工艺路线 1. 石灰石(石灰) -石膏湿法烟气脱硫工艺 石灰石(石灰)石膏脱硫系统包括烟气换热系统、吸收塔脱硫系统、脱硫浆 液制备系统、 亚硫酸钙氧化系统、 石膏脱水系统等几部分; 该工艺是目前世界上 最成熟应用最广泛的技术。 其脱硫过程为: 烟气经过除尘器、 换热系统进入脱硫塔, 在吸收塔与石灰乳 浊液接触,浆液吸收烟气中的SO2,生成 CaSO3 ,随后经过 CaSO3 氧化系统 被氧化成 CaSO4,
5、即石膏。本工艺脱硫效率可以达到95% 以上,适用范围广, 工艺成熟, 运行稳定, 是大中型煤电厂脱硫工艺的首选方法之一。工艺流程见下 图: 2. 氧化镁 -七水硫酸镁回收法烟气脱硫工艺 氧化镁法脱硫的基本原理与石灰石(石灰)法类同, 即以氧化镁浆液吸收烟 气中的 SO2,主要生成三水和多水亚硫酸镁,然后经氧化生成稳定和溶解态的 硫酸镁,再对硫酸镁进行提浓结晶, 最后生成 MgSO4 7H2O 成品;其简要工艺 流程如下图。 3.双碱法烟气脱硫工艺 双碱法是用可溶性的碱性清液作为吸收剂在吸收塔中吸收SO2,然后将大 部分吸收液排出吸收塔外再用石灰乳对吸收液进行再生。 由于在吸收和吸收液处理中,
6、使用了两种不同类型的碱, 故称为双碱法。 双 碱法包括了钠钙、 镁钙、钙钙等各种不同的双碱工艺。钠钙双碱法是较为常用的 脱硫方法之一,成功应用于电站和工业锅炉。 4. 湿式氨法烟气脱硫工艺 氨法脱硫工艺是采用氨作为吸收剂除去烟气中的SO2 的工艺,该工艺过程 一般分成三大步骤:硫吸收、中间产品处理、副产品制造;根据过程和副产物的 不同,又可分为氨 -硫铵肥法、氨 -磷铵肥法、氨 -酸法、氨 -亚硫酸铵法等; 该工艺主要由脱硫洗涤系统、浓缩系统、烟气系统、氨贮存系统、硫酸铵生 产系统(若非氨 -硫铵法则是于其工艺相对应的副产物制造系统)、电气自动控 制系统等组成。 5. 电石渣 -石膏法烟气脱硫
7、工艺 电石是有机合成工业的重要原料,主要用于生产乙炔, 进一步生产聚氯乙烯 (PVC)、醋酸乙烯( VAc )、氯丁橡胶( CR)等化工产品及金属加工(切割 焊接等)。电石渣是电石生产乙炔时产生的废渣,主要成分除Ca(OH )2 外, 还含有 Fe2O3 、SiO2、Al2O3 等金属的氧化物、氢氧化物及少量有机物。 电石渣中含有的大量Ca(OH)2 呈强碱性,是良好的二氧化硫吸收剂。试 验结果表明,电石渣的脱硫能力比商品Ca(OH )2 高 20,而产品成本仅为 商品 Ca(OH)2 的三分之一。 其工艺流程与石灰石 -石膏法基本相同,包含烟气系统、脱硫剂制备系统、 吸收循环系统、副产物处理
8、及电气自动控制等系统。 6. 造纸白泥 -石膏法烟气脱硫工艺 造纸白泥的主要成分有CaCO3 、MgO 、SiO2 等,其中 CaCO3 、MgO 、 易溶于水,溶于水后呈碱性, 是用于脱硫的主要成分, 且由于其中含有 Ca、Mg 、 Na 等多种碱性成分,其综合脱硫性能要相对优于单独的石灰石/ 石灰粉做脱硫剂 的效果。 其工艺流程与石灰石 -石膏法基本相同,包含烟气系统、脱硫剂制备系统、 吸收循环系统、副产物处理及电气自动控制等系统。 二、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, 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
9、置、无污 水处理系统等。 缺点:但反应速度慢,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碳吸附法、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。 干法烟气脱硫技术在钢铁行业中已经有应用于于大型转炉和高
10、炉的例子,对 于中小型高炉该方法则不太适用。 干法脱硫技术的优点是工艺过程简单, 无污水、 污酸处理问题,能耗低,特别是净化后烟气温度较高,有利于烟囱排气扩散,不 会产生“白烟”现象,净化后的烟气不需要二次加热,腐蚀性小;其缺点是脱硫 效率较低,设备庞大、投资大、占地面积大,操作技术要求高。常见的干法脱硫 技术有。 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),再与水反应 生成 H2SO4 ,饱和后的活性碳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 和单质硫,即可以有效地控制 SO2 的排放,又
11、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。 B 、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 C 、荷电干式吸收剂喷射脱硫法(CDSI): 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,
12、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。 D 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(
13、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的,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
14、硫技术进行探索和研究。 三、 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、粉末一颗粒喷动床脱硫、 烟道喷射脱硫等。 A 喷雾干燥法: 喷雾干燥脱硫方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 6585。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CaSO 、CaSO ,易处理,没有严重的设备腐蚀和 堵塞情况
15、,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。 B 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 ): 水溶液改为喷入 CaO 或 Ca(OH):粉末和水雾。与干法脱硫系统相比,
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