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湿法脱硫技术
专题   工业锅炉脱硫脱销
 
湿法脱硫技术
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特别推荐:《工业锅炉》征订 2014/1/2 11:19:24
 
 

湿法脱硫,特点是脱硫系统位于烟道的末端、除尘器之后,脱硫过程的反应温度低于露点,所以脱硫后的烟气需要再加热才能排出。由于是气液反应,其脱硫反应速度快、效率高、脱硫添加剂利用率高,如用石灰做脱硫剂时,当Ca/S=1时,即可达到90%的脱硫率,适合大型燃煤电站的烟气脱硫。但是,湿法烟气脱硫存在废水处理问题,初投资大,运行费用也较高。

1概述

湿法脱硫,特点是脱硫系统位于烟道的末端、除尘器之后,脱硫过程的反应温度低于露点,所以脱硫后的烟气需要再加热才能排出。由于是气液反应,其脱硫反应速度快、效率高、脱硫添加剂利用率高,如用石灰做脱硫剂时,当Ca/S=1时,即可达到90%的脱硫率,适合大型燃煤电站的烟气脱硫。但是,湿法烟气脱硫存在废水处理问题,初投资大,运行费用也较高。

2技术方法

湿法脱硫大致可以分为以下两种:

石膏法

该技术与抛弃法的区别在于向吸收塔的浆液中鼓入空气,强制使CaSO3都氧化为CaSO4(石膏),脱硫的副产品为石膏。同时鼓入空气产生了更为均匀的浆液,易于达到90 %的脱硫率,并且易于控制结垢与堵塞。由于石灰石价格便宜,并易于运输与保存,因而自8 0年代以来石灰石已经成为石膏法的主要脱硫剂。当今国内外选择火电厂烟气脱硫设备时,石灰石/石膏强制氧化系统成为优先选择的湿法烟气脱硫工艺。

石灰石/石膏法的主要优点是:适用的煤种范围广、脱硫效率高(有的装置Ca/S=1时,脱硫效率大于90%)、吸收剂利用率高(可大于90%)、设备运转率高(可达90%以上)、工作的可靠性高(目前最成熟的烟气脱硫工艺)、脱硫剂—石灰石来源丰富且廉价。但是石灰石/石膏法的缺点也是比较明显的:初期投资费用太高、运行费用高、占地面积大、系统管理操作复杂、磨损腐蚀现象较为严重、副产物—石膏很难处理(由于销路问题只能堆放)、废水较难处理。[1]

抛弃法

以石灰石或石灰的浆液作脱硫剂,在吸收塔内对SO2烟气喷淋洗涤,使烟气中的SO2反应生成CaSO3和CaSO4,这个反应关键是Ca2+的形成。石灰石系统Ca2+的产生与H+的浓度和CaCO3的存在有关;而在石灰系统中,Ca2+的生产与CaO的存在有关。石灰石系统的最佳操作PH值为5.8—6.2,而石灰系统的最佳PH值约为8(美国国家环保局)。

石灰石/石灰抛弃法的主要装置由脱硫剂的制备装置、吸收塔和脱硫后废弃物处理装 置组成。其关键性的设备是吸收塔。对于石灰石/石灰抛弃法,结垢与堵塞是最大问题,主要原因在于:溶液或浆液中的水分蒸发而使固体沉积:氢氧化钙或碳酸钙沉积或结晶析出;反应产物亚硫酸钙或硫酸钙的结晶析出等。所以吸收洗涤塔应具有持液量大、气液间相对速度高、气液接触面大、内部构件少、阻力小等特点。洗涤塔主要有固定填充式、转盘式、湍流塔、文丘里洗涤塔和道尔型洗涤塔等,它们各有优缺点,脱硫效率高的往往操作的可靠性最差。脱硫后固体废弃物的处理也是石灰石/石灰抛弃法的一个很大的问题,主要有回填法和不渗透地存储法,都需要占用很大的土地面积。由于以上的缺点,石灰石/石灰抛弃法已被石灰石/石膏法所取代。[2]

3化学反应

1、吸收 SO2 + H2O<=> H2SO3
SO3 + H2O<=> H2SO4
2、中和 Neutralization
CaCO3 + H2SO3 <=> CaSO3+CO2 + H2O
CaCO3 + H2SO4 <=> CaSO4+CO2 + H2O
CaCO3 +2HCL <=> CaCL2+CO2 + H2O
CaCO3 +2HF <=> CaF2+CO2 + H2O
3、氧化 Oxidation
2CaSO3+O2<=>2 CaSO4
4、结晶 Crystallization
CaSO4+ 2H2O <=>CaSO4 ·2H2O[3]

4发展

随着我国对热电厂二氧化硫排放标准的不断提高,且燃煤的含硫量也比以前有所增加,现有的湿法脱硫机组已经不能满足相关要求。要进一步提高脱硫效率,就要在脱硫的过程中加入LY-WS脱硫添加剂、LY-WS脱硫催化剂、LY-WS脱硫增效剂等,使得二氧化硫排放标准符合国家要求。

5常用名词

1.脱硫效率

烟气脱硫系统脱除SO2的能力,在数值上等于单位时间内烟气脱硫系统脱除得SO2量与进入脱硫系统时烟气中得SO2量之比。

2. 钙硫比

投入脱硫系统中钙基吸收剂与脱硫系统脱除的SO2摩尔数之比,它同时表示脱硫系统在达到一定脱硫效率时所需要的脱硫吸收剂的过量程度。

3. 液气比

单位体积烟气流量在脱硫吸收塔中用于循环的碱性浆液的体积流量,它在数值上等于单位时间内吸收剂浆液喷淋量和单位时间内脱硫吸收塔入口的标准状态湿烟气体积流量之比。

4. 吸收塔

湿法脱硫系统中最核心的设备和主反应钢制容器,烟气中SO2的脱除反应与石膏的生成均在此进行。

5.FGD

“FLUE GAS DESULFURIZATION”的简称,意即烟气脱硫。

6.GGH

“GAS-GAS HEATER”的简称,即气-气换热器。其作用主要是提高脱硫后烟气的温度,通过提升温度,增加脱硫后烟气的浮力和扩散能力,降低烟羽的可见度,减少烟囱中的液滴冷凝,避免脱硫塔下游烟道和烟囱发生腐蚀。

7.旁路烟道

主烟道的旁路挡板门至烟囱入口部分,所谓”旁路“,是相对于脱硫系统烟道而言。

8.原烟道

未经脱硫处理的烟气(原烟气)所流经的FGD系统烟道,其界限为脱硫系统中自主烟道取风口至吸收塔入口。

9.净烟道

经过吸收塔脱硫处理之后的烟气(净烟气)所流经的FGD系统烟道,其界限为脱硫系统中自吸收塔出口至主烟道脱硫入风口。

10.PLC

“ProgrammableLogic Controller”的简称,意即“可编程序逻辑控制器”。其作用是采用可编程序的存贮器,在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字量、模拟量的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。

11. DCS

“Distributed Control System ”的简称,意即“分散控制系统”,是脱硫岛热工自动化系统的中枢。运行人员通过DCS系统采集现场仪表所提供的现场数据,并通过DCS系统向就地各个设备发送指令,调整状态,保持脱硫岛的正常运行。

12. 电机

高、低压电机

即额定电压为高压或低压等级的电动机。额定功率低于200kW的电动机属于低压电机,额定功率为200kW(含)以上的电动机属于高压电机(6kV、10kV)。

13. CEMS

“Continuous Emission Monitoring System ”的简称,意即“烟气连续排放监测系统”。其作用是主要监测燃煤、燃油释放的颗粒物、二氧化硫、氮氧化物等污染物,为环境管理、环境监测、排污收费、污染物治理、改善大气质量以及实施污染物总量排放控制提供可靠的依据。

 
 
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