简述烟气脱硫方法及除尘设备

武汉轻工大学科研论文论文题目：简述烟气脱硫方法及除尘设备姓名伍超学号110309243院（系）机械工程学院专业过程装备与控制工程指导教师杨军胜2014年12月24日摘要：工业废气排放中产生大量的SO2和烟尘等烟气，是大气污染防治的重点。本文指出烟气脱硫和除尘技术的现状，通过对比分析脱硫工艺——湿法、半干法、干法和多种脱硫除尘器，详细列举了各技术方法的原理和特点，列表介绍了一些集脱硫除尘一体化的设备，对其优缺点进行比较，为企业选择除尘脱硫方案作参考。关键词：烟气脱硫、烟气除尘背景：我国是发展中国家，更是工业国家，改革开放以来，在追求经济增长的同时却付出了环境污染的严重代价。2008年，全国有超过五分之一的城市空气质量未达到国家二级标准；在113个重点城市中，有48个城市空气质量达不到二级标准【1】。城市空气中的可吸入颗粒物、二氧化硫浓度依然维持在较高水平，尤其是近两年的PM2.5污染更为严重。我国的大气环境污染主要是煤烟造成的，主要污染物为二氧化硫和总悬浮颗粒物，2014年上半年二氧化硫排放总量1037.2万吨【2】，空气总悬浮物更是导致全国大片区连续严重雾霾。火电厂、工业锅炉和窑炉是上述污染物的三大来源。为贯彻落实第七次全国环境保护大会和2012年全国环境保护工作会议精神，加快推进我国大气污染治理，切实保障人民群众身体健康，环境保护部批准发布了《环境空气质量标准》（GB3095-2012）。中国环境科学研究院张金良研究员指出，有效的空气质量管理是增强公众健康的重要途径，也是经济和社会福利增长的基础【3】。节能减排刻不容缓，研究烟气脱硫方法和除尘技术已经严重关系到我国人民身体健康和经济的可持续持续发展，更是关系到我们子孙后代。一、烟气脱硫方法烟气脱硫是目前世界上唯一大规模商业化应用的脱硫方式。世界各国研究开发和商业应用的烟气脱硫技术超过200种【4】。按脱硫产物是否回收，烟气脱硫可分为抛弃法和再生回收法，前者脱硫混合物直接摊放，后者将脱硫副产物以硫酸或硫磺等形式回收。按脱硫产物的干湿形态，烟气脱硫又可分为湿法、半干法和干法工艺。表中列出了几种典型的烟气脱硫方法：几种典型的烟气脱硫方法类别脱硫方法脱硫剂副产品湿法湿式石灰石/石灰-石膏法CaCO3，CaO，Ca(OH)2CaSO4氨法NH3(NH4)2SO3，NH4HSO3，(NH4)2SO4钠碱法Na2CO3，NaOHNa2SO3，CO2金属氧化物法MgO,ZnO,MnOMgSO3，ZnSO3，MnSO4半干法喷雾干燥法CaCO3，CaOCaSO4炉内喷钙法CaCO3，CaOCaSO4干法电子束法NH3，电子碰撞电离(NH4)2SO4脉冲放电等离子体法NH3，电子碰撞电离(NH4)2SO41.石灰石/石灰-石膏法湿式工艺绝大多数采用碱性浆液或溶液作吸收剂，目前使用最广泛的脱硫技术是以石灰石/石灰为吸收剂的强制氧化湿式脱硫方式。在该工艺中，石灰石厢灰冼涤剂与烟气中SO2反应，反应生成产物硫酸钙，在洗涤液中沉淀下来，经分离后可以以石膏形式回收，也可以抛弃。目前的系统太多采用了大处理量洗涤塔。2.简易石灰石灰-石膏法简易式的原理与传统石灰石/石灰-石膏法大致相同，但通过预洗、吸收和氧化设备台并，简化了烟气热交换系统，以中等脱硫效率(70％-80％)为目标，有效地降低了设备初投资。3.海水脱硫天然海水含有大量的可溶性盐，其中主要成分是氯化钠和硫酸盐及一定量的可溶性碳酸盐。海水通常呈碱性，自然碱度约为1.2-2.5mmol／L。这使得海水具有天然的酸碱缓冲能力可以吸收SO2。国外一些脱硫公司利用海水的这种特性，已经成功地开发出海水脱硫工艺。海水脱硫系统主要由烟气系统、再热系统、供排海水系统、海水恢复系统等组成。4.磷铵复台肥法(PAFP法)该法是利用天然磷矿石和氨为原料，在烟气脱硫过程中副产磷铵复合肥的脱硫技术。工艺流程主要包括四个过程：活性炭一级脱硫并制得稀硫酸；稀硫酸萃取磷矿石制得稀磷酸溶液；磷酸和氨的中和液(NH4)2HPO4二级脱硫;料浆浓缩干燥制磷铵复合肥。该技术在国外尚无应用实例。5.其它湿法其它湿法工艺包括用碳酸钠、氧化镁和氨作吸收剂，一般用于小型电厂和工业锅炉。我国是氧化镁矿富集区。占世界总储量的90％。采用氧化镁脱硫的设备在我国已开始研究开发。6.喷雾干燥法喷雾干燥法属半干法脱硫工艺，于70年代初至中期开发成功，第一台电站喷雾干燥脱硫装置于1980年在美国北方电网的河滨电站投入运行，此后该技术在美国和欧洲的燃煤电站实现了商业化。喷雾干燥法目前占总装机量的约10％，大多用于燃用低硫和中硫煤的中小容量机组上。该法利用石灰浆液作吸收剂，以细雾滴喷入反应器，与SO2边反应边干燥，在反应器出口，随着水分蒸发，形成了干的颗粒混合物。该法的副产品是硫酸钙、硫酸盐，飞灰及未反应的石灰组成的混合物。喷雾干燥技术可脱除70-95％的SO2，并有可能提高到98%。7.吸着剂喷射法【喷吸着剂工艺属于干法工艺。按所用回收剂不同可分为钙基和钠基工艺，吸着剂可以于态、湿润态或浆状喷入。喷入部位可以为炉膛、省煤器和烟道。当钙硫比为2时，脱硫效率可达50-70%，钙利用率达50％。这种方法较适合老电厂改造，因为在电厂排烟流程中不需增加什么设备就能达到脱硫目的。8.电子束法电子束法是采用高能电子束照射烟气，使烟气中生成大量的离子、自由基、原子以及各种激发态的原子、分子等活性物质，在有氨注入的情况下，将烟气中的SO2和NOx转化生成硫铵和硝铵。我国在成都热电厂引进了电子束法工艺，于1998年5月通过国家竣工验收鉴定，处理烟气量300,000Nm3／h，脱硫率80％。9.脉冲电晕法脉冲电晕法是从电子束法发展而来的，由于脉冲电晕法是在比较成功的电子束法基础上的改进，省掉了昂贵的电子加速器。避免了电子枪寿命和X射线屏蔽等问题，因而该方法一经提出，各国学者竟相研究，是世界公认的脱硫新技术。脉冲电晕法的特点是基于在高压脉冲放电中产生5-20eV高能电子，这些高能电子在与烟气的中性气体分子碰撞的过程中会产生O、OH2和O3等自由基和自由原子。这些活性物种引发的化学反应首先把气态的SOX和NOX氧化成高价氧化物，在有氨和水存在的条件下生成硫铵和硝铵固体盐。二、烟气除尘设备的种类和现状根据除尘过程中的粒子分离原理，除尘器可分为以下几种类型：1.重力除尘器；2.惯性力除尘器；3.离心力除尘器；4.洗涤除尘器；5.过滤式除尘器；6.电除尘器：7.声波除尘器。1.干式机械除尘器干式机械除尘器是指不用水或其它液体作为湿润剂，仅利用重力、惯性力及离心力等沉降机理去除气体中粉尘粒子的设备。包括重力除尘器、惯性力除尘器和静心力除尘器。干式机械除尘器的主要特点是结构简单、易于制造、造州氐、旆工快、便于维护及阻力小等。广泛应用于工业锅炉。这类除尘器对于大粒径粉尘的去除具有较高的效率。因而在去除大颗粒粉尘以及除尘效率要求不高的情况下应用，有时也作为前置预除尘器。2.湿式除尘器湿式除尘器采用洗涤水或其它液体与含尘气体相互接触实现分离捕集粉尘粒子。与其它除尘器相比具有以下优点：一、在耗用相同的能耗的情况下，湿式除尘器的除尘效率比于式机械除尘器效率高，高能量温式除尘器可以除去0.1um以下的粉尘粒子，除尘效率仍很高。二、湿式除尘器的除尘效率不仅能与布袋和电除尘器媲美，而且还可用于这些除尘器所不能胜任的场合，如处理高温、高压、高比电阻、易燃、易爆的含尘气体。三、湿式除尘器去除含尘气体中粉尘粒子的同对，还可去除气体中的水蒸气及某些有毒有害的气态污染物．3.电除尘器电除尘器的收尘原理是在高压电场中使气体电离，进入电场中的尘粒得以荷电，并在电场库仑力的作用下，趋向收尘极，从而达到收尘的目的。由于能量是间接作用在尘粒上，放电能耗很低，而其它除尘器，能量是间接作用在尘粒上因此能耗高。电除尘器除了缓慢转动的振打部件外，没有其它运动的部件，维护工作量小，运行费用较低，所以在各种除尘技术中具有显著的优势。特别是能源日益紧张的今天，电除尘器是理想的高效节能环保设备。三、各系列脱硫除尘设备的原理、特性及规格1.旋流冲击式脱硫除尘器（1）工作原理:将燃煤锅炉烟气控制在180℃左右，含硫约3000mg/Nm3含尘约3000mg/m3；该烟气通过锅炉引风机进入旋流冲击式脱硫除尘一体化器进气口，在旋风器中高速旋转，干法除尘，随后冲击含碱液体进行脱硫反应，同时进一步除去微细烟尘,完成除尘脱硫任务的湿烟气，进入旋流分液器,脱去烟气中的水份，烟气达到SO2≤1200mg/Nm3，烟尘≤250mg/Nm3后达标排放。工艺中通过控制自来水管（循环水）阀门和定期加药的方法来洗涤碱液，连续化药，加入脱硫器部位，输灰管线通过自重阀门，可自动排入灰液池。（2）特点①产品标准执行国家环保总局HCRJ012-1998《湿式烟气脱硫除尘装置》II类产品认定技术条件。②产品适合≤10t/h锅炉脱硫除尘设置。③根据燃煤含硫量的高低不同，可单独使用干式旋风除尘，达标排放。④采取无机胶泥，有机胶泥防腐，或筒体采用陶瓷材质，设备使用寿命≥8年。⑤避免了引风机带水问题，保障了引风机的使用寿命和操作稳定问题。⑥采取自动排灰，解决了排灰堵塞问题。（3）XCTC系列旋流冲击式脱硫除尘器性能规格：规格项目Ф500*1800Ф1000*2200Ф1400*2500Ф1800*3000处理烟气hm31500~20004000~80008000~1400012000~18000配套锅炉t/h0.5246.52.降升膜式脱硫除尘电除雾塔脱硫除尘器（1）工作原理含有毒气体、烟尘的高温废气进入降升膜脱硫除尘电除雾塔的下部，先与降升膜管外壁的降膜发生冷却，洗尘，随后冲击洗涤液形成降升膜管内壁的升膜，进一步脱硫除尘。完成脱硫除尘的湿烟气经过上部湿式高压静电除尘除雾器，除去烟气中微小炭粒，微细水雾，满足GB13271-91环保规定的一类区排放标准。（2）特点①属机电一体化的高新技术产品，融脱硫、除尘、除黑烟、除水雾为一体，完全满足环保对烟气治理的最高标准。②该设备适合在城市生活区、风景区的配置使用。③设备内部部件全部采取耐180℃高温玻璃钢元件和316L耐酸不锈钢制作，设备使用寿命≥8年。④避免了引风机带水，运行不稳定，腐蚀风机、管道问题。脱硫效率除尘效率系统阻力液气比漏风率烟气含湿量循环水利用率60%≥94%≤1200Pa13mL5%≤8%≥85%⑤适合新建锅炉配置。（3）JSTC系列降升膜脱硫除尘电除雾塔性能规格：规格项目Ф2500*6500Ф3500*70004000*5000*70002台并联4000*5000*7000处理烟气量m3/h20000~3000040000~6000087500~105000110000~170000配套锅炉t/h102035753.双旋流水膜式脱硫除尘塔（1）工作原理属麻石水膜除尘塔改工程，去除原麻石水膜降膜装置，增加数个喷嘴螺旋布置，增强原水膜塔内气流旋流强度。用喷淋和降膜的原理，有效加大原水膜塔除尘，脱硫动能，提高脱硫除尘效率;在原水膜塔上部增加一复式旋流除雾器，增加除雾脱水效率，有效地解决随后管道引风机的带水腐蚀问题。（2）特点①属麻石水膜塔改造项目，产品技术条件符合国家环保总局HCRJ012-1998《湿式烟气脱硫除尘装置》II类产品认定技术条件。②产品适合≤130t/h锅炉单筒麻石水膜塔脱硫除尘改造。③改造工程简单，投资节省，效率提高。④系统阻力小，脱硫、除尘范围可调，操作简单。⑤材质采用316L、耐酸不锈钢或高温玻璃钢，进口喷咀，耐磨、耐堵塞、耐腐蚀，易更换。（3）SXTC系列双旋流水膜脱硫除尘塔性能规格表规格项目Ф1500*13000Ф2900*17000Ф3600*180002台并联Ф3600*18000脱硫效率除尘效率林格曼黑度系统阻力液气比漏风率烟气含湿量循环水利用率60-90%≥99%≤1级≤1200Pa13mL≤5%≤8%≥85%处理烟气量m3/h20000~3000087500~105000110000~170000210000~350000配套锅炉