湿法烟气脱硫

湿法、半干法、干法烟气脱硫技术的综合比较烟气脱硫方法概述2%85%13%半干法干法湿法烟气脱硫湿法：石灰石——石膏法双碱法镁法氨法海水法碱液法半干法：循环流化床喷雾干燥NID密相干塔干法：活性炭吸附荷电干式吸收剂喷射电子束照射湿法烟气脱硫技术的介绍湿法FGD技术是用含有吸收剂的溶液或浆液在湿状态下脱硫和处理脱硫产物。据美国环保局(EPA)的统计资料，全美火电厂采用湿式脱硫装置中，湿式石灰法占39.6%，石灰石法占47.4%，两法共占87%；双碱法占4.1%，碳酸钠法占3.1%。世界各国(如德国、日本等)，在大型火电厂中，90%以上采用湿式石灰/石灰石-石膏法烟气脱硫工艺流程。在国内外燃煤发电厂中，湿法烟气脱硫中，石灰石/石灰——石膏法、石灰石/石灰抛弃法烟气脱硫，占烟气脱硫总量的83%左右，目前，国内有一部分钢铁企业的烧结烟气脱硫也采用这种工艺。这里主要对湿式石灰\石灰石——石膏法、海水法、双碱法、氨法进行了比较介绍。1、湿式石灰\石灰石——石膏法原理：利用SO2气体在水中有良好的溶解性能,并可以引起连锁反应,使其与CaCO3中和成CaSO4而排出,达到脱硫目的吸收塔内的化学反应过程(1)吸收过程SO2+H2O⇌SO2﹒H2O⇌H2SO3⇌H++HSO-3⇌2H++SO32-(2)氧化过程H2SO3+1/2O2→H2SO4(3)中和过程H2SO4+CaCO3→CaSO4﹒2H2O+CO2在吸收过程中也可能发生H++HSO3-+CaCO3→CaSO3﹒1/2H2O+1/2H2O+CO2但经过完全氧化后,CaSO3∙1/2H2O将最终也成为CaSO4∙2H2O。硫酸钙是一种溶解性较差的盐类,于是就有硫酸钙的结晶析出。工艺该工艺系统主要包括：吸收剂制备系统、烟气系统、二氧化硫吸收系统、石膏脱水及储存系统、公用工程系统等优点:1)吸收浆液循环利用,钙硫比低，一般不超过1.05,脱硫吸收剂的利用率很高;2)吸收剂资源丰富,价格也很便宜;3)脱硫效率高(95%以上);4)脱硫后的烟气中不但二氧化硫浓度很低,而且烟气含尘量也大大减少;5)对煤种的适应性好,尤其适用于高硫煤,副产品石膏也可以作为建材使用。缺点:占地面积大、投资和运行费用较高、耗水量大且废水处理费用高、副产物石膏在我国不易再利用等问题。海水法海水烟气脱硫工艺仅适用于沿海电厂。这是ABBFlakt公司和NorskHydro公司联合开发的FlaktHydro工艺。海水呈碱性,其pH值为8.0~8.3,碱度为1.2~2.5mmol/L。很早以来世界上就有利用碱性海水来吸收烟气中的SO2的传统。海水烟气脱硫工艺由凝汽器出来的冷却水(海水)约有20%进入洗涤塔,以塔顶喷入,烟气从塔底进入。塔内的吸收段装满填料,以增大气液的接触面,提高SO2的吸收效果。目前脱硫率可达90%以上,最高达98%海水洗涤塔内完全靠海水的碱度进行脱硫,其化学反应式如下:SO2+H20+1/2O2→SO42-+2H+;此时海水中原有的HCO3-与H+作用HCO-3+H+→CO2+H2O;而SO42-留在海水中,成为酸性废水,送至水处理厂,使其最终成为硫酸盐(MgSO4或MgSO3),可溶于水,排入大海。优点：1、工艺简单，运行可靠；2、无磨损、堵塞和结垢问题，系统可靠性高；3、不需要设置陆地废弃物处理厂，最大程度减小了对环境的负面影响；4、脱硫效率高，可达90%以上，有明显的环境效益和运行保证率；5、占地少；6、运行的投资费用低，一般占电厂投资的7%~8%，全烟气处理时系统电耗占机组发电量的1-1.5%左右，无需采购、运输、制备其他添加剂；缺点：1、吸收塔出来的海水具有较强的酸性(pH值一般在3左右),必须用大量的海水进行中和(脱硫水比例为5%,中和用海水比例为95%),同时排水对海洋环境会产生一定的影响。2、适用范围小。一般适用于靠海边、扩散条件较好、用海水作为冷却水及燃用低硫煤的电厂。3、海水脱硫要求燃料中重金属元素含量低双碱法双碱法烟气脱硫技术是为了克服石灰石—石灰法容易结垢的缺点而发展起来的。双碱法是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，不会形成过饱和结晶，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。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1、脱硫塔；2、引风机；3、烟囱；4、综合池；5、石灰熟化池；6、钠碱罐；7、泵与石灰石或石灰湿法脱硫工艺相比，双碱法原则上有以下优点：（1）用NaOH脱硫，循环水基本上是NaOH的水溶液，在循环过程中对水泵、管道、设备均无腐蚀与堵塞现象，便于设备运行与保养。（2）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；同时可以用高效的板式塔或填料塔代替喷淋塔，使系统结构更紧凑，降低了设备费用。（3）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90%以上。（4）对脱硫除尘一体化技术而言，可提高石灰的利用率，降低运行费用。缺点：（1）Na2SO3氧化副反应产物Na2SO4较难再生，需不断的补充NaOH或Na2CO3而增加碱的消耗量。另外，Na2SO4的存在也将降低石膏的质量。（2）实际使用中存在脱硫后的烟气带水问题，因此脱水工艺和设备待进一步改进。氨法湿式氨法是目前较成熟的、已工业化的氨法脱硫工艺，并且湿式氨法既脱硫又脱氮。湿式氨法工艺过程一般分成三大步骤：a、脱硫吸收、b、中间产品处理——直接氧化和酸解c、副产品制造锅炉引风机来的烟气，经换热降温至100℃左右进入脱硫塔用氨化液循环吸收生产亚硫酸铵；脱硫后的烟气经除雾净化入换热器加热至70℃左右后进入烟囱排放。脱硫塔为喷淋吸收塔。吸收剂氨水（或液氨）与吸收液混合进入吸收塔。吸收形成的亚硫酸铵在吸收塔底部氧化成硫酸铵溶液，进行脱水，干燥等，得到固体硫酸铵(含水量2～3%)，再进入干燥器，干燥后的成品入料仓进行包装，即可得到商品硫酸铵化肥。氨法特点1、完全资源化、变废为宝、化害为利；2、脱硫副产物价值高；3、装置阻力小，节省运行电耗；4、防腐先进、运行可靠；5、装置设备占地小，便于老锅炉使用；6、既脱硫又脱硝，适应环保更高要求。半干法脱硫技术介绍1.循环流化床法循环流化床烟气脱硫系统主要由一下单元组成：脱硫剂进料系统、循环流化床脱硫反应系统、除尘系统、脱硫产物处理系统、在线检测系统、电气控制系统、烟道系统等。原理将CaO粉与水配消化成干态Ca(OH)2，喷入吸收塔，烟气经增压风机加压后通过吸收塔底部的文丘里管形成快速气流，吸收剂、循环灰受到气流的冲击作用而悬浮起来，形成激烈湍动的流化床，同时在文丘里出口扩散段设一套喷水装置，吸收剂在此与SO2反应，脱硫后的烟气与吸收塔内颗粒从吸收塔顶部进入除尘器后经过烟囱排放；除尘器内吸收的固体颗粒，一部分作为灰渣排放，一部分进入吸收塔进行再循环。技术特点a.塔内没有任何运动部件，磨损小，设备使用寿命长，维护量小。b.脱硫效率高c.加入吸收塔的消石灰和水是相对独立的，没有喷浆系统及浆液喷嘴，便于控制消石灰用量及喷水量，容易控制操作温度。d.单塔处理能力大，已有大型化的应用业绩。吸收塔入口由原来的单文丘里设计为7个文丘里复式喷嘴，配置7个文丘里单塔CFB-FGD系统已在300MW燃煤机组得到成功运行。e.负荷适应性好。可以满足不同的锅炉负荷要求。锅炉负荷在10%—110%范围内变化，脱硫系统可正常运行。f.无须防腐。CFB吸收塔内具有两相传质传热条件，使塔内的水分迅速蒸发，并且可以脱除几乎全部的SO3，烟气温度高于露点20℃左右，因此吸收塔及其下游设备理论上不会产生粘结、堵塞、腐蚀。g.良好的操作弹性。当煤的含硫量增加或要提高脱硫效率时，无需增加任何工艺设备，仅增加脱硫剂的耗量就可以满足更高的脱硫率的要求。利用循环流化床脱硫反应时间长，钙利用率高，在较低钙硫比下，可达到与湿法相当的脱硫率、处理后烟气可直接排出，无需加热。无废水排出。对环境污染小。但脱硫后的产物为亚硫酸钙和硫酸钙、未反应的氧化钙与飞灰的混合物，综合利用受到一定的限制；流化床烟气脱硫系统的阻力大。烟气一次性经过循环流化床的停留时间短；循环流化床运行的稳定性不是很好2.喷雾干燥法该方法是在锅炉尾部装设一吸收塔,烟气在进入除尘器前先进入吸收塔。原理在锅炉尾部装设一吸收塔,烟气在进入除尘器前先送入吸收塔。同时将制备好的石灰浆液喷雾入吸收塔。在塔内烟气和石灰浆液发生物理和化学作用。浆液蒸发干燥、烟气增湿冷却,SO2被Ca(OH)2吸收,生成粉状亚硫酸钙和硫酸钙,然后随烟气进入除尘器。技术特点利用烟气的热能蒸发掉浆液的水分,这样液气比将受到限制,所以该工艺对于燃用高硫煤的电厂,脱硫效率受到一定的限制。在原料的制备和输送方面也存在一些问题,商品石灰的供应以及纯度均难以保证,输送高浓度的浆液存在很多困难,这就对脱硫效率产生很大影响。在脱硫废料的综合利用方面进展缓慢,废料的处置是个问题。与湿法相比，不需要废水处理装置和烟气再加热装置，且不需要占据大空间，腐蚀小，但需要庞大的制浆系统和良好的雾化喷淋系统且对脱硫剂的要求较高。3.NID法NID（NovelIntegratedDesulfurization）烟气脱硫技术是ALSTOM公司在其完成120多套干法（半干法）脱硫装置工程的基础上发展而成的具有创造性的新一代烟气半干法脱硫工艺.原理利用生石灰或熟石灰吸收SO2的原理，把电除尘器或布袋除尘器捕集下来的具有一定碱度的循环飞灰与新补充的脱硫剂充分混合、增湿，然后作为吸收剂注入除尘器入口烟道，使之均匀地分布在热态烟气中。此时吸收剂表面水分被蒸发，烟气得到冷却，湿度增加，烟气中的SO2、HCl等酸性组份被吸收，生成CaSO4·1/2H2O和CaCl2·4H2O。被除尘器捕集下来的终产物和未反应的吸收剂，再部分注入混合增湿装置，并补充新鲜吸收剂后进行再循环。技术特点a.NID工艺中CaO的消化及灰循环增湿的一体化设计，结构紧凑。b.加水增湿的混合灰进入反应器后，对提高脱硫效率是非常有利的。因烟气温度的下降及湿度的增加，减慢吸收剂表面饱和水分的蒸发，增加吸收剂表面平衡水分的停留时间，可使烟气中的SOx等酸性气体分子更易在吸收剂的表面冷凝、吸着，并离子化。c.由于实行含钙脱硫灰高倍比循环，循环灰中颗粒间的剧烈摩擦，使得被钙盐硬壳所包埋的未反应的部分吸收剂重新裸露出来继续参加反应，故吸收剂的有效利用率是很高的。d.新鲜吸收剂的连续补充和大量脱硫灰的循环，又经过增湿混合，使得吸收剂在反应器中维持着较高的有效活性浓度,这就确保了能达到85%以上的脱硫效率。而且在不改变装置的配置情况下，可通过调节操作参数(Ca/S、操作温度、循环比等)，达到更严格的环保要求。e.整个装置结构紧凑、占用空间小，装置运行可靠。f.CaO的消化无气力输送、无消石灰的中间存储系统，能物耗低，运行成本低。g.属循环半干法、系统无污水产生，终产物适宜用气力输送。h.对所须吸收剂要求不高，可广泛取得；循环灰的循环倍率可达30—150倍，使吸收剂的利用率提高到95%以上。半干法烟气脱硫工艺在国外已是成熟的技术,可有效去除烟气中SO2、HCl、HF等酸性气体,达到环保要求。半干法烟气脱硫工艺在烧结烟气脱硫上的应用具有技术先进性、环保实用性、经济性等优点,具有广阔的应用前景。1、活性炭吸附活性炭吸附法烟气脱硫技术是利用活性炭的吸附性能吸附净化烟气中SO2的方法。当烟气中有氮和水蒸气存在时，用活性炭吸附SO2不仅有物理吸附，而且还存在着化学吸附。由于活性炭表面具有催化作用，使烟气中的SO2在活性炭的吸附表面上被O2氧化为SO3，SO3再与水蒸气反应生成硫酸。活性炭吸附的硫酸可通过水洗出，或者加热放出SO2，从而使活性炭获得再生。活性炭具有非极性、疏水性、较高的化学稳定性和热稳定性，可进行活化和改进，加之它的催化能力