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锅炉常见的烟气除尘脱硫方法工艺及总结

2015-12-26 16:18:18来源:u乐国际娱乐官网网浏览: 评论:0
  随着工业的发展和人们生活水平的提高,对能源的渴求也不断增加,燃煤烟气中 的SO2已经成为大气污染的主要原因。减少SO2污染已成为当今大气环境治理的当务之急。不少烟气脱硫工艺已经在工业中广泛应用,其对各类锅炉和焚烧炉尾 气的治理也具有重要的现实意义。本文对几种常用的烟气脱硫技术进行了探讨分析。
 
  1 常见的烟气脱硫技术
 
  烟气脱硫(FGD)是工业行业大规模应用的、有效的脱硫方法。按照硫化物吸 收剂及副产品的形态,脱硫技术可分为干法、半干法和湿法三种。干法脱硫工艺主要是利用固体吸收剂去除烟气中的SO2,一般把石灰石细粉喷入炉膛中,使其受 热分解成CaO,吸收烟气中的SO2,生成CaSO3,与飞灰一起在除尘器收集或经烟囱排出。湿法烟气脱硫是采用液体吸收剂在离子条件下的气液反应,进而 去除烟气中的SO2,系统所用设备简单,运行稳定可靠,脱硫效率高。
 
  干法脱硫的最大优点是治理中无废水、废酸的排出,减少了二次污染;缺点是脱硫效率低,设备庞大。湿法脱硫采用液体吸收剂洗涤烟气以除去SO2,所用设备比较简单,操作容易,脱硫效率高;但脱硫后烟气温度较低,设备的腐蚀较干法严重。
 
  1.1 石灰石(石灰)-石膏湿法烟气脱硫工艺
 
  石灰石(石灰)湿法脱硫技术由于吸收剂价廉易得,在湿法FGD领域得到广泛的应用。
 
  以石灰石为吸收剂反应机理为:
 
  该工艺的特点是脱硫效率高(>95%)、吸收剂利用率高(>90%)、能适应高浓度SO2烟气条件、钙硫比低(一般<1.05) 、脱硫石膏可以综合利用等。缺点是基建投资费用高、水消耗大、脱硫废水具有腐蚀性等。
 
  1.2 海水烟气脱硫
 
  海水烟气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。 脱硫过程不需要添加任何化学药剂,也不产生固体废弃物,脱硫效率>92%,运行及维护费用较低。烟气经除尘器除尘后,由增压风机送入气-气换热器降 温,然后送入吸收塔。在脱硫吸收塔内,与来自循环冷却系统的大量海水接触,烟气中的二氧化硫被吸收反应脱除,海水经氧化后排放。脱除二氧化硫后的烟气经换 热器升温,由烟道排放。
 
  海水烟气脱硫工艺受地域限制,仅适用于有丰富海水资源的工程,特别适用于海水作循环冷却水的火电厂,但需要妥善解决吸收塔内部、吸收塔排水管沟及其后部烟道、烟囱、曝气池和曝气装置的防腐问题。其工艺流程见图1。
 
  1.3 喷雾干燥工艺
 
  喷雾干燥工艺(SDA)是一种半干法烟气脱硫技术,其市场占有率仅次于湿 法。该法是将吸收剂浆液Ca(OH)2在反应塔内喷雾,雾滴在吸收烟气中SO2的同时被热烟气蒸发,生成固体并由除尘器捕集。当钙硫比为1.3~1.6 时,脱硫效率可达80%~90%。半干法FGD技术兼干法与湿法的一般特点。其主要缺点是利用消石灰乳作为吸收剂,系统易结垢和堵塞,而且需要专门设备进 行吸收剂的制备,因而投资费用偏大;脱硫效率和吸收剂利用率也不如石灰石/石膏法高。
 
  喷雾干燥技术在燃用低硫和中硫煤的中小容量机组上应用较多。国内于1990年1月在白马电厂建成了一套中型试验装置。后来许多机组也采用此脱硫工艺,技术已基本成熟。
 
  1.4 电子束烟气脱硫工艺(EBA法)
 
  电子束辐射技术脱硫工艺是一种干法脱硫技术,是一种物理方法和化学方法相结 合的高新技术。该工艺的流程是由排烟预除尘、烟气冷却、氨的冲入、电子束照射和副产品捕集工序组成。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℃。通过冷却塔后的烟气流进反应器,注入接近化 学计量比的氨气、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,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。脱硫率可达90%以上,脱硝率可达80%以上。此外,还可采用钠基、镁 基和氨作吸收剂,一般反应所生成的硫酸铵和硝酸铵混合微粒被副成品集尘器分离和捕集,经过净化的烟气升压后向大气排放。
 
  2 新兴的烟气脱硫技术-烟气循环流化床脱硫工艺(CFB-FGD)
 
  20世纪80年代末,德国的鲁奇(LURGI)公司开发了一种新的干法脱硫 工艺,成为烟气循环流化床脱硫工艺(CFB-FGD)。这种工艺以循环流化床原理为基础,通过吸收剂的多次再循环,使吸收剂与烟气接触的时间长达半小时以 上,大大提高了吸收剂的利用率,其不但具有干法工艺的许多优点,如流程简单,占地少,投资小以及副产品可以综合利用等,而且能在很低的钙硫比情况下 (Ca/S=1.1~1.2)达到甚至超过湿法工艺的脱硫效率(95%以上)。
 
  2.1 CFB工艺简介
 
  CFB工艺流程由吸收剂制备、吸收塔、吸收剂再循环、除尘器以及控制系统等 部分组成,未经处理的锅炉烟气从流化床的底部进入。流化床的底部接有文丘里装置,烟气经文丘里管后速度加快,并与很细的吸收剂粉末互相结合。颗粒之间,气 体与颗粒之间产生剧烈的摩擦。吸收剂与SO2反应,生成亚硫酸钙和硫酸钙。
 
  经脱硫后带有大量固体颗粒的烟气由吸收塔的顶部排出,进入吸收剂再循环除尘 器中,该除尘器可以是机械式,也可以是电气除尘器前的机械式预除尘器。烟气中的大部分固体颗粒都分离出来,经过一个中间灰仓返回吸收塔。由于大部分颗粒都 循环许多次,因此吸收剂的滞留时间很长,一般可达30分钟以上。中间灰仓的一部分灰根据吸收剂的供给量以及除尘效率,按比例排出固体再循环回路,送到灰仓 待外运。工艺流程见图2。
 
  从再循环除尘器排出的烟气如不能满足排放标准的要求,则需要再安装一个除尘器。经除尘后的洁净的烟气通过引风机、烟囱排入大气。
 
  吸收剂一般为Ca(OH)2干粉,颗粒很细,在10μm以下。脱硫时,吸收剂输入硫化床吸收塔,同时还要喷入一定量的水以提高脱硫效率。这样可以使喷水后的烟气温度与水露点十分接近,在多种运行条件下达到很高的脱硫效率。
 
  2.2 CFB工艺副产品
 
  CFB工艺的副产品呈干粉状,其化学组分与喷雾干燥工艺的副产品相似,主要 由飞灰、CaCO3、CaSO4以及未反应的Ca(OH)2等构成。其处置方法也与喷雾干燥工艺的副产品基本相同。CFB工艺的副产品加水后会固化,屈服 强度可达15~18N/mm2,渗透率与粘土类似,约为3×10-11 ,压实密度为1.28g/cm3,如能进一步加以开发,可成为良好的建材工业原料。
 
  典型的脱硫灰飞的成分为:飞灰约60%~70%;CaCO3为7%~12%;Ca(OH)2为2%~4%;CaSO3为12%~18%;CaSO4为2%~5%;水<1%。
 
  2.3 CFB工艺特点
 
  CFB-FGD工艺以区别于传统脱硫工艺的特点在脱硫行业中具有良好的应用 前景。CFB-FGD工艺系统简单,可靠性高;脱硫效率高;烟气负荷变化时,系统仍可能正常工作;脱硫副产品呈干粉状,没有大量废水,利于综合利用;基本 上不存在像湿法吸收塔中出现的严重腐蚀、结垢与堵塞等问题;可以脱除部分重金属,特别是可以脱除一部分汞,对烟气的进一步治理很有意义。
 
  3 脱硫行业技术展望
 
  脱硫技术一直是环境保护工作中一个令人关注的重要课题。
 
  主流的脱硫工艺今后仍将被国内外广泛应用。受技术条件及经济成本的制约,石灰石-石膏湿法、喷雾干燥工艺是适合各种脱硫要求的首选工艺。而电子束法和海水脱硫等工艺因处于试验研究阶段或者应用地域受到限制,所以市场分额有限,但在局部地区将有所发展。CFB-FGD会成为今后焚烧烟气脱硫重要的技术手段之一。此技术在国外已成功商业化,市场前景看好。
 

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