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  • 烟气脱硫

    烟气脱硫 指从烟道气或其他工业废气中除去硫氧化物(SO2和SO3)。烟气脱硫(Flue gas desulfurization,简称FGD),在FGD技术中,按脱硫剂的种类划分,可分为以下五种方法:以CaCO3(石灰石)为基础的钙法,以MgO为基础的镁法,以Na2SO3为基础的钠法,以NH3为基础的氨法,以有机碱为基础的有机碱法。干法FGD技术的脱硫吸收和产物处理均在干状态下进行,该法具有无污水废酸排出、设备腐蚀程度较轻,烟气在净化过程中无明显降温、净化后烟温高、利于烟囱排气扩散、二次污染少等优点,但存在脱硫效率低,反应速度较慢、设备庞大等问题。

    编辑摘要

    目录

    工艺简介/烟气脱硫 编辑

    烟气脱硫(Flue gas desulfurization,简称FGD),在FGD技术中,按脱硫剂的种类划分,可分为以下五种方法:以CaCO3(石灰石)为基础的钙法,以MgO为基础的镁法,以Na2SO3为基础的钠法,以NH3为基础的氨法,以有机碱为基础的有机碱法。

    基本原理/烟气脱硫 编辑

    化学原理:烟气中的SO2 实质上是酸性的,可以通过与适当的碱性物质反应从烟气中脱除SO2。烟道气脱最常用的

    烟气脱硫烟气脱硫
    碱性物质是石灰石(碳酸钙)、生石灰(氧化钙,Cao)和熟石灰(氢氧化钙)。石灰石产量丰富,因而相对便宜,生石灰和熟石灰都是由石灰石通过加热来制取。有时也用碳酸纳(纯碱)、碳酸镁和氨等其它碱性物质。所用的碱性物质与烟道气中的SO2发生反应,产生了一种亚硫酸盐和硫酸盐的混合物(根据所用的碱性物质不同,这些盐可能是钙盐、钠盐、镁盐或铵盐)。亚硫酸盐和硫酸盐间的比率取决于工艺条件,在某些工艺中,所有亚硫酸盐都转化成了硫酸盐。SO2与碱性物质间的反应或在碱溶液中发生(湿法烟道气脱硫技术),或在固体碱性物质的湿润表面发生(干法或半干法烟道气脱硫技术)。

    在湿法烟气脱硫系统中,碱性物质(通常是碱溶液,更多情况是碱的浆液)与烟道气在喷雾塔中相遇。烟道气中SO2溶解在水中,形成一种稀酸溶液,然后与溶解在水中的碱性物质发生中和反应。反应生成的亚硫酸盐和硫酸盐从水溶液中析出,析出情况取决于溶液中存在的不同盐的相对溶解性。例如,硫酸钙的溶解性相对较差,因而易于析出。硫酸纳和硫酸铵的溶解性则好得多。SO2在干法和半干法烟道气脱硫系统中,固体碱性吸收剂或使烟气穿过碱性吸收剂床喷入烟道气流中,使其与烟道气相接触。无论哪种情况,SO2都是与固体碱性物质直接反应,生成相应的亚硫酸盐和硫酸盐。为了使这种反应能够进行,固体碱性物质必须是十分疏松或相当细碎。在半干法烟道气脱硫系统中,水被加入到烟道气中,以在碱性物质颗粒物表面形成一层液膜,SO2溶入液膜,加速了与固体碱性物质的反应。

    工艺方法/烟气脱硫 编辑

    方法简介

    世界上普遍使用的商业化技术是钙法,所占比例在90%以上。按吸收剂及脱硫产物在脱硫过程中的干湿状态又可

    脱硫塔脱硫塔
    将脱硫技术分为湿法、干法和半干(半湿)法。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,该法具有脱硫反应速度快、设备简单、脱硫效率高等优点,但普遍存在腐蚀严重、运行维护费用高及易造成二次污染等问题。干法FGD技术的脱硫吸收和产物处理均在干状态下进行,该法具有无污水废酸排出、设备腐蚀程度较轻,烟气在净化过程中无明显降温、净化后烟温高、利于烟囱排气扩散、二次污染少等优点,但存在脱硫效率低,反应速度较慢、设备庞大等问题。半干法FGD技术是指脱硫剂在干燥状态下脱硫、在湿状态下再生(如水洗活性炭再生流程),或者在湿状态下脱硫、在干状态下处理脱硫产物(如喷雾干燥法)的烟气脱硫技术。特别是在湿状态下脱硫、在干状态下处理脱硫产物的半干法,以其既有湿法脱硫反应速度快、脱硫效率高的优点,又有干法无污水废酸排出、脱硫后产物易于处理的优势而受到人们广泛的关注。按脱硫产物的用途,可分为抛弃法和回收法两种。

    目前,国内外常用的烟气脱硫方法按其工艺大致可分为三类:湿式抛弃工艺、湿式回收工艺和干式工艺。其中变频器在设备中的应用为节约能源做出了巨大贡献。

    干式脱硫

    干式烟气脱硫工艺

    该工艺用于电厂烟气脱硫始于80年代初,与常规的湿式洗涤工艺相比有以下优点:投资费用较低;脱硫产物呈干态,并和飞灰相混;无需装设除雾器及再热器;设备不易腐蚀,不易发生结垢及堵塞。其缺点是:吸收剂的利用率低于湿式烟气脱硫工艺;用于高硫煤时经济性差;飞灰与脱硫产物相混可能影响综合利用;对干燥过程控制要求很高。

    喷雾脱硫

    喷雾干式烟气脱硫工艺

    喷雾干式烟气脱硫(简称干法FGD),最先由美国JOY公司和丹麦NiroAtomier公司共同开发的脱硫工艺,70年代中期得到发展,并在电力工业迅速推广应用。该工艺用雾化的石灰浆液在喷雾干燥塔中与烟气接触,石灰浆液与SO反应后生成一种干燥的固体反应物,最后连同飞灰一起被除尘器收集。我国曾在四川省白马电厂进行了旋转喷雾干法烟气脱硫的中间试验,取得了一些经验,为在200~300MW机组上采用旋转喷雾干法烟气脱硫优化参数的设计提供了依据。

    煤灰脱硫

    粉煤灰干式烟气脱硫技术

    日本从1985年起,研究利用粉煤灰作为脱硫剂的干式烟气脱硫技术,到1988年底完成工业实用化试验,1991年初投运了首台粉煤灰干式脱硫设备,处理烟气量644000Nm/h。其特点:脱硫率高达60%以上,性能稳定,达到了一般湿式法脱硫性能水平;脱硫剂成本低;用水量少,无需排水处理和排烟再加热,设备总费用比湿式法脱硫低1/4;煤灰脱硫剂可以复用;没有浆料,维护容易,设备系统简单可靠。

    湿法脱硫

    FGD工艺

    世界各国的湿法烟气脱硫工艺流程、形式和机理大同小异,主要是使用石灰石(CaCO)、石灰(CaO)或碳酸钠(NaCO)等浆液作洗涤剂,在反应塔中对烟气进行洗涤,从而除去烟气中的SO。这种工艺已有50年的历史,经过不断地改进和完善后,技术比较成熟,而且具有脱硫效率高(90%~98%),机组容量大,煤种适应性强,运行费用较低和副产品易回收等优点。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%。在中国的火电厂、钢厂,90%以上采用湿式石灰/石灰石-石膏法烟气脱硫工艺流程。但是在中国台湾、日本等脱硫处理较早的国家和地区,基本采用镁法脱硫,占到95%以上。

    烟气脱硫烟气脱硫

    湿式镁法主要的化学反应机理为:

    烟气脱硫烟气脱硫
    烟气脱硫烟气脱硫
    烟气脱硫烟气脱硫

    其主要优点是脱硫效率高,同步运行率高,且其吸收剂的资源丰富,副产品可吸收,商业价值高。目前,镁法脱硫在日本等烟气控制严格的地区应用较多,尤其最早进行脱硫开发的日本地区有100多例应用,台湾电站有95%以上是用的镁法。对硫煤要求不高,适应性好。无论是高硫煤还是低硫煤都有很好的脱出率,可达到98%以上。

    镁法脱硫主要的问题是吸收剂单价较高,副产品设备复杂。但是优点是高脱除率,高运行率,副产品经济效益好等。

    湿法FGD工艺较为成熟的还有:海水法;氢氧化钠法;美国DavyMckee公司Wellman-LordFGD工艺;氨法等。

    在湿法工艺中,烟气的再热问题直接影响整个FGD工艺的投资。因为经过湿法工艺脱硫后的烟气一般温度较低(45℃),大都在露点以下,若不经过再加热而直接排入烟囱,则容易形成酸雾,腐蚀烟囱,也不利于烟气的扩散。所以湿法FGD装置一般都配有烟气再热系统。目前,应用较多的是技术上成熟的再生(回转)式烟气热交换器(GGH)。GGH价格较贵,占整个FGD工艺投资的比例较高。近年来,日本三菱公司开发出一种可省去无泄漏型的GGH,较好地解决了烟气泄漏问题,但价格仍然较高。前德国SHU公司开发出一种可省去GGH和烟囱的新工艺,它将整个FGD装置安装在电厂的冷却塔内,利用电厂循环水余热来加热烟气,运行情况良好,是一种十分有前途的方法。

    脱硫的防腐保护/烟气脱硫 编辑

    脱硫系统中常见的主要设备为吸收塔、烟道、烟囱、脱硫泵、增压风机等主要设备,湿法脱硫等工艺具有介质

    烟气脱硫烟气脱硫
    腐蚀性强、处理烟气温度高、SO吸收液固体含量大、磨损性强、设备防腐蚀区域大、施工技术质量要求高、防腐蚀失效维修难等特点。因此,该装置的腐蚀控制一直是影响装置长周期安全运行的重点问题之一。脱硫的防腐主要有以下几个方面:

    1、吸收塔、烟囱中的应用

    2、双流式塔盘防腐保护

    某电厂在2010年对洗涤器升级时安装了新型双流式塔盘。在2011年的检验中表明,在塔盘较低表面上形成的沉积物区域下面,基底金属产生了较深的点蚀。用高压水将沉积物清洗干净,改变流量喷嘴试着控制结垢。被腐蚀的区域需要进行涂层保护,以防止进一步的破坏。采用阿克-20防腐涂层为塔盘替换下来的陈旧的“碗状物”进行涂层,效果非常好。

    3、烟道脱硫防腐保护

    研发新阴极防腐系统,可用于燃烧系统的废气处理或者空气污染控制设施的保护–有效控制(电流控制)高温/极酸腐蚀环境(150℃,pH-2)薄涂层解决方案。

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    1烟气脱硝工艺及技术的简要介绍‎

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