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   刀塔自走棋神族羁绊
 
 
敢想、敢做、好學、高效、務實    
目前較為流行的脫硫技術的優缺點

    中國成為世界上SO2、NOX、CO2排放量的頭號大國已成為不可爭辯的事實。由于SO2的大量排放,中國酸雨污染已占全國面積的40%左右。酸雨和SO2污染破壞了生態系統、腐蝕了建筑材料、危害了人體健康、造成了巨大的經濟損失,它已成為制約社會經濟發展的重要因素之一;NOX、CO2是使地球變暖的主要氣體之一。但是,簽于中國目前的經濟狀況,使用投資少、效率高、占地面積小、簡單易行的脫硫技術將是今后一段時期內解決中國SO2、NOX、CO2污染的主要方法。

鍋爐煙氣脫硫技術在世界上已開發了多種方法,根據脫硫過程所處的不同階段可分為:爐前脫 硫、爐中脫硫和爐后脫硫。爐前脫硫是指在煤炭的洗選中脫硫;爐中脫硫是指在爐內噴鈣的脫硫技術;爐后脫硫即在鍋爐煙氣中進行脫硫。爐后脫硫是目前實際應用 最多的脫硫方式,按原理爐后脫硫可通常分為三大類:濕法;半干法;干法。

1、旋轉噴霧干燥法

       該法流程是前置一套石灰乳槳液的制備系統。脫硫劑為小于是100um灰粉配成的濃度為30%的石灰漿,由槳泵通過高速旋轉的霧化器送入反應器中同煙氣接觸,使SO2與吸收劑霧粒發生作用生成CaSO3CaSO4顆粒。然后經電除塵器捕集固態的CaSO4,其效率可達80%—85%。其主要脫硫反應為:

Ca(OH2 + SO2 → CaSO3·1/2 H2O

CaSO3·1/2 H2O O2 →  CaSO4 · 1/2 H2O

該工藝屬成熟的技術,已共有1000多萬千瓦機組采用該脫硫工藝,最大單機為300MW。我國已掌握了設計、制造到運轉的全套技術,可設計者200MW配套的脫硫裝置。與石灰石-石膏法相比,工程投資和運行費用低一些。

實踐中也存在如下問題:(1)生成的脫硫渣是亞硫酸鈣、硫酸鈣、過量石灰及粉煤灰的混合物,目前尚無 很好處理利用實例;(2)系統設計、設備制造和自動控制要求相當精確;(3)工程投資大,鈣硫比高,造成石灰消耗量大和渣量大;(4)石灰乳料漿制備易發 生故障,霧化機磨損大。

       該法要求較高水平的自動控制系統。該設備投資占電廠總投資的12%,電耗占總發電量的1%,脫硫運行成本為1230/tso2,發電運行成本增加3/kw·h,工藝流程復雜,脫硫效率為80%,設備占地面積大,不能脫氮,設備阻力高。

總的來說該工藝技術成熟可靠但運行水平要求高,投資大,占地也大。

2、爐內噴鈣增濕活化法

        該工藝是爐內脫硫和煙氣脫硫的組合技術。是采用石灰石往爐膛內噴射工藝,并將未反應的一部分石灰輸送到龐大的活化反應塔進行增濕,然后再到靜電除塵器中收集。

脫硫劑是石灰石粉,要求粒徑小于100微米。其主要反應為:

CaCO3 → CaO CO2       CaO SO2 → CaSO2

CaO H2O→ Ca(OH2       Ca(OH2 SO2 O2 → CaSO4

    該系統是由爐堂內噴射(占總投資的10%)、煙氣增濕及灰再循環(占總投資的85%)、加濕灰槳再循環(占總投資的5%)三大部分組成。脫硫終止物與灰一起堆放,沒有再利用。脫硫裝置本身無廢水產生,煙氣溫度可控制在適當的范圍內,無需再加熱。

例如南京下關電廠二套12.5kw采用芬蘭富騰集團公司提供的脫硫裝置,設備總投資800萬美元;江寧制粉廠投資120萬元人民幣,其設備投資占發電廠總投資比例的3%5%;耗電為500kw/h,電耗占總發電量的1.5%;脫硫運行成本為1290(/t)SO2,發電運行成本增加1.69(/kw.h),工藝流程較簡單,脫硫率為70%,設備占地面積較小,不能脫氮,設備阻力較高。

    實踐中存在的問題是:

(1)灰石噴入爐膛11001200℃部位要消耗熱量,熱損耗大約增加0.4% 1.0%;

(2)硫比較高,適用于中、低硫煤的脫硫;

(3)減少鍋爐損失和降低脫硫渣的產生量,要求石灰石的有效CaO含量最好不低于90%,另外,石灰石需要磨細到150目左右;

(4)增大了后續除塵器的入口分塵濃度。該技術由于工藝流程復雜,投資大,國產化技術不成熟,運行要求高。

3、石灰石石膏法

    該法是用石灰石的乳液吸收煙氣中的SO2,使之與SO2生成半水亞硫酸鈣或石膏,其脫硫效率可達90%以上,技術也較成熟。該法通常由三個部分組成:

1SO2大吸收:這是該法的主要工序,它是在煙道中讓SO2與石灰石的乳液進行化學反應生成CaSO3CaSO4。

2)固液分離:由于產生大量的亞硫酸鈣和少量的硫酸鈣以及預除塵時尚未除盡的煙塵,因此,必須將其從液體中分離后加以處理。

3)固體處理:分離出來的固體物質一般采取兩種方法;第一是拋棄,這將會產生二次污染。第二是回收,在處理過程中,通入空氣強制氧化和一些添加劑,可以使CaSO3生成CaSO4·2H2O(石膏)。

    石灰石石膏法的脫硫劑是250目的石灰石粉制成的濃度為28%—32%的石灰石漿。其主要脫硫反應為:

SO2 H2O   =   H2SO3

    CaCO3 H2SO3    =  CaSO3 CO2 ↑+ H2O

    CaSO3 + O2   =   CaSO4

    CaSO4 + H2O   =     CaSO4·2H2O

    此方法是世界上煙氣脫硫應用最廣泛、技術最成熟的工藝,國內外單機達到900MW左右,既可處理高硫煤又可處理低硫煤,鈣硫比低。吸收劑價廉易得,運行可靠,應用較廣,脫硫效率可達90%以上。

  但該技術主要缺點是:

(1)投資大。為使在50℃脫硫反應后的煙氣再升溫到70℃以上,常用較大資金投入再熱器。如20KW機組的再熱器需1000萬元投資。

(2)工藝流程復雜。該工藝包括8個子系統:吸收劑運輸系統、石灰石漿制備系統、煙氣系統、SO2吸收系統、石膏處理系統、蒸汽系統、供水和廢水處理系統,設備比較復雜;

石灰制槳系統工藝相當復雜,石灰石需研磨到300目以上,電耗大,成本高。

(3)吸收噴淋系統技術要求高,氣液比低,循環泵流量大,揚塵大,

  能耗大。如引進二臺2×36KW機組鍋爐煙氣脫硫裝置需4000萬美元,約合人民幣3億多元,其設備投資占電廠投資比例為19%,電耗占總發電量的2%,脫硫運行成本為1550/t•SO2。

(4)設備占地面積很大,設備阻力高(1500Pa)。不能脫氮,發電運行成本增加2.52/kw·h。該法適用于新建電廠,且場地大,資金充裕的項目。

(5)生成的脫硫渣是二水石膏,目前僅有少量出售,大部分仍堆在灰場,造成了二次污染;

(6)該法在脫硫的過程中產生大量的二氧化碳,這對地球變暖是非常不利的。

(7)該脫硫裝置工程投資大,運行費用高。該技術成熟可靠,但僅適用于大型電站鍋爐的脫硫,此外大量脫硫副產品的出路和產生二氧化碳廢氣,也是一個很大的問題。

4、雙堿法

    采用鈉化合物(NaOH、Na2CO3、NaSO3等)溶液吸收SO 2,生成鈉鹽。其溶液再與石灰石(CaCO3)或石灰(Ca(OH)2)反應生成亞硫酸鈣或硫酸鈣沉淀。再生后的鈉化合物返回洗滌設備重新作為吸收劑使用。設備調整PH值后循環使用。 

    NaOH + SO2    =    Na2SO3 + H2O

    Na2CO3 + SO2    =    Na2SO3 + CO2↑

    Na2SO3 + SO2 + H2O   =    2NaHSO3

    Ca(OH2 +2NaHSO3    =   Na2SO3 + CaSO3 + H2O

   Na2SO3 + Ca(OH2 + H2O   =     2NaOH + CaSO3

  此法由于生成CaSO3沉淀不在脫硫塔內部而是在再生池中進行,因此,不會在脫硫塔中產結垢和發生堵塞現象,脫硫效率可達90%,運行成本不高。

    但實踐中存在一些問題:

1)需多級較大的沉淀池和復雜的置換循環工藝;

2)大量CaSO3需脫水外運;

3)氣體中含有少量的氧,會與洗滌液中的部分NaSO3發生反應生成不易去除的Na2SO4。

4)吸收液的再生也較困難。

5)地面積較大。工藝復雜,投資較大。

6)該法在脫硫的過程中產生大量脫硫副產品,其出路是個大問題;大量的二氧化碳,這對地球變暖是非常不利的。



發布時間:2011-7-29 [打印此頁] [收藏此頁]
 
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