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          是什么原因使企業大規模引進脫硫技術,加快煙氣脫硫產業的發展腳

          2013-12-24 08:56 來源:未知

              我國煙氣脫硫控制技術的研究開發始于60年代初,那時人們對煙氣脫硫技術的意識不足,在加上研究費用龐大,總是會擱置在一旁。后來,作為脫硫劑研究該項目的技術人員聚在一起,對燃煤電廠、燃煤工業鍋爐和冶金廢氣開展了煙氣脫硫工藝研究、設備研制,取得實驗室小試和現場中試結果,大家紛紛叫好稱贊。80年代以來,許多企業看中了先前的成績,紛紛開展了一系列研究、開發和產業化工作。原國家科委組織了“七五”和“八五”攻關項目,對國際上現有脫硫技術主要方法進行研究和實用性工程裝置實驗;國家自然科學基金委員會設立課題支持脫硫技術的基礎研究,取得了很多成績。國家科技部在“九五”期間,組織“中小鍋爐實用脫硫防塵技術與裝備研究及產業化”攻關課題,其中包括針對燃煤電廠煙氣脫硫技術,采用脈沖電暈等離子體煙氣脫硫新技術研究;與此同時,引進了脫硫技術項目,進行示范規模試驗和工業化運行應用。“十五”期間,國家對煙氣脫硫提出嚴格要求,企業大規模引進脫硫技術,煙氣脫硫劑產業快速發展。

          目前電廠脫硫主要采用下列兩種方式:
              燃燒時加入石灰石進行固硫:這種脫硫辦法只能應用于循環流化床燃煤鍋爐。流化床鍋爐幾乎可以燃燒各種煤(如泥煤、褐煤、煙煤、貧煤、無煙煤),以及洗矸、煤矸石、焦碳、油頁巖等劣質燃料,向循環流化床內直接加入石灰石、白云石等脫硫劑,可以脫去燃料在燃燒過程中生成的二氧化硫。目前在國內外受到重視,得到迅速發展。根據燃料中含硫量的大小確定加入的脫硫劑量,可以達到90%的脫硫效率。這時所需鈣硫比值CA/S(摩爾比)在2~2.5之間,即石灰石耗量較大。

              燃燒后的煙氣脫硫:目前對煙氣進行脫硫,世界上應用廣泛、技術成熟的是“石灰石-石膏濕法脫硫工藝”,脫硫效率達90%以上,所需鈣硫比值CA/S(摩爾比)約1.0左右,石灰石耗量不算大。

          國內一些電廠的煙氣脫硫裝置大部分是從歐洲、美國和日本引進技術。近幾年,在國外技術基礎上,我國研制出了一些適合國情的脫硫技術,已成熟應用的主要有:
              1、石灰石-石膏法煙氣脫硫工藝:石灰石-石膏法脫硫工藝是世界上應用廣泛的一種脫硫技術,日本、德國、美國的火力發電廠采用的煙氣脫硫裝置約90%采用此工藝。
              該工藝是將石灰石粉加水制成漿液作為吸收劑泵入吸收塔與煙氣充分接觸混合,煙氣中的二氧化硫與漿液中的碳酸鈣以及從塔下部鼓入的空氣進行氧化反應生成硫酸鈣,硫酸鈣達到一定飽和度后,結晶形成二水石膏。經吸收塔排出的石膏漿液經濃縮、脫水,使其含水量小于10%,然后用輸送機送至石膏貯倉堆放,脫硫后的煙氣經過除霧器除去霧滴,再經過換熱器加熱升溫后,由煙囪排入大氣。由于吸收塔內吸收劑漿液通過循環泵反復循環與煙氣接觸,吸收劑利用率很高,鈣硫比較低,脫硫效率可大于95%。
              2、旋轉噴霧干燥煙氣脫硫工藝:噴霧干燥法脫硫工藝以石灰為脫硫吸收劑,石灰經消化并加水制成消石灰乳,消石灰乳由泵打入位于吸收塔內的霧化裝置,在吸收塔內,被霧化成細小液滴的吸收劑與煙氣混合接觸,與煙氣中的S02發生化學反應生成CaS03,煙氣中的S02被脫除。與此同時,吸收劑帶入的水分迅速被蒸發而干燥,煙氣溫度隨之降低。脫硫反應產物及未被利用的吸收劑以干燥的顆粒物形式隨煙氣帶出吸收塔,進入除塵器被收集下來。脫硫后的煙氣經除塵器除塵后排放。為了提高脫硫吸收劑的利用率,一般將部分除塵器收集物加入制漿系統進行循環利用。該工藝有兩種不同的霧化形式可供選擇,一種為旋轉噴霧輪霧化,另一種為氣液兩相流。
              噴霧干燥法脫硫工藝具有技術成熟、工藝流程較為簡單、系統可靠性高等特點,脫硫率可達到85%以上。該工藝在美國及西歐一些國家有一定應用范圍(8%)。脫硫灰渣可用作制磚、筑路,但多為拋棄至灰場或回填廢舊礦坑。
              3、磷銨肥法煙氣脫硫工藝:磷銨肥法煙氣脫硫技術屬于回收法,以其副產品為磷銨而命名。該工藝過程主要由吸附(活性炭脫硫制酸)、萃。ㄏ×蛩岱纸饬椎V萃取磷酸)、中和(磷銨中和液制備)、吸收(磷銨液脫硫制肥)、氧化(亞硫酸銨氧化)、濃縮干燥(固體肥料制備)等單元組成。它分為兩個系統:
              煙氣脫硫系統-煙氣經高效除塵器后使含塵量小于200mg/Nm3,用風機將煙壓升高到7000Pa,先經文氏管噴水降溫調濕,然后進入四塔并列的活性炭脫硫塔組(其中一只塔周期性切換再生),控制一級脫硫率大于或等于70%,并制得30%左右濃度的硫酸,一級脫硫后的煙氣進入二級脫硫塔用磷銨漿液洗滌脫硫,凈化后的煙氣經分離霧沫后排放。
              肥料制備系統-在常規單槽多漿萃取槽中,同一級脫硫制得的稀硫酸分解磷礦粉(P205含量大于26%),過濾后獲得稀磷酸(其濃度大于10%),加氨中和后制得磷氨,作為二級脫硫劑,二級脫硫后的料漿經濃縮干燥制成磷銨復合肥料。
              4、爐內噴鈣尾部增濕煙氣脫硫工藝:爐內噴鈣加尾部煙氣增濕活化脫硫工藝是在爐內噴鈣脫硫工藝的基礎上在鍋爐尾部增設了增濕段,以提高脫硫效率。該工藝多以石灰石粉為吸收劑,石灰石粉由氣力噴入爐膛850~1150℃溫度區,石灰石受熱分解為氧化鈣和二氧化碳,氧化鈣與煙氣中的二氧化硫反應生成亞硫酸鈣。由于反應在氣固兩相之間進行,受到傳質過程的影響,反應速度較慢,吸收劑利用率較低。在尾部增濕活化反應器內,增濕水以霧狀噴入,與未反應的氧化鈣接觸生成氫氧化鈣進而與煙氣中的二氧化硫反應。當鈣硫比控制在2.0~2.5時,系統脫硫率可達到65~80%。由于增濕水的加入使煙氣溫度下降,一般控制出口煙氣溫度高于露點溫度10~15℃,增濕水由于煙溫加熱被迅速蒸發,未反應的吸收劑、反應產物呈干燥態隨煙氣排出,被除塵器收集下來。
              該脫硫工藝在芬蘭、美國、加拿大、法國等國家得到應用,采用這一脫硫技術的大單機容量已達30萬千瓦。
              5、煙氣循環流化床脫硫工藝:煙氣循環流化床脫硫工藝由吸收劑制備、吸收塔、脫硫灰再循環、除塵器及控制系統等部分組成。該工藝一般采用干態的消石灰粉作為吸收劑,也可采用其它對二氧化硫有吸收反應能力的干粉或漿液作為吸收劑。
              由鍋爐排出的未經處理的煙氣從吸收塔(即流化床)底部進入。吸收塔底部為一個文丘里裝置,煙氣流經文丘里管后速度加快,并在此與很細的吸收劑粉末互相混合,顆粒之間、氣體與顆粒之間劇烈磨擦,形成流化床,在噴入均勻水霧降低煙溫的條件下,吸收劑與煙氣中的二氧化硫反應生成CaS03和CaS04。脫硫后攜帶大量固體顆粒的煙氣從吸收塔頂部排出,進入再循環除塵器,被分離出來的顆粒經中間灰倉返回吸收塔,由于固體顆粒反復循環達百次之多,故吸收劑利用率較高。
              此工藝所產生的副產物呈干粉狀,其化學成分與噴霧干燥法脫硫工藝類似,主要由飛灰、CaS03、CaS04和未反應完的吸收劑Ca(0H)2等組成,適合作廢礦井回填、道路基礎等。典型的煙氣循環流化床脫硫工藝,當燃煤含硫量為2%左右,鈣硫比不大于1.3時,脫硫率可達90%以上,排煙溫度約70℃。此工藝在國外目前應用在10~20萬千瓦等級機組。由于其占地面積少,投資較省,尤其適合于老機組煙氣脫硫。
              6、海水脫硫工藝:海水脫硫工藝是利用海水的堿度達到脫除煙氣中二氧化硫的一種脫硫方法。在脫硫吸收塔內,大量海水噴淋洗滌進入吸收塔內的燃煤煙氣,煙氣中的二氧化硫被海水吸收而除去,凈化后的煙氣經除霧器除霧、經煙氣換熱器加熱后排放。吸收二氧化硫后的海水與大量未脫硫的海水混合后,經曝氣池曝氣處理,使其中的SO被氧化成為穩定的SO42,并使海水的PH值與COD調整達到排放標準后排放大海。海水脫硫工藝一般適用于靠海邊、擴散條件較好、用海水作為冷卻水、燃用低硫煤的電廠。海水脫硫工藝在挪威比較廣泛用于煉鋁廠、煉油廠等工業爐窯的煙氣脫硫,先后有20多套脫硫裝置投入運行。近幾年,海水脫硫工藝在電廠的應用取得了較快的進展。此種工藝大問題是煙氣脫硫后可能產生的重金屬沉積和對海洋環境的影響需要長時間的觀察才能得出結論,因此在環境質量比較敏感和環保要求較高的區域需慎重考慮。
              7、電子束法脫硫工藝:該工藝流程有排煙預除塵、煙氣冷卻、氨的充入、電子束照射和副產品捕集等工序所組成。鍋爐所排出的煙氣,經過除塵器的粗濾處理之后進入冷卻塔,在冷卻塔內噴射冷卻水,將煙氣冷卻到適合于脫硫、脫硝處理的溫度(約70℃)。煙氣的露點通常約為50℃,被噴射呈霧狀的冷卻水在冷卻塔內完全得到蒸發,因此,不產生廢水。通過冷卻塔后的煙氣流進反應器,在反應器進口處將一定的氨水、壓縮空氣和軟水混合噴入,加入氨的量取決于SOx濃度和NOx濃度,經過電子束照射后,SOx和NOx在自由基作用下生成中間生成物硫酸(H2SO4)和硝酸(HN03)。然后硫酸和硝酸與共存的氨進行中和反應,生成粉狀微粒(硫酸氨(NH4)2S04與硝酸氨NH4N03的混合粉體)。這些粉狀微粒一部分沉淀到反應器底部,通過輸送機排出,其余被副產品除塵器所分離和捕集,經過造粒處理后被送到副產品倉庫儲藏。凈化后的煙氣經脫硫風機由煙囪向大氣排放。
              8、氨水洗滌法脫硫工藝:該脫硫工藝以氨水為吸收劑,副產硫酸銨化肥。鍋爐排出的煙氣經煙氣換熱器冷卻至90~100℃,進入預洗滌器經洗滌后除去HCI和HF,洗滌后的煙氣經過液滴分離器除去水滴進入前置洗滌器中。在前置洗滌器中,氨水自塔頂噴淋洗滌煙氣,煙氣中的S02被洗滌吸收除去,經洗滌的煙氣排出后經液滴分離器除去攜帶的水滴,進入脫硫洗滌器。在該洗滌器中煙氣進一步被洗滌,經洗滌塔頂的除霧器除去霧滴,進入脫硫洗滌器。再經煙氣換熱器加熱后經煙囪排放。洗滌工藝中產生的濃度約30%的硫酸銨溶液排出洗滌塔,可以送到化肥廠進一步處理或直接作為液體氮肥出售,也可以把這種溶液進一步濃縮蒸發干燥加工成顆粒、晶體或塊狀化肥出售。

              脫硫劑設備的輔助工具——煙氣脫硫除塵器具有很高的經濟效益、社會效益和經濟效益。在工業鍋爐和工業窯爐的脫硫除塵方面具有廣闊的前景。該產品從提高吸收率著手,強化氣液二相動功能程度,氣相和液相不斷交錯換位,利于廢氣傳質反應過程的進行。同時還具有氣流阻力小,廢氣處理強度大。另外該設備結構合理,操作容易,使用方便不易堵塞,占地面積小等優點,目前在治理工業廢氣方面,該技術的優越性名列各類濕法脫硫劑除塵之首。
           

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