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敢想、敢做、好学、高效、务实    
目前较为流行的脱硫技术的优缺点

    中国成为世界上SO2NOXCO2排放量的头号大国已成为不可争辩的事实。由于SO2的大量排放,中国酸雨污染已占全国面积的40%左右。酸雨和SO2污染破坏了生态系统、腐蚀了建筑材料、危害了人体健康、造成了巨大的经济损失,它已成为制约社会经济发展的重要因素之一;NOXCO2是使地球变暖的主要气体之一。但是,签于中国目前的经济状况,使用投资少、效率高、占地面积小、简单易行的脱硫技术将是今后一段时期内解决中国SO2NOXCO2污染的主要方法。

锅炉烟气脱硫技术在世界上已开发了多种方法,根据脱硫过程所处的不同阶段可分为:炉前脱 硫、炉中脱硫和炉后脱硫。炉前脱硫是指在煤炭的洗选中脱硫;炉中脱硫是指在炉内喷钙的脱硫技术;炉后脱硫即在锅炉烟气中进行脱硫。炉后脱硫是目前实际应用 最多的脱硫方式,按原理炉后脱硫可通常分为三大类:湿法;半干法;干法。

1、旋转喷雾干燥法

       该法流程是前置一套石灰乳桨液的制备系统。脱硫剂为小于是100um灰粉配成的浓度为30%的石灰浆,由桨泵通过高速旋转的雾化器送入反应器中同烟气接触,使SO2与吸收剂雾粒发生作用生成CaSO3CaSO4颗粒。然后经电除尘器捕集固态的CaSO4,其效率可达80%—85%。其主要脱硫反应为:

Ca(OH2 + SO2 → CaSO3·1/2 H2O

CaSO3·1/2 H2O O2 →  CaSO4 · 1/2 H2O

该工艺属成熟的技术,已共有1000多万千瓦机组采用该脱硫工艺,最大单机为300MW。我国已掌握了设计、制造到运转的全套技术,可设计者200MW配套的脱硫装置。与石灰石-石膏法相比,工程投资和运行费用低一些。

实践中也存在如下问题:(1)生成的脱硫渣是亚硫酸钙、硫酸钙、过量石灰及粉煤灰的混合物,目前尚无 很好处理利用实例;(2)系统设计、设备制造和自动控制要求相当精确;(3)工程投资大,钙硫比高,造成石灰消耗量大和渣量大;(4)石灰乳料浆制备易发 生故障,雾化机磨损大。

       该法要求较高水平的自动控制系统。该设备投资占电厂总投资的12%,电耗占总发电量的1%,脱硫运行成本为1230/tso2,发电运行成本增加3/kw·h,工艺流程复杂,脱硫效率为80%,设备占地面积大,不能脱氮,设备阻力高。

总的来说该工艺技术成熟可靠但运行水平要求高,投资大,占地也大。

2、炉内喷钙增湿活化法

        该工艺是炉内脱硫和烟气脱硫的组合技术。是采用石灰石往炉膛内喷射工艺,并将未反应的一部分石灰输送到庞大的活化反应塔进行增湿,然后再到静电除尘器中收集。

脱硫剂是石灰石粉,要求粒径小于100微米。其主要反应为:

CaCO3 → CaO CO2       CaO SO2 → CaSO2

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

    该系统是由炉堂内喷射(占总投资的10%)、烟气增湿及灰再循环(占总投资的85%)、加湿灰桨再循环(占总投资的5%)三大部分组成。脱硫终止物与灰一起堆放,没有再利用。脱硫装置本身无废水产生,烟气温度可控制在适当的范围内,无需再加热。

例如南京下关电厂二套12.5kw采用芬兰富腾集团公司提供的脱硫装置,设备总投资800万美元;江宁制粉厂投资120万元人民币,其设备投资占发电厂总投资比例的3%5%;耗电为500kw/h,电耗占总发电量的1.5%;脱硫运行成本为1290(/t)SO2,发电运行成本增加1.69(/kw.h),工艺流程较简单,脱硫率为70%,设备占地面积较小,不能脱氮,设备阻力较高。

    实践中存在的问题是:

(1)灰石喷入炉膛11001200℃部位要消耗热量,热损耗大约增加0.4% 1.0%

(2)硫比较高,适用于中、低硫煤的脱硫;

(3)减少锅炉损失和降低脱硫渣的产生量,要求石灰石的有效CaO含量最好不低于90%,另外,石灰石需要磨细到150目左右;

(4)增大了后续除尘器的入口分尘浓度。该技术由于工艺流程复杂,投资大,国产化技术不成熟,运行要求高。

3、石灰石石膏法

    该法是用石灰石的乳液吸收烟气中的SO2,使之与SO2生成半水亚硫酸钙或石膏,其脱硫效率可达90%以上,技术也较成熟。该法通常由三个部分组成:

1SO2大吸收:这是该法的主要工序,它是在烟道中让SO2与石灰石的乳液进行化学反应生成CaSO3CaSO4

2)固液分离:由于产生大量的亚硫酸钙和少量的硫酸钙以及预除尘时尚未除尽的烟尘,因此,必须将其从液体中分离后加以处理。

3)固体处理:分离出来的固体物质一般采取两种方法;第一是抛弃,这将会产生二次污染。第二是回收,在处理过程中,通入空气强制氧化和一些添加剂,可以使CaSO3生成CaSO4·2H2O(石膏)。

    石灰石石膏法的脱硫剂是250目的石灰石粉制成的浓度为28%—32%的石灰石浆。其主要脱硫反应为:

SO2 H2O   =   H2SO3

    CaCO3 H2SO3    =  CaSO3 CO2 ↑+ H2O

    CaSO3 + O2   =   CaSO4

    CaSO4 + H2O   =     CaSO4·2H2O

    此方法是世界上烟气脱硫应用最广泛、技术最成熟的工艺,国内外单机达到900MW左右,既可处理高硫煤又可处理低硫煤,钙硫比低。吸收剂价廉易得,运行可靠,应用较广,脱硫效率可达90%以上。

  但该技术主要缺点是:

(1)投资大。为使在50℃脱硫反应后的烟气再升温到70℃以上,常用较大资金投入再热器。如20KW机组的再热器需1000万元投资。

(2)工艺流程复杂。该工艺包括8个子系统:吸收剂运输系统、石灰石浆制备系统、烟气系统、SO2吸收系统、石膏处理系统、蒸汽系统、供水和废水处理系统,设备比较复杂;

石灰制桨系统工艺相当复杂,石灰石需研磨到300目以上,电耗大,成本高。

(3)吸收喷淋系统技术要求高,气液比低,循环泵流量大,扬尘大,

  能耗大。如引进二台2×36KW机组锅炉烟气脱硫装置需4000万美元,约合人民币3亿多元,其设备投资占电厂投资比例为19%,电耗占总发电量的2%,脱硫运行成本为1550/t•SO2

(4)设备占地面积很大,设备阻力高(1500Pa)。不能脱氮,发电运行成本增加2.52/kw·h。该法适用于新建电厂,且场地大,资金充裕的项目。

(5)生成的脱硫渣是二水石膏,目前仅有少量出售,大部分仍堆在灰场造成了二次污染;

(6)该法在脱硫的过程中产生大量的二氧化碳,这对地球变暖是非常不利的。

(7)该脱硫装置工程投资大,运行费用高。该技术成熟可靠,但仅适用于大型电站锅炉的脱硫,此外大量脱硫副产品的出路和产生二氧化碳废气,也是一个很大的问题。

4、双碱法

    采用钠化合物(NaOHNa2CO3NaSO3等)溶液吸收SO 2,生成钠盐。其溶液再与石灰石(CaCO3)或石灰(Ca(OH)2)反应生成亚硫酸钙或硫酸钙沉淀。再生后的钠化合物返回洗涤设备重新作为吸收剂使用。设备调整PH值后循环使用。 

    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沉淀不在脱硫塔内部而是在再生池中进行,因此,不会在脱硫塔中产结垢和发生堵塞现象,脱硫效率可达90%,运行成本不高。

    但实践中存在一些问题:

1)需多级较大的沉淀池和复杂的置换循环工艺;

2)大量CaSO3需脱水外运;

3)气体中含有少量的氧,会与洗涤液中的部分NaSO3发生反应生成不易去除的Na2SO4

4)吸收液的再生也较困难。

5)地面积较大。工艺复杂,投资较大。

6)该法在脱硫的过程中产生大量脱硫副产品,其出路是个大问题;大量的二氧化碳,这对地球变暖是非常不利的。



发布时间:2011-7-29 [打印此页] [收藏此页]
 
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