目前广泛使用的5种脱硫工艺技术方案简介

目前广泛使用的5种脱硫工艺技术方案简介目录TOC\o"1-1"\h\u8961目前广泛使用的5种脱硫工艺技术方案简介 122991、湿法烟气脱硫工艺 1210342、半干法烟气脱硫工艺 379893、烟气循环流化床脱硫工艺 4124174、干法脱硫工艺 5319465、NID半干法烟气脱硫 6目前世界上燃煤电厂烟气脱硫工艺方法很多，这些方法的应用主要取决于锅炉容量和调峰要求、燃烧设备的类型、燃料的种类和含硫量的多少、脱硫率、脱硫剂的供应条件及电厂的地理条件、副产品的利用等因素。近年来，我国电力工业部门在烟气脱硫技术引进工作方面加大了力度，对目前世界上电厂锅炉较广泛采用的脱硫工艺都有成功运行工程，主要有湿法烟气脱硫、干法烟气脱硫和半干法烟气脱硫。现将目前应用较为广泛的几种脱硫工艺原理、特点及其应用状况简要说明如下：1、湿法烟气脱硫工艺湿法烟气脱硫包括石灰石/石灰－石膏法烟气脱硫、海水烟气脱硫和用钠基、镁基、氨作吸收剂，一般用于小型电厂和工业锅炉。氨洗涤法可达很高的脱硫效率，副产物硫酸铵和硝酸铵是可出售的化肥。以海水为吸收剂的工艺具有结构简单、不用投加化学品、投资小和运行费用低等特点。而以石灰石/石灰－石膏法湿法烟气脱硫应用最广。《石灰石/石灰－石膏法烟气脱硫工程设计规范》中关于湿法烟气脱硫工艺的选择原则为：燃用含硫量Sar≥2%煤的机组或大容量机组（200MW及以上）的电厂锅炉建设烟气脱硫装置时，宜优先采用石灰石－石膏湿法脱硫工艺，脱硫率应保证在96%以上。湿法烟气脱硫工艺采用碱性浆液或溶液作吸收剂，其中石灰石/石灰－石膏湿法脱硫是目前世界上技术最成熟、应用最广，运行最可靠的脱硫工艺方法，石灰石经破碎磨细成粉状与水混合搅拌制成吸收剂浆液；也可以将石灰石直接湿磨成石灰石浆液。石灰石或石灰浆液在吸收塔内，与烟气接触混合，烟气中的SO2与浆液中的碳酸钙以及鼓入的氧化空气进行化学反应，最终反应产物为石膏，经脱水装置脱水后可抛弃，也可以石膏形式回收。由于吸收剂浆液的循环利用，脱硫吸收剂的利用率很高。该工艺可适用于任何含硫量的煤种的烟气脱硫，脱硫效率可达到96%以上。其脱硫副产物石膏的处置方式划分，一般有抛弃和回收利用两种方法，脱硫石膏处置方式的选择主要取决于市场对脱硫石膏的需求、脱硫石膏的质量以及是否有足够的堆放场地等因素。抛弃方式，如采用弃置灰场或回填矿坑，另一种是综合利用方式，主要用作水泥缓凝剂和建筑材料等。石灰石/石灰－石膏法烟气脱硫工艺的反应机理为：在脱硫吸收塔内烟气中SO2首先被浆液中的水吸收与浆液中的CaCO3反应生成CaSO3，CaSO3被鼓入氧化空气中的O2氧化最终生成石膏晶体CaSO4·2H2O。其主要化学反应式为：吸收过程：SO2(g)→SO2(l)+H2O→H++HSO3-→H++SO32-溶解过程：CaCO3（s）+H+→Ca2++HCO3-中和：HCO3-+H+→CO2（g）+H2O氧化：HSO3-+1/2O2→SO32-+H+SO32-+1/2O2→SO22-结晶：Ca2++SO32-+1/2H2O→CaSO3·1/2H2O(s)Ca2-+SO42-+2H2O→CaSO4·2H2O(s)其主要特点有：技术成熟，运行可靠性好。在世界脱硫市场上占有的份额达85%以上。适用范围广，不受燃煤含硫量与机组容量的限制，单塔处理烟气量大，可达每小时300万Nm3/h，所以对高硫煤、大机组的烟气脱硫更有特殊的意义。吸收剂消耗接近化学理论计算值。紧凑的吸收塔设计（吸收塔集吸收、氧化、结晶于一体），节约投资和空间。适用燃料范围广，脱硫效率可达96%以上。脱硫后的烟气不但二氧化硫浓度很低，而且烟气含尘量也大大减少。脱硫副产物石膏可作为水泥缓凝剂或加工成建材产品。不仅可以增加电厂效益、降低运行费用，而且可以减少脱硫副产物处置费用，延长灰场使用年限。其主要缺点为投资和运行费用较高、占地较大。2、半干法烟气脱硫工艺《石灰石/石灰石膏法烟气脱硫工程设计规范》中关于半干法脱硫工艺的选择原则为：燃用含硫量Sar＜2%煤的中小电厂锅炉（200MW以下），或是剩余寿命低于10年的老机组建设烟气脱硫装置时，在保证达标排放，并满足SO2排放总量控制要求，且吸收剂来源和副产物处置条件充分落实的情况下，宜优先采用半干法、干法或其他费用较低的成熟技术，脱硫率应保证在75%以上。旋转喷雾半干法烟气脱硫工艺也是目前应用较广的一种烟气脱硫技术，其工艺原理是以石灰为脱硫吸收剂，石灰经消化并加水制成消石灰乳，消石灰乳由泵打入位于吸收塔内的雾化装置，吸收剂带入的水分迅速被蒸发而干燥，烟气温度随之降低。在吸收塔内，被雾化成细小液滴的吸收剂与烟气混合接触，与烟气中的二氧化硫发生化学反应生成CaSO3，烟气中的二氧化硫被脱除。在反应器出口，随着水分蒸发，形成了干的颗粒混合物。该副产物是硫酸钙、硫酸盐、飞灰及未反应的石灰组成的混合物。脱硫反应产物及未被利用的吸收剂以干燥的颗粒物形式随烟气带出吸收塔，进入除尘器被收集下来。脱硫后的烟气经除尘器除尘后排放。为了提高脱硫吸收剂的利用率，一般将部分脱硫灰加入制浆系统进行循环利用。喷雾干燥法脱硫工艺技术比较成熟，工艺流程较为简单、系统可靠性高，脱硫率可达到85%以上，脱硫灰渣可用作制砖、筑路，但多为抛弃至灰场或回填废旧矿坑。该工艺反应机理为：SO2+H2O→H2SO3Ca(OH)2+H2SO3→CaSO3+2H2OCaSO3在微滴中过饱和沉淀析出：CaSO3（l）→CaSO3（g）↓CaSO3氧化成CaSO4：CaSO3（l）+1/2H2O→CaSO4（l）CaSO4溶解毒极低会迅速析出：CaSO4（l）→CaSO4（g）↓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。当用于高硫煤时石灰浆液需要高度浓缩，因而带来了一系列技术问题，同时由于石灰脱硫剂的成本较高，也影响了其经济性。但是近年来，燃用高硫煤的机组应用常规旋转喷雾技术的比例有所增加。喷雾干燥法可脱除70-95%的SO2，并有可能提高到98%，但副产物的处理和利用一直是个难题。喷雾半干法烟气脱硫主要特点:脱硫工艺技术较成熟，系统简单，投资较少，厂用电低，无废水排放，运行简单。脱硫效率相对较低，若脱硫效率要求大于90%，则需加大钙硫比或加入添加剂，很不经济。单塔出力目前受到一定容量的限制。脱硫吸收剂石灰CaO价格较石灰石CaCO3贵。脱硫副产物一般无法利用。脱硫后的烟气含尘量增加，需增加除尘设备。3、烟气循环流化床脱硫工艺烟气循环流化床脱硫（CFB-FGD）技术是目前干法脱硫技术商业应用中单塔处理能力最大、脱硫综合效益好的一种方法。烟气循环流化床脱硫工艺技术在最近几年中有所发展，单机的烟气处理能力也比过去增大了很多。该工艺流程主要是由吸收剂制备系统、吸收塔吸收系统、吸收剂再循环系统、除尘器系统等部分组成。锅炉排出的未处理的烟气从流化床的底部进入吸收塔。烟气经过文丘里管后速度加快，并与很细的吸收粉末互相混合。经脱硫后带有大量固体颗粒的烟气由吸收塔的顶部排出。排出的烟气进入吸收剂再循环除尘器中，大部分烟气中的固体颗粒都被分离出来，然后返回吸收塔中被循环使用。烟气循环流化床烟气脱硫主要特点：CFB－FGD有强烈的传热、传质的特点，脱硫剂利用率、脱硫效率在目前各种干法、半干法脱硫工艺中最高，运行费用较低。脱硫工艺技术比较成熟，系统简单，投资较少，厂用电低，无废水排放，运行简单，控制简单，没有制浆系统及浆液喷嘴，加入吸收塔的消石灰和水是相对独立的，便于控制消石灰用量及喷水量，容易控制操作温度。对吸收塔及其下游的设备、烟道和烟囱无需作防腐处理。对锅炉负荷适应性好。由于采用了清洁烟气再循环技术，以及脱硫灰渣循环等措施，可以满足不同的锅炉负荷要求。锅炉负荷在10%～110%范围内变化，脱硫系统可正常运行。脱硫吸收剂石灰CaO价格较石灰石CaCO3贵。脱硫副产物一般无法利用。脱硫系统无法与主机组独立分开，主机组运行时无法安装或检修吸收塔等设备。设备使用寿命长、维护量小。塔内完全没有任何运动部件。塔内磨损小，设备使用寿命长。4、干法脱硫工艺干法脱硫工艺主要是喷吸收剂工艺。按所用吸收剂不同可分为钙基和钠基工艺，吸收剂可以干态、湿润态或浆液喷入。喷入部位可以为炉膛、省煤器和烟道。当钙硫比为2时，干法工艺的脱硫效率可达50-70%，钙利用率达50%。这种方法较适合老电厂改造，因为在电厂排烟流程中不需要增加什么设备，就能达到脱硫目的。喷钙脱硫技术由两步固硫反应组成，首先作为固硫剂的石灰石粉料喷入炉膛热烟气中，热解后生成的CaO随烟气流动，与其中反应脱除一部分；然后，烟气进入锅炉尾部的活化反应器（或烟道），通过有组织的喷水增湿，一部分尚未反应的CaO转变成具有较高吸硫活性的，继续与烟气中的反应，从而完成脱硫的全过程。整个工艺流程的化学过程如下：在第一阶段,石灰石粉用气力喷射到炉膛的上方、温度900~1250℃的区域。CaCO3受热分解成CaO和CO2，锅炉烟气中部分SO2和全部SO3与CaO反应生成硫酸钙，新生成的CaSO4和未反应的CaO与飞灰随烟气（包括未被吸收的SO2）一起流到锅炉的下游。经验表明，只要保证锅炉正常的飞灰运行方式，锅炉的受热面不会产生积灰和结焦问题。在第二阶段，烟气在一个专门设计的活化器中喷入雾化水，进行增湿。烟气中未反应的CaO与水反应生成在低温下有很高活性的Ca(OH)2，Ca(OH)2与烟气中剩余的SO2反应，首先生成CaSO3，接着氧化成CaSO4。在活化器中，对喷水量及水滴直径需严格控制，控制增湿后烟气温度与水露点温度之差，既要使此差尽可能小，又不要造成活化器湿壁和脱硫产物变湿。同时，还要保证烟气与固体颗粒的均匀混合及一定的停留时间，以使化学反应完全及液滴的干燥。由于脱硫渣和灰含有一部分未反应的CaO和Ca(OH)2，为提高吸收剂的利用率，使其再循环到活化器。从活化器出来的增湿后的烟气温度在55~60℃，为防止烟气在ESP和烟囱中进一步降到低于露点而引起腐蚀，在活化器出口与ESP之间增加了烟气再热装由于反应后的吸收剂需经加热和化学反应后重新使用，产物需要回收，因此成本较高，工艺复杂。5、NID半干法烟气脱硫NID半干法烟气脱硫是新型的综合烟气脱硫系统，是瑞典ABB公司在半干法DRYPAC系统上发展而成，它借鉴了半干法DRYPAC技术的脱硫原理，又克服了该技术制浆系统的弊端，使