锅炉烟气脱硫技术(共10篇)
1.锅炉烟气脱硫技术 篇一
双碱法脱硫在锅炉烟气脱硫中的应用
作者简介:王媛(1992―),女,汉,河北承德人,郑州大学水利与环境学院,地理信息系统 李博识(1991-),男,汉,吉林省吉林市人,郑州大学水利与环境学院,道路桥梁与渡河工程 摘要:近年来我国经济快速发展,原煤消费量持续增长,使得SO2和NOx排放量逐年增加,导致环境污染严重,控制SO2等的排放量势在必行。本文通过对主要双碱法脱硫技术的工艺原理和工艺流程的介绍,揭示了它在烟气脱硫应用中的优点,并总结其对环境保护的影响。 关键词:烟气 双碱法脱硫 环境保护 一、 前言 全球变暖、臭氧层破坏和酸雨是全球关注的三大环境问题。其中酸雨或称之为酸沉降的主要前体物质是硫氧化物(SO2和SO3)和氮氧化物(NO和NO2)。我国二氧化硫和氮氧化物排放量巨大,,全国二氧化硫排放量高达2549万吨,氮氧化物排放量初步估算为2220万吨。酸雨污染严重,已从20世纪70年代西南地区扩大到长江以内的广大地区,酸雨面积已达到国土面积的30%以上,每年全国因酸雨和二氧化硫污染导致的经济损失上千亿元,已成为制约国民经济可持续发展的主要问题。因此,燃煤烟气脱硫是控制SO2排放量的必然选择,也是国家环保政策的要求。 二、 双碱法脱硫技术介绍 双碱法烟气脱硫工艺是为了克服石灰石-石灰法容易结垢的缺点而发展起来的。它先用碱金属盐类的水溶液吸收SO2,然后在另一石灰反应器中用石灰或石灰石将吸收SO2后的溶液再生,再生后的吸收液再循环利用,最终产物以亚硫酸钙和石膏形式析出。由于在吸收和吸收液处理中,使用了不同类型的碱,故称为双碱法。 (一) 钠碱双碱法 钠碱双碱法是以NaOH或NA2CO3溶液为第一碱吸收烟气中的SO2,然后再用石灰石或石灰作为第二碱处理吸收液,产品为石膏。再生后的吸收液送回吸收塔循环使用。 1、 工艺原理 (1) 吸收反应 分别用NaOH、 Na2SO3、 Na2CO3在吸收塔内吸收SO2,该过程中由于使用钠碱作为吸收液,因此吸收系统中不会生成沉淀物。此过程的主要副反应为氧化反应,生成Na2SO4。 (2) 再生反应 将吸收了SO2的吸收液送至石灰反应器,用石灰料浆对吸收液进行再生和固体副产品的析出。以钠盐作为脱硫剂,用石灰或是石灰石对吸收剂进行再生。再生的NaOH和Na2SO3等脱硫剂可以循环使用。 (3) 氧化反应 将再生反应中产生的半水亚硫酸钙经氧化,可制得石膏。 2、 工艺流程 烟气与循环吸收液在吸收塔接触后排空。亚硫酸钠被吸收的SO2转化成亚硫酸氢盐。抽出一部分再循环也与石灰反应,形成不溶性的半水亚硫酸钙和可溶性的亚硫酸钠和氢氧化钠。半水亚硫酸钙在稠化器中沉积,上清液返回吸收系统,沉积的CaSO3・1/2H2O送真空过滤分离出滤饼,过滤液亦返回吸收系统,返回的上清液和过滤液在进入吸收塔前补充Na2CO3。过滤所得滤饼(含水约60%),重新浆化为含10%固体的料浆,加入硫酸降低pH值后,在氧化器内用空气氧化可得石膏。 (二) 碱性硫酸铝-石膏法 碱性硫酸铝-石膏法系用碱性硫酸铝溶液作为吸收剂吸收SO2,吸收SO2后的吸收液经氧化后用石灰石中和再生,再生出的碱性硫酸铝在吸收中循环使用。 1、 工艺原理 (1) 吸收剂的制备系统 碱式硫酸铝水溶液的制备可用粉末状硫酸铝溶于水,添加石灰石或是石灰粉中和,沉淀出石膏,出去一部分SO2-4,即可得到所需碱度的碱式硫酸铝。 (2) 吸收系统 碱性硫酸铝对SO2具有很好的吸收能力,故在吸收塔中利用此特性来吸收SO2。 (3) 氧化系统 在氧化塔中,利用压缩空气将吸收SO2后生成的Al2(SO4)3.Al2(SO3)3浆液氧化为Al2(SO4)3。 (4) 中和再生系统 在中和槽中,加入石灰石作为中和剂,再生出碱式硫酸铝吸收剂,同时沉淀出石膏。 2、 工艺流程 经过滤除尘后的烟气从吸收塔的下部进入,用碱性硫酸铝溶液对其进行洗涤,吸收其中的SO2,尾气经除沫后排空。吸收后的溶液送入氧化塔并鼓入压缩空气对其进行氧化,氧化后的吸收液大部分返回吸收塔循环,引出一部分送去中和。送去中和的溶液的一部分引入除镁中和槽,在此用CaCO3中和,然后在沉淀槽沉降,弃去含Mg2+的溢流液不用,以保持Mg2+浓度在一定水平以下。含有Al2O3沉淀的沉淀槽底流,用泵送入其中一中和槽,与送去中和另一部分槽液混合,送至另一中和槽,在该槽中用石灰石粉将溶液中和至要求的碱度,然后送增稠器,上清液返回吸收塔,底流经分离机分离后得石膏产品。 三、 双碱法脱硫技术的优点 双碱法的明显优点是,由于采用液相吸收,从而不存在结垢和浆料堵塞等问题;另外副产物的石膏纯度较高,应用范围更广一些。 (一) 钠碱双碱法的优点 1、 用NaOH脱碱,循环水基本上是NaOH的水溶液,循环过程中对水泵、管道、设备均无腐蚀与堵塞现象,便于设备运行与保养。 2、 吸收剂的再生和脱硫渣的沉淀产生在吸收塔外,减少了塔内结垢的可能性,因此可以用高效的板式塔或填料塔代替目前广泛使用的喷淋塔,从而减少了吸收塔的尺寸及操作液气比,降低脱硫成本。 3、 脱硫率高,一般在90%以上。 (二) 碱性硫酸铝-石膏法的优点 处理效率高,液气比较小,氧化塔的空气利用率高,设备材料较易解决。得到的副产石膏质地优良,不仅可用于水泥工业,也可供制石膏板用。 四、 双碱法脱硫技术对我国环保的影响 我国是一个以煤为主要能源的国家,即使再过半个世纪,煤炭在我国一次能源中的`比例仍将不低于40%。因此,煤炭的洁净使用和发展洁净煤炭技术在我国可持续发展中将占有举足轻重的地位。作为发展中国家的我们,面临经济建设的任务很重,为此,发展洁净煤技术应遵循技术上的可行性与经济上的合理性。 近年来,很多国家都采用了双碱法脱硫技术,例如:位于佛罗里达靠近塔荷切的海湾电力公司的斯科尔茨发电站,海湾电力公司的肖尔茨热电厂以及日本同和矿业公司,除此之外,我国于1980按同和矿业建成了一套工业装置。由这些例子足以可见双碱法脱硫技术的受关注度之高。 双碱法脱硫技术效率高、能力强、好处理的优点,刚好符合我国的国情。在过去的几年中,它也为环保事业做了很大的贡献,大大降低了二氧化硫的排放量,从而使得酸雨问题得到缓解,减少了因酸雨和二氧化硫污染导致的经济损失,加速我国民经济的可持续发展。(作者单位:郑州大学水利与环境学院) 参考文献: [1]蒋文举,烟气脱硫脱硝技术手册,化学工业出版社,第1版,202-206 [2]雷仲存,工业脱硫技术,化学工业出版社,第1版, 265、274、279 [3]钟秦,燃煤烟气脱硫脱硝技术及工程实例,化学工业出版社,20第2版,110
2.锅炉烟气脱硫技术 篇二
供热锅炉除了生产电能这一职能外, 主要应用于生活供热方面。煤炭作为供热锅炉燃烧的常用原料之一, 在锅炉燃烧时会产生大量的硫氧化物以及粉尘颗粒等有害物质, 对大气环境造成较大的污染。随着现阶段我国推行节能减排战略, 对锅炉烟气脱硫除尘技术进行探讨, 具有一定的现实意义。
1 锅炉烟气脱硫除尘技术
1.1 湿法脱硫除尘技术
我国与西方发达国家的湿法烟气脱硫工艺工程与机理大致相同, 主要采用石灰石、石灰以及碳酸钠等浆液作为洗涤剂, 对烟气进行洗涤与过滤, 从而消除供热锅炉烟气中的二氧化硫[1]。湿式双旋脱硫除尘法是湿法脱硫除尘技术中较为常用的技术, 这一技术脱硫效率较高, 主要利用易于与粉尘和硫化物发生反应的除尘液, 对供热锅炉排放的废气进行脱硫除尘处理。湿法脱硫除尘技术一般可以分为物理吸收以及化学吸收两种, 物理吸收速率较低, 主要取决于烟气与除尘液的平衡;化学吸收主要通过提高吸收过程的推动力, 降低被吸收气体的气相分压, 化学吸收的速率较之物理吸收速度更高。
湿法脱硫除尘技术一般包括加热、引流、脱硫除尘、脱水排放等环节。在锅炉烟气脱硫除尘前, 一般需要利用引风机进行一定的加热处理, 在加热处理后由于烟气热量升高会向上运动至除尘器的上部, 之后烟气会通过旋流板均匀地引流至除尘筒中。除尘筒中设有相应的喷淋设备, 会喷出适量的除尘液, 通过除尘液与硫化物以及烟尘的化学反应, 可以有效地去除锅炉烟气中的污染物质。在经历过加热、引流以及脱硫除尘等步骤后, 锅炉烟气基本已达到了可以排放的标准, 此时对烟气进行相应的脱水处理即可进行排放。
1.2 干法脱硫除尘技术
干法脱硫除尘技术与湿法脱硫除尘技术类似, 同样是利用相应的物理反应与化学反应, 实现锅炉烟气脱硫除尘的目的。干法脱硫除尘技术源于上世纪80 年代初期, 较之湿法脱硫除尘技术具有投资费用低廉、脱硫产物呈干燥状态、设备不宜腐蚀等优点。干法脱硫除尘技术主要由除尘器以及吸附塔两部分组成。随着现代化科学技术的发展, 干法脱硫除尘技术也获得了很大程度的进步, 现阶段干法脱硫技术中引入了高能电子技术, 二者的融合在很大程度上提高了干法脱硫除尘技术的脱硫效率, 并且简化了干法脱硫除尘技术的步骤。现阶段我国已经初步掌握了智能化干法脱硫除尘操作技术, 通过计算机的供给实现了煤炭燃料的充分燃烧, 在很大程度上提升了供热锅炉的运行效率, 提高了脱硫除尘的效果。然而干法脱硫除尘技术在使用过程中会产生大量的电磁辐射, 会对相应工作人员的身体健康造成影响[2]。
1.3 干湿结合脱硫除尘技术
所谓干湿结合脱硫除尘技术, 主要是将干法脱硫除尘技术以及湿法脱硫除尘技术进行组合, 互相弥补对方的缺点。干湿结合脱硫除尘技术主要将干湿两种脱硫除尘技术系统统一于一个立式塔内, 通过干法脱硫除尘技术以及湿法脱硫除尘技术向结合, 有效地提升锅炉烟气脱硫除尘效果。干湿结合脱硫除尘技术融合了干湿两种脱硫除尘技术的优点, 可以适用于我国绝大多数燃煤锅炉的烟气脱硫除尘工作, 可以有效地去除锅炉烟气中的硫化物以及烟尘。然而干湿结合脱硫除尘技术自身需要较高的运行费用以及投入资金, 虽然对于烟气中的烟尘与硫化物去除效果较好, 但这种效果与资金投入难以形成平衡, 考虑到经济方面的制约, 干湿结合脱硫除尘技术适用于资金实力基础较为雄厚的企业。
2 锅炉烟气脱硫除尘技术发展策略
2.1 加强技术管理
由于我国现阶段仍大量存在着中小型燃煤锅炉, 因此我国政府相关部门应当对中小型燃煤锅炉的烟气脱硫技术进行相应的管理。为了推进锅炉烟气脱硫除尘技术的发展, 首先应当加强对专业性技术人员的管理, 鼓励专业性技术人员对现有技术进行深入的研究, 对现有技术进行完善, 对于现阶段脱硫除尘技术中存在的问题及时进行纠正。与此同时, 由于现阶段我国绝大多数城市与地区的锅炉烟气脱硫除尘技术难以达到预期的脱硫除尘目标, 因此相关专业性技术人员应当结合实际工作情况, 改良相应的脱硫除尘技术。
2.2 加大研发力度
为了提升锅炉烟气脱硫除尘技术, 应当加大相关部门的研发力度, 借鉴西方发达国家的研发成果, 对我国传统烟气脱硫除尘技术进行创新[3]。与此同时, 专业性技术人员在开展脱硫除尘工作中, 应主动学习西方发达国家先进的脱硫除尘理念, 结合相关企业具体脱硫除尘工作开展情况, 提升脱硫除尘工作的科学性与合理性, 结合相关企业的污染特点研究出区域性、独特性的锅炉烟气脱硫除尘技术。
2.3 加大企业的资金投入
现阶段制约锅炉烟气脱硫除尘技术发展的决定性因素就是企业资金投入问题, 为了贯彻落实节能减排发展战略, 供热企业管理层应当加强烟气污染问题的重视, 主动承担起供热企业的社会责任, 对锅炉烟气脱硫除尘技术进行改良, 直到满足国家相应的烟气排放标准。与此同时, 企业管理层还应当积极的加大设备改造资金以及技术研发资金的投资比重, 健全基础配套设施, 从而满足锅炉烟气脱硫除尘的技术需求。
3 结论
总而言之, 随着我国工业化发展进程逐渐加快, 现阶段各种先进的电力生产设备得到了广泛的应用, 供热锅炉虽然是供暖供电的重要设备, 但是其在运行生产过程中会产生大量的硫化物以及粉尘污染, 污染生态环境。因此对锅炉烟气脱硫除尘技术进行研究, 有利于实现我国供热企业的可持续发展。
参考文献
[1]臧世军.锅炉烟气脱硫除尘技术研究[J].中国新技术新产品, 2010 (18) :155-156.
3.锅炉烟气脱硫技术 篇三
关键词:循环硫化床;脱硫技术;脱硫效率
中图分类号:TK229. 66 文献标识码:A 文章编号:1006-8937(2016)03-0170-02
循环流化床烟气脱硫技术是世界都在积极研究的先进技术,但是由于目前国内采用的脱硫工艺还不成熟,因此存在诸多问题,为了维护系统安全和减少成本,对烟气循环流化床脱硫技术进行进一步研究和改造具有重要意义。本文利用已有烟气循环硫化床脱硫技术为基础,提出循环硫化床锅炉超净排放烟气脱硫工艺,进一步提高脱硫效率。
1 脱硫技术现状
目前,我国大型火电厂烟气脱硫技术主要运用国外较为成熟、业绩较多的石灰石湿法技术,基于湿法工艺系统工艺具有难度大、成本较高、占地多等问题而循环硫化床脱硫书则具有投资少、运行和投资成本低、效率高等特点,因此在我国的应用前景广阔。开发出拥有自主知识产权的循环硫化床烟气脱硫技术具有重要意义。
2 脱硫系统技术要求及改进方案
2.1 设计制造的技术要求
技术要求需要满足脱硫系统的设计、购入、生产、运输、运行、安装、检验、测试、试运行、考核运行、查缺、等一系列的技术和管理工程。
2.2 脱硫系统常规技术要求
脱硫系统必须达到下列运行要求:①在锅炉在最小(30%负荷)和最大(110%)负荷点间的任何负荷情况下,烟气脱硫设备及其辅助设备皆可工作。脱硫设备能方便迅速的通过冷、热启动程序投入工作。在上述的设计条件下,需要保证排放的污染物不超出要求的保证排放值。②在脱硫设备停止工作期间,需要冲洗以及排水的设备,应当达到易于实现冲洗和排污的要求。③整套装置中所有易于损耗、磨损或易于出现故障的设备,要易于更换、检修和维护。
2.2.1 烟风系统
①烟道设计时应事先考虑并按照可能发生的最差运行条件进行设计。②排水设施材料应充分考虑防腐,特别是接触腐蚀环境的净烟气烟道和原烟气烟道。排水应返回到脱硫排水坑或吸收塔浆池。③在烟道有测点的局部区域的顶部,用顶板覆盖。保证顶板可以支撑行走和最少150 kg/m2的部分荷重,为便于排水应当对顶板设有坡度,顶板最低点和烟道直接的距离最少有200 mm。③烟道应设计保温。
2.2.2 吸收塔系统
①意采用的湿式吸收塔在其气液的接触区不能出现填料,并且吸收塔不能被预洗涤。②在吸收塔的塔顶设置高65 m直排烟囱。③对二氧化硫吸收设备、吸收塔以及循环浆池整体进行模块化设计。为保障尽可能去除二氧化硫应当额外设置喷雾层。④注意在浆液喷雾处,用除雾器收集系统下游夹带的浆液。⑤为了保证防止浆液沉淀,应当使用消除死角搅拌器。吸收塔浆液排出泵排空吸收塔的时间不能超过15 h,并且保证吸收塔底面的液体能完全被排空。
2.2.3 脱硫剂制备和供给系统
本系统设置石灰石储仓及石灰石浆液制备和供应装置。由于吸收剂会与SO2反应并发生消耗,因此需要不断用泵输送并补充配置液到吸收塔。配置流程如下:用罐车将石灰石粉送入石灰石储仓,由石灰石粉给料设备输送如石灰石浆液箱,为维持浆液浓度需要不断在浆液箱中补充工艺水,配置好的浆液存贮于石灰石浆液箱。保证筒体、泵和管道的有足够的使用寿命,至少在下一个大修期来临之前仍可使用。
2.2.4 石膏脱水系统
①系统概述:吸收塔里的石膏浆液处理的流程如下:先是通过排出泵将石膏输送到石膏旋流站进行浓缩,石膏的浓缩液再被运送到真空皮带脱水机脱水,经过脱水处理后,石膏浆液的表面含水率基本小于12%,为了充分综合利用,最后暂时贮存在石膏库。石膏旋流站出来的浆液一部分回收到吸收塔可供循环使用,一部分直接进入废水处理系统,使用泵抽至中和池进行处理。为保证石膏品质,需要控制脱硫石膏中Cl-等成份的含量,在石膏脱水过程中利用水和滤布形成的过滤系统对对石膏进行反复冲洗,最后过滤的水课存在滤液池中,之后用泵送到系统用于脱硫剂制备或折直接返回吸收塔。②设计原则:在每个吸收塔内都配置一套石膏旋流站。所有锅炉(2台75 t/h锅炉)共设置一个溢流收集箱,容量的选择按锅炉BMCR工况产生的150%浆液量的多少。
根据锅炉燃烧设计煤种BMCR工况运行时可能产生的150%石膏处理量,来配置真空皮带脱水机的总出力,以满足石膏浆液用于处理设计煤种时量的要求,同时需要配置真空泵、气液分离等辅助设施。
石膏脱水系统还需设置一个石膏库,根据2台炉在脱硫设计煤种BMCR工况下3 d容量确定石膏堆料间的有效容量。采用铲车等运输装备运输石膏库内石膏。
2.2.5 工艺水系统
①系统概述:脱硫工艺系统需用到水,可由电厂供水系统输送到脱硫系统工艺水箱,由工艺水箱提供用于石膏结晶、石灰石浆液制备的工艺用水。此外还可用于冲洗除雾器、真空皮带脱水机及各种浆液输送设备、输送管路、储存箱等设施;最后还可用于泵或其他设备的冷却水以及密封水。
②技术要求:工艺水系统应保证FGD装置正常运行,并且做好一旦出现事故时的用水。根据系统运行需要设计工艺水箱容积,保证其容量。为确保系统工艺水供应需求,系统应单独配备冲洗运送浆液的管路、除雾器等设备。为确保系统冷却水供应需求,系统用于管设备冷却水的水泵应单独设置等。系统应使用离心泵来输送工艺水。
2.2.6 压缩空气系统
压缩空气系统提供压缩空气的用途:①杂用空气可在机械设施,风动设备,板手等操作中发挥作用,还可用于脱硫装置一些运行方式中,最后还可用于脱硫装置的维护维修。②仪用压缩空气可在脱硫装置所有气动操作的仪表和控制系统中发挥作用。
依据需要,在岛内设仪时用的储气罐是压缩空气储罐和杂用压缩空气储罐。储气罐的贮备应当足够,在全部空气压缩机停运时,储气罐应当能提供足够的耗气量维持整个脱硫控制系统继续工作至少15 min,按需确定压缩空气系统储气罐工作压力。
2.2.7 废水处理和疏放系统
设置废水处理系统,对排放的废水经过中和加料处理,达到水污染排放指标时才可排往水集中处;此外,按环保部门要求对污泥进行脱水处理。作为提供脱硫净化系统浆液排放场所的地点,疏放系统可分为区域排水收集和事故浆液收集两类。
区域排水收集:区域排水收集是通过明渠,收集各个设备排放的水和浆液到集水坑,然后通过集水坑泵将水或浆液输回吸收塔等收集设施。单独配备每个集水坑的集水坑泵,为防止浆液沉积还应设有搅拌器。
事故浆液收集:事故浆液收集主要注意当吸收塔需要检修时,需要临时排空塔釜内浆液,将吸收塔塔釜内的浆液通过事故浆液池暂时贮存。当吸收塔维护检测完成后,事故浆液池内浆液能够通过事故泵输送回吸收塔。
3 性能保证及监造
性能的监造需要参考《火电厂石灰石一石膏湿法脱硫废水水质控制指标》等各种验收标准,对脱硫效率、钙硫比、石灰石消耗、用电情况进行综合考量。
由于近年火电厂大气污染排放指标的提高,常用的锅炉循环流化床脱硫技术难以达到目前的环保需求,燃煤锅炉“超洁净排放”改造工艺运行和维护成本相对较低,并且具有良好的性能和稳定性,提高了脱硫效率,更重要的是达到了污染物排放要求。
参考文献:
[1] 钟秦.燃煤烟气脱硫脱硝技术及工程实例[M].北京:化学工业出版社,
2002.
[2] 王志轩,王书肖,燃煤二氧化硫污染控制技术手册[M].北京:化学工业 出版社,2001.
[3] 马双忱.烟气循环流化床脱硫技术试验研究[D].保定:华北电力大学,
4.锅炉烟气脱硫技术 篇四
无烟气旁路脱硫系统在锅炉投油运行时的措施
摘要:无烟气旁路的脱硫装置与锅炉串联为一体,成为锅炉烟风道的一部分,是烟气排放的唯一通道,脱硫装置的.高投运率是确保锅炉主机安全稳定运行的关键.本文分析了锅炉启动及低负荷稳燃运行时锅炉投油对脱硫装置的影响因素,从设计和运行的角度,提出了相应的解决措施.作 者:孙琦明 滕召刚 SUN Qi-ming TENG Zhao-gang 作者单位:浙江蓝天求是环保集团有限公司,杭州,310012期 刊:中国环保产业 Journal:CHINA ENVIRONMENTAL PROTECTION INDUSTRY年,卷(期):,“”(4)分类号:X701.3关键词:脱硫装置 无烟气旁路 锅炉投油 措施
5.常用的烟气脱硫技术 篇五
一、湿法烟气脱硫技术(WFGD)
吸收剂在液态下与SO2反应,脱硫产物也为液态。该法脱硫效率高、运行稳定,但投资和运行维护费用高、系统复杂、脱硫后产物较难处理、易造成二次污染。
湿法烟气脱硫技术优点: 湿法烟气脱硫技术为气液反应,反应速度快、脱硫效率高,一般均高于90%,技术成熟、适用面广。湿法脱硫技术比较成熟,生产运行安全可靠,在众多的脱硫技术中,始终占据主导地位,占脱硫总装机容量的 80% 以上。
缺点:生成物是液体或淤渣,较难处理,设备腐蚀性严重,洗涤后烟气需再热,能耗高,占地面积大,投资和运行费用高、系统复杂、设备庞大、耗水量大、一次性投资高,一般适用于大型电厂。分类: 常用的湿法烟气脱硫技术有石灰石-石膏法、间接的石灰石-石膏法、柠檬吸收法等。
1、石灰石/石灰-石膏法
是利用石灰石或石灰浆液吸收烟气中的 SO2,生成亚硫酸钙,经分离的亚硫酸钙(CaO3S)可以抛弃,也可以氧化为硫酸钙(CaSO4),以石膏形式回收。这是目前世界上技术最成熟、运行状况最稳定的脱硫工艺,脱硫效率达到 90% 以上。
2、间接石灰石-石膏法
常见的间接石灰石-石膏法有: 钠碱双碱法、碱性硫酸铝法和稀硫酸吸收法等。原理: 钠碱、碱性氧化铝(Al2O3˙nH2O)或稀硫酸(H2SO4)吸收 SO2,生成的吸收液与石灰石反应而得以再生,并生成石膏。该法操作简单,二次污染少,无结垢和堵塞问题,脱硫效率高,但是生成的石膏产品质量较差。
3、柠檬吸收法
原理:柠檬酸(H3C6H5O7˙H2O)溶液具有较好的缓冲性能,当 SO2气体通过柠檬酸盐液体时,烟气中的 SO2与水中 H+发生反应生成 H2SO3络合物,SO2吸收率在 99% 以上。这种方法仅适于低浓度 SO2烟气,而不适于高浓度 SO2气体吸收,应用范围比较窄。另外,还有海水脱硫法、磷铵复肥法、液相催化法等湿法烟气脱硫技术。
二、干法烟气脱硫技术(DFGD)
脱硫吸收和产物处理均在干状态下进行。该法系统简单、无污水和废酸排出、设备腐蚀小、运行费用低,但脱硫效率较低。
干法烟气脱硫技术优点:干法烟气脱硫技术为气同反应,相对于湿法脱硫系统来说,具有设备简单、占地面积小、投资和运行费用较低、操作方便、能耗低、生成物便于处置、无污水处理系统等优点。缺点: 反应速度慢,脱硫率低,先进的可达60~80%。但目前此种方法脱硫效率较低,吸收剂利用率低,磨损、结垢现象比较严重,在设备维护方面难度较大,设备运行的稳定性、可靠性不高,且寿命较短,限制了此种方法的应用。
分类: 常用的干法烟气脱硫技术有活性炭吸附法、电子束辐射法、荷电干式吸收剂喷射法、金属氧化物脱硫法等。典型的干法脱硫系统是将脱硫剂(如石灰石、白云石或消石灰)直接喷入炉内。以石灰石为例,在高温下煅烧时,脱硫剂煅烧后形成多孔的氧化钙颗粒,它和烟气中的 SO2反应生成硫酸钙,达到脱硫的目的。
1、活性炭吸附法
原理:SO2被活性炭吸附并被催化氧化为三氧化硫(SO3),再与水反应生成 H2SO4,饱和后的活性炭可通过水洗或加热再生,同时生成稀H2SO4或高浓度SO2。可获得副产品H2SO4,液态SO2和单质S,即可以有效地控制SO2的排放,又可以回收硫资源。该技术经西安交通大学对活性炭进行了改进,开发出成本低、选择吸附性能强的ZL30,ZIA0,进一步完善了活性炭的工艺,使烟气中SO2吸附率达到 95.8%,达到国家排放标准。
2、电子束辐射法
原理:用高能电子束照射烟气,生成大量的活性物质,将烟气中的SO2和氮氧化物氧化为 SO3和二氧化氮(NO2),进一步生成H2SO4和硝酸(NaNO3),并被氨(NH3)或石灰石(CaCO3)吸收剂吸收。
3、荷电干式吸收剂喷射脱硫法
原理:吸收剂以高速流过喷射单元产生的高压静电电晕充电区,使吸收剂带有静电荷,当吸收剂被喷射到烟气流中,吸收剂因带同种电荷而互相排斥,表面充分暴露,使脱硫效率大幅度提高。此方法为干法处理,无设备污染及结垢现象,不产生废工业烟气脱硫技术研究进展水废渣,副产品还可以作为肥料使用,无二次污染物产生,脱硫率大于90%,而且设备简单,适应性比较广泛。但是此方法脱硫靠电子束加速器产生高能电子;对于一般的大型企业来说,需大功率的电子枪,对人体有害,故还需要防辐射屏蔽,所以运行和维护要求高。四川成都热电厂建成一套电子脱硫装置,烟气中SO2的脱硫达到国家排放标准。
4、金属氧化物脱硫法
原理:根据 SO2是一种比较活泼的气体的特性,氧化锰(MnO)、氧化锌(ZnO)、氧化铁(Fe3O4)、氧化铜(CuO)等氧化物对SO2具有较强的吸附性,在常温或低温下,金属氧化物对 SO2起吸附作用,高温情况下,金属氧化物与 SO2发生化学反应,生成金属盐。
然后对吸附物和金属盐通过热分解法、洗涤法等使氧化物再生。这是一种干法脱硫方法,虽然没有污水、废酸,不造成污染,但是此方法也没有得到推广,主要是因为脱硫效率比较低,设备庞大,投资比较大,操作要求较高,成本高。该技术的关键是开发新的吸附剂。以上几种 SO2烟气治理技术目前应用比较广泛,虽然脱硫率比较高,但是工艺复杂,运行费用高,防污不彻底,造成二次污染等不足,与我国实现经济和环境和谐发展的大方针不相适应,故有必要对新的脱硫技术进行探索和研究。
三、半干法烟气脱硫技术(SDFGD)
半干法烟气脱硫技术(SDFGD)半干法吸取了湿法和干法的优点,脱硫剂在湿态下脱硫,脱硫产物以干态排出。该法既具有湿法脱硫反应速度快、脱硫效率高的优点,又具有干法无污水和废酸排出、硫后产物易于处理的优点。
半干法烟气脱硫技术半干法脱硫包括喷雾干燥法脱硫、半干半湿法脱硫、粉末-颗粒喷动床脱硫、烟道喷射脱硫等。
1、喷雾干燥脱硫法
是利用机械或气流的力量将吸收剂分散成极细小的雾状液滴,雾状液滴与烟气形成比较大的接触表面积,在气液两相之间发生的一种热量交换、质量传递和化学反应的脱硫方法。一般用的吸收剂是碱液、石灰乳、石灰石浆液等,目前绝大多数装置都使用石灰乳作为吸收剂。一般情况下,此种方法的脱硫率 65%~85%。
其优点:脱硫是在气、液、固三相状态下进行,工艺设备简单,生成物为干态的CaSO4、CaSO4,易处理,没有严重的设备腐蚀和堵塞情况,耗水也比较少。
缺点:自动化要求比较高,吸收剂的用量难以控制,吸收效率不是很高。所以,选择开发合理的吸收剂是解决此方法面临的新难题。
2、半干半湿法
半干半湿法是介于湿法和干法之间的一种脱硫方法,其脱硫效率和脱硫剂利用率等参数也介于两者之间,该方法主要适用于中小锅炉的烟气治理。这种技术的特点是: 投资少、运行费用低,脱硫率虽低于湿法脱硫技术,但仍可达到70%tn,并且腐蚀性小、占地面积少,工艺可靠。
工业中常用的半干半湿法脱硫系统与湿法脱硫系统相比,省去了制浆系统,将湿法脱硫系统中的喷入 Ca(OH)2:水溶液改为喷入CaO或Ca(OH)2 粉末和水雾。与干法脱硫系统相比,克服了炉内喷钙法SO2和CaO反应效率低、反应时间长的缺点,提高了脱硫剂的利用率,且工艺简单,有很好的发展前景。
3、粉末-颗粒喷动床脱硫法
技术原理:含SO2的烟气经过预热器进入粉粒喷动床,脱硫剂制成粉末状预先与水混合,以浆料形式从喷动床的顶部连续喷入床内,与喷动粒子充分混合,借助于和热烟气的接触,脱硫与干燥同时进行。脱硫反应后的产物以干态粉末形式从分离器中吹出。这种脱硫技术应用石灰石或消石灰做脱硫剂。具有很高的脱硫率及脱硫剂利用率,而且对环境的影响很小。但进气温度、床内相对湿度、反应温度之间有严格的要求,在浆料的含湿量和反应温度控制不当时,会有脱硫剂粘壁现象发生。
4、烟道喷射半干法
烟气脱硫该方法利用锅炉与除尘器之间的烟道作为反应器进行脱硫,不需要另外加吸收容器,使工艺投资大大降低,操作简单,需场地较小,适合于在我国开发应用。半干法烟道喷射烟气脱硫即往烟道中喷人吸收剂浆液,浆滴边蒸发边反应,反应产物以干态粉末出烟道。
四、新脱硫技术
脱硫新技术最近几年,科技突飞猛进,环境问题已提升到法律高度。我国的科技工作者研制出了一些新的脱硫技术,但大多还处于试验阶段,有待于进一步的工业应用验证。
1、硫化碱脱硫法
由 Outokumpu公司开发研制的硫化碱脱硫法主要利用工业级硫化纳作为原料来吸收SO2工业烟气,产品以生成硫磺为目的。反应过程相当复杂,有Na2SO4、Na2SO3、Na2S203、S、Na2Sx等物质生成,由生成物可以看出过程耗能较高,而且副产品价值低,华南理工大学的石林经过研究表明过程中的各种硫的化合物含量随反应条件的改变而改变,将溶液pH值控制在5.5~6.5 之间,加入少量起氧化作用的添加剂 TFS,则产品主要生成Na2S203,过滤、蒸发可得到附加值高的5H20˙Na2S203,而且脱硫率高达97%,反应过程为: SO2+Na2S=Na2S203+S。此种脱硫新技术已通过中试,正在推广应用。
2、膜吸收法
以有机高分子膜为代表的膜分离技术是近几年研究出的一种气体分离新技术,已得到广泛的应用,尤其在水的净化和处理方面。中科院大连物化所的金美等研究员创造性地利用膜来吸收脱出 SO2气体,效果比较显著,脱硫率达90%。过程是:他们利用聚丙烯中空纤维膜吸收器,以 NaOH 溶液为吸收液,脱除 SO2气体,其特点是利用多孔膜将气体SO2气体和 NaOH吸收液分开,SO2气体通过多孔膜中的孔道到达气液相界面处,SO2与 NaOH 迅速反应,达到脱硫的目的。此法是膜分离技术与吸收技术相结合的一种新技术,能耗低,操作简单,投资少。
3、微生物脱硫技术
根据微生物参与硫循环的各个过程,并获得能量这一特点,利用微生物进行烟气脱硫,其机理为: 在有氧条件下,通过脱硫细菌的间接氧化作用,将烟气中的SO2氧化成硫酸,细菌从中获取能量。生物法脱硫与传统的化学和物理脱硫相比,基本没有高温、高压、催化剂等外在条件,均为常温常压下操作,而且工艺流程简单,无二次污染。
6.烧结烟气脱硫技术现状分析 篇六
烧结烟气脱硫技术现状分析
摘要:钢铁工业生产过程中产生大量的SO2烟气,是环境空气污染的.重要来源之一.结合我国钢铁工业SO2的排放现状,概括了国内外烧结烟气脱硫技术进展.分析了我国烟气脱硫技术存在的问题,指出了烧结烟气脱硫的发展趋势.作 者:吴复忠 李军旗 金会心 WU Fu-zhong LI Jun-qi JIN Hui-xin 作者单位:贵州大学,材料科学与冶金学院,贵州,贵阳,550003期 刊:工业加热 ISTIC Journal:INDUSTRIAL HEATING年,卷(期):2008,37(5)分类号:X511关键词:烧结 SO2 烟气脱硫
7.锅炉烟气脱硫技术 篇七
1 锅炉烟气现脱硫原理
金象公司两台三废锅炉设有烟气脱硫装置, 脱硫工艺为钠钙双碱法脱硫, 即Na OH和石灰 (氢氧化钙) 两种碱性物质配制成碱度为8-9脱硫液的脱硫方法。
工艺流程:来自锅炉的烟气先经过除尘器除尘, 然后烟气经烟道从塔底进入脱硫塔。在脱硫塔内布置若干层 (根据具体情况定) 旋流板的方式, 旋流板塔具有良好的气液接触条件, 从塔顶喷下的碱液在旋流板上进行雾化使得烟气中的SO2与喷淋的碱液充分吸收、反应。经脱硫洗涤后的净烟气经过除雾器脱水后进入换热器, 升温后的烟气经引风机通过烟囱排入大气。
反应机理为烟气中的SO2先溶解于吸收液中, 然后离解成H+和HSO3-
具体反应议程式为:2Na OH+SO2→Na2SO3+H2O
Na2SO3+SO2+H2O→2Na HSO3
脱硫后的反应产物进入再生池内用另一种碱Ca (OH) 2进行再生, 再生反应过程如下:
脱下的硫以亚硫酸钙、硫酸钙的形式析出, 然后将其用泵打入压滤机脱水处理, 再生的Na OH循环使用。
2 造气循环水作为脱硫液脱硫原理
造气车间循环水分析指标见表1。
造气循环水的p H值和氨含量正好符合氨法脱硫脱硫液的工艺指标, 可以作为锅炉烟气的脱硫液。
锅炉烟气氨法脱硫的原理:以氨溶液吸收SO2时, 其化学反应迅速, 质量传递主要受气相阻力控制。吸收塔内发生的主要反应为:
(NH4) 2SO3对SO2有很强的吸收能力, 它是氨法中的主要吸收剂。随着SO2的吸收, NH4HSO3的比例增大, 吸收能力降低, 这时需要补充氨水将NH4HSO3转化为 (NH4) 2SO3。
3 技改方案
利用造气车间循环水泵将造气循环水用DN100 的无缝钢管输送到锅炉烟气脱硫工段, 作为原脱硫工艺水补充水, 加入脱硫塔内, 水在脱硫塔内循环一段时间, 当锅炉烟气的含硫升高时, 用脱硫塔循环泵用DN100的无缝钢管输送回造气循环水池, 锅炉脱硫液再补充造气循环水进行置换, 从而保证锅炉烟气脱硫液的碱度符合工艺要求而达到脱硫效果。
4 技改费用
技改用的材料见表2。
投资约3万元。
5 改造效果
锅炉烟气脱硫技改后于2015年元月6日正式投入使用。
5.1 改造前与改造后锅炉烟气SO2含量见表3。
从下表分析得出技改后4 号锅炉的烟气脱硫效果明显, 含硫大大降到, 降到15 mg∕l, 3号锅炉烟气含硫变化不到, 经停炉检查是脱硫塔的填料跨塌, 脱液不能散开, 起不到洗涤烟气的效果, 故脱硫效果不明显, 但都符合环保指标, 说明技改后对锅炉烟气脱硫效果明显, 极大保护了环境。
5.2 改造前后造气循环水各项数据分析见表4。
从表4 分析造气循环水含氨氮含量技改后降到了157.22mg/L, 硫化物降低了3.37 mg/L, 技改后对造气循环水有害物降低, 对循环水质质量有所改善, 减轻了循环水对造气车间设备的腐蚀。
5.3 改造前后造气循环水絮凝剂PAC、PAM的用量和浊度情况, 见表5。
表5分析可知, 技改后循环水的浊度增加, 但循环水加入的絮凝剂低, 不符合常规, 原因还得分析。
5.4 改造后, 每天消耗造气循环水约250吨左右。
5.5 技改后锅炉烟气脱硫装置不加工业纯碱。
6 经济效益分析
6.1 锅炉脱硫技改前:
Na CO3消耗量:0.6 吨/天 × 2080 元/吨 × 330 天/年=411840元/年
Ca (OH) 2消耗理:0.35 吨/天×8400 元/吨×330 天/年=970200元/年
6.2 改造后, 每天消耗造气循环水约250吨左右
污水处理费用:250m3/天×3 元/吨 (处理每吨污水) ×330 天/年=247500元/年
6.3 电耗:
技改后两台30KW废液泵停运、一台22KW氧化风机停运、一台22KW补水泵停运, 压泥机、搅拌泵、加药泵等设备全部停运。
节约电费 (:30+22+22) KW/h×8000小时/年=592000KW/年×0.5元/KW=296000元
6.4 年节约费用:
Na CO3消耗量+ Ca (OH) 2消耗量+污水处理费用+电耗节约=411840+970200+247500+296000-137362.5=1925540 元/年 (设计运行费用210万/年)
而且还没有计算絮凝剂节约费用。
7 结语
锅炉烟气脱硫技改后, 锅炉烟气含硫大大降低, 极大地保护了环境, 而且每年为公司节约费用192万元, 消耗造气循环水250方∕天, 平衡造气循环水, 减轻了水汽车间污水处理负荷, 降低了造气循环水对设备的腐蚀, 以上结论证明锅炉脱硫改用造气循环水作为补充水脱硫技改是成功的。
摘要:主要介绍了山西金象煤化工有限责任公司对锅炉钠钙双碱法脱硫装置进行改造, 用造气循环水替代原有脱硫液对烟气进行脱硫, 通过对比技改前后二氧化硫排放量及能源消耗情况, 说明技改项目的实施达到了节能降耗的目的。
8.催化裂化烟气脱硫技术对比分析 篇八
【关键词】催化裂化;烟气脱硫;催化剂
近年来,随着国家经济不断发展,对石油的需求量逐渐增加,国内外开发了选择性加氢脱硫、吸附法脱硫工艺和恢复组合工艺等多种催化裂化石油脱硫新工艺,很多国内外工艺技术只有少部分采用催化烟气脱硫外,其它的都是低压固定床加氢工艺,通过优化工艺条件最大程度的降低烯烃的饱和以及因烯烃饱和而带来的辛烷值损失。除了优化工艺条件,各公司都在不断发展其特定的技术,而且这些技术在不同程度上都能很好地降低辛烷值损失。然而,汽油中的硫化合物会使汽油自身安定性变差,腐蚀发动机,促进颗粒物PM、NOX和SOX的排放,严重污染环境,影响人类健康。面对日益严格的硫含量标准和人们环保意识的增强,如何有效降低汽油中的硫含量,进一步生产超低硫或无硫汽油成为界内人士研究的热点。
1、催化裂化烟气脱硫技术
烟气脱硫选择合理的吸收剂,合理的运行程序。成本可以大大降低,使用氢氧化镁做脱硫剂,相比使用氢氧化钠做脱硫剂,每年仅在药剂方面就成节省成本成本1000万元。
运行优化,严格控制烟气排放量,烟气脱硫技术使烟气排放全部达标,二氧化硫气体比之前减排5000吨,极大的改善大气环境,符合国家可持续发展道路。
工艺指标稳定,新工艺的探索,新技术的改造消除装置瓶颈,使烟气脱硫方法更加可靠。
适宜的催化剂体系:催化剂开发思路为采用较大的活性相尺寸,尽可能多的CoMoS-II类活性相,需要减弱金属与载体的相互作用,从而形成更好的Co-Mo配合。
2、催化裂化烟气脱硫技术分类
按吸收剂的种类和脱硫废渣的形态,以及操作不同可分为干法烟气脱硫技术、半干法烟气脱硫技术、湿法烟气脱硫技术和镁法烟气脱硫技术,这四种方法是目前应用广泛的脱硫方法。
2.1干法烟气脱硫技术,在脱硫过程中不用加水,应用干粉状吸收剂和颗粒吸收剂吸收烟气中的二氧化硫,将二氧化硫转化为硫化物或脱硫渣中,吸收剂在吸收过程中和反应后的产物都没有液体,所以称为干法烟气脱硫,系统中始终都是干态,没有污水废水产生。所以干法烟气脱硫技术优点就是无废水污水产生,对环境不会造成污染,且干法烟气脱硫占地面积小、不易腐蚀、设备简单、投资较低。适用于干旱缺水的地区的石油脱硫。但干法的缺点是脱硫效率较低。
2.2半干法烟气脱硫技术,半干法烟气脱硫技术有扩散效果明显、产物为干态没有水污染、排气温度稳定、占地面积也小、工艺简单投资低、易处理等优点。半干法烟气脱硫技术缺点是脱硫剂利用率低、脱硫的效率低、脱硫后的产品是混合物。且吸附反应仅在吸附剂表面反应,进入内部耗时长,所以需要大量的吸附剂和大型的吸附设备。半干法烟气脱硫技术又分喷雾干燥法、粉末颗粒喷动床法、烟道喷射法、半干半湿法。
2.3湿法烟气脱硫技术。湿法煙气脱硫技术是用液体吸收烟气中的二氧化硫。根据过程不同又分燃烧前脱硫过程、燃烧中脱硫过程和燃烧后脱硫过程。烟气脱硫技术是目前最普遍的脱硫方法,湿法烟气脱硫技术也得到美国环保局和很多企业认可,是目前最成熟且应用广泛的脱硫工艺。
2.4镁法烟气脱硫技术,为了减少脱硫工艺中二氧化硫排放量达到环保目的,一些公司研究了镁法烟气脱硫技术。法烟气脱硫工作原理是利用氧化镁浆液来吸收排放烟气中的二氧化硫,生成水和亚硫酸,去除烟气中的二氧化硫。
3、其他脱硫技术的对比
此外还有一些公司在节约成本、降低排放、脱硫能力等方面研究出的新型脱硫方法。
3.1SCANfining技术是由美国ExxonMobil公司开发,采用固定床加氢技术,可以直接处理全馏分汽油,通过对反应条件合理的设置,采用特殊催化剂体系,保证深度脱硫的同时,烯烃损失率大大降低,据称烯烃损失率比传统加氢脱硫催化剂由80%降到20%,工艺流程是在预处理反应器中脱二烯烃后,进入加氢脱硫反应器。
3.2康菲石油公司的S-Zorb工艺应用在催化汽油硫的脱除中,可以脱除99%的硫。具有良好的脱硫效果。在气相汽油分子与吸附剂的接触中,含硫化合物分子的硫原子保留在吸附剂上,烃类部分从吸附剂中脱附出来回到气体中。脱硫过程中,由于最终没有硫化氢气相存在,可以避免硫化氢与烯烃反应生成硫醇,导致硫含量增加。此技术将汽油中硫含量从800mg/kg降低到10mg/kg以下,具有良好的脱硫效果。而且此技术无需使用高纯氢气,因此投资少,操作的成本低。中石化在该技术上获得全球知识产权,国产吸附剂在研究上也取得了突破,而且已实现国产化。
9.湿法烟气脱硫技术及应用方案 篇九
湿法烟气脱硫技术及应用方案
摘要:文章综合介绍了石灰石-石膏湿法烟气脱硫的`工艺、主要污染物的防治及综合利用,提出了全方位推广应用石灰石-石膏湿法烟气脱硫方法的建议.作 者:计建华 JI Jian-hua 作者单位:呼和浩特热电厂,内蒙古,呼和浩特,010030期 刊:内蒙古科技与经济 Journal:INNER MONGOLIA SCIENCE TECHNOLOGY AND ECONOMY年,卷(期):2010,“”(5)分类号:X701.3关键词:烟气脱硫 石膏脱水 石灰水 湿法烟气脱硫
10.氯碱硫酸钠法烟气脱硫技术 篇十
摘要:深圳柯雷恩环境科技有限公司开发的氯碱硫酸钠法烟气脱硫专利技术,是一种用于治理火电厂烟气脱硫的先进技术。它由三个工业上成熟的工艺即氢氧化钠制备、脱硫洗涤、副产品处理等模块优化组合而成。该技术克服了以往脱硫技术中存在的投资巨大、运行成本高昂的问题,达到了技术成熟可靠、投资低、运行费用低并有运行利润、脱硫效率高、无二次污染等积极效果,使火电厂烟气脱硫装置由企业的沉重负担变为企业新的利润增长点。还可根据火电厂的周边环境调整生产不同种类的副产品(全部为大宗化工原料),适应性强,是火电厂脱硫工程的最佳实用技术,目前该技术处于国际领先水平。投资1.85亿元的30万千瓦机组示范工程项目正在国家经贸委立项,项目实施投产后,副产品的销售、燃料费用的节省及国家有关政策的税费支持,可以使该项目当年收回投资。
一、前言
各位领导、来宾,你们好!
很荣幸今天能有机会在这里向大家介绍深圳柯雷恩环境科技有限公司专门为火电厂烟气脱硫而开发的氯碱法系列烟气脱硫技术。
首先,我将简要介绍一下开发这一烟气脱硫技术的背景。
随着我国经济的高速发展,占一次能源消费总量75%的煤炭消费不断增长,燃煤排放的二氧化硫也不断增加,连续多年超过2000万吨,导致我国酸雨和二氧化硫污染日趋严重。酸雨影响的面积已占国土面积的30%,华中地区酸性降水频率超过90%。二氧化硫对我国国民经济造成的直接经济损失已占GDP的2%,GNP的3%,严重地阻碍了我国经济的向前发展。为了使我国国民经济能够健康而有力地向前发展,党中央国务院提出了可持续发展战略目标。其中首当其冲的就是大气污染防治工作。大气污染防治法的最后修订,为治理大气污染的治理提供了有力的支持。而治理二氧化硫和控制酸雨又是大气污染防治工作的重中之重。但火电厂二氧化硫的治理一直是世界性难题。因其一次性投资巨大(约是电厂总投资的1/3-1/4),运行成本高昂,容易造成二次污染。就像美国那样的发达国家,其火电厂加装脱硫装置的也不过才30%。由此可见,火电厂脱硫的难度,主要还是集中在造价和运营成本上。采用高科技手段,降低造价和减少运营成本成为最为关键的问题。对此,全世界这方面的科学家和有关机构一直在不断地探索和研究。我公司开发的氯碱法系列脱硫技术,从根本上解决了这些的问题,使火电厂的脱硫在真正意义上进入了一个崭新的时代。
二、常用脱硫方法简介
(关于国内外常用的脱硫方法和这些方法所存在的问题,在我公司提交的会议论文上已经有了叙述,而且在座的各位都是这方面的专家,所以我在这里就不重复论述了,下面将重点介绍一下我公司开发的氯碱法系列脱硫技术)
国内外目前普遍采用的脱硫方法可分为燃烧前脱硫、燃烧中脱硫、燃烧后脱硫三大类。燃烧前脱硫,是采用洗煤等技术对煤进行洗选,将煤中大部分的可燃无机硫洗去,降低燃煤的含硫量,从而达到减少污染的目的。
燃烧中脱硫(即炉内脱硫),是在煤粉燃烧的过程中同时投入一定量的脱硫剂,在燃烧时脱硫剂将二氧化硫脱除。典型的技术是循环流化床技术。
燃烧后脱硫(即烟道气体脱硫),是在烟道处加装脱硫设备,对烟气进行脱硫的方法,典型的技术有石灰石-石膏法,喷雾干燥法,电子束法,氨法等。
烟道气体脱硫是目前世界唯一大规模商业化应用的脱硫方式,90%以上的国内外火电厂脱硫技术均采用石灰石-石膏法。
三、常用脱硫方法存在的问题
常用的湿式石灰石-石膏的烟道气体脱硫方法,投资成本高、系统维护量大,多数情况下副产物石膏的纯度、含水率满足不了商品石膏的要求,只能抛弃,形成二次污染,增加运行成本。其他的脱硫方法,或脱硫效率不高、或一次性投资过大、或运行成本过高、或有二次污染,种种原因制约了这些方法的推广使用。
以引进设备为主的SO2控制技术,对我国这样的发展中国家和世界上绝大多数的国家,都存在“建不起”也“运行不起”的严重障碍。不少用户存在应付环保检查的心理,脱硫装置仅在有关部门进行监督检查时才使用,平时仅当摆设。但随着我国环保执法力度的加大,这一现象会得到遏制。
四、氯碱/硫酸钠法烟气脱硫技术
4-1:氯碱/硫酸钠法烟气脱硫技术简介:
开发出一种低投资,低运行费,高效益、适合国情的实用技术,是脱硫行业未来的发展方向。氯碱法脱硫技术,是深圳柯雷恩环境科技有限公司针对目前脱硫工艺中存在的诸多问题而开发出的脱硫及脱硫后产物处理的符合中国国情的专利技术,它是由十多项发明专利技术组合而成的系列烟气脱硫技术,计有四种工艺路线,即氯碱/硫酸钠法、氯碱再生法、隔膜再生法、双膜再生法等。该系列技术适于湿法烟气脱硫,尤其是用电成本低廉的场合,如大型电站锅炉的烟气脱硫。
整个系列脱硫技术的副产物为高品质的大宗化工原料,即氯气、氢气、硫酸钠(元明粉、芒硝)、液体二氧化硫,均具有很高商业价值。另外,本脱硫系统还可以根据火电厂的周边营销环境调整副产品的产出物,如产出盐酸、发烟硫酸、过氧化氢(双氧水)等多种标的产品,以适应不同的客户需求。
今天我着重介绍一下为我们的示范工程江西丰城发电厂(4台30万千瓦的机组)的#4机组量身定制的氯碱-硫酸钠法烟气脱硫技术。丰城发电厂位于赣江边上,地处江西煤矿基地丰城矿务局所在地,离全国著名的年产30万吨精制盐的江西盐矿仅30公里,近在咫尺,铁路、公路等交通发达。这给我们的氯碱硫酸钠法烟气脱硫技术的应用,提供了得天独厚的条件。
氯碱/硫酸钠法烟气脱硫技术由氢氧化钠制备、脱硫洗涤、副产物的处理等三个模块组成。
在氢氧化钠制备模块中,采用化工上典型的传统工艺,以食盐作为原料,利用离子膜制碱的方法制取脱硫剂氢氧化钠溶液。
在脱硫洗涤模块中,采用传统的湿式钠法烟气脱硫洗涤技术。以NaOH溶液为脱硫剂对含有二氧化硫的气体进行脱硫洗涤。
在副产物处理模块中,脱硫废水经预处理后,采用酸解的方法析出高浓度高纯度的二氧化硫,以保证副产品的工业价值。酸解后生成的硫酸钠经过处理后加工成工业元明粉。脱硫整体工艺流程详见我公司提交的会议论文中的附图。
4-2:氯碱/硫酸钠法烟气脱硫技术有以下优点:
1:脱硫效率高。由于本技术所采用的脱硫剂是强碱性的NaOH溶液,它是一种众所周知的脱硫效果最佳的脱硫剂。在脱硫设备和脱硫工况等条件相同的情况下,其脱硫效率比其他脱硫剂如石灰石等显著为高。国外用NaOH溶液对脱硫设备进行脱硫效率的实际测试结果中表明,单级脱硫效率超过99%。
2:投资低。在30万千瓦的机组燃用3%的高硫煤情况下,包括脱硫剂制备、脱硫洗涤、副产物处理等所有项目在内,其总投资约1.85亿元,单位投资指标约为617元/KW。
3:运行成本低。常规钠法脱硫的最大缺点是运行成本高。在我公司开发的氯碱/硫酸钠法技术中,由于采用了电厂的廉价电力作为脱硫剂氢氧化钠制备的能源,同时减少了NaOH的蒸发固碱工序,减少了包装运输的费用,从而大大减低了NaOH的获取成本,使常用钠法脱硫洗涤技术运行费用大大降低而得以推广应用。综合计算副产品的销售收入后,整个脱硫系统将会有很大运行利润。
4:系统故障低。由于采用钠法脱硫洗涤,脱硫洗涤流程中生成的均是可溶性物质而非不溶性的硫酸钙,避免了石灰石/石膏法中常遇到的堵塞、结垢等问题,同时还可以简化洗涤塔的构造。国外钠法洗涤脱硫系统的运行结果表明,其故障率明显比石灰石/石膏法为低。
5:不形成二次污染。氯碱/硫酸钠法所形成副产物的纯度和品位均达到商品化的要求,而且均为高品质的大宗工业原料,销售容易。整个过程不形成对环境造成二次污染的废弃物,避免了石灰石/石膏法中石膏(多数石膏无法商品化)的堆放抛弃问题。
6:氯碱/硫酸钠法烟气脱硫技术的三个模块中,各个模块的设备和技术都是成熟和常用的。4-3:成熟的工艺
深圳柯雷恩环境科技有限公司在进行烟气脱硫技术的开发中,采取了独特的研发思路,即避免采用不成熟技术,尽可能采用现有的已成熟技术进行优化组合,从而缩短开发到实际推广应用的时间。氯碱/硫酸钠法是一种非常成熟的技术,其特征在于并不追求某个单体模块技术的突破,而将各个成熟的技术在独特的工艺下有机组合而成。它的三个模块在各自的行业中均有相当规模的工业运行业绩。
A:氢氧化钠制备模块。该部分完全套用现有的氯碱行业电解制碱的工艺及设备。30万千瓦机组燃用3%高硫煤时,需要的氢氧化钠的产量为4万吨/年,而国内化工制碱的相应规模已经达到年产六十万吨的级别,如上海氯碱总厂等。因此,氢氧化钠制备的工艺模块在工业应用中是成熟的和可靠的。
B:脱硫洗涤模块。该模块可以套用现有的湿式钠法脱硫洗涤塔的工艺和设备,在国外,钠法洗涤脱硫工艺已经达到配套70万千瓦机组处理气量的工业应用业绩。世界上一共有25座钠法脱硫装置,1个在日本,2个在德国,22个在美国,如JIM BRIDGE PLANT 等。所以,脱硫洗涤模块可以引进,其工业成熟性不容置疑。我公司在与国内外数十家脱硫设备供应商进行洽商后,得到了多家著名脱硫公司的大力支持,经我公司的遴选(遴选的前提是在示范工程后必须实现脱硫塔的国产化),在满足我方技术要求的前提下,初步选定了四家。在此我谨向对给我公司提供了工艺设计方案的加拿大TURBOSONIC公司的艾尔博先生、石川岛的田丸忠义先生、美国盛艾尔浦公司的熊天渝博士、美国孟山都公司的亚太区总监金伟先生和孟山都中国的陶启潜先生等人表示感谢。
C:副产物后处理模块。硫酸钠(又称元明粉或芒硝)制备工艺是广泛应用的化工工艺,30万千瓦电厂机组燃用3%高硫煤时,配套硫酸钠装置的规模约为年产10万吨,产品为工业A级。而国内超过此规模的厂家就有很多,如四川眉山芒硝厂已经达到50万吨/年的规模。所
以,该模块的工业成熟性是不容置疑的。
由上述可见,氯碱/硫酸钠法脱硫工艺的三个模块在其各自的领域内均有相当规模的工业业绩,而且三个模块的连接工艺参数也是前后衔接吻合,因此可以认定本技术在工业实际操作中是成熟的。循照本脱硫技术的工艺路线,其成熟可靠性完全可以摆脱小试-中试-示范工程的开发过程,直接应用于示范工程中,其工业设计可行性已经得到了国内多家部委级工业设计院的认可。目前,中国成达化学工程公司(原化工部八院)正在就此项目编制项目建议书(预可研),将上报国家经贸委立项。
五、氯碱/硫酸钠法经济技术指标
氯碱/硫酸钠法烟气脱硫技术的工艺原理和技术可行性满足了工业的要求,其经济指标将成为本技术能否推广应用的关键因素。下面就本技术的投资和运行成本进行估算,所有数据均采自三个模块的工业实际数据。下面以丰城发电厂#4机组的为例进行估算。
5-1:以30万千瓦电站机组燃用含硫量3%的煤时投资脱硫系统为例,估算投资成本及工程报价(公用工程依托原有电厂)
1、氢氧化钠制备模块:采用离子膜电解槽工艺,产量为5.52 T/H(折合约年产3.6万吨100%的NaOH)。投资约6000万元。
2、脱硫洗涤模块:处理烟气量为120万Nm3/H,投资约6000万元(国外引进)。脱硫洗涤塔的设计和选型应避免更换或增加引风机,否则投资成本会相应增加。
3、硫酸钠处理模块:年产10万吨元明粉制取装置,总投资约4500万元。
4、其他及不可预见费用:约2000万元。
5、成本总额约为:18500万元
5-2:以30万千瓦电站机组燃用含硫量3%的煤时脱硫系统为例进行运行成本估算:(机组设计年利用小时为6500小时)
A:运行费用
1:氢氧化钠制备的运行费用:按886.66元/吨的单位工业指标计算,其年运行成本约为3182万元。
2:脱硫洗涤的运行费用:按发电的燃料成本0.10元/度进行计算,其年运行费用约为362万元。
3:副产品如硫酸钠等处理的运行费用:1690万元/年
总运行费用:5234万元
B:副产品的销售收入
1:氯气(31250吨/年):目前,国内氯气市场情况良好。氯碱化工行业的基本经营情况是靠销售氯气以维持利润,而氢氧化钠则降价销售,能保本或有少许亏损都在所不计。所以,氯气的市场不成问题。按市场价1900元/吨计,年净收入达5937万元,即使按市价70%即1,350元/吨计, 年销售收入也有4219万元。
2:氢气(948吨/年):考虑到目前氢气销售前景不明朗以及初投资的因素,暂不将氢气计入销售收入范围。但该部分的市场潜力是非常广阔的,按现在气站的销售价格10万元/吨计算,就约有9480万元的潜在效益。就算在气站销售困难,可以再追加投资7000万元,用氢气去生产浓度为35%的双氧水,产量约4万吨/年,按目前双氧水的市场价格1900元/吨计算,销售收入为7600万元/年,年净收益约5000万元。我们拟在其后的#1机组改造时,将2台装置产生的氢气并用,投资1亿元左右,即可形成年产8万吨的双氧水的生产能力,形
成规模生产的优势,届时可实现年利润1亿元左右,当年收回投资。双氧水主要应用于纺织造纸行业的环保型漂白剂,国内造纸厂采用双氧水漂白工艺的不足2%,而欧美发达国家由于漂白质量和环保的要求,采用双氧水漂白工艺的已经达到75%以上,这是一个非常大的双氧水潜在市场,上海年初刚投产了一个年产10万吨的双氧水装置。随着中国加入WTO,质量的要求和环保的要求将是越来越多的厂家采用双氧水漂白工艺,其销售前景将非常乐观。另外,如果电厂周边有石化企业,石油裂解和加氢需要的大量氢原料,氢气可以就近销售,那会有很大的收益。
3:液体二氧化硫(14976吨/年),目前国内市场容量约为22万吨。按市场价1200元/吨计算,年净收入为1800万元。即使按市价70%即800元/吨计,年销售收入也高达1198万元 4:元明粉(99840吨/年):目前国内稍具规模的元明粉厂家,销售及出口的形势非常乐观,年产50万吨四川眉山芒硝厂,产品供不应求,生产定单今年8月时就已经排到年底。元明粉的出口FOB价约每吨65美元,加上退税约690元人民币/吨,(在这里我们按600元/吨计算),年净收入可高达6000万元。即使按市价70%即420元/吨计,年销售收入也有4200万元。
以上三项相加,年总的净销售收入13737万元。
C:运行费用平衡
脱硫系统运行的经济收益:收入-支出=13737-5243=8503万元(即使按市场价的70%计算,也有4374万元的销售收入)
现电厂目前燃用的是晋北低硫煤(热值约5500大卡),每吨260元,投入本脱硫系统后改烧当地含硫量约3%的高硫煤(热值5600~6000大卡),价格150元/吨。考虑到电厂的购煤差价(高硫煤和低硫煤的差价),按每吨110元差价计算,按现在每台机组年耗煤量86万吨计算,年减支出将高达9570万元。此时的经济效益更为可观。
火电厂燃料成本占每度电的52%,这对今后电厂厂网分开后的竞价上网产生极大的竞争优势。对于丰城电厂#4机组300MW的电站锅炉,采用氯碱/硫酸钠法脱硫技术,每年有约18073万元的实际纯收益。根据国家有关文件的精神,我国将向欧美等发达国家学习,由政府补贴使用高硫煤的价格补贴,人为拉大高硫煤和低硫煤的差价,以鼓励电厂增设脱硫装置并燃用高硫煤。因此,高、低硫煤的差价将会更大,电厂收益会更高,这也符合集中整治的环保政策。
而且,国家目前对电厂投资脱硫设备予以政策倾斜,其中有示范工程进口设备免税、设备投资的40%金额可以从所得税中返还,即获得国家退税补贴5600万元(设备投资1.4亿元的40%),相当于电厂获得年总收益2.3673亿元,不到1年即可收回全部投资并有赢余。按设计寿命20年计,将会使丰城电厂#4机组成为新的利润增长点,将超过机组本身的发电收益。另外,还有允许电厂多发电上网、从排污费中返还补贴、以及贴息等等政策优惠,电厂实际收益将更大。即使不是示范工程而作为商业装置,而且副产品按市场价格的70%来计算,也能在20月内收回全部投资。所以,丰城电厂#4机组增设氯碱/硫酸钠法烟气脱硫装置,无论从社会效益还是企业经济效益来说,都是一件利国利民的事情,它使火电厂烟气脱硫从企业的沉重负担转化为新的利润增长点,摆脱以往电厂不愿使用脱硫装置的被动局面,进入一个崭新的阶段。
5-3:不同脱硫方法的经济技术指标的比较
在我公司提交的会议论文中有一个关于不同脱硫方法的经济技术比较的表格,即表1,在这里我也不重复叙述了。
我还想在这里强调一点,我今天演讲中所引用的部分数据和论文中的数据有一些差异,这是因为我们在论文中采用了较为保守的计算数据所致,比如副产品的价格仅按实际市场价格的70%计算、煤的差价仅按50元/吨计算等,而今天演讲中所引用的数据则是针对丰城电厂#4机组,并按照实际化工市场价格数据和实际燃煤真实成本来计算等,因此有些差异。
六、深圳柯雷恩环境科技有限公司其他脱硫技术
深圳柯雷恩环境科技有限公司开发的氯碱法系列技术还有氯碱再生法、隔膜再生法、双膜再生法等多个专利技术,作为公司未来发展的储备技术。这些技术在氯碱/硫酸钠法的基础上,对个别单体模块进行适当的中试后即可推广应用,其经济效益还能显著提高。
氯碱再生法是将脱硫洗涤后的副产物亚硫酸钠/亚硫酸氢钠去循环再生脱硫剂氢氧化钠,减少了原盐的消耗;隔膜再生法是利用隔膜制碱的方法再生脱硫剂以降低投资成本;双膜再生法则是利用我公司开发的特殊槽型,一次性处理脱硫废水,大大简化了工艺流程,降低投资成本和运行成本。
论文中的表2就是这些不同技术的简要经济指标。
七、氯碱/硫酸钠法的发展前景和市场需求
环保产业是世纪朝阳行业,在世界范围内已经形成一个巨大的市场。据统计,1992年,全球环保市场规模为2500亿美元,1994年上升为4080亿美元。基本上相当于化工产品的市场规模。据联合国国际开发署1998年预测,到2000年,全球将投资5000亿美元来改善环境设施,完善有关服务。环保产业将达到6000亿美元。这是一个充满商机、极富诱惑力的巨大市场。
大气污染防治是环保产业的重要组成部分,国内90%以上的火力发电厂未安装脱硫设备,二氧化硫直排大气。为了治理酸雨和二氧化硫,国家有关部门加大治理力度,根据国家对“两控区”行动方案的要求,175个地区到2010年总削减二氧化硫排放量1400万吨,总投资1970亿元;另外,根据国务院国家计划发展委员会和国家经贸委的联合发文精神,新建火电厂燃用含硫量超过1%的煤种时必须有脱硫装置,否则不予立项,而按照国家有关规划,未来十年内全国将新增1.5亿千瓦的火电机组,按每万千瓦需脱硫投资为700万元计,即使只有30%的新建机组安装脱硫装置,也需350亿的投资。从上述数据可推断,每年即使只有5%的火电厂进行脱硫治理工程,就可形成60亿元的产业需求。
氯碱/硫酸钠法脱硫等系列脱硫技术,具有技术成熟、低投资,有运行利润(约1~2年收回投资),运行可靠,脱硫效率高,无二次污染,无固体废弃物等优点,是大型电站锅炉脱硫的最佳选择。从技术和市场的角度来看,氯碱法系列技术有着广阔的发展前景。而我们柯雷恩人有决心、勇气、智慧,充分利用我们自主知识产权的技术优势,来改变外国技术装置一统中国脱硫市场的不利局面,作到真正意义上的国产化,为我国的火电厂脱硫事业做出应有的贡献。
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