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湿法烟气脱硫塔分类及特点

湿法脱硫有几种分类及他们各自的特点,让小编为您详细介绍下:

湿法烟气脱硫:

所谓湿法烟气脱硫,特点为脱硫系统位于烟道的末端、除尘器之后,脱硫过程的反应温度低于露点,所以脱硫后的烟气需要再加热才能排出。由于是气液反应,其脱硫反应速度快、效率高、脱硫剂利用率高,如用石灰石做脱硫剂时,当Ca/S=1时,可达到90%的脱硫率,适合大型燃煤电站的烟气脱硫。但是,湿法烟气脱硫有废水处理问题,初投资大,运行费用也较高。

一、石灰石/石灰抛弃法

以石灰石或石灰的水浆液为脱硫剂,在吸收塔内对SO2烟气喷淋洗涤,使烟气中的SO2反应生成CaSO3和CaSO4,这个反应关键是Ca2+的形成。石灰石系统Ca2+的产生与H+的浓度和CaCO3的存在有关;而在石灰系统中,Ca2+的产生至于CaO的存在有关。石灰石系统的**操作PH值为5.8~6.2,而石灰系统的**PH值约为8。(美国国家环保局)

石灰石/石灰抛弃法的主要装置由脱硫剂的制备、吸收塔和脱硫后废弃物处理装置组成。其关键性的设备是吸收塔。对于石灰石/石灰抛弃法,结垢与堵塞是最大问题,主要成因在于:溶液或浆液中的水分蒸发而使固体沉积;氢氧化钙或碳酸钙沉积或结晶析出;反应产物亚硫酸钙或硫酸钙的结晶析出。所以吸收洗涤塔应具有持液量大、气液间相对速度高、气液接触面大、内部构件少、阻力小等特点。洗涤塔主要有固定填充式、转盘式、湍流塔、文丘里洗涤塔和道尔型洗涤塔等,他们各有优缺点,脱硫效率高的往往操作可靠性最差。脱硫后的固体废弃物的处理也是石灰石/石灰抛弃法的一个很大的问题,主要有回填法和不渗透的池存储法,都需要占用很大的土地面积。由于以上的缺点,石灰石/石灰抛弃法已经被石灰石/石灰石膏法所代替。

二、石灰石/石灰石膏法

他与抛弃法的区别在于向吸收塔的浆液中鼓入空气,强制使100%的CaSO3都氧化为CaSO4(石膏)。脱硫的副产品一般不需要抛弃,为有用的石膏产品。同时鼓入空气产生了更为均匀的浆液,易于达到90%的脱水率,易于控制结垢与堵塞。而由于石灰石价格便宜易于运输与保存,因而自80年代以来石灰石已经成为石膏法的主要脱硫剂。所以在当前世界上选择火电厂烟气脱硫设备时,石灰石/石膏强制氧化系统成为优先选择的湿法烟气脱硫工艺。

石灰石/石膏法的主要优点是:适用的煤种范围广、脱硫效率高(有的装置Ca/S=1时,脱硫效率大于90%)、吸收剂利用率高(可大于90%)、设备运转率高(可达90%以上)、工作的可靠性高(目前最成熟的烟气脱硫工艺)、脱硫剂-石灰石来源丰富可靠且廉价。但是石灰石、石膏法的缺点也是比较明显的:初期投资费用太高、运行费用也高、占地面积大、系统管理操作复杂、磨损腐蚀现象较为严重、副产物-石膏很难处理(由于销路问题只能堆放)、废水较难处理。

采用石灰石/石膏法的烟气脱硫工艺在我国应用较广泛,比较典型的是重庆珞璜电厂。该厂2x360MW机组1990年引进日本三菱公司的两套石灰石—石膏法FGD系统,93年全部建成投运。其脱硫工艺主要技术参数为:脱硫效率大于95%,进口烟气SO2浓度10010mguNm3,石灰石年消耗量约130kt,副产品石膏纯度不低于90%,产量约400kt,目前只有少量出售,大部分堆放在灰场。

石灰石/石膏脱硫工艺是一套非常完善的系统,它包括烟气换热系统、吸收塔脱硫系统、脱硫剂浆液制备系统、石膏脱水系统和废水处理系统。系统的非常完善和相对复杂的特性也是湿法脱硫工艺一次性投资相对较高的原因。上述脱硫系统的四个大的分系统,只有吸收塔脱硫系统和脱硫剂浆液制备系统是脱硫必不可少的;而烟气换热系统、石膏脱水系统和废水处理系统则是可根据各个工程的具体情况简化或取消。由于我国还没有脱硫后烟气排放温度的标准,目前的少数工程是参考国外的标准来施行的。对于一些地理位置较偏远的电厂,脱硫系统中的烟气换热系统完全有可能简化甚至取消,国外也有类似的实践;对于不需要回收石膏副产品的电厂,石膏脱水系统和废水处理系统可以不设,直接将石膏浆液打入堆储场地。湿法脱硫工艺简化能使其投资不同程度地降低。根据初步测算,湿法脱硫工艺简化以后,投资最大幅度可降之50%左右,使其绝对投资可降低到简易脱硫工艺的水平。石灰石/石膏脱硫工艺的简化使投资的降低将进一步提高湿法脱硫工艺的综合经济效益。

三、双碱法

实际上双碱法脱硫工艺是为了克服石灰石/石灰法容易结垢的缺点并进一步提高脱硫效率而发展起来的。它先用碱金属盐类如钠盐的水溶液吸收SO2,然后在另一个石灰反应器中用石灰或石灰石将吸收了SO2的吸收液再生,再生的吸收液返回吸收塔再用,而SO2还是以亚硫酸钙和石膏的形式沉淀出来。由于其固体的产生过程不是发生在吸收塔中的,所以避免了石灰石/石灰法的结垢问题。

四、氧化镁法

一些金属氧化物如:MgO、MnO2和ZnO等都有吸收SO2的能力,可利用其浆液或水溶液作为脱硫剂洗涤烟气脱硫。吸收了SO2的亚硫酸盐和亚硫酸氢盐在一定温度下回分解产生富SO2气体,可用于制造硫酸,而分解形成的金属氧化物得到了再生,可循环使用。我国氧化镁资源丰富,可考虑此法,但是该法要求必须对烟气进行预先的除尘和除氯,而且过程中会有8%的MgO流失,造成二次污染。

五、韦尔曼-洛德法(Wellman-Lord法)

利用亚硫酸钠溶液的吸收和再生循环过程将烟气中的SO2脱除,又成为亚钠循环法。实际的使用效果为:用于含硫量为1%~3.5%的煤时,可达到97%以上的脱硫效率。整个系统烟气阻力损失为40~70mbar,系统可靠,可用率95%以上,该法适合高硫煤,以尽可能的回收硫的副产品。

法是美国Davy-Mckee公司60年代末开发的亚硫酸钠循环吸收流程。该技术目前在美国、日本、欧洲已经建成31套大型工业化装置,该工艺方法主要用NaCl电解生成NaOH吸收烟道气中二氧化硫产生NaHSO3和Na2SO4,通过不同的回收装置回收液态二氧化硫,硫酸或单质硫。其主要工艺方法如下:

烟气经过文丘里洗涤器进行预处理,除去70%~80%的飞灰和90%~95%的氯化物,预处理的烟气通入三段式填料塔,逆向与亚硫酸钠和补充的氢氧化钠溶液充分接触除去90%以上的二氧化硫生成亚硫酸氢钠,溶液逐段回流得以增浓。净化后的烟气经过加热后由121.9m的烟囱排空。洗涤生成的亚硫酸氢钠进入再生系统——强制循环蒸发器被加热生成亚硫酸钠释放出二氧化硫气体,电解氯化钠所生成的氢氧化钠与再生的亚硫酸钠一起送入三段式填料塔重新吸收二氧化硫。而回收的二氧化硫可以用98%的浓硫酸干燥,经V2O5触煤氧化生成SO3,用浓硫酸吸收并稀释至93%的工业酸。其剩余的二氧化硫返回吸收塔。根据市场需求还可以将一部分二氧化硫与天然气或丙烷反应生成H2S气体再与另一部分二氧化硫送入CLAUS装置生产单质硫。也可将单质硫焚烧生产液态二氧化硫和纯净浓硫酸。值得注意的是三段式填料塔在二氧化硫吸收过程中由于烟气中的氧的存在使部分亚硫酸氢钠中有硫酸钠生成,经蒸发器结晶分离出的产品可供造纸业使用,另外由氯化钠电解得到的副产品LV气可供化工企业使用。该工艺方法中氯化钠溶液的电解工艺目前已经非常成熟,同时该方法能够得到多种副产品。

六、氨法

氨法原理是采用氨水为脱硫吸收剂,与进入吸收塔的烟气接触混合,烟气中SO2与氨水反应,生成亚硫酸铵,经与鼓入的强制氧化空气进行氧化反应,生成硫酸铵溶液,经结晶、离心机脱水、干燥器干燥后即制得化学肥料硫酸铵。

氨法也是一种技术成熟的脱硫工艺,其主要技术特点有:1、副产品硫酸铵的销路和价格是氨法工艺应用先决条件。这是由于氨法所采用的吸收剂氨水价格远比石灰石贵,其吸收剂费用很高,如果其副产品无销路或销售价格低,不能抵消大部分吸收剂费用,则不能应用氨法工艺。2、由于氨水与SO2反应速度要比石灰石(或石灰)与SO2反应速度大得多,同时氨法不需吸收剂再循环系统,因而系统要比石灰石—石膏法小、简单,其投资费用比石灰石—石膏法低得多。3、在工艺中不存在石灰石作脱硫剂时的结垢和堵塞现象4氨水来源也是选择此工艺必要条件。4、氨法工艺无废水排放,除化肥硫酸铵外也无废渣排放。5、由于只采用NH3一种吸收剂,只要增加一套脱销装置的情况下就能高效地控制SO2和NOx的排放。

七、海水脱硫法

海水有一定的天然碱度和水化学特性,可用于燃煤含硫量不高的并以海水为循环冷却水的海边电厂。海水脱硫法的原理是用海水作为脱硫剂,在吸收塔内对烟气进行逆向喷淋洗涤,烟气中的SO2被海水吸收成为液态SO2。液态的SO2在洗涤液中发生水解和氧化作用。洗涤液被引入曝气池,用提高PH值抑制了SO2气体的溢出,鼓入空气,使在曝气池中的水溶性SO2被氧化成为。

海水脱硫的主要特点:1、工艺简单,无需脱硫剂的制备,系统可靠可用率高。根据国外经验,可用率可保持在100%。2、脱硫效率高,可达90%以上。3、不需要添加脱硫剂,也无废水废料,管理容易。4、与其他湿法工艺相比,投资低,运行费用也低。5、只能用于海边电厂,且只能适用于燃煤含硫量小于1.5%的中低硫煤。