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據(jù)世界衛(wèi)生組織和聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署統(tǒng)計,目前每年含硫燃料燃燒排放到大氣中的二氧化硫超過2億噸,已成為大氣環(huán)境的首要污染物。
目前國內外的煙氣脫硫方法種類繁多,主要分為干法(或半干法)和濕法兩大類。濕法脫硫工藝絕大多數(shù)采用堿性漿液或溶液作為吸收劑,技術比較成熟,是目前使用最廣泛的尾氣脫硫技術,根據(jù)吸收劑種類的不同又可分為石灰石—石膏法(鈣法)、氨法、海水法等。其中鈣法因其成熟的工藝技術,在大型電廠和工業(yè)鍋爐的脫硫工程中得到廣泛的應用,在世界脫硫市場上占有的份額超過80%。
海水法脫硫、雙堿法脫硫、鈉堿法脫硫等受到地理位置、脫硫副產(chǎn)品處理、脫硫劑來源及價格等因素影響,常常應用在區(qū)域性較強、煙量相對較小或工藝要求簡單的脫硫工程中。而氨法脫硫技術,由于工藝日趨成熟、占地面積小、投資省、脫硫效率高、系統(tǒng)運行的可靠性高,不增加碳排放,適合各種煤種,且副產(chǎn)品硫酸銨利用價值相對較高,經(jīng)濟效益明顯,近些年來在國內外得到廣泛重視,在國內已經(jīng)有幾十項工程業(yè)績;
現(xiàn)著重介紹雙堿法脫硫、氨法脫硫
一、雙堿法脫硫
雙堿法(NaOH/Ca(OH)2)是利用鈉鹽易溶于水,在吸收塔內部采用鈉堿吸收SO2,吸收后的脫硫液在再生池內利用廉價的石灰進行再生,從而使得鈉離子循環(huán)吸收利用。該工藝綜合石灰法與鈉堿法的特點,解決了石灰法塔內易結垢的問題,又具備鈉堿法吸收效率高的優(yōu)點。
脫硫副產(chǎn)物為亞硫酸鈣或硫酸鈣(氧化后),亞硫酸鈣配以合成樹脂可生產(chǎn)一種稱為鈣塑的新型復合材料;或將其氧化后制成石膏;或者直接將其與粉煤灰混合,可增加粉煤灰的塑性,增加粉煤灰作為鋪路底層墊層材料的強度。與氧化鎂法相比,鈣鹽不具污染性,因此不產(chǎn)生廢渣二次污染。
工藝流程圖
工作原理:
1、脫硫過程
Na2CO3 + SO2 → Na2SO3 + CO2 (1)
2NaOH + SO2 → Na2SO3 + H2O (2)
Na2SO3 + SO2 + H2O → NaHSO3 (3)
(1)式為吸收啟動反應式;
(2)式為堿性較高時的吸收反應式(pH>9);
(3)式為脫硫主反應式(5<pH<9)。
2、再生過程
2NaHSO3 + Ca(OH)2 → Na2SO3 + CaSO3↓ + 2H2O(4)
Na2SO3 + Ca(OH)2 → 2NaOH + CaSO3↓ (5)
(4)式為再生主反應式;
(5)式為石灰過量時的再生反應式。
通過再生后脫硫液的pH值可判斷再生的進行程度。
工藝流程
來自鍋爐的煙氣經(jīng)預除塵后,進入脫硫塔與堿液逆流接觸,氣流兩相進行充分的傳質和傳熱,煙氣中的SO2被吸收并與堿液反應生成亞硫酸鈉。脫硫后煙氣經(jīng)除霧器除霧后進入煙囪排放。
采用氫氧化鈉作為輔助吸收劑,在循環(huán)池中一次加入氫氧化鈉堿液和工藝水調制成脫硫液,通過循環(huán)泵將堿液送至吸收塔。脫硫后的吸收液從循環(huán)槽自流到地溝,沿地溝自流入堿液反應池中,在反應池中加入外購石灰粉,開攪拌機使脫硫后的吸收液和石灰粉充分反應,再生出NaOH,并生成脫硫石膏,反應漿液流入沉淀池,再生產(chǎn)生的石膏沉淀下來,再生堿液通過循環(huán)泵送入吸收塔循環(huán)使用。定期撈出脫硫渣,并補充工藝水和氫氧化鈉。
工藝特點
? 用鈉堿脫硫,循環(huán)水基本上是[Na+]的水溶液,在循環(huán)過程中對水泵、管道、設備均無腐蝕與堵塞現(xiàn)象,便于設備運行與保養(yǎng),吸收劑的再生和脫硫渣的沉淀發(fā)生在塔外,這樣避免了塔內堵塞和磨損,提高了運行的可靠性,降低了操作費用,鈉基吸收液吸收SO2速度快,故可用較小的液氣比,達到較高的脫硫效率,一般在95%以上對除塵脫硫一體化技術而言,可提高石灰的利用率。
工藝簡單,價格低廉,比較適用于75t/h以下的工業(yè)鍋爐和爐窯配套使用。
二、氨法脫硫
濕法氨-硫酸銨回收法脫硫是一種煙氣脫硫新技術,該脫硫技術脫硫效率高、無二次污染。脫硫副產(chǎn)物硫酸銨符合國家農(nóng)用化肥標準,真正實現(xiàn)了化害為利、變廢為寶,具有顯著的經(jīng)濟、社會和環(huán)保效益。氨法脫硫以氨水為脫硫劑,鍋爐煙氣經(jīng)冷卻器冷卻后進入除塵器除塵再進入脫硫塔經(jīng)氨水循環(huán)吸收生成亞硫酸銨,脫硫后的煙氣經(jīng)除霧凈化后進入煙囪排放。吸收劑氨水與吸收液混合進入吸收塔,吸收形成的亞硫酸銨在吸收塔底部氧化成硫酸銨,經(jīng)蒸發(fā)結晶、固液分離、干燥、包裝后得成品硫氨。
氨法脫硫原料來自化工企業(yè),主要副產(chǎn)品是氨肥。氨的載體可以是液氨、氨水、碳銨等。
氨法脫硫氨肥法技術以水溶液中的SO2和NH3的反應為基礎:
SO2+H2O+xNH3 = (NH4)xH2-XSO3
得到亞硫酸銨中間產(chǎn)品,亞硫銨再被壓縮空氣氧化成硫酸銨:
(NH4)XH2-XSO3+1/2O2 +(2-x)NH3=(NH4)2SO4
同時利用煙氣的熱量濃縮結晶生產(chǎn)硫銨,投資低,能耗低。
特點:
1、適用范圍廣,不受燃煤含硫量、鍋爐容量的限制。
2、脫硫效率很高,很容易達到95%以上。脫硫后的煙氣不但二氧化硫濃度很低,而且煙氣含塵量也大大減少。
3、吸收劑易采購,可有三種形式:液氨、氨水、碳銨。
4、氨法脫硫裝置對機組負荷變化有較強的適應性,能適應快速啟動、冷態(tài)啟動、溫態(tài)啟動、熱態(tài)啟動等方式;適應機組負荷35%BMCR~100%BMCR狀態(tài)下運行。
5、工藝設備可靠、使用壽命長。
6、氨是良好的堿性吸收劑,吸收劑利用率很高。
7、液氣比低,轉動設備運行功率低。
8、亞硫酸銨氧化率高,硫酸銨產(chǎn)品回收率高且品質純。
9、煙氣脫硫系統(tǒng)阻力較小,運行成本低。
10、煙氣脫硫及硫酸銨回收效率高得到廣泛運用。
以上所用設備有降溫設備、除塵器、噴淋塔、水泵等,可根據(jù)現(xiàn)場情況設計方案,選擇相應的處理設備。
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