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煤燃中和燃后脱硫技术

时间:2016-7-11 10:16:31 点击:

      燃烧中脱硫技术广泛应用的主要有两种:炉内喷钙脱硫和流化床燃烧脱硫。炉内喷钙脱硫工艺是先将石灰石或白云石磨成细粉然后直接喷入燃烧着的煤粉炉的适当位置,利用石灰石或白云石中CaCO3高温分解生成的CaO和烟气中SO2反应,生成CaSO4随炉渣和烟气粉尘一同排出,起到了一定的固硫作用,此种方法可以脱除掉 15%~40%的硫。由于石灰石或白云石属于不可燃物质,且添加量很大,对锅炉的燃烧效率有很大的影响,而且由于大大增加了飞灰含量,因此造成炉膛后的受热面磨损加剧,再加之脱硫效率低,因此此种方法的发展受到了一定的限制,主要应用在旧炉改造。

流化床燃烧脱硫经过三十多年发展出了常压鼓泡流化床锅炉、常压循环流化床锅炉、增压鼓泡流化床锅炉和增压循环流化床锅炉等多种形式的锅炉,而且在不断地大型化。增压流化床锅炉在进料出渣和床内腐蚀等方面存在很多难题,这些难点的解决对于增压流化床燃烧锅炉的工业应用具有决定性的意义。流化床燃烧脱硫只需在燃料中加入脱硫剂,利用炉内流化态的强烈搅混促进脱硫剂对SO2的吸收,脱硫效率可达到90%以上。由于流化床能在850℃~900℃范围内稳定燃烧与CaCO3脱硫反应的最佳温度带相吻合,因此能有效地控制SO2排放。

煤燃烧后的烟气脱硫方法较多,也是最简单的脱硫方式。喷雾干燥吸收法(SDA)是用Ca(OH)2和水自动混合成浆状,采用离心转盘式喷雾器或气流式雾化喷嘴将料浆雾化,经雾化的微小浆液被引入喷雾干燥吸收反应器中与热烟气接触。酸性气体从气相进入液滴,被吸收的酸性气体与溶解的Ca(OH)2发生化学反应,液滴内水的蒸发。此种方法在中等的能量和吸收剂消耗的情况下,可以成功地脱除燃用中、低硫煤烟气中的SO2,HCl和HF。此种方法的突出弱点是吸收剂Ca(OH)2价格较高,特别是在SO2浓度较高和要求脱硫效率较高时,用量相对较大,而且在处理含有大量HCl的烟气在接近饱和温度时,会造成严重的沉降和固体处理问题。这种方法的最大优势是脱硫产物是固体,没有废水产生。

磷铵肥法烟气脱硫流程包括两部分:第一部分含烟气预处理、催化制酸脱硫和磷铵吸收脱硫三段工序。两级脱硫可以确保脱硫效率高达95%,而且两级脱硫的分效率可按不同要求随意调节。第二部分用一级脱硫制得的硫酸分解天然磷矿粉萃取磷酸,磷酸加氨制得磷铵作为第二级脱硫洗涤液。循环洗涤脱硫后的饱和液经氧化、浓缩干燥后获得固体氮磷复合肥料。萃取磷酸排出的磷石膏,按常规磷肥生产处理。此方法的优点是脱硫效率高,相对其他烟气脱硫技术运行成本较低,脱硫副产品可综合利用,其吸收设备结构简单、体积小、造价低、阻力小、易于操作控制。但是烟气脱硫压降较大,必须设置专用的脱硫风机,而脱硫风机的布置却受到了限制,设在系统前可避免腐蚀,但系统在正压下运行,设备如有含SO2烟气泄露,将恶化工作环境;若设置在系统后,虽对工作环境有利,但风机在湿烟气中运行,需有必要的防腐措施;其次就是此法脱硫设备的运行周期短,需经常处理;系统中有水外排; 萃取时磷矿中约有4%~7%的氟以四氟化硅的形式随萃取产生的蒸汽逸出,容易造成二次污染。

NOELL先进双回路湿式洗涤方法(DLWS) 是一种两阶段方法,每一阶段都在不同的pH值条件下运行,两个阶段合成在一个吸收塔内。用这种方法,石灰石浆可以单独引入每一回路,也可以同时引入上下两个不同的回路。洗涤液中含有石灰石和部分产物,以略大于1.0的化学计量比喷入回路。烟气沿切线方向进入洗涤器下部,被冷却到烟气饱和温度。烟气中的 HCl和HF几乎在冷却回路中就被完全去除。采用这种方法可以将具有腐蚀性的氯化物限制在洗涤器很小的范围内。此法适用于含高Cl成分的烟气,因为大部分 Cl会在冷却回路中去除,仅有少量进入回路。这样就可以在吸收塔不同位置使用不同的材料,而不必为防腐蚀必须在全塔使用较贵的合金。由于DLWS系统能够很好地缓冲SO2的负荷,通过简单的控制和调节即可以减少结垢,而且吸收剂使用效率很高,并能生产大量石膏,而在电力工业得到了广泛的应用。然而,它的吸收塔结构庞大,消耗能源相对较多,生产的石膏产量很大,但由于石膏销售市场有限,难以肯定将来还能继续被有效利用,可能会造成石膏大量堆积于现场,处理比较困难。

湿式石灰石-石膏法烟气脱硫和DLWS原理大致相同,只是它采用的不是双回路。这种方法目前采用的较多,但是这种方法其设备构成复杂,必须加以控制的因素多,而且还需设置大规模的排水处理装置;此外,脱硫副产品石膏也存在上述的问题。

电子束排烟处理法是用电子束照射排烟,去除烟气中所含有的硫化物和氮氧化物,并能回收有效的氮肥的无排水式排烟处理技术。该处理工艺的流程由排烟冷却工序、氨的充入工序、电子束照射工序和副产品分离工序组成。锅炉排出的烟气,经过除尘器的飘尘粗滤处理进入冷却塔。在冷却塔内喷射冷却水,将烟气冷却到适合于脱硫脱硝处理的温度(60~70℃)。烟气的露点温度通常为50℃左右,所以被雾化喷射的冷却水在冷却塔内得到完全蒸发,不会形成需要处理的排放水;通过冷却塔后的烟气流入反应器。反应器内先充入数量取决于SOx浓度和NOx浓度的氨,并喷水调节烟气温度,然后用电子束照射烟气。烟气中分别形成的SOx和 NOx由于电子束的照射在极短时间内被氧化,分别形成中间生成物硫酸和硝酸。硫酸和硝酸与共存的氨进行中和反应生成粉体微粒(硫酸氨与硝酸氨的混合粉体),被副产品除尘器分离和捕集,经过造粒处理后进入氮肥仓库,净化后的烟气从烟囱排向大气。

目前得到实际应用的煤脱硫技术比较少,还有大量的煤脱硫技术还停留在实验阶段,煤脱硫对于煤深加工有重要意义,煤液化工艺中所用到某些催化剂对含硫量有一定的要求,在处理利用煤液化残渣时其中的含硫量对其利用也有重大影响,因此做好脱硫前期工作十分有必要有意义。同时对于减排硫的氧化物脱硫显得更加紧迫。

作者:不详 来源:煤化聚焦
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