1000mw火電廠脫硫脫硝方法？

一、1000mw火電廠脫硫脫硝方法？

火電廠發電使燃燒的煤中會產生大量含有硫和硝廢氣，這些廢氣排入大氣會產生污染形成酸雨?；痣姀S脫硫脫硝設備則是用來處理這些含有大量硫和硝廢氣的裝置。

SDA脫硫工藝以Ca(OH)2漿液作脫硫吸收劑，通過離心轉盤式霧化器或氣流式霧化噴嘴使吸收劑在噴霧干燥吸收器內霧化。熱煙氣進入吸收器與霧化劑吸收接觸后，同時發生三種傳熱傳質過程。

① 酸性氣體從氣相進入液滴的傳質過程;

② 被吸收酸性氣體與溶解的Ca(OH)2發生化學反應;

③ 液滴內水分的蒸發。吸收干燥后的產物(主要是CaSO3.1/2H2O)與飛灰一起收集在吸收器的底部或集塵器中。

SDA工藝在理想的工況條件下，脫硫效率可達80%-90%。其特點是副產物為固態，沒有廢水產生。但吸收劑Ca(OH)2價格較高，運行成本不低。

二、脫硫脫硝工藝

脫硫工藝

DLWS脫硫

工藝以石灰石漿作為洗滌吸收劑，整個脫硫過程分為兩個階段進行，即上回路與下回路。兩個階段合成在一個吸收塔內。石灰石漿可單獨引入上下回路，煙氣沿切線方向進入吸收塔下回路，被冷卻到煙氣飽和溫度，同時部分SO2被石灰石吸收生成石膏(CaSO4·2H2O)。冷卻的煙氣進入吸收塔上回路的噴霧區，經充分洗滌，達到SO2的最大吸收率，SO2轉化為亞硫酸鈣，經空氣氧化后最終吸收產物為硫酸鈣晶體(石膏)漿液，含固量為15%。經脫水后，可根據應用要求形成商用石膏或拋棄型石膏。

DLWS工藝的特點是上下回路的PH值分別控制，上回路PH值(5.8-6.5)較高使SO2的去除率達到最大，下回路的PH值(4-5)較低，使石灰石易于溶解，吸收劑利用率提高，成本降低。系統脫硫效率可達95%。

SDA脫硫

SDA脫硫工藝以Ca(OH)2漿液作脫硫吸收劑，通過離心轉盤式霧化器或氣流式霧化噴嘴使吸收劑在噴霧干燥吸收器內霧化。熱煙氣進入吸收器與霧化劑吸收接觸后，同時發生三種傳熱傳質過程;

① 酸性氣體從氣相進入液滴的傳質過程;

② 被吸收酸性氣體與溶解的Ca(OH)2發生化學反應;

③ 液滴內水分的蒸發。

吸收干燥后的產物(主要是CaSO3.1/2H2O)與飛灰一起收集在吸收器的底部或集塵器中。SDA工藝在理想的工況條件下，脫硫效率可達80%-90%。其特點是副產物為固態，沒有廢水產生。但吸收劑Ca(OH)2價格較高，運行成本不低。

LIFAC脫硫

LIFAC干法煙氣脫硫工藝采用石灰石粉作為SO2吸收劑。其脫硫過程分為兩個階段：

第一階段是爐內脫硫，石灰石粉由氣力噴入爐膛內850-1150℃區域，石灰石粉分解成CaO和CO2，部分CaO和煙氣中的部分SO2反應生產CaSO4;

第二階段活化器內脫硫，熱煙氣進入活化器霧化增濕，使煙氣中未反應的CaO水合生成Ca(OH)2。同時，部分CaSO3氧化為CaSO4。脫硫灰中未完全反應的CaO，可通過部分脫硫灰返回活化器再循環加以利用，以提高吸收劑的利用率。LIFAC的脫硫效率為60%-85%。

LIFAC工藝的特點是綜合了爐內脫硫和噴霧干燥脫硫的優點，工藝較為簡單，維護方便。但石灰石需加工成40μm以下的粉體，運行費用較高。

脫硝工藝

煙氣脫硝

由于爐內低氮燃燒技術的局限性,使得NOx 的排放不能達到令人滿意的程度,為了進一步降低NOx 的

排放,必須對燃燒后的煙氣進行脫硝處理。目前通行的煙氣脫硝工藝大致可分為干法、半干法和濕法3 類。其中干法包括選擇性非催化還原法( SNCR) 、選擇性催化還原法(SCR) 、電子束聯合脫硫脫硝法;半干法有活性炭聯合脫硫脫硝法;濕法有臭氧氧化吸收法等。

在眾多脫硝方法當中,SCR 脫硝工藝以其脫硝裝置結構簡單、無副產品、運行方便、可靠性高、脫硝效率高、一次投資相對較低等諸多優點。

SCR脫硝

SCR 裝置主要由脫硝反應劑制備系統和反應器本體組成。通過向反應器內噴入脫硝反應劑N H3 ,將NOx 還原為氮氣。由于此還原反應對溫度較為敏感,故需加入催化劑,以滿足反應的溫度要求,增強反應活性。

采用高含塵工藝時,SCR 反應器布置在省煤器和空氣預熱器(空預器) 之間。其優點是煙氣溫度高,滿足了催化劑活性要求;缺點是煙氣中的飛灰含量高,對催化劑的防磨損和防堵塞的性能要求較高。對于低含塵工藝,SCR 布置在煙氣脫硫系統( FGD) 之后、煙囪之前。此時雖然煙氣中的飛灰含量大幅減少,但為了滿足催化劑活性對反應溫度的要求,需要安裝蒸汽加熱器和煙氣換熱器( GGH) ,系統復雜,投資增加,故一般選擇高含塵工藝。

三、脫硫的工藝簡介

鋼鐵廠燒結煙氣脫硫技術

隨著近兩年鋼鐵行業和火電廠的大規模建設, 對環保提出了新的挑戰。鋼鐵行業是國家重要的基礎產業,又是高能耗、高排放、增加環境負荷源頭的行業。鋼鐵生產在其熱加工過程中消耗大量的燃料和礦石,同時排放大量的空氣污染物。1996年鋼鐵工業二氧化硫(SO2) 排放量為97.8萬t,占全國工業SO2排放量的7. 5%,僅次于電力、煤氣、熱水的生產供應業和化工原料及化學制品制造業,居第3位。燒結工藝過程產生的SO2排放量約占鋼鐵企業年排放量40%～60%,控制燒結機生產過程O2的排放,是鋼鐵企業SO2污染控制的重點。隨著燒結礦產量大幅度增加和燒結機的大型化發展, 單機廢氣量和SO2排放量隨之增大,控制燒結機煙氣SO2污染勢在必行。國外已投巨資對此進行治理,甚至關閉了燒結廠。目前我國在燒結煙氣SO2脫除方面基本上還處于空白,僅有幾個小型燒結廠上了脫硫設施,而以燒結礦為主要原料的煉鐵生產又不允許大量關閉燒結廠。因此,對燒結煙氣進行脫除處理是滿足今后日益嚴格的環保要求的唯一選擇。目前的關鍵是借鑒國外的先進經驗,開發應用適合我國燒結特點的先進脫硫工藝。

1. 燒結煙氣SO2主要控制技術

目前,對燒結煙氣SO2排放控制的方法有:

1)低硫原料配入法; 2)高煙囪稀釋排放; 3)煙氣脫硫法。

1. 1 低硫原料配入法

燒結煙氣中的SO2的來源主要是鐵礦石中的FeS2或FeS、燃料中的S(有機硫、FeS2或FeS)與氧反應產生的,一般認為S 生成SO2的比率可以達到85%～95%. 因此,在確定燒結原料方案時,適當地選擇配入含硫低的原料,從源頭實現對SO2排放量的控制,是一種簡單易行有效的措施。

該法因對原料含硫要求嚴格,使其來源受到了一定的限制,燒結礦的生產成本也會隨著低硫原料的價格上漲而增加。就目前原料短缺的現狀來看, 此法難以全面推廣應用。

1. 2 高煙囪稀釋排放

燒結煙氣中SO2的質量濃度一般在1000～3000 mg/m3且煙氣量大,若回收在經濟上投資較大,故大多數國家仍以高煙囪排放為主,如美國煙囪最高達360m.

我國包鋼燒結廠目前采用低含硫原料、燃料,燒結煙氣經200m高煙囪排放,SO2最大落地質量濃度在0. 017mg/m3以下。寶鋼的燒結廠采用200 m高煙囪稀釋排放。這種方法簡單易行,又比較經濟。從長遠來看,高煙囪排放僅是一個過渡。但在當時條件下,采用高煙囪稀釋排放作為控制SO2 污染的手段是正確的。

1. 3 煙氣脫硫法

低硫原料配入法和高煙囪排放簡單易行,又較經濟。但我國SO2的控制是排放濃度和排放總量雙重控制,因此,為根本消除SO2污染,煙氣脫硫技術在燒結廠的應用勢在必行。

煙氣脫硫是控制燒結煙氣中SO2污染最有效的方法。目前世界上研發的煙氣脫硫技術有200多種,進入大規模商業應用的只有10余種,我國也先后引進了不同的脫硫裝置主要用于火電廠,而國內用于燒結煙氣脫硫的技術進展較慢。國內僅有幾個小燒結上了脫硫設施。如廣鋼2臺24平燒結機采用雙堿法工藝,臨汾鋼廠利用燒結煙氣處理焦化廢水等,因脫硫設施或多或少存在一些問題,所以運行也不正常。

2. 燒結煙氣的特點

燒結煙氣是燒結混合料點火后,隨臺車運行,在高溫燒結成型過程中所產生的含塵廢氣。它與其他環境含塵氣體有著明顯的區別,其主要特點是:

1) 煙氣量大,每生產1t燒結礦大約產生4000～6000m3煙氣。

2) 煙氣溫度較高,隨工藝操作狀況的變化,煙氣溫度一般在150 ℃上下。

3) 煙氣挾帶粉塵多。

4) 含濕量大。為了提高燒結混合料的透氣性, 混合料在燒結前必須加適量的水制成小球,所以含塵煙氣的含濕量較大,按體積比計算,水分含量在 10 %左右。

5) 含有腐蝕性氣體。高爐煤氣點火及混合料的燒結成型過程,均將產生一定量的SOx,NOx,它們遇水后將形成酸,對金屬結構會造成腐蝕。

6) 含SO2濃度較低,根據原料和燃料差異而變化,一般在1000～3000 mg/m3 .

3. 燒結煙氣脫硫技術

3. 1 技術現狀分析

燒結煙氣脫硫的研究,日本居于世界領先地位, 按照嚴格的環境保護標準,在上世紀70年代建設的大型燒結廠采用了燒結煙氣脫硫法,脫硫工藝多為濕式吸收法。80年代以后,主要采用鋼渣石膏法、氨硫銨法、活性焦吸附法、電子束照射法等。

鋼渣石膏法是利用轉爐廢渣研磨制成的漿液為脫硫劑,產品為低濃度石膏。該法脫硫效率高、投資省。利用了廢渣,但易結垢、產品不能利用。

氨硫銨法脫硫工藝是利用焦化廠產生的氨氣, 脫除燒結煙氣中的SO2 . 該法脫硫效率高,副產品可利用。但存在氨損、副產物穩定化、副產品品質、副產品的市場化等問題。

活性焦吸附法煙氣脫硫在脫除SO2的同時,能不同程度脫除廢氣中的HCl 、HF等有害氣體;裝置占地面積較小;副產品經綜合加工后可利用。但存在運行成本高、設備龐大且造價高、腐蝕問題突出、硫資源回收處理等外圍系統復雜、系統長期運行穩定性差等問題。

電子束法煙氣脫硫能同時脫硫脫硝,過程簡單, 不產生廢水廢渣,副產品可用作化肥。但系統的安全性差,運行成本高,電子加速器價格昂貴,脫硫產物難以有效捕集及利用,應用范圍受到限制。

3. 2 密相干塔煙氣脫硫技術

密相干塔煙氣脫硫技術是北京科技大學環境工程中心針對我國國情開發的一種先進的半干法煙氣脫硫技術,具有脫硫效率高、投資運行費用低、可靠性高、占地面積小、無廢水產生、副產物易處理等優點。在歐洲,已有20多家相當規模的電站鍋爐、工業鍋爐和工業爐窯工業化應用了該技術。

3. 2. 1工藝過程

該工藝的原理是利用干粉狀的鈣基脫硫劑,與密相干塔及布袋除塵器除下的大量循環灰一起進入加濕器內進行增濕消化,使混合灰的水分含量保持在3%到5%之間,加濕后的循環灰由塔上部進料口進入塔內,工藝流程如圖1所示。含水分的循環灰有極好的反應活性和流動性,與由塔上部進入的煙氣發生反應。脫硫劑不斷循環利用,脫硫效率可達95%。最終脫硫副產物由灰倉溢流出循環系統,通過氣力輸送裝置送入廢料倉。

整個工藝流程主要包括:

1) SO2的吸收。預除塵后的煙氣由塔上部入口進入,在塔內與高活性的鈣基脫硫劑進行SO2 吸收反應,反應后的煙氣由塔下部煙道出口排出,經除塵器除塵凈化后排入大氣。

2) 脫硫劑的循環利用。塔內落下的反應產物、除塵器收集的顆粒物和新吸收劑一起通過輸送裝置輸送到塔上部的加濕器內,在加濕器內加少量水增濕活化后再次進入塔內進行脫硫反應,實現脫硫劑的循環利用。

3) 該過程發生的主要反應式如(1)～(7) 。

CaO + H2O —>Ca (OH) 2 , (1) Ca (OH) 2 + SO2 + 1/ 2H2O—>CaSO3 1/2H2O + H2O , (2) Ca (O H) 2 + SO3 + H2O—>CaSO4 2H2O , (3) CaSO3 1/2H2O + 1/ 2O2 + 3/ 2H2O —>CaSO4 2H2O , (4) Ca (O H) 2 + CO2 CaCO3 + H2O , (5) Ca (OH) 2 + 2HCl CaCl2 + 2H2O , (6) Ca (O H) 2 + 2HF CaF2 + 2H2O. (7)

3. 2. 2 工藝特點

1) 脫硫劑用量少而且利用率高,循環過程中的脫硫劑顆粒在攪拌器的破碎作用及煙氣強烈湍流引起的相互摩擦作用下,包裹著CaSO3(或CaSO4)外殼的未反應的Ca(OH)2不斷裸露出來,使脫硫反應不斷充分地進行,脫硫率高達95%,同時可以去除SO3、HCl、HF等;

2) 耗水量低,脫硫劑通過加濕提高其活性所用的水非常少,通常循環脫硫劑的含水質量比為3%～5%;

3) 塔內的攪拌器強化了傳質過程,延長了脫硫反應的時間,保證了系統的運行效果;

4) 系統對不同SO2 濃度的煙氣及負荷變化的適應能力極強,這是該技術的顯著優點;

5) 脫硫劑在整個脫硫過程中處于干燥狀態,操作溫度高于露點,沒腐蝕或冷凝現象,無廢水產生;

6) 塔體用普通鋼材制作,無需合金、涂料和橡膠襯里等特殊防腐措施;

7) 煙氣無需再加熱即可排放。

3. 2. 3 系統的自動控制

整個工藝過程設兩個控制回路:通過調節加濕器內加入水量來保證密相干塔中反應的溫度及恒定的煙氣出口溫度;通過對進出口煙氣流量和SO2 濃度的連續監測,調整吸收劑的加入量。

4. 建議

目前,煙氣脫硫的工藝很多,對于燒結煙氣的脫硫處理,要針對煙氣特點并結合現場的情況,做出合理的選擇。

1) 工藝選擇應堅持以下原則:技術先進成熟且符合企業自身的技術和經濟環境狀況、設備簡單可靠且操作簡便、自動化程度高、投資省、脫硫率較高且穩定、運行成本與能耗低、脫硫劑來源廣泛、副產品易于處理且不產生二次污染。

2) 密相干塔煙氣脫硫工藝屬于半干法脫硫工藝,完全符合上述的工藝選擇原則,適合進行燒結煙氣的脫硫處理。

3) 燒結過程中,煙氣中SO2的濃度是變化的, 有時變化的幅度大且頻率高,其頭部和尾部煙氣含 SO2濃度低,中部煙氣含SO2濃度高。為減少脫硫裝置的規模,可只將含SO2濃度高的煙氣引入脫硫裝置,這樣可以節約大部分資金。

4) 加快推進燒結煙氣脫硫技術的工業應用,逐步消除我國SO2和酸雨的污染對經濟發展的消極影響,促進鋼鐵企業的可持續發展。

目前世界上煙氣脫硫技術(FGD)有上百種，具有實用價值的工藝僅十幾種，分別適應不同的場合和要求。以下是幾種脫硫技術的工藝簡介：

一、干法

干法脫硫是在無液相介入的完全干燥狀態下進行脫硫的，脫硫產物為干粉狀。干法常用的有爐內噴鈣(石灰／石灰石)，金屬吸收等。干法脫硫屬傳統工藝，脫硫率普遍不高(<50％)，工業應用較少。

二、半干法

半干法脫硫是利用煙氣顯熱蒸發脫硫漿液中的水份，同時在干燥過程中，脫硫劑與煙氣中的SO2發生反應，并使最終產物為干粉狀。由于該方法加入系統的脫硫劑是濕的，而從系統出來的脫硫產物是干的，故稱之為半干法。半干法使用較多的有噴霧干燥法煙氣脫硫、循環流化床煙氣脫硫(CFB-FGD)和增濕灰循環煙氣脫硫(NID法)等。采用半干法脫硫時，脫硫劑的利用率低，脫硫效率也不高，故而應用也不是很多。

三、濕法

濕法脫硫為目前使用范圍最廣的脫硫方法，占脫硫總量的80％以上。濕法脫硫根據脫硫的原料不同又可分為石灰石／石灰法、氨法、鈉堿法、雙堿法、金屬氧化物法等。其中石灰石／石灰法、氨法、鈉堿法、雙堿法以及金屬氧化物中的氧化鎂法使用較為普遍。

1、石灰石／石灰法

石灰石法采用200～300目大小的石灰石粉，將其制成石灰石漿液，在吸收塔內通過噴淋霧化使其與煙氣接觸，從而達到脫硫的目的。該工藝需配備石灰石粉碎系統與石灰石粉化漿系統，由于石灰石活性較低，需通過增大吸收液的噴淋量，提高液氣比，來保證足夠的脫硫效率，因此運行費用較高。石灰法是用石灰粉代替石灰石，石灰活性大大高于石灰石，可提高脫硫效率，石灰法主要存在的問題是塔內容易結垢，引起氣液接觸器(噴頭或塔板)的堵塞。

2、鈉堿法

鈉堿法采用碳酸鈉或氫氧化鈉等堿性物質吸收煙氣中的SO2，并可副產高濃度SO2氣體或Na2SO3，它具有吸收劑不揮發、溶解度大、活性高、吸收系統不堵塞等優點，適合于煙氣S02濃度比較高的廢氣S02吸收處理。但也存在副產回收困難、投資較高、運行費用高等缺點。

3、氨法

氨法采用氨水作為SO2的吸收劑，SO2與NH3反應可產生亞硫酸氨、亞硫酸氫氨與部分因氧化而產生的硫酸氨。根據吸收液再生方法的不同，氨法可分為氨-酸法、氨-亞硫酸氨法和氨-硫酸氨法。