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火电厂脱硫塔 工作原理 适用范围

时间:2016-01-02点击:

火电厂脱硫概述 
  纵观现阶段的火电厂SO2污染控制技术,火电厂为实现减排SO2而采取的措施主要有:燃用低硫煤、煤炭洗选、洁净煤燃烧技术和烟气脱硫。 
  SO2的控制途径有:燃烧前脱硫、燃烧中脱硫、燃烧后脱硫,即烟气脱硫(FGD)。目前,烟气脱硫被认为是控制SO2排放量最行之有效的途径。脱硫技术的选择必须综合考虑脱硫效率、经济性、可靠性等因素,选择的基本原则是: 
  1.脱硫效率高,但不要盲目追求高效率,因为提高脱硫效率将增加设备投资。有资料统计,脱硫效率为60%的脱硫设备,若效率提高到70%——80%,则单位设备投资将会增加0.9——1.2倍,脱硫率提高到85%时要高1.64倍。因此只要SO2排放浓度和脱硫效率能满足国家排放标准,应尽量选用初始投资低的脱硫工艺; 
  2.投资少,脱硫装置投资最好不超过电厂总投资的15%; 
  3.技术成熟,运行可靠,工艺流程简单; 
  4.运行费用低,脱硫剂质优价廉,有可靠稳定的来源; 
  5.对煤种及机组容量适应性强,并能够适应燃煤含硫量在一定范围内的变化; 
  6.脱硫副产品均能得到处置和利用,对环境不造成二次污染。 
  脱硫工程中最主要的物料就是石灰石粉(一般要求细度为325目90%通过或250目95%通过)。 
  现有火电厂脱硫技术 
  衡量和考察一种脱硫工艺主要应从以下几个方面来分析和比较,即脱硫效率、运行的稳定程度、运行费用、投资、系统的可扩充和可升级性能。与前所指出的,湿法、炉内喷钙尾部增湿、干法或半干法是在我国各种不同容量的机组上主要采用的几种脱硫工艺。湿法脱硫工艺的效率比较高,一般都可稳定运行在95%以上。而其它简易脱硫工艺的效率大多在80%以下,如果进一步提高脱硫效率,脱硫剂的耗量和飞灰的再循环量都要增加,运行费用大幅度上升。现对各主要脱硫工艺分别进行阐述。 
  1.湿法石灰石——石膏烟气脱硫法(最为常用的技术方法) 
  该法具有脱硫效率高、运行稳定、运行费用低、无二次污染等特点。所以,湿法脱硫工艺应用最为广泛。脱硫剂以CaCO3最为普及。湿法脱硫系统的效率都很高,正常情况下都在95%以上。湿法(石灰石——石膏法)脱硫系统,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。湿法脱硫系统可加装于锅炉的尾部,对现有的锅炉系统包括除尘系统没有任何影响。 
  a.烟气换热系统: 
  用原烟气的热量加热脱硫后的干净烟气,不仅可以增加烟气的排放温度,同时也减少了脱硫装置尾部的腐蚀,并且提高了环保效益。脱硫负荷可以通过启停循环泵的数目来灵活调节; 
  b.脱硫系统: 
  一般还装有除雾器,以除掉脱硫后烟气中的液滴,进一步减轻尾部的腐蚀; 
  c.石膏脱水系统: 
  一般分为离心式和真空式两种,离心式的脱水率可达95%,而真空式的脱水率一般在90%左右。为了平衡整个脱硫系统的Cl——离子浓度,必须要有一部分石膏浆液逸出脱硫系统至废水处理系统,进行处理; 
  d.废水处理的工艺: 
  包括中和反应和絮凝沉淀,该工艺可降低外排废水的pH值和悬浮物的含量。化学表达式如下: 
  反应(1):SO2 H2O→H2SO3 
  反应(2):CaCO3 2H2SO3→Ca (HSO3)2 CO2 H2O 
  反应(3):Ca (HSO3)2 O2 2H2O→CaSO4·2H2O --- 
  反应(4):CaCO3 2--- H2O→CaSO4·7H2O CO2 
  反应(1)、(2)发生在吸收塔上部,即SO2溶入喷入的吸收液中,然后与其中的CaCO3反应;反应(3)、(4)发生在吸收塔下部的循环氧化槽中,即亚硫酸钙被鼓入的空气强制氧化为硫酸钙,并随即生成二水石膏结晶析出。 
  2.干式循环流化床烟气脱硫技术 
  以石灰浆作为脱硫剂,锅炉烟气从循环流化床底部进入反应塔,与石灰浆进行脱硫反应去除SO2。然后将脱硫剂与烟气相分离,最后经除尘后将烟气排入大气。该法的特点是: 
  a.脱硫效率高(当燃煤含硫量为2 %,C/S =1.1时,脱硫率可达85%以上); 
  b.经济性能好,脱硫剂可以循环使用; 
  3.液柱烟气脱硫除尘系统 
  由脱硫反应塔、脱硫剂制备系统、脱硫剂产物处理系统、控制系统和烟道系统组成。烟气从脱硫反应塔下部进入,在上升过程中与脱硫剂接触,将SO2除去。而脱硫剂也由反应塔下部向上喷射,在上部散开,充分与烟气接触反应。该法的特点是: 
  a.系统在C /S = 1时,脱硫率大于90%,脱硫剂的利用率在90%以上,运行成本低; 
  b.副产品CaSO4可用于建筑材料和盐碱地的改造。 
  4.喷雾半干法 
  喷雾干燥法的工作原理为将熟化的30%石灰浆液在高速旋转的离心喷雾机作用下,以雾状喷入到脱硫反应塔内,吸收剂雾滴吸收烟气中二氧化硫。反应式如下: 
  Ca (O H) 2 SO2+1/2O2 3/2 H2O →CaSO4·2H2O 
  该法的运行费用约为石灰石法的80%。喷雾干燥法只适用于中低硫煤种的烟气脱硫。喷雾干燥法由于脱硫效率较低(70%),不宜在大中型机组上推广。 
  5.炉内喷钙尾部增湿活化法 
  炉内喷钙尾部增湿活化法是将石灰石于锅炉的1000℃左右段喷入,石灰石迅速分解成氧化钙并和煤气中的硫反应,未反应完全的氧化钙进入尾部的活化器中,增湿活化成氢氧化钙,进一步和二氧化硫反应。反应方程式如下: 
  2SO2+2CaO O2 →2CaSO4 
  2CaO 2 H2O 2SO2 O2 →2CaSO4 2 H2O 
  该工艺需对锅炉进行一定的改造,否则会造成锅炉热效率下降,所以不适用于大型机组脱硫;对脱硫效率要求不高,而又没有脱硫场地的中小机组比较适用。该法是燃煤含硫量不高的中小型锅炉(新建或改造)的首选脱硫工艺。 
  6.电子束照射法 
  电子束照射法是利用高能量电子产生的活性氧化基团将烟气中的SO2和NOx 氧化成中间产物---和HNO3,这些中间产物和注入的氨吸收剂反应,生成硫酸铵和。反应式如下: 
  SO2 O2 H2O 2NH3→(NH4)2SO4 
  NOx O2 H2O NH3→NH4NO3 
  到目前为止,电子束照射法仅在日本、美国进行过一些小型工业试验,尚没有在大型机组应用的实例。根据成都热电厂运行情况,副产品硫铵和硝铵物料在电除尘极板上粘结和腐蚀问题较大,而且存在液氨泄露的危险,建议最好是等该工艺有一定业绩和运行经验后予以考虑。 
  7.海水脱硫法 
  海水脱硫是利用海水中碳酸氢钙和碳酸氢镁等碱性物质来吸收烟气中的二氧化硫,经空气氧化,使其成为稳定的SO42-,然后排入大海。反应式如下: 
  2SO2 4HCO3- O2→2H2O 4CO2↑ 2SO42- 
  该工艺只适用于燃中低硫煤的海边电厂,电厂的燃煤含硫量不宜过高,约1%为宜,除尘效率要求较高,否则会对海洋造成污染。