概述
濕法脫硫,特點是脫硫系統(tǒng)位于煙道的末端、除塵器之后,脫硫過程的反應(yīng)溫度低于露點,所以脫硫后的煙氣需要再加熱才能排出。由于是氣液反應(yīng),其脫硫反應(yīng)速度快、效率高、脫硫添加劑利用率高,如用石灰做脫硫劑時,當(dāng)Ca/S=1時,即可達(dá)到90%的脫硫率,適合大型燃煤電站的煙氣脫硫。但是,濕法煙氣脫硫存在廢水處理問題,初投資大,運行費用也較高。
濕法脫硫大致可以分為以下兩種:
石膏法
該技術(shù)與拋棄法的區(qū)別在于向吸收塔的漿液中鼓入空氣,強制使CaSO3都氧化為CaSO4(石膏),脫硫的副產(chǎn)品為石膏。同時鼓入空氣產(chǎn)生了更為均勻的漿液,易于達(dá)到90%的脫硫率,并且易于控制結(jié)垢與堵塞。由于石灰石價格便宜,并易于運輸與保存,因而自80年代以來石灰石已經(jīng)成為石膏法的主要脫硫劑。當(dāng)今國內(nèi)外選擇火電廠煙氣脫硫設(shè)備時,石灰石/石膏強制氧化系統(tǒng)成為優(yōu)先選擇的濕法煙氣脫硫工藝。
石灰石/石膏法的主要優(yōu)點是:適用的煤種范圍廣、脫硫效率高(有的裝置Ca/S=1時,脫硫效率大于90%)、吸收劑利用率高(可大于90%)、設(shè)備運轉(zhuǎn)率高(可達(dá)90%以上)、工作的可靠性高(目前最成熟的煙氣脫硫工藝)、脫硫劑—石灰石來源豐富且廉價。但是石灰石/石膏法的缺點也是比較明顯的:初期投資費用太高、運行費用高、占地面積大、系統(tǒng)管理操作復(fù)雜、磨損腐蝕現(xiàn)象較為嚴(yán)重、副產(chǎn)物—石膏很難處理(由于銷路問題只能堆放)、廢水較難處理。
拋棄法
以石灰石或石灰的漿液作脫硫劑,在吸收塔內(nèi)對SO2煙氣噴淋洗滌,使煙氣中的SO2反應(yīng)生成CaSO3和CaSO4,這個反應(yīng)關(guān)鍵是Ca2+的形成。石灰石系統(tǒng)Ca2+的產(chǎn)生與H+的濃度和CaCO3的存在有關(guān);而在石灰系統(tǒng)中,Ca2+的生產(chǎn)與CaO的存在有關(guān)。石灰石系統(tǒng)的最佳操作PH值為5.8—6.2,而石灰系統(tǒng)的最佳PH值約為8(美國國家環(huán)保局)。
石灰石/石灰拋棄法的主要裝置由脫硫劑的制備裝置、吸收塔和脫硫后廢棄物處理裝置組成。其關(guān)鍵性的設(shè)備是吸收塔。對于石灰石/石灰拋棄法,結(jié)垢與堵塞是最大問題,主要原因在于:溶液或漿液中的水分蒸發(fā)而使固體沉積:氫氧化鈣或碳酸鈣沉積或結(jié)晶析出;反應(yīng)產(chǎn)物亞硫酸鈣或硫酸鈣的結(jié)晶析出等。所以吸收洗滌塔應(yīng)具有持液量大、氣液間相對速度高、氣液接觸面大、內(nèi)部構(gòu)件少、阻力小等特點。洗滌塔主要有固定填充式、轉(zhuǎn)盤式、湍流塔、文丘里洗滌塔和道爾型洗滌塔等,它們各有優(yōu)缺點,脫硫效率高的往往操作的可靠性最差。脫硫后固體廢棄物的處理也是石灰石/石灰拋棄法的一個很大的問題,主要有回填法和不滲透地存儲法,都需要占用很大的土地面積。由于以上的缺點,石灰石/石灰拋棄法已被石灰石/石膏法所取代。
化學(xué)反應(yīng)過程
1、吸收SO2+H2O<=>H2SO3
SO3+H2O<=>H2SO4
2、中和Neutralization
CaCO3+H2SO3<=>CaSO3+CO2+H2O
CaCO3+H2SO4<=>CaSO4+CO2+H2O
CaCO3+2HCL<=>CaCL2+CO2+H2O
CaCO3+2HF<=>CaF2+CO2+H2O
3、氧化Oxidation
2CaSO3+O2<=>2CaSO4
4、結(jié)晶Crystallization
CaSO4+2H2O<=>CaSO4·2H2O[1]
本段效率
隨著我國對熱電廠二氧化硫排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高,且燃煤的含硫量也比以前有所增加,現(xiàn)有的濕法脫硫機組已經(jīng)不能滿足相關(guān)要求。要進(jìn)一步提高脫硫效率,就要在脫硫的過程中加入LY-WS脫硫添加劑、LY-WS脫硫催化劑、LY-WS脫硫增效劑等,使得二氧化硫排放標(biāo)準(zhǔn)符合國家要求。
常用名詞
1.脫硫效率
煙氣脫硫系統(tǒng)脫除SO2的能力,在數(shù)值上等于單位時間內(nèi)煙氣脫硫系統(tǒng)脫除得SO2量與進(jìn)入脫硫系統(tǒng)時煙氣中得SO2量之比。
2.鈣硫比
投入脫硫系統(tǒng)中鈣基吸收劑與脫硫系統(tǒng)脫除的SO2摩爾數(shù)之比,它同時表示脫硫系統(tǒng)在達(dá)到一定脫硫效率時所需要的脫硫吸收劑的過量程度。
3.液氣比
單位體積煙氣流量在脫硫吸收塔中用于循環(huán)的堿性漿液的體積流量,它在數(shù)值上等于單位時間內(nèi)吸收劑漿液噴淋量和單位時間內(nèi)脫硫吸收塔入口的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)濕煙氣體積流量之比。
4.吸收塔
濕法脫硫系統(tǒng)中最核心的設(shè)備和主反應(yīng)鋼制容器,煙氣中SO2的脫除反應(yīng)與石膏的生成均在此進(jìn)行。
5.FGD
“FLUEGASDESULFURIZATION”的簡稱,意即煙氣脫硫。
6.GGH
“GAS-GASHEATER”的簡稱,即氣-氣換熱器。其作用主要是提高脫硫后煙氣的溫度,通過提升溫度,增加脫硫后煙氣的浮力和擴散能力,降低煙羽的可見度,減少煙囪中的液滴冷凝,避免脫硫塔下游煙道和煙囪發(fā)生腐蝕。
7.旁路煙道
主煙道的旁路擋板門至煙囪入口部分,所謂”旁路“,是相對于脫硫系統(tǒng)煙道而言。
8.原煙道
未經(jīng)脫硫處理的煙氣(原煙氣)所流經(jīng)的FGD系統(tǒng)煙道,其界限為脫硫系統(tǒng)中自主煙道取風(fēng)口至吸收塔入口。
9.凈煙道
經(jīng)過吸收塔脫硫處理之后的煙氣(凈煙氣)所流經(jīng)的FGD系統(tǒng)煙道,其界限為脫硫系統(tǒng)中自吸收塔出口至主煙道脫硫入風(fēng)口。
10.PLC
“ProgrammableLogicController”的簡稱,意即“可編程序邏輯控制器”。其作用是采用可編程序的存貯器,在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令,并通過數(shù)字量、模擬量的輸入和輸出,控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。
11.DCS
“DistributedControlSystem”的簡稱,意即“分散控制系統(tǒng)”,是脫硫島熱工自動化系統(tǒng)的中樞。運行人員通過DCS系統(tǒng)采集現(xiàn)場儀表所提供的現(xiàn)場數(shù)據(jù),并通過DCS系統(tǒng)向就地各個設(shè)備發(fā)送指令,調(diào)整狀態(tài),保持脫硫島的正常運行。
12.高、低壓電機
即額定電壓為高壓或低壓等級的電動機。額定功率低于200kW的電動機屬于低壓電機,額定功率為200kW(含)以上的電動機屬于高壓電機(6kV、10kV)。
13.CEMS
“ContinuousEmissionMonitoringSystem”的簡稱,意即“煙氣連續(xù)排放監(jiān)測系統(tǒng)”。其作用是主要監(jiān)測燃煤、燃油釋放的顆粒物、二氧化硫、氮氧化物等污染物,為環(huán)境管理、環(huán)境監(jiān)測、排污收費、污染物治理、改善大氣質(zhì)量以及實施污染物總量排放控制提供可靠的依據(jù)。
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