烟气脱硫脱销的原理及技术与方法分享
烟气脱硫
作者: 沈阳新华环保
2018-10-17 17:35:18
[ 闻蜂导读 ] 目前,烟气脱硫(FGD)是国内工业行业大规模应用且效果较好的脱硫方法,其脱硫原理为:通过碱性吸收剂捕集烟气中含有的SO2气体,吸收后反应转化为较稳定的硫化合物或单质硫,通过机械分离的方式从烟气系统中脱除,从而达到脱硫的目的。按照硫化物吸收剂及副产品的形态,脱硫技术可分为湿法脱硫、干法脱硫和吸附催化氧化三大类。

湿法脱硫(WFGD)技术

采用液体吸收剂洗涤烟气脱除SO2的方法,称为湿法脱硫。根据吸收剂的不同,常见的湿法脱硫技术分为氨法、石灰/石灰石-石膏法、氧化镁法、柠檬酸钠法、海水脱硫法、磷铵肥法、双碱法等。湿法脱硫具有设备简单、易操作、脱硫效率高等优点,但其脱硫过程的反应温度低于露点,后续管道和设备腐蚀问题严重。

湿式氨法脱硫技术

该技术是利用二氧化硫SO2与氨NH3在常温下反应,生成亚硫酸铵(NH4)2SO3,然后氧化生成硫酸铵(NH4)2SO4的原理,对烟气中的二氧化硫进行治理。湿式氨法脱硫技术反应原理为:

(a)吸收反应过程:

(1)(NH4)OH+SO2=(NH4)HSO3;

(2)2(NH4)OH+SO2=(NH4)2SO3+H2O;

(3)(NH4)2SO3+SO2+H2O=2NH4HSO3

吸收反应过程中,产生的酸式盐(NH4)HSO3对二氧化硫SO2不具备吸收能力,反应(3)为湿式氨法脱硫反应过程中真正的吸收反应过程。(1)反应发生通入氨量较少的情况下;(2)反应发生在通入氨量较多的情况下。随着吸收过程的进行,吸收液中的SO2量增多,吸收能力下降,需要向吸收液中补充氨,使部分酸式盐(NH4)HSO3转变为(NH4)2SO3,以保持吸收液的吸收能力。

(b)吸收液转换反应过程:(NH4)HSO3+NH4OH=(NH4)2SO3+H2O

(c)副产物氧化反应过程:(NH4)2SO3+12O2=(NH4)2SO4

因此,湿式氨法脱硫技术是利用(NH4)2SO3-(NH4)HSO3溶液不断循环转换的过程来吸收烟气中的SO2,吸收过程中补充的氨并不是主要用来直接吸收SO2,而是使(NH4)2SO3在吸收液中维持一定浓度比例,以保持吸收能力。

湿式氨法脱硫具有如下优特点:(1)脱硫效率高,可以满足超低排放要求(;2)脱硫副产物硫酸铵(NH4)2SO4如果达到纯度可作为氮肥销售,无废水、废渣的排放;(3)脱硫效率随着烟气含硫量增加而增加,即特别适用于高浓度SO2烟气处理;(4)脱硫效率高,反应速度快,运行阻力小;(5)反应机理简单,技术成熟,可靠性高,对燃料变化的适应性强(;6)脱硫吸收剂氨水,资源丰富,易于采购,储运安全、方便。

湿式氨法脱硫的缺点是:

(1)烟气温度降低为60℃~70℃饱和温度,利用该烟气热量蒸发结晶反应所得硫酸铵溶液,否则就需要额外增设蒸发结晶装置,使投资及运行费用增加;

(2)工艺过程中水不平衡,需要补充较大量的蒸发水;

(3)由于氨的挥发性,容易在脱硫后的尾气中逃逸,与剩余二氧化硫及水蒸汽形成气溶胶(主要为亚硫酸铵),不仅造成氨的损失,而且容易造成二次污染。

石灰石—石膏法脱硫

石灰石—石膏法脱硫采用石灰石或石灰作为吸收浆液脱除烟气中SO2的技术。具体过程如下:石灰石磨细成粉末状后,与水混合制成的吸收浆;烟气中的SO2在吸收塔内与浆液中的CaCO3以及送入的空气进行氧化反应生成CaSO4˙2H2O,从而被脱除出烟气系统。石灰石—石膏法是目前国内和国外应用最广泛的一种烟气脱硫技术。

优势:(1)这种脱硫方法源自于电厂脱硫,技术成熟;(2)原材料石灰石和石灰来源广泛,价格便宜;(3)副产品石膏纯度高质量好,可以作为水泥缓凝剂或加工成建材产品,有一定的经济效益。

缺点:(1)投资费用太高、占地面积大,石灰石作为脱硫剂,不溶于水,需配置磨浆系统,先将石灰石磨碎然后制浆;(2)石灰虽属于强碱,但微溶于水,电离度较低,溶解度低,导致相同液气比下脱硫效率较钠碱法低,为了提高脱硫效率,循环量是所有湿法脱硫中最大的,运行费用最高;(3)脱硫原料和生成物液不易溶于水,容易造成喷头、除雾器及管线的结垢堵塞。且由于固体颗粒的存在对管线及泵的磨损较为严重,不利于设备长期稳定运行。(4)烟气温度降低很大,存在能耗浪费问题。

氧化镁法

氧化镁法与石灰法类似,属于中强碱,但不易电离,不易溶于水。液气比高,运行费用高。管道及泵的磨损较为严重。易造成喷头及管道的结垢。富盐难于提取,易于生成大量废液。

干法烟气脱硫技术(DFGD技术)

普通的干法烟气脱硫技术,主要包括循环流化床反应器、固定床、电子射线辐射法等。干法烟气脱硫的特点是脱硫剂以干态脱硫剂喷入或者反应吸收,产生的副产品也为干态,基本无温降。

本方法具有一次投资省、无需污水和废酸、设备腐蚀小的优点,同时烟气在净化过程中无明显温降,净化后烟温高、利于烟囱排气扩散,且有利于脱除焦炉烟气中其他杂质等。不过干法脱硫是固相脱硫剂与气相SO2接触,脱硫效率相对湿法偏低,反应速度偏慢。

半干法烟气脱硫技术(SDFGD技术)

干法/半干法脱硫一般采用NaOH、Na2CO3作为脱硫剂处理含SO2的尾气.。常见的半干法烟气脱硫技术主要包括循环悬浮式半干法、喷雾干燥法等。本方法优点是无污水和废酸排出、设备腐蚀小,烟气净化后烟温高、利于烟囱排气扩散;采用钠基作为碱源相对反应活性较高;有利于脱除焦炉烟气中其他杂质。缺点是脱硫产物为Na2SO3、Na2SO4和其他杂质的混合物固废物;脱硫效率相对湿法较低,反应速度较慢,且在脱硫装置后需增加除尘装置。

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