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国内外烟气脱硫技术现状和各种利弊

发布日期:2019-03-04 13:58点击:

  1.烟气脱硫技术发展背景及分类

  1.1、烟气脱硫技术发展背景:

  近100年来,由于SO2等酸性气体导致的酸沉降成为举世瞩目的区域性环境问题;最近,人们开始关注由SO2等气态污染物在大气中形成的二次微细粒子,它不仅影响人类健康、大气能见度,甚至导致全球气候变化。控制SO2的排放已成为世界各国的共同行动。

  1.2、烟气脱硫技术发分类:

  (1)按脱硫剂是否循环分为:抛弃法和再生法。

  (2)按浆液状态分为:湿法、湿干法和干法脱硫。

  2、国内脱硫技术发展现状

  我国在70年代就开始在电厂进行烟气脱硫的研究工作,先后进行了亚钠循环法(W-L法)、含碘活性炭吸咐法、石灰石-石膏法等半工业性试验或现场中间试验研究工作。

  进入80年代以来,国家电力工业部门开展了一些较大规模的烟气脱硫研究开发工作。

  近年来,我国在烟气脱硫技术引进工作方面加大了力度。对目前世界上电厂锅炉较广泛采用的脱硫工艺建造了示范工程,这些脱硫工艺主要有:

  1)石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺

  2)旋转喷雾半干法烟气脱硫工艺(LSD法)

  3)海水烟气脱硫工艺

  4)炉内喷钙尾部增湿脱硫工艺(LIFAC法)

  5)电子束烟气脱硫工艺(EBA)

  6)循环流化床锅炉脱硫工艺(锅炉CFB)

  2.1、石灰石—石膏湿法烟气脱硫

  2.1.1、石灰石—石膏湿法烟气脱硫原理

  石灰石(石灰)—石膏湿法烟气脱硫工艺主要是采用廉价易得的石灰石或石灰作为脱硫吸收剂,石灰石经破碎磨细成粉状与水混合搅拌制成吸收浆液。当采用石灰作为吸收剂时,石灰粉经消化处理后加水搅拌制成吸收浆液。在吸收塔内,吸收浆液与烟气接触混合,烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及鼓入的氧化空气进行化学反应被吸收脱除,最终产物为石膏。

  2.1.2、石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺流程
 


 

  2.2、旋转喷雾半干法烟气脱硫

  2.2.1、旋转喷雾半干法烟气脱硫原理

  旋转喷雾半干法烟气脱硫工艺也是目前应用较广的一种烟气脱硫技术,其工艺原理是以石灰为脱硫吸收剂,石灰经消化并加水制成消石灰乳,消石灰乳由泵打入位于吸收塔内的雾化装置,在吸收塔内,被雾化成细小液滴的吸收剂与烟气混合接触,与烟气中的二氧化硫发生化学反应生成CaSO3,从而烟气中的二氧化硫被脱除。

  2.2.2、旋转喷雾半干法烟气脱硫工艺流程
 


 

  2.3、海水烟气脱硫

  2.3.1、海水烟气脱硫原理

  海水烟气脱硫工艺是利用海水的碱度达到脱除烟气中的二氧化硫的一种脱硫方法。烟气经除尘器除尘后,由增压风机送入气—气换热器中的热侧降温,然后送入吸收塔。在脱硫吸收塔内,与来自循环冷却系统的大量海水接触,烟气中的二氧化硫被吸收反应脱除。

  2.3.2、海水烟气脱硫工艺流程
 


 

  2.4、炉内喷钙尾部增湿脱硫

  2.4.1、炉内喷钙尾部增湿脱硫原理

  该工艺多以石灰石粉为吸收剂,石灰石粉由气力喷入炉膛850-1150℃温度区,石灰石受热分解为氧化钙和二氧化碳,氧化钙与烟气中的二氧化硫反应生成亚硫酸钙。由于反应在气固两相之间进行,收到传质过程的影响,反应速度较慢,吸收剂利用率较低。在尾部增湿活化反应内,增湿水以雾状喷入,与未反应的氧化钙接触生成Ca(OH)2进而与烟气中的二氧化硫反应,进而再次脱除二氧化硫。当Ca/S为2.5及以上时,系统脱硫率可达到65%-80%。

  2.4.2、炉内喷钙尾部增湿脱硫工艺流程
 


 

  2.5、电子束烟气脱硫(EBA法)

  2.5.1、电子束烟气脱硫(EBA法)原理

  电子束烟气脱硫工艺是一种物理方法和化学方法相结合的高新技术。本工艺的流程是由排烟预除尘、烟气冷却、氨的冲入、电子束照射和副产品捕集工序组成。锅炉所排出的烟气,经过集尘器的粗滤处理之后进入冷却塔,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(约70℃)。烟气的露点通常约为50℃,被喷射呈雾状的冷却水在冷却塔内完全得到蒸发。

  2.5.2、电子束烟气脱硫(EBA法)工艺流程
 


 

  2.6、循环流化床锅炉脱硫

  2.6.1、循环流化床锅炉脱硫原理

  循环流化床锅炉脱硫工艺是近年来迅速发展起来的一种新型煤燃烧脱硫技术。其原理是燃料和作为吸收剂的石灰石粉送入燃烧室中部送入,气流使燃料颗粒、石灰石粉和灰一起在循环流化床强烈扰动并充满燃烧室,石灰石粉在燃烧室内裂解成氧化钙,氧化钙和二氧化硫结合成亚硫酸钙,锅炉燃烧室温度控制在850℃左右。

  2.6.2、循环流化床锅炉脱硫工艺流程
 


 

  3、国外脱硫技术发展现状

  世界各国研究开发和商业应用的烟气脱硫技术估计超过200种。按脱硫产物是否回收,烟气脱硫可分为抛弃法和再生回收法,前者脱硫混合物直接排放,后者将脱硫副产物以硫酸或硫磺等形式回收。按脱硫产物的干湿形态,烟气脱硫又可分为湿法、半干法和干法工艺。

  3.1、湿法烟气脱硫工艺

  湿法烟气脱硫工艺绝大多数采用碱性浆液或溶液作吸收剂,其中石灰石或石灰为吸收剂的强制氧化湿式脱硫方式是目前使用广泛的脱硫技术。石灰石或石灰洗涤剂与烟气中SO2反应,反应产物硫酸钙在洗涤液中沉淀下来,经分离后即可抛弃,也可以石膏形式回收。

  3.2、半干法烟气脱硫工艺

  喷雾干燥法属于半干法脱硫工艺。该法利用石灰浆液作吸收剂,以细雾滴喷入反应器,与SO2边反应边干燥,在反应器出口,随着水分蒸发,形成了干的颗粒混合物。该副产物是硫酸钙、硫酸盐、飞灰及未反应的石灰组成的混合物。

  3.3、干法脱硫工艺

  干法脱硫工艺主要是喷吸收剂工艺。按所用吸收剂不同可分为钙基和钠基工艺,吸收剂可以干态、湿润态或浆液喷入。喷入部位可以为炉膛、省煤器和烟道。当钙硫比为2时,干法工艺的脱硫效率可达50-70%,钙利用率达50%。

  4、烟气各种脱硫技术对比

  4.1、简易湿法/干法脱硫技术:湿法技术包括简易石灰石-石膏和水膜除尘器简易脱硫工艺两大类,一般可达60-70%脱硫效率,同时它们投资小、占地面积小,尤其后者适用于老机组的改造。干法主要是指烟气循环流化床脱硫工艺。该工艺系统简单可靠性好、脱硫效率高可与湿法相当、锅炉负荷变化时常规CFB系统仍能正常工作、占地面积小,特别适用老机组的改造,脱硫副产品不会造成二次污染。

  4.2、吸收剂喷射脱硫:吸收剂喷射脱硫技术按喷射位置可分为炉内喷射、省煤器喷射和烟道喷射(包括喷吸收剂并增湿和烟道喷浆),以及这些工艺的组合。这类工艺投资较低、占地小,主要用于老厂的改造。

  4.3、旋转喷雾干燥脱硫:用旋转喷雾器向脱硫塔内喷射石灰浆脱硫,一般用于中、低硫煤,也可用于高硫煤,脱硫效率90%左右。

  4.4、湿法石灰石-石膏法:该技术是目前国外应用广的烟气脱硫工艺,其特点是脱硫效率高(大于90%),吸收剂利用率高(大于90%),设备运转率高,占地面积较多、电耗也很大,初投资和运转费比干法和半干法和简易湿法高得多。

  4.5、循环流化床燃烧脱硫技术:该技术在国外已属商业化技术,在国内已进行示范和应用。