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氨法脱硫、石灰石/石灰-石膏法、氧化镁法—主流湿法脱硫工艺比较

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湿法氧化脱硫工艺是煤化工企业脱硫工艺的总称,其特征是采用碱性溶液与气体中的酸性硫化物反应,生成不易气化的硫化物,再将产品进行回收利用。

目前主流湿法脱硫工艺主要有:氨法、石灰石/石灰-石膏法、氧化镁法三种。



逐一介绍各个脱硫工艺的详细情况。

石灰石/石灰-石膏法烟气脱硫

1.工作原理

石灰石/石灰-石膏法烟气脱硫采用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成吸收浆液,当采用石灰为吸收剂时,石灰粉经消化处理后加水制成吸收剂浆液。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从而被脱除,最终反应产物为石膏。

2.反应过程

(1)吸收

SO2 + H2O—> H2SO3

SO3 + H2O—> H2SO4

(2)中和

CaCO3 + H2SO3 —> CaSO3+CO2 + H2O

CaCO3 + H2SO4 —> CaSO4+CO2 + H2O

CaCO3 +2HCl—> CaCl2+CO2 + H2O

CaCO3 +2HF —>CaF2+CO2 + H2O

(3)氧化

2CaSO3+O2—>2CaSO4

(4)结晶

CaSO4+ 2H2O —>CaSO4 ·2H2O

3.系统组成

脱硫系统主要由烟气系统、吸收氧化系统、石灰石/石灰浆液制备系统、副产品处理系统、废水处理系统、公用系统(工艺水、压缩空气、事故浆液罐系统等)、电气控制系统等几部分组成。

4.工艺流程

锅炉/窑炉—>除尘器—>引风机—>吸收塔—>烟囱

来自于锅炉或窑炉的烟气经过除尘后在引风机作用下进入吸收塔,吸收塔为逆流喷淋空塔结构,集吸收、氧化功能于一体,上部为吸收区,下部为氧化区,经过除尘后的烟气与吸收塔内的循环浆液逆向接触。

系统一般装3-5台浆液循环泵,每台循环泵对应一层雾化喷淋层。当只有一台机组运行时或负荷较小时,可以停运1-2层喷淋层,此时系统仍保持较高的液气比,从而可达到所需的脱硫效果。

吸收区上部装二级除雾器,除雾器出口烟气中的游离水份不超过75mg/Nm3。吸收SO2后的浆液进入循环氧化区,在循环氧化区中,亚硫酸钙被鼓入的空气氧化成石膏晶体。同时,由吸收剂制备系统向吸收氧化系统供给新鲜的石灰石浆液,用于补充被消耗掉的石灰石,使吸收浆液保持一定的pH值。反应生成物浆液达到一定密度时排至脱硫副产品系统,经过脱水形成石膏。

5.工艺特点

1、脱硫效率高,可保证95%以上;

2、应用最为广泛、技术成熟、运行可靠性好;

3、对煤种变化、负荷变化的适应性强,适用于高硫煤;

4、脱硫剂资源丰富,价格便宜;

5、可起到进一步除尘的作用。

6.应用领域

燃煤发电锅炉、热电联产锅炉、集中供热锅炉、烧结机、球团窑炉、焦化炉、玻璃窑炉等烟气脱硫。

友情提示:该工艺应用最为广泛,技术成熟,对烟气负荷、煤种变化适应性好,脱硫效率高,对于高硫煤和环保排放要求严格的工况尤为适合,但系统相对复杂,投资费用较高,烟囱需要进行防腐处理。







氧化镁湿法脱硫工艺

1.工作原理

氧化镁湿法脱硫工艺(简称:镁法脱硫)与石灰-石膏法脱硫工艺类似,它是以氧化镁(MgO)为原料,经熟化生成氢氧化镁(Mg(OH)2)作为脱硫剂的一种先进、高效、经济的脱硫系统。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氢氧化镁进行化学反应从而被脱除,最终反应产物为亚硫酸镁和硫酸镁混合物。如采用强制氧化工艺,最终反应产物为硫酸镁溶液,经脱水干燥后形成硫酸镁晶体。

2.反应过程

(1)熟化

MgO+H2O —>Mg(OH)2

(2)吸收

SO2 + H2O—> H2SO3

SO3 + H2O—> H2SO4

(3)中和

Mg(OH)2+ H2SO3 —> MgSO3+2H2O

Mg(OH)2+ H2SO4 —> MgSO4+2H2O

Mg(OH)2+2HCl—> MgCl2+2H2O

Mg(OH)2+2HF —>MgF2+2H2O

(4)氧化

2 MgSO3+O2—>2MgSO4

(5)结晶

MgSO3+ 3H2O—> MgSO3·3H2O

MgSO4+ 7H2O —>MgSO4 ·7H2O

3.系统组成

脱硫系统主要由烟气系统、吸收塔系统、氢氧化镁浆液制备系统、浓缩塔系统、副产品处理系统、废水处理系统、公用系统(工艺水、压缩空气、事故浆液罐系统等)、电气控制系统等几部分组成。

4.工艺流程

锅炉/窑炉—>除尘器—>引风机—>浓缩塔—>吸收塔—>烟囱

来自于锅炉或窑炉的烟气经过除尘后在引风机作用下进入浓缩塔、吸收塔,吸收塔为逆流喷淋空塔结构,集吸收、氧化功能于一体,上部为吸收区,下部为氧化区,经过除尘后的烟气与吸收塔内的循环浆液逆向接触。

系统一般装3-4台浆液循环泵,每台循环泵对应一层雾化喷淋层。当只有一台机组运行时或负荷较小时,可以停运1-2层喷淋层,此时系统仍保持较高的液气比,从而可达到所需的脱硫效果。吸收区上部装二级除雾器,除雾器出口烟气中的游离水份不超过75mg/Nm3。吸收SO2后的浆液进入循环氧化区,在循环氧化区中,亚硫酸镁被鼓入的空气氧化成硫酸镁晶体。

同时,由吸收剂制备系统向吸收氧化系统供给新鲜的氢氧化镁浆液,用于补充被消耗掉的氢氧化镁,使吸收浆液保持一定的pH值。反应生成物浆液达到一定密度时先排至吸收塔前的浓缩塔,经浓缩后进入脱硫副产品系统,经过脱水形成硫酸镁晶体。

5.工艺特点

(1)反应性好,脱硫效率高

湿法脱硫的反应强度取决于脱硫剂碱金属离子的溶解碱性。由于镁离子的溶解碱性比钙离子高数百倍,因而镁基脱硫剂具有比钙基脱硫剂高数十倍的脱硫反应能力。工业实践证明,镁基脱硫剂能比钙基脱硫剂更高的脱硫效率,可达99%以上,同时采用镁基脱硫所要求的喷淋水量仅相当于达到同样脱硫效率的钙基脱硫的1/3,耗电量也大为降低。

(2)运行可靠性高

由于镁基脱硫生成物的溶解度较高,其固体悬浮物为松散的结晶体,不易沉积,因此没有钙基湿法脱硫系统中存在的结垢、结块、堵塞等现象,运行可靠,维护更容易。

(3)造价低

由于反应强度高,镁基喷淋反应吸收塔的高度只有钙基脱硫的2/3左右,因此,镁基脱硫的主体设备的造价要明显低于钙基吸收塔。

同时,由于氧化镁的分子量(40)是氧化钙(56)的73%,是碳酸钙(石灰石,分子量为100)的40%,因此,去除等量的二氧化硫所需的氧化镁要比钙基少得多,而且MgO又以粉状供货,脱硫剂供给系统也比钙基脱硫大大简化,降低了系统的造价。

比较表明,氧化镁脱硫设备的造价一般可比石灰石/石膏法低10~15%左右。

(4)运行费用低

由于镁基工艺的耗电量比石灰石/石膏法低约一半,加上投资较低,虽然脱硫剂成本较高,但综合脱硫成本一般比石灰石/石膏法低10~15%左右。

(5)副产品回收的经济效益高

镁基工艺的直接副产物是亚硫酸镁,经氧化后形成硫酸镁。脱硫工艺实际产出的是含少量硫酸镁的亚硫酸镁副产物。只有经强制氧化产生主要成分为硫酸镁的副产物。两种脱硫副产物都具有市场利用价值,其处理和利用形式应该“因地制宜”,取决于技术经济的比较和在特定项目中的可行性。

6.应用领域

燃煤发电锅炉、热电联产锅炉、集中供热锅炉、烧结机、球团窑炉、焦化炉、玻璃窑炉等烟气脱硫。

友情提示:氧化镁在我国储量丰富,主要集中在辽宁、山东等地,采用该工艺时应考虑脱硫剂的运输成本,对于产地周围和沿海地区的脱硫项目,该脱硫工艺较其它脱硫工艺具有很大的优势。





氨水洗涤法脱硫工艺

1.工作原理

氨水洗涤法脱硫工艺(简称:氨法脱硫)与石灰-石膏法脱硫工艺类似,它是以液氨或氨水作为脱硫剂的一种先进、高效、经济的脱硫系统。在吸收塔内,吸收溶液与烟气接触混合,烟气中的二氧化硫与溶液中的(NH4)2SO3 和NH4HSO3进行化学反应从而被脱除,最终反应产物为硫酸氨晶体。

明晟氨法脱硫除尘一体化技术运行本地低,副产物高效资源化利用,无碳排放,而且脱硫废水无需特殊处理,不需要脱硫废水零排放的额外废水治理,总体来说是最合适最有效最循环经济的氨法脱硫方式。

2.反应过程

(1)吸收

SO2 + (NH4)2SO3+H2O—>2NH4HSO3

(2)中和

NH3+NH4HSO3—> (NH4)2SO3

(3)氧化

2(NH4)SO3+O2—>2(NH4)2SO4

3.系统组成

脱硫系统主要由烟气系统、吸收塔系统、吸收剂制备系统、浓缩塔系统、副产品处理系统、废水处理系统、公用系统(工艺水、压缩空气、事故浆液罐系统等)、电气控制系统等几部分组成。

4.工艺流程

锅炉/窑炉—>除尘器—>引风机—>浓缩塔—>吸收塔—>烟囱

来自于锅炉或窑炉的烟气经过除尘后在引风机作用下进入浓缩塔、吸收塔,吸收塔为逆流喷淋空塔结构,集吸收、氧化功能于一体,上部为吸收区,下部为氧化区,经过除尘后的烟气与吸收塔内的循环浆液逆向接触。

系统一般装2-3台浆液循环泵,每台循环泵对应一层雾化喷淋层。当只有一台机组运行时或负荷较小时,可以停运1层喷淋层,此时系统仍保持较高的液气比,从而可达到所需的脱硫效果。吸收区上部装二级除雾器,除雾器出口烟气中的游离水份不超过75mg/Nm3。

吸收SO2后的浆液进入循环氧化区,在循环氧化区中,亚硫酸氨被鼓入的空气氧化成硫酸氨晶体。同时,由吸收剂制备系统向吸收氧化系统供给新鲜的氨水或液氨(利用液氨蒸发通过氧化风管进入吸收塔),用于补充被消耗掉的氨水,使吸收溶液保持一定的pH值。反应生成物溶液达到一定密度时先排至吸收塔前的浓缩塔,经浓缩后进入脱硫副产品系统,经过脱水形成硫酸氨晶体,进一步干燥、包装成袋后商业化利用。

5.工艺特点

1、脱硫效率高,可保证98%以上;

2、系统能耗低;

3、对煤种变化、负荷变化的适应性强,适用于高硫煤;

4、副产品回收的经济效益高;

5、具有一定的脱硝功能。

6.应用领域

燃煤发电锅炉、热电联产锅炉、集中供热锅炉、烧结机、球团窑炉、焦化炉、玻璃窑炉等烟气脱硫。











友情提示:选取该工艺应充分考虑氨水或液氨的来源,不宜长距离运输,最好厂区附近有废氨水,同时副产品能够就近利用。由于氨水输送时密封要求高,且需防止脱硫过程中逃逸,系统较为复杂,因而脱硫系统投资较高。

明晟氨法脱硫除尘一体化技术运行本低,副产物高效资源化利用,无碳排放,而且脱硫废水无需特殊处理,不需要脱硫废水零排放的额外废水治理,总体来说是最合适最有效最循环经济的湿法脱硫方式。

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