石灰-石膏法
工藝流程:用生石灰作脫硫劑,配制成一定濃度的漿液,在脫硫塔內(nèi)氣液兩相逆向接觸發(fā)生反應(yīng),將SO2氣體吸收脫除,使煙氣達(dá)標(biāo)排放。石灰-石膏法的吸收過程分四步:制漿、反應(yīng)吸收、再生、固液分離。
該方法的優(yōu)點(diǎn):①脫硫效率高,能達(dá)到95%左右;②工作可靠性高,對煤種無要求;③石灰原料來源廣泛,價(jià)格低廉。
該方法的缺點(diǎn):①工藝比較復(fù)雜,一次性投入高,占廠區(qū)面積大,適用于大容量機(jī)組的建設(shè);②副產(chǎn)品處理方法有拋棄法和回收法,拋棄法產(chǎn)生運(yùn)輸和堆放的費(fèi)用,回收法需要對脫硫石膏進(jìn)行再次加工,而且我國有很豐富的石膏資源,一般以拋棄法為主,但拋棄法不僅浪費(fèi)資源,而且將污染物由廢氣轉(zhuǎn)移到固體廢物上,造成了環(huán)境的二次污染;③對脫硫工藝掌握不足,有些部分不能自主完善創(chuàng)新,主要引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù),導(dǎo)致工程成本增加;④因?yàn)樵虾头磻?yīng)產(chǎn)物中有晶體產(chǎn)生,造成脫硫塔的結(jié)垢與堵塞,后期維修費(fèi)用較高。排出酸性廢水,對設(shè)備有腐蝕性,需對廢水進(jìn)行處理。
氨法
工藝流程:以氨水和液氨作為脫硫劑,經(jīng)吸收過程和結(jié)晶過程,生成硫酸銨產(chǎn)品。冷卻后的煙氣由脫硫塔下部進(jìn)入,氨水由循環(huán)泵送至塔頂噴淋,氣液兩相逆向接觸,生成亞硫酸氫銨和亞硫酸銨,含亞硫酸氫銨的溶液與補(bǔ)充的氨水反應(yīng)進(jìn)一步生成亞硫酸銨,在脫硫塔底部,通入空氣強(qiáng)制氧化為硫酸銨,再由底槽排除,并在循環(huán)槽內(nèi)補(bǔ)充銨源,維持(NH4)2SO3/NH4HSO3比值穩(wěn)定。在結(jié)晶反應(yīng)器中加入少量的硫酸,可促進(jìn)硫酸銨的結(jié)晶成長,結(jié)晶后通過脫水、干燥得到副產(chǎn)品硫酸銨。
該方法的優(yōu)點(diǎn):①脫硫效率高,能達(dá)到國家的排放標(biāo)準(zhǔn),對煙氣條件變化適應(yīng)性強(qiáng);②副產(chǎn)物為硫酸銨晶體,某些地區(qū)可作肥料;③該工藝產(chǎn)生的廢水和廢渣較少,能耗比較低,對安全運(yùn)行有高的可靠性。
該方法的缺點(diǎn):①在運(yùn)行中由于氨逃逸對大氣進(jìn)一步污染,母液濃度下降,提高運(yùn)行費(fèi)用,降低脫硫效率;②氨有腐蝕性,使供應(yīng)和運(yùn)輸成本增高;③副產(chǎn)物價(jià)格不穩(wěn)定,當(dāng)儲料倉堆滿后只能停止運(yùn)行煙氣脫硫系統(tǒng),使煙氣脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行過于依賴市場行情;④硫酸銨對設(shè)備的腐蝕比鈣法更強(qiáng)。
雙堿法
工藝流程:采用氫氧化鈉、純堿或亞硫酸鈉作為循環(huán)脫硫液進(jìn)入脫硫塔內(nèi)吸收SO2并生成亞硫酸氫鹽,當(dāng)脫硫液pH值降到一定程度時(shí),把脫硫液送入石灰反應(yīng)器中,對脫硫液再生和固體副產(chǎn)物的析出,再生的脫硫劑經(jīng)循環(huán)泵進(jìn)入脫硫塔中循環(huán)使用,得到副產(chǎn)物半水亞硫酸鈣在氧化器內(nèi)經(jīng)氧化得到石膏。
該方法的優(yōu)點(diǎn):①在循環(huán)過程中基本是鈉鹽的水溶液,不會對管道、設(shè)備腐蝕,有利于脫硫裝置的運(yùn)行;②脫硫劑的再生和副產(chǎn)物的析出均發(fā)生在脫硫塔外,避免塔內(nèi)結(jié)垢與堵塞,所以脫硫塔可用高效的板式塔和填料塔替代,減小了液氣比和脫硫塔的尺寸,從而降低了脫硫成本;③脫硫效率一般在90%以上。
該方法的缺點(diǎn):①在脫硫過程中存在Na2SO3氧化為Na2SO4的反應(yīng),Na2SO4難以再生,會消耗一些堿液,由于Na2SO4的存在會降低石膏的品質(zhì),使其利用率降低;②再生堿液耗費(fèi)的時(shí)間長。
海水脫硫法
工藝流程:鍋爐排放出的煙氣經(jīng)除塵和降溫后,進(jìn)入脫硫塔塔底,用海水以一次直流的方式(不循環(huán))脫除SO2,脫硫后煙氣加熱排放,把吸收SO2的海水排入曝氣池,并在曝氣池內(nèi)注入大量新鮮海水和空氣,將海水中的亞硫酸鹽氧化成硫酸鹽,至其水質(zhì)恢復(fù)后流入大海。
該方法的優(yōu)點(diǎn):①脫硫劑成本低,設(shè)備簡單易操作,技術(shù)成熟,投資費(fèi)用低;②不需要其他吸收劑,沒有原材料開采、加工、運(yùn)輸?shù)葐栴};③設(shè)備運(yùn)行維修簡便,設(shè)備無結(jié)垢和堵塞現(xiàn)象,設(shè)備使用年限長。
該方法的缺點(diǎn):①海水堿度低,僅適用對燃用低硫煤(<1%)鍋爐的脫硫;②使用地域有局限性,只適用于沿海地區(qū)的電廠的脫硫;③脫硫后的海水可能會對海洋造成污染,這需要長時(shí)間的考察后得出結(jié)論。
氧化鎂法
工藝流程:用氫氧化鎂或氧化鎂作為脫硫劑與煙氣接觸反應(yīng),生成亞硫酸鎂和硫酸鎂,然后從脫硫塔內(nèi)排出,經(jīng)脫水,干燥,煅燒等過程,使其發(fā)生分解反應(yīng),再生得到的氧化鎂循環(huán)利用,生成的SO2經(jīng)除塵,濃縮制備硫酸。
該方法的優(yōu)點(diǎn):①該方法需要的液氣比小,脫硫劑利用率高,減少循環(huán)用量;②脫硫劑為粉狀固體,不需粉碎,磨粉等步驟,使制備設(shè)備簡單,占用面積??;③脫硫劑可經(jīng)過再生循環(huán)利用,降低成本;④對煤種的適應(yīng)范圍大;⑤系統(tǒng)運(yùn)行可靠性好,不易結(jié)垢和堵塞。
該方法的缺點(diǎn):工藝路線長,前期投資大,受原材料資源的限制。
噴霧干燥法
工藝流程:該法以石灰漿液做吸收劑,經(jīng)高位料箱進(jìn)入離心霧化機(jī)霧化后噴入脫硫塔與煙氣中二氧化硫反應(yīng),生成亞硫酸鈣和硫酸鈣,利用煙氣溫度將吸收劑水分蒸發(fā),生成干燥的固體從脫硫塔底排出,脫硫后的煙氣經(jīng)除塵,增壓后由煙囪排出。
該方法的優(yōu)點(diǎn):①設(shè)備簡單,可用碳鋼制造,投資和運(yùn)行成本低;②脫硫渣為干燥固體,沒有廢水處理和排放問題,無設(shè)備腐蝕問題;③煙氣無需加熱可直接排放。
該方法的缺點(diǎn):脫硫效率較低60~80%,僅適用于低硫的煙氣脫硫。
循環(huán)流化床法
工藝流程:煙氣經(jīng)流化床反應(yīng)器下部進(jìn)入,反應(yīng)器下部是文丘里管,煙氣在喉管里加速,在擴(kuò)散段與霧化的消石灰顆粒充分混合,SO2與消石灰發(fā)生反應(yīng),然后煙氣經(jīng)旋風(fēng)分離粉塵后進(jìn)入除塵器并排出,被除塵器收集到的固體大部分經(jīng)調(diào)速螺旋裝置送回反應(yīng)器中,繼續(xù)參與脫硫過程,只有約1%的固體作為副產(chǎn)物排出系統(tǒng)。
該方法的優(yōu)點(diǎn):①脫硫劑反應(yīng)停留時(shí)間長,固體物料經(jīng)多次循環(huán),脫硫劑在脫硫塔中停留的有效時(shí)間為30min,而煙氣在脫硫塔內(nèi)停留時(shí)間僅為3s,提高了系統(tǒng)的脫硫效率和脫硫劑的使用率;②產(chǎn)物穩(wěn)定,可綜合利用。
該方法的缺點(diǎn):此方法國外較成熟,國內(nèi)還處在研究階段。
活性炭法
工藝流程:活性炭、分子篩等都能作為固體吸附劑吸收SO2,目前活性炭的應(yīng)用比較多。煙氣經(jīng)除塵冷卻后送入活性炭吸附塔進(jìn)行吸附,飽和后的活性炭由于表面覆蓋稀硫酸,吸附能力下降,必須水洗再生,用水量為其質(zhì)量的4倍,10小時(shí)后,得到的稀硫酸經(jīng)濃縮后用來生產(chǎn)硫酸,再生的活性炭重新裝入到吸附塔重復(fù)使用。
該方法的優(yōu)點(diǎn):吸附劑價(jià)廉,再生方法簡單,可水洗或加熱再生。
該方法的缺點(diǎn):設(shè)備龐大,投資較高。
有機(jī)胺煙氣脫硫法
工藝流程:該工藝?yán)糜袡C(jī)胺與SO2反應(yīng)生成不穩(wěn)定的中間體,在加熱的條件下SO2可解析出,故能循環(huán)高效的脫除煙氣中的SO2。
該方法的優(yōu)點(diǎn):①脫硫效率高,一般均可達(dá)99%以上,SO2的出口濃度在50mg﹒Nm-3以下,脫硫效果明顯;②工藝流程簡便,對系統(tǒng)腐蝕性小,脫硫塔不會結(jié)垢與堵塞,設(shè)備維修簡便;③脫硫劑可循環(huán)使用,降低運(yùn)行成本;④占地面積小,僅為石灰-石膏法的五分之一,投資少,僅為石灰-石膏法的三分之一;⑤無二次污染。
該方法的缺點(diǎn):①有機(jī)胺易揮發(fā),不僅會造成吸收液損失,降低脫硫效率,而且會對脫硫設(shè)備和大氣環(huán)境造成污染,嚴(yán)重時(shí)會危害工作人員的身體健康;②有機(jī)胺在脫硫和再生過程中與O2接觸生成熱穩(wěn)定性鹽,不能通過加熱方法再生,會增加脫硫劑的消耗,所以需要定期對胺液進(jìn)行凈化,脫除其中的鹽。
綜上所述,當(dāng)前常用的幾種煙氣脫硫工藝均存在一些缺點(diǎn),濕法脫硫工藝的主要缺點(diǎn)是設(shè)備龐大,系統(tǒng)復(fù)雜,副產(chǎn)物難處理,容易形成二次污染;半干法脫硫工藝的主要缺點(diǎn)是脫硫率低,鈣硫比高,成本高;干法脫硫工藝的存在的缺點(diǎn)是鈣利用率低,脫硫劑再生成本高。所以尋找一種適合中國國情的煙氣脫硫工藝刻不容緩。
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