煙氣脫硫脫硝除塵一體化技術(shù)

1、煙氣脫硫脫硝除塵一體化技術(shù)一、提出背景 目前，世界各國對(duì)煙氣脫硫都非常重視，已開發(fā)了數(shù)十種行之有效的脫硫技術(shù)， 其中廣泛采用的煙氣脫硫技術(shù)有 :(1) 石灰/ 石灰石濕法。(2) 旋轉(zhuǎn)噴霧半干法 LSD。(3) 爐內(nèi)噴鈣增濕活化法 (LIFAC) 。(4) 海水煙氣脫硫法。(5) 氨法煙氣脫硫。(6) 簡易濕式脫硫除塵一體化技術(shù)。 石灰/石灰石石膏濕法，具有適用煤種寬、原料廉價(jià)易得、脫硫率高可達(dá) 90% 以上等諸多優(yōu)點(diǎn)，占據(jù)最大的市場份額，但投資和運(yùn)行費(fèi)用大， 運(yùn)行維護(hù)量大。 旋轉(zhuǎn)噴霧法脫硫率較濕法低能到達(dá) 80%85%，投資和運(yùn)行費(fèi)用也略低于濕 法。產(chǎn)物為亞硫酸鈣 CaSO3。爐內(nèi)噴鈣尾部增

2、濕法，脫硫率可達(dá) 70% 80%，工程造價(jià)較低。產(chǎn)物為亞硫酸鈣 CaSO3 , 易造成爐內(nèi)結(jié)渣。海水煙氣脫硫技術(shù)，工藝簡單，系統(tǒng)運(yùn)行可靠，脫硫率高可達(dá)90%以上運(yùn)行費(fèi)用低。脫硫系統(tǒng)需要設(shè)置在海邊且海水溫度較低，溶解氧0C較高。氨法除硫通常以合成氨為原料， 產(chǎn)物為硫氨等。需要鄰近合成氨工廠及化肥廠。 簡易濕式脫硫除塵一體化技術(shù)，脫硫率低 60%左右，造價(jià)較低原料為工業(yè)廢 堿及燒堿，需要臨近有廢堿液排放的工廠， 中和后，廢水需排入污水廠進(jìn)行處理。 煙氣脫硫的技術(shù)及裝置雖然日臻完善， 但在大多數(shù)國家， 尤其是在能源結(jié)構(gòu)中煤 炭占較大比例的國家中，其推廣和普及卻舉步唯艱，拿我國來說，近 20 年來花

3、巨資引進(jìn)的技術(shù)和裝置難以推廣， 巨額的投資和高昂的運(yùn)行費(fèi)用使企業(yè)背上了沉 重的負(fù)擔(dān)， 難以承受。 所以說具有真正推廣普及意義的技術(shù)和裝置還有待于繼續(xù) 研究和開發(fā)。在現(xiàn)在國際國內(nèi)市場競爭異常劇烈的條件下， 要研究開發(fā)一種新的技術(shù)和設(shè)備裝 置，使其能大規(guī)模普及應(yīng)用，應(yīng)具備以下幾個(gè)特征： 1原料中和劑廉價(jià)易得，脫硫率高。 2工程投資和運(yùn)行費(fèi)用要低到應(yīng)用企業(yè)能承當(dāng)?shù)昧恕?3工藝流程簡單，運(yùn)行可靠，易于調(diào)控且對(duì)鍋爐正常運(yùn)行無不良影響。 4對(duì)各種含硫煤油具有較好的適應(yīng)性。 5不造成二次污染，諸如水污染、粉塵、噪聲等。二、推理分析 1原料中和劑 隨著市場經(jīng)濟(jì)的開展和社會(huì)的進(jìn)步， 原來意義上的百年老店越來越少

4、， 每年都有 大量的新興產(chǎn)業(yè)掘起，每年都有大量的老產(chǎn)業(yè)退出市場。煙氣脫硫工程一般都需要投入大量資金， 如果原料和工藝依賴于臨近的工廠 如 合成氨、化肥、廢堿排放等，那么這個(gè)工程很可能由于這些工廠的關(guān)停并轉(zhuǎn)而 中途停止運(yùn)轉(zhuǎn)， 使該工程投資得不到應(yīng)有的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。 所以以石灰石、 石 灰為中和劑的煙氣脫硫技術(shù)為大多數(shù)業(yè)內(nèi)專家所認(rèn)同。 以石灰為中和劑本錢高于 石灰石，且需要設(shè)備、 構(gòu)筑物及監(jiān)測設(shè)備較多； 使用石灰石本錢低且反響易于控 制，是最具實(shí)用性的中和劑。傳統(tǒng)的“石灰石石膏法煙氣脫硫需要將石灰石粉磨至200300 目，這樣就需要建一座粉磨站，既增加投資，又造成了一定程度的“噪聲和“粉塵污染，

5、 且其產(chǎn)物與反響物混合在一起， 造成鈣硫比的提高， 增加了運(yùn)行費(fèi)用。 如果采用 脫硫脫硝除塵一體化技術(shù)， 即可實(shí)現(xiàn)脫硫脫硝除塵同時(shí)在一個(gè)裝置內(nèi)完成， 具有 設(shè)備簡單、投資小、運(yùn)行費(fèi)用低，大幅度提高經(jīng)濟(jì)效益。2產(chǎn)物濕法脫硫，脫硫率最高可達(dá) 90%以上，中和產(chǎn)物有兩種，硫酸鈣 CaS04和亞 硫酸鈣CaS03通常是兩種物質(zhì)的混和物，中和產(chǎn)物被完全再利用的可能性不大， 如果亞硫酸鈣 CaS03 一但進(jìn)入水體，由于它具有很強(qiáng)的復(fù)原性，會(huì)迅速耗盡 水中的溶解氧，使水中魚類大量死亡，甚至滅絕，因?yàn)樗芙馑俣群苈?，其污?物會(huì)在很長時(shí)間內(nèi)存在， 嚴(yán)重破壞水體生態(tài)環(huán)境， 所以中和產(chǎn)物中不含亞硫酸鈣 CaS03

6、 最為平安，既可再利用創(chuàng)造價(jià)值也可平安排放。 3鈣硫比鈣硫比Ca/S是決定運(yùn)行費(fèi)用的重要因素，Ca/S=1是經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的極限狀態(tài)， 也就是說哪種脫硫工藝 Ca/S 實(shí)現(xiàn)或接近 1，那么它就可能實(shí)現(xiàn)真正意義的經(jīng)濟(jì) 運(yùn)行。目前的濕法脫硫，剩余反響物與脫硫產(chǎn)物混合在一起被排除掉無法別離， 所以很難實(shí)現(xiàn)理想的 Ca/S, 如果反響物以顆粒狀態(tài)存在，解決這個(gè)問題，實(shí)現(xiàn) 理想的 Ca/S 較為容易，而且設(shè)備和資金投入也隨之減少，有利于實(shí)現(xiàn)真正意義 的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。三、理想模型綜上所述，最理想的煙氣脫硫工藝應(yīng)該是： 1濕法脫硫脫硫率可達(dá) 90%以上。 2中和劑為石灰石。3鈣硫比Ca/S為1。 4產(chǎn)物為硫酸鈣且不含

7、亞硫酸鈣雜質(zhì)。 5投資少，工藝簡單，運(yùn)行費(fèi)用低廉，無二次污染。 6控制參數(shù)少，測控設(shè)備成熟，可實(shí)現(xiàn)全線自動(dòng)控制。 7運(yùn)行中的中間循環(huán)物質(zhì)由鍋爐及電廠廢液補(bǔ)充，對(duì)周邊企業(yè)無依賴性。 8充分吸收與利用煙氣余熱。 這個(gè)理想的模型如果能夠?qū)崿F(xiàn)，很可能成為煙氣脫硫技術(shù)中最為理想的運(yùn)行模 式，它的推廣和應(yīng)用可以創(chuàng)造巨大的市場時(shí)機(jī)和社會(huì)價(jià)值， 但要真正實(shí)現(xiàn)這種理 想模式卻很難，主要原因是： 石灰石顆粒要迅速溶解，PH值必須小于4,但PH值小于4時(shí)CaC03勺溶解物 對(duì)S02幾乎不吸收。(2)SO2溶于水生成的H2S0及被氧化生成的H2SO4與石灰石顆粒反響后生成的CaS03W CaSO會(huì)附著在石灰石顆粒的外

8、表，而且越反響堆積越多，使反響很難 繼續(xù)進(jìn)行下去。3CaSO與CaSO同為吸收產(chǎn)物，使 CaSO祈出且不產(chǎn)生CaSO3比擬困難 的?？梢哉f這 3 個(gè)問題是“石灰石法脫硫的真正的難以愈越的天險(xiǎn)， 能否解決這 3 個(gè)問題是這個(gè)工藝能否到達(dá)預(yù)定目標(biāo)及其裝置能否穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。四、循環(huán)架橋理論既然是天險(xiǎn)就應(yīng)該架起一座橋梁把它愈越過去， 經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)脫硫脫硝除塵一體化技術(shù)具有架橋作用。脫硫脫硝除塵一體化技術(shù)，系環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域煙氣凈化技術(shù)。 它是通過煙水混合器利用二次噴射原理把煙吸入水中，在均勻溶解器中將煙氣和水進(jìn)行充分地均勻地混合和溶解，從而使煙氣中的飛灰和顆粒被水吸濕而沉淀， 有害氣體溶于水中，利用化學(xué)方

9、法去除煙氣中的S02 NOXffi粉塵。這種方法是通過附圖所示的工作原理圖來實(shí)現(xiàn)的。它的除塵效率100%脫硫效率98%脫銷效率90泊上。它的煙氣混合器同時(shí)又是一臺(tái)引風(fēng)機(jī)。 它適用于燃煤汽、油 鍋爐及各種工業(yè)窯爐等的煙氣凈化技術(shù)工程。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，本錢低，性能價(jià)格比高，節(jié)能，耐高溫，壽命長。圖1工作原理圖系統(tǒng)的技術(shù)特征簡介1結(jié)構(gòu)簡單設(shè)備少如圖1煙水混合器：由水噴管和拉法爾噴管組成，構(gòu)成二級(jí)噴射機(jī)構(gòu)。用于把煙氣吸入 水中。均勻溶解器：是一種洗煙設(shè)備，用于把煙全部溶于弱堿水中，灰塵被水弄濕而變 重，有害氣體和堿起化學(xué)反響生成鹽。水泵：動(dòng)力設(shè)備。水池：上水池，沉淀池和下水放氣池。2適合于多種工藝流程詳

10、細(xì)見附件廢物丟棄法：適用于各種規(guī)格的燃煤油、氣鍋爐；燃煤中含硫量小；采用脫 硫脫硝除塵一體化工藝流程。石灰、石灰石作脫硫劑?；厥帐喾ǎ哼m用于各種規(guī)格的燃煤油、氣鍋爐，燃煤中含硫量大；采用脫 硫脫硝除塵一體化工藝流程。石灰作脫硫劑?；厥栈史ǎ哼m用于各種規(guī)格的燃煤油、氣鍋爐，燃煤中含硫量大；采用脫 硫脫硝除塵一體化工藝流程。氣氨、氨水或固體碳酸氫銨作吸收劑。3防腐措施 溶液配置：溶液配置成呈堿性，防止酸存在于溶液中。如圖 1 所示，稀堿溶液連 續(xù)均勻地參加到上水池循環(huán)液中，使其 PH值保持在8-9之間，在均勻溶解器中 堿溶液中的堿和煙氣中的S02等酸性氧化物反響生成鹽。在沉淀池中溶液的 PH

11、值保持在 7-8 之間。溶液保持弱堿性，腐蝕性最小。選擇耐酸耐堿材料：不銹鋼、陶瓷、耐火材料等耐磨耐酸堿材料。 對(duì)溶液的PH值自動(dòng)進(jìn)行監(jiān)控監(jiān)測。4廢物排除系統(tǒng) 沉淀池設(shè)計(jì)成圓形， 底部成漏斗形， 安裝沉淀物收集器使?jié)舛却蟮臐{液集中在漏 斗中，用泥漿泵抽出。泥漿中的廢水澄清后循環(huán)使用。 丟棄物用于建筑材料，石膏用于工業(yè)，肥料用于農(nóng)業(yè)。五、石膏法工作原理圖 前級(jí)用于干法除塵器如電除塵器等除去 >90%的粉塵，便于回收再用，后級(jí)采 用脫硫脫硝除塵一體化技術(shù)本方案，除塵效率 100%；脫硫效率 >97%,脫硝效 率>90%以上，并將S02轉(zhuǎn)化為石膏。1、石膏法的工藝流程圖石膏祛工作原

12、理圖2、化學(xué)反響方程式如下Ca(OH)2+SO2=CaSO3+H2O2CaSO3+O2=2CaSO4CaSO3+1/2H2O=CaSO3?1/2H2OCaSO4+2H2O=CaSOH2OCaSO3?1/2H2O+O2+2H2O=2CaSO4?2H2ONO+NO2+H2O+O2=2HNO3Ca(OH)2+2HNO3=Ca(NO3)2+H2O六、回收化肥法(氨-亞硫酸銨法)適用范圍適用于各種規(guī)格的燃煤油、氣鍋爐；燃煤中含硫量大；采用脫硫脫硝除塵一 體化，除塵器效率100%脫硫效率98%脫銷效率90泣藝流程。氣氨、氨水或 固體碳酸氫銨作吸收劑。工藝流程圖1、固體碳酸氫銨作為氨源的工藝流程圖如下：化學(xué)

13、反響方程式如下：2NH4HCO3+SO2=(NH4)2SO3+H2O+2CO2 (A) (NH4)2SO3+SO2+H2O=2NH4HSO3(B)吸收過程以B式為主，而2NH4HSC在產(chǎn)生過程中只是補(bǔ)入吸收系統(tǒng)使局部2NH4HSO再生為(NH4)2SO3以保持循環(huán)吸收液堿度SO2/NH3根本不變。假設(shè)煙氣中有氧，那么(NH4)2SO3+O2/2=(NH4)2SO4通常煙氣中含有少量 SO3那么 有：NH4HCO3+SO2+H2O=(NH4)2SOH4HSO3NH4HSO呈 酸性。需加固體碳酸氫銨中 和后，使NH4HSO轉(zhuǎn)變?yōu)?NH4)2SO4NH4HSO3+ NH4HCO3= NH4HSO3?

14、H2O+CO2CC式為吸熱反響，溶液不經(jīng)冷卻即可降到0C左右。由于(NH4)2SO3比NH4HSO3 在水中的溶解度大，那么溶液中NH4HSO3?H2O飽和結(jié)晶析出，將此溶液經(jīng)離心別 離可制得固體亞鐵。七、脫銷工藝流程說明1、何為脫硝？所謂脫硝，指的是除去煙氣中的NOX NOX主要是NO和NO2組成， 而NO含量占90%以上。要除去煙氣中的NO和NO2就必須研究NO和NO2勺性質(zhì)。 NC是一種惰性氧化物，它雖然溶于水，但不能生成氮的含氧酸。在 0°C時(shí)，一體 積水可溶解0.07體積的NQ NO最特殊的化學(xué)性質(zhì)是加合作用，在常溫下能與空 氣中的氧化合，生成紅棕色的NO2 NO是不穩(wěn)定的

15、，和O2相遇，能使O2分裂成 氧原子，并和其中的一個(gè)氧原子結(jié)合成 NO2。NO2是紅棕色有特殊臭味的氣體，在-10C左右聚合成N2O4在120C時(shí)N2O4全 局部解成NO2溫度再高NO2開始分解成NO和O2 NO2是一種強(qiáng)氧化劑，它能 把SO2氧化成SO3 NO2溶于水生成硝酸和亞硝酸。NO2的毒性是NO勺5倍。NO和NO2是怎樣產(chǎn)生的呢？ 一般情況下 N2和O2不發(fā)生化合反響。氮氧化合物 是在空氣中放電時(shí)或在高溫燃燒過程中產(chǎn)生的，首先生成NO然后由NO氧化成NO2在高溫燃燒過程中空氣中的氮和燃料中的氮化物等不可能燃燒的物質(zhì)與氧 起化學(xué)反響，首先形成NO隨后它的一局部在煙道內(nèi)與氧化合形成 NO

16、2大局部 的NO從煙囪中排入大氣，并與大氣中的氧結(jié)合成 NO2而未被氧化成NO2的NO 就在大氣中與NO2共存下來。在燃燒過程中燃燒氣體溫度越高，過?？諝庠蕉?，形成 NO量就越多。即在燃燒 效率越高的情況下，NC越容易生成。這種燃燒方式生成的NOX中NO占90%以上, NO2較少。按照常用的燃燒方式。煤的燃燒物中 NOX勺含量為500-1500ppm。2、濕法脫硝脫硝方法分為干法和濕法兩種。干法脫硝效率在 80%左右，且本錢較高。這里采 用濕法脫硝。NO2溶于水生成硝酸和NO 3NO2+H2O=2HNO3+NO當(dāng)氧氣足夠時(shí)：4NO2+O2+2H2O=4HNO3NO雖然溶于水，但不能生成氮的含氧

17、酸。在 0°C時(shí)，一體積水可溶解0.07體積 的NO NO難溶于水成為脫硝的難點(diǎn)。但在“脫硫脫硝除塵一體化技術(shù)中有足 夠的水使NO溶于水中，有關(guān)研究說明當(dāng)水溶液中硝酸含量 >12%寸，NO的溶解度 比在純水中大100倍，即一體積水能溶解7體積的NQ設(shè)煙氣開始溶于水中時(shí) 水是純潔，首先是NO2容于水中生成HNO3如果NO2在水中不被復(fù)原，按照“脫 硫脫硝除塵一體化技術(shù)中煙水的比例計(jì)算，2小時(shí)44分鐘后，水溶液中硝酸的含量將為12%左右。因此可以說NO溶于水中是不成問題的。NO和NO2既然都已溶于水中。采用復(fù)原法將它們復(fù)原成 N2氣。復(fù)原法使用的復(fù) 原劑為(NH4)2SO3和NH4

18、HSO3它們正是氨法脫硫工藝中的產(chǎn)物。復(fù)原劑就已在 溶液中，脫硝就已經(jīng)在均勻溶解器中悄悄地進(jìn)行著。 因?yàn)镹O)在煙氣中的數(shù)量都 很小，復(fù)原劑(NH4)2SO3和NH4HSO的數(shù)量是足夠的。如果NOX勺數(shù)量不能全部 被復(fù)原，剩余的局部將變成NH4NO被留在溶液中和(NH4)2SO4起被從溶液中 別離出來做為化肥。它們化學(xué)反響方程式為：2NO+O2=2NO2+千卡NO+NO2+H2O=4HNO2NO2+2H2O=HNO2+HNO34NO2+O2+2H2O=4HNO3NH3+HNO3=NH4NO3NH3+HNO2=N2+2H2ONH4OH+HNO3=NH4NO3+H2ONH4OH+HNO2=N2+3

19、H2ONO+NO3(NH) 2SO=N+3(NH) 2SONO+NO3NHHSO=N+3NHHSO4NG+HO+3(NH)2SO=N+3 NH2SO+2HNO4NO+HO+3NHHSO=2+3NHHS(4>2HNONH4OH+NH4HSO4=(NH4)2SO4?H2O 3、脫硫脫硝除塵效果1脫硫率： 98%2脫硝率： 90% 3除塵效率： 100%八、技術(shù)工藝特點(diǎn)1造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用極低，運(yùn)行管理工作量極少。 2工藝簡單，可實(shí)現(xiàn)全程自動(dòng)化控制。3測控參數(shù)少PH值、溫度、液位，測控技術(shù)成熟。 4各流程均有成熟技術(shù)可借鑒。 5適合各種規(guī)模的電站及工業(yè)鍋爐。 6對(duì)各種含硫煤油具有較好的適應(yīng)性。 7

20、對(duì)燃燒裝置無不良影響，生產(chǎn)工藝、原料來源及產(chǎn)物應(yīng)用對(duì)周邊企業(yè)無依 賴性。 8有利于煙氣余熱的吸收和利用。 9不造成水體、噪聲、粉塵等二次污染。(10) 脫硫脫硝除塵在同一個(gè)裝置內(nèi)完成。一次性投資，脫硫率 98%，脫硝率 90% 以上，除塵率 100%，均可進(jìn)行達(dá)標(biāo)排放。 11運(yùn)行費(fèi)用低。比傳統(tǒng)脫硫方法降低運(yùn)行費(fèi)用 50%-80%左右。九、煙氣脫硫降低費(fèi)用 目前的煙氣脫硫技術(shù)存在最大的問題是技術(shù)復(fù)雜，造價(jià)高，運(yùn)行費(fèi)用大。一臺(tái) 300MW 30 萬千瓦發(fā)電機(jī)組煙氣脫硫，一般采用比擬成熟的石灰石 - 石膏濕法 煙氣脫硫，脫硫效率 95%左右，每年減少二氧化硫排放量約 1 萬噸，每脫除 1 萬 噸二氧化硫的能力建設(shè)投資約11.5億元，電廠煙氣脫硫設(shè)施的運(yùn)行耗電量較 大，一年的脫硫劑、用電和人工等運(yùn)行費(fèi)在 1 600萬元左右，攤到每度電的脫硫 費(fèi)用約 0.03 元，而上網(wǎng)電價(jià)的脫硫補(bǔ)貼只有 0.015 元。現(xiàn)時(shí)幾十噸的鍋爐多數(shù) 用雙堿法，近年燒堿用作煙氣脫硫劑的銷售價(jià)成倍提高，脫硫運(yùn)行費(fèi)用隨之 大幅度升高。 在煤價(jià)升幅 50%多和競價(jià)上網(wǎng)的雙重壓力下， 加上脫硫補(bǔ)貼缺口大， 高本錢的脫硫設(shè)施能否堅(jiān)持正常運(yùn)行面臨嚴(yán)峻的考驗(yàn)。 我國脫硫產(chǎn)業(yè)常常面臨脫