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焦化设备:烟气脱硫脱硝技术大汇总

来源:欧洲杯比赛投注环保     宣布时间:2021-03-19

       *部分 脱硫技术

       目前烟气脱硫技术种类达几十种  ,按脱硫历程是否加水和脱硫产品的干湿形态  ,烟气脱硫分为:湿法、半干法、干法三大类脱硫工艺 。湿法脱硫技术较为成熟  ,效率高  ,操作简单 。

       一、湿法烟气脱硫技术

       优点:湿法烟气脱硫技术为气液反应  ,反应速度快  ,脱硫效率高  ,一般均高于90%  ,技术成熟  ,适用面广 。湿法脱硫技术比较成熟  ,生产运行宁静可靠  ,在众多的脱硫技术中  ,始终占据主导职位  ,占脱硫总装机容量的80%以上 。

       缺点:生成物是液体或淤渣  ,较难处理  ,设备腐化性严重  ,洗涤后烟气需再热  ,能耗高  ,占地面积大  ,投资和运行用度高 。系统庞大、设备庞大、耗水量大、一次性投资高  ,一般适用于大型电厂 。

       分类:常用的湿法烟气脱硫技术有石灰石-石膏法、间接的石灰石-石膏法、柠檬吸收法等 。

       A、石灰石/石灰-石膏法:

       原理:是利用石灰石或石灰浆液吸收烟气中的SO2  ,生成亚硫酸钙  ,经疏散的亚硫酸钙(CaSO3)可以抛弃  ,也可以氧化为硫酸钙(CaSO4)  ,以石膏形式接纳 。是目前*上技术*成熟、运行状况*稳定的脱硫工艺  ,脱硫效率抵达90%以上 。

       目前古板的石灰石/石灰—石膏法烟气脱硫工艺在现在的中国市场应用是比较广泛的  ,其接纳钙基脱硫剂吸收二氧化硫后生成的亚硫酸钙、硫酸钙  ,由于其溶解度较小  ,极易在脱硫塔内及管道内形成结垢、梗塞现象 。比照石灰石法脱硫技术  ,双碱法烟气脱硫技术则克服了石灰石—石灰法容易结垢的缺点 。

       B、间接石灰石-石膏法:

       常见的间接石灰石-石膏法有:钠碱双碱法、碱性硫酸铝法和稀硫酸吸收法等 。原理:钠碱、碱性氧化铝(Al2O3·nH2O)或稀硫酸(H2SO4)吸收SO2  ,生成的吸收液与石灰石反应而得以再生  ,并生成石膏 。该法操作简单  ,二次污染少  ,无结垢和梗塞问题  ,脱硫效率高  ,可是生成的石膏产品质量较差 。

       C、柠檬吸收法:

       原理:柠檬酸(H3C6H5O7·H2O)溶液具有较好的缓冲性能  ,当SO2气体通过柠檬酸盐液体时  ,烟气中的SO2与水中H爆发反应生成H2SO3络合物,SO2吸收率在99%以上 。这种要领仅适于低浓度SO2烟气  ,而不适于高浓度SO2气体吸收  ,应用规模比较窄 。另外  ,另有海水脱硫法、磷铵复肥法、液相催化法等湿法烟气脱硫技术 。

       二、干法烟气脱硫技术

       优点:干法烟气脱硫技术为气同反应  ,相关于湿法脱硫系统来说  ,设备简单  ,占地面积小、投资和运行用度较低、操作便当、能耗低、生成物便于处理、无污水处理系统等 。

       缺点:但反应速度慢  ,脱硫率低  ,先进的可达60-80% 。但目前此种要领脱硫效率较低  ,吸收剂利用率低  ,磨损、结垢现象比较严重  ,在设备维护方面难度较大  ,设备运行的稳定性、可靠性不高  ,且寿命较短  ,限制了此种要领的应用 。

       分类:常用的干法烟气脱硫技术有活性碳吸附法、电子束辐射法、荷电干式吸收剂喷射法、金属氧化物脱硫法等 。

       典范的干法脱硫系统是将脱硫剂(如石灰石、白云石或消石灰)直接喷入炉内 。以石灰石为例  ,在高温下煅烧时  ,脱硫剂煅烧后形成多孔的氧化钙颗粒  ,它和烟气中的SO2反应生成硫酸钙  ,抵达脱硫的目的 。

       干法烟气脱硫技术在钢铁行业中已经有应用于于大型转炉和高炉的例子  ,关于中小型高炉该方规则不太适用 。干法脱硫技术的优点是工艺历程简单  ,无污水、污酸处理问题  ,能耗低  ,特别是净化后烟气温度较高  ,有利于烟囱排气扩散  ,不会爆发“白烟”现象  ,净化后的烟气不需要二次加热  ,腐化性 ;其缺点是脱硫效率较低  ,设备庞大、投资大、占地面积大  ,操作技术要求高 。常见的干法脱硫技术有 。

       A、活性碳吸附法

       原理:SO2被活性碳吸附并被催化氧化为三氧化硫(SO3)  ,再与水反应生成H2SO4  ,饱和后的活性碳可通过水洗或加热再生  ,同时生成稀H2SO4或高浓度SO2 ?苫竦酶辈稨2SO4  ,液态SO2和单质硫  ,即可以有效地控制SO2的排放  ,又可以接纳硫资源 。该技术经西安交通大学对活性炭进行了革新  ,开发出本钱低、选择吸附性能强的ZL30  ,ZIA0  ,进一步完善了活性炭的工艺  ,使烟气中SO2吸附率抵达95.8%  ,抵达*排放标准 。

       B、电子束辐射法

       原理:用高能电子束照射烟气  ,生成大宗的活性物质  ,将烟气中的SO2和氮氧化物氧化为SO3和二氧化氮(NO2)  ,进一步生成H2SO4和硝酸(NaNO3)  ,并被氨(NH3)或石灰石(CaCO3)吸收剂吸收 。

       C、荷电干式吸收剂喷射脱硫法(CD.SI)

       原理:吸收剂以高速流过喷射单位爆发的高压静电电晕充电区  ,使吸收剂带有静电荷  ,当吸收剂被喷射到烟气流中  ,吸收剂因带同种电荷而相互排斥  ,外貌充分袒露  ,使脱硫效率大幅度提高 。此要领为干法处理  ,无设备污染及结垢现象  ,不爆发废水废渣  ,副产品还可以作为肥料使用  ,无二次污染物爆发  ,脱硫率大于90%  ,并且设备简单  ,适应性比较广泛 。可是此要领脱硫靠电子束加速器爆发高能电子;关于一般的大型企业来说  ,需大功率的电子枪  ,对人体有害  ,故还需要防辐射屏蔽  ,所以运行和维护要求高 。四川成都热电厂建成一套电子脱硫装置  ,烟气中SO2的脱硫抵达*排放标准 。

       D、金属氧化物脱硫法

       原理:凭据SO2是一种比较生动的气体的特性  ,氧化锰(MnO)、氧化锌(ZnO)、氧化铁(Fe3O4)、氧化铜(CuO)等氧化物对SO2具有较强的吸附性  ,在常温或低温下  ,金属氧化物对SO2起吸附作用  ,高温情况下  ,金属氧化物与SO2爆发化学反应  ,生成金属盐 。然后对吸附物和金属盐通过热剖析法、洗涤法等使氧化物再生 。这是一种干法脱硫要领  ,虽然没有污水、废酸  ,不造成污染  ,可是此要领也没有获得推广  ,主要是因为脱硫效率比较低  ,设备庞大  ,投资比较大  ,操作要求较高  ,本钱高 。该技术的要害是开发新的吸附剂 。

       以上几种SO2烟气治理技术目前应用比较广泛的  ,虽然脱硫率比较高  ,可是工艺庞大  ,运行用度高  ,防污不彻底  ,造成二次污染等缺乏  ,与我国实现经济和情况和谐生长的大目标不相适应  ,故有须要对新的脱硫技术进行探索和研究 。

       三、半干法烟气脱硫技术

       半干法脱硫包括喷雾干燥法脱硫、半干半湿法脱硫、粉末一颗粒喷动床脱硫、烟道喷射脱硫等 。

       A、喷雾干燥法

       喷雾干燥脱硫要领是利用机械或气流的力量将吸收剂疏散成极细小的雾状液滴  ,雾状液滴与烟气形成比较大的接触外貌积  ,在气液两相之间爆发的一种热量交换、质量通报和化学反应的脱硫要领 。一般用的吸收剂是碱液、石灰乳、石灰石浆液等  ,目前绝大大都装置都使用石灰乳作为吸收剂 。一般情况下  ,此种要领的脱硫率65%~85% 。其优点:脱硫是在气、液、固三相状态下进行  ,工艺设备简单  ,生成物为干态的CaSO 、CaSO  ,易处理  ,没有严重的设备腐化和梗塞情况  ,耗水也比较少 。缺点:自动化要求比较高  ,吸收剂的用量难以控制  ,吸收效率不是很高 。所以  ,选择开发合理的吸收剂是解决此要领面临的新难题 。

       B、半干半湿法

       半干半湿法是介于湿法和干法之间的一种脱硫要领  ,其脱硫效率和脱硫剂利用率等参数也介于两者之间  ,该要领主要适用于中小锅炉的烟气治理 。这种技术的特点是:投资少、运行用度低  ,脱硫率虽低于湿法脱硫技术  ,但仍可抵达70%tn  ,并且腐化性小、占地面积少  ,工艺可靠 。工业中常用的半干半湿法脱硫系统与湿法脱硫系统相比  ,省去了制浆系统  ,将湿法脱硫系统中的喷入Ca(OH):水溶液改为喷入CaO或Ca(OH):粉末和水雾 。与干法脱硫系统相比  ,克服了炉内喷钙法SO2和CaO反应效率低、反应时间长的缺点  ,提高了脱硫剂的利用率  ,且工艺简单  ,有很好的生长前景 。

       C、粉末一颗粒喷动床半千法烟气脱硫法

       技术原理:含SO2的烟气经过预热器进入粉粒喷动床  ,脱硫剂制成粉末状预先与水混淆  ,以浆料形式从喷动床的顶部连续喷人床内  ,与喷动粒子充分混淆  ,借助于和热烟气的接触  ,脱硫与干燥同时进行 。脱硫反应后的产品以干态粉末形式从疏散器中吹出 。这种脱硫技术应用石灰石或消石灰做脱硫剂 。具有很高的脱硫率及脱硫剂利用率  ,并且对情况的影响很小 。但进气温度、床内相对湿度、反应温度之间有严格的要求  ,在浆料的含湿量和反应温度控制不当时  ,会有脱硫剂粘壁现象爆发 。

       D、烟道喷射半干法烟气脱硫

       该要领利用锅炉与除尘器之间的烟道作为反应器进行脱硫  ,不需要另外加吸收容器  ,使工艺投资大大降低  ,操作简单  ,需园地较小  ,适合于在我国开发应用 。半干法烟道喷射烟气脱硫即往烟道中喷人吸收剂浆液  ,浆滴边蒸发边反应  ,反应产品以干态粉末出烟道 。

       四、新兴的烟气脱硫要领

       *近几年  ,科技突飞猛进  ,情况问题已提升到执法高度 。我国的科技事情者研制出了一些新的脱硫技术  ,但大多还处于试验阶段  ,有待于进一步的工业应用验证 。

       1、硫化碱脱硫法

       由Outokumpu公司开发研制的硫化碱脱硫法主要利用工业级硫化纳作为原料来吸收SO2工业烟气  ,产品以生成硫磺为目的 。反应历程相当庞大  ,有Na2SO4、Na2SO3、Na2S203、S、Na2Sx等物质生成  ,由生成物可以看出历程耗能较高  ,并且副产品价值低  ,华南理工大学的石林经过研究标明历程中的种种硫的化合物含量随反应条件的改变而改变  ,将溶液pH值控制在5.5—6.5之间  ,加入少量起氧化作用的添加剂TFS  ,则产品主要生成Na2S203  ,过滤、蒸发可获得附加值高的5H 0·Na2S203  ,  ,并且脱硫率高达97%  ,反应历程为:SO2+Na2S=Na2S203+S 。此种脱硫新技术已通过中试  ,正在推广应用 。

       2、膜吸收法

       以有机高分子膜为代表的膜疏散技术是近几年研究出的一种气体疏散新技术  ,已获得广泛的应用  ,尤其在水的净化和处理方面 。中科院大连物化所的金美等研究员创立性地利用膜来吸收脱出SO2气体  ,效果比较显著  ,脱硫率达90% 。历程是:他们利用聚丙烯中空纤维膜吸收器  ,以NaOH溶液为吸收液  ,脱除SO2气体  ,其特点是利用多孔膜将气体SO2气体和NaOH吸收液离开  ,SO2气体通过多孔膜中的孔道抵达气液相界面处  ,SO2与NaOH迅速反应  ,抵达脱硫的目的 。此法是膜疏散技术与吸收技术相结合的一种新技术  ,能耗低  ,操作简单  ,投资少 。

       3、微生物脱硫技术

       凭据微生物加入硫循环的各个历程  ,并获得能量这一特点  ,利用微生物进行烟气脱硫  ,其机理为:在有氧条件下  ,通过脱硫细菌的间接氧化作用  ,将烟气中的SO2氧化成硫酸  ,细菌从中获取能量 。

       生物法脱硫与古板的化学和物理脱硫相比  ,基本没有高温、高压、催化剂等外在条件  ,均为常温常压下操作  ,并且工艺流程简单  ,无二次污染 。外洋曾以地热发电站每天脱除5t量的H:S为基 ;盘算微生物脱硫的总用度是通例湿法50% 。无论关于有机硫照旧无机硫  ,一经燃烧均可生成被微生物间接利用的无机硫SO2  ,因此  ,生长微生物烟气脱硫技术  ,很具有潜力 。四川大学的王安等人在实验室条件下  ,选用氧化亚铁杆菌进行脱硫研究  ,在较低的液气比下  ,脱硫率达98% 。

       4、烟气脱硫技术生长趋势目前已有的种种技术都有自己的优势和缺陷  ,具体应用时要具体剖析  ,从投资、运行、环保等各方面综合考虑来选择一种适合的脱硫技术 。随着科技的生长  ,某一项新技术韵爆发都会涉及到许多差别的学科  ,因此  ,留意其他学科的*新进展与研究结果  ,并把它们应用到烟气脱硫技术中是开发新型烟气脱硫技术的重要途径  ,例如微生物脱硫、电子束法脱硫等脱硫新技术  ,由于他们各自奇特的特点都将会有很大的生长空间 。

       随着人们对情况治理的日益重视和工业烟气排放量的不绝增加  ,投资和运行用度少、脱硫效率高、脱硫剂利用率高、污染少、无二次污染的脱硫技术必将成为今后烟气脱硫技术生长的主要趋势 。

       种种各样的烟气脱硫技术在脱除SO2的历程中取得了一定的经济、社会和环保效益  ,可是还保存一些缺乏  ,随着生物技术及高新技术的不绝生长  ,电子束脱硫技术和生物脱硫等一系列高新、适用性强的脱硫技术将会取代古板的脱硫要领 。

       第二部分 脱硝技术

       常见的脱硝技术中  ,凭据氮氧化物的形成机理  ,降氮减排的技术步伐可以分为两大类:

       一类是从源头上治理 ?刂旗焉罩猩蒒Ox 。其技术步伐:①接纳低氮燃烧器;②剖析炉和管道内的分段燃烧  ,控制燃烧温度;③改变配料计划  ,接纳矿化剂  ,降低熟料烧成温度 。

       另一类是从末端治理 ?刂蒲唐信欧诺腘Ox  ,其技术步伐:①“分级燃烧+SNCR”  ,海内已有试点;②选择性非催化还原法(SNCR)  ,海内已有试点;③选择性催化还原法(SCR)  ,目前欧洲只有三条线实验;③SNCR/SCR联合脱硝技术  ,海内水泥脱硝还没有乐成经验;④生物脱硝技术(正处于研发阶段) 。

海内的脱硝技术  ,尚属探索示范阶段  ,还未进行科学总结 。种种设计工艺技术路线和装备设施是否科学合理、运行是否可靠?脱硝效率、运行本钱、能耗、二次污染物排放有几多等都将经受实践的检验 。

脱硝技术具体可以分为:

燃烧前脱硝:

1)加氢脱硝

2)洗选

燃烧中脱硝

1)低温燃烧

2)低氧燃烧

3)FBC燃烧技术

4)接纳低NOx燃烧器

5)煤粉浓淡疏散

6)烟气再循环技术

燃烧后脱硝

1)选择性非催化还原脱硝(SNCR)

2)选择性催化还原脱硝(SCR)

3)活性炭吸附

4)电子束脱硝技术

       其中SNCR脱硝效率在大型燃煤机组中可达 25%~40% ,对小型机组可达 80% 。由于该法受锅炉结构尺寸影响很大  ,多用作低氮燃烧技术的增补处理手段 。其工程造价低、安排简易、占地面积小  ,适合老厂革新  ,新厂可以凭据锅炉设计配合使用 。

       而选择性催化还原技术(SCR)是目前*成熟的烟气脱硝技术, 它是一种炉后脱硝要领,*早由日本于 20世纪 60~70年代后期完成商业运行,是利用还原剂(NH3,尿素)在金属催化剂作用下, 选择性地与 NOx 反应生成 N2 和H2O, 而不是被 O2氧化, 故称为“选择性” 。目前*上流行的 SCR工艺主要分为氨法SCR和尿素法 SCR 2种 。此 2种要领都是利用氨对NOx的还原功效 ,在催化剂的作用下将NOx (主要是NO)还原为对大气没有几多影响的 N2和水 ,还原剂为 NH3 。

       目前  ,在SCR中使用的催化剂大多以TiO2为载体  ,以V2O5或V2 O5 -WO3或V2O5-MoO3为活性身分  ,制成蜂窝式、板式或波纹式三种类型 。应用于烟气脱硝中的SCR催化剂可分为高温催化剂(345℃~590℃)、中温催化剂(260℃~380℃)和低温催化剂(80℃~300℃)  ,差别的催化剂适宜的反应温度差别 。如果反应温度偏低  ,催化剂的活性会降低  ,导致脱硝效率下降  ,且如果催化剂连续在低温下运行会使催化剂爆发永久性损坏;如果反应温度过高  ,NH3容易被氧化  ,NOx生成量增加  ,还会引起催化剂质料的相变  ,使催化剂的活性退化 。目前  ,海内外SCR系统大多接纳高温催化剂  ,反应温度区间为315℃~400℃ 。

       该要领在实际应用中的优缺点如下:

       优点:该法脱硝效率高  ,价格相对低廉  ,目前广泛应用在海内外工程中  ,成为电站烟气脱硝的主流技术 。

       缺点:燃料中含有硫分, 燃烧历程中可生成一定量的SO3 。添加催化剂后, 在有氧条件下, SO3 的生成量大幅增加, 并与过量的 NH3 生成 NH4HSO4 。NH4HSO4具有腐化性和粘性, 可导致尾部烟道设备损坏 。虽然SO3 的生成量有限, 但其造成的影响不可低估 。另外,催化剂中毒现象也禁止忽视 。

       第三部分 锅炉企业的脱硫脱硝技术应用

       锅炉企业的脱硫脱硝技术  ,在海内现有锅炉生产厂家中多以煤或煤气作为燃烧介质  ,关于燃煤锅炉  ,海内应用*成熟的工艺是FGD法(利用吸收剂或吸附剂去除烟气中的二氧化硫)脱硫技术  ,脱硝则以选择性催化还原法SCR技术为主 。

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       SCR法脱硝技术是*上*主流的去除NOx的要领  ,这种要领可以在现有的FGD工艺下加入脱硝装置  ,在含氧气氛下  ,还原剂有限与废气中NO反应的催化历程称为选择性催化还原  ,合适的催化剂和还原剂应具有特点如下:

1)还原剂应具有高的反应性 。

2)还原剂可选择性的与NOx反应  ,而不与烟气中大宗保存的氧化性物质反应 。

3)还原剂必须价格低廉  ,以使脱除历程的低本钱运作 。

4)催化剂应大大降低NOx还原温度 。

5)催化剂应具有高的催化活性  ,以利于烟气中低浓度NOx的有效还原 。

6)催化剂选择性的与还原剂与NOx的反应形成N2  ,而对还原剂与烟气中其他氧化性物质的反应体现惰性 。

7)催化剂应具有结构稳定 。

8)催化剂不收烟气其他祖坟的毒化 。

       关于锅炉行业来说  ,一定要研究同时脱硫脱硝技术  ,目前海内多为单独脱硫脱硝技术  ,这种方法造成设备重复建设  ,能耗大  ,人员本钱、运行本钱高  ,而同时脱硫脱硝技术则可以在一定水平上制止此类问题的爆发 。
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