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產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域
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技術(shù)應(yīng)用
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脫硫工藝應(yīng)用
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脫硫方案 |
主要工藝 |
工藝特點 |
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(WFGD)濕法脫硫技術(shù) |
石灰石濕法、鎂法、氨法、雙堿法 |
脫硫反應(yīng)速度快；脫硫吸收在低溫、濕飽和狀態(tài)下進行；脫硫效率高。但系統(tǒng)較為復(fù)雜，建設(shè)及運行維護費用高，產(chǎn)生廢水、白煙等環(huán)境問題。 |
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(DFGD)干法脫硫技術(shù) |
爐內(nèi)噴鈣/爐后增濕活化脫硫技術(shù)/SDS |
固體吸收劑在干態(tài)下與SO2反應(yīng)；無廢液二次污染。但反應(yīng)速度慢，脫硫效率及脫硫劑利用率低。 |
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(SDFGD)半干法脫硫技術(shù) |
旋轉(zhuǎn)噴霧干燥工藝、循環(huán)流化床脫硫工藝 |
脫硫劑一般在濕態(tài)下脫硫，干態(tài)副產(chǎn)物；半干法工藝兼有WFGD技術(shù)和DFGD技術(shù)的某些特點 |
1、石灰石-石膏濕法脫硫技術(shù)
（1）反應(yīng)機理及工藝流程
反應(yīng)機理：
石灰石分解
CaCO3 (s) ???> CaCO3 (aq)
CaCO3 (aq) + H2O ???> Ca2+ + HCO3? + OH?
SO2 吸收
SO2 (g) ???> SO2 (aq)
SO2 (aq) + H2O???> H2SO3 ???>HSO? + H+???> H2+ +SO32-
吸收塔內(nèi)強制氧化
SO32- + 1/2 O2 ???> SO42-
吸收塔基本反應(yīng)如下：
SO2 + CaCO3+1/2O2 ???> CaSO4 + CO2
其他副反應(yīng)：
Ca2+ + SO32- + 1/2 H2O ???> CaSO3.1/2H2O(s)
2 HCl + CaCO3 ???> CaCl2 + H2O + CO2
2 HF + CaCO3 ???> CaF2 + H2O + CO2
（2）系統(tǒng)組成
| ? 石灰石漿液制備系統(tǒng) ? 煙氣系統(tǒng) ? SO2吸收系統(tǒng) ? 石膏脫水系統(tǒng) ? 事故排空系統(tǒng) ? 工藝水系統(tǒng) ? 壓縮空氣系統(tǒng) ? 廢水處理系統(tǒng) |
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（3）獨特技術(shù)
液氣再接觸裝置
由于吸收塔噴淋漿液易形成貼壁流現(xiàn)象部分，煙氣沿塔壁“逃逸” ，靠近塔壁的煙氣脫硫效率較低。液氣再接觸將沿吸收塔壁流下的漿液再輸送到煙氣中，與煙氣再次接觸、反應(yīng)，在不增加液氣比的情況下，可以顯著提高脫硫效率2～3%, 從而實現(xiàn)節(jié)能減耗，降低運行成本。模擬及示意圖如下：
布氣裝置
煙氣分配均勻，并使?jié){液進行更加有效的接觸，在同等煙氣參數(shù)條件下，利用小于普通設(shè)計的漿液循環(huán)量即可實現(xiàn)高效的脫硫。
布氣湍流技術(shù)特點
1）煙氣均布效果好，脫硫效率高
2）氣液固接觸更充分，粉塵收集效果好
3）系統(tǒng)阻力小，能耗低
4）結(jié)構(gòu)形式簡單，運行維護方便
5）布氣層可作為噴淋層檢修支撐，在吸收塔檢修時，布氣層可作為檢修用
托盤
1）自高效噴嘴噴淋的漿液均勻落至托盤上，與從吸收塔入口而來的均布煙氣在托盤上方持液層的作用下，對煙氣中的SO2進行充分的洗滌、去除。
2）托盤延長煙氣在吸收塔內(nèi)的停留時間的同時，利用液膜PH值低于漿池的條件，促進石灰石的溶解，從而提高脫硫效率，降低液氣比。
高效噴嘴
同等流量下采用120°高效雙頭噴嘴，漿液粒徑更小，覆蓋率更高。高效雙頭噴嘴可將霧滴二次霧化，液滴分散為較小粒徑，增大除塵的比表面積，提高除塵性能和脫硫效率。
高效除霧器
使用三級屋脊式高效除霧器，并加高最上層噴淋層與除霧器之間的距離，能將出口霧滴含量控制在20mg/Nm3以下，從而減少霧滴攜帶粉塵量，達到超低排放5mg/Nm3的要求。
4）技術(shù)特點
◆吸收塔為噴淋空塔，運行簡單，可靠性高。
◆吸收塔為高煙氣流速設(shè)計（3.4-3.8m/s），傳質(zhì)好，占地少。
◆液氣比低、電耗低、運行成本低。
◆漿液采用多層逆流噴淋，噴淋覆蓋率達300％，脫硫效率99％以上。
◆噴嘴為空心錐型，檢修方便，不易堵塞。
◆吸收塔入口設(shè)置遮檐，防止?jié){液進入煙道，避免結(jié)垢。
◆采用塔內(nèi)氧化，所得到的石膏晶粒的直徑均一，便于石膏脫水。
◆噴淋層之間設(shè)液氣再接觸裝置，防止煙氣逃逸。
◆可實現(xiàn)多污染控制，脫硫的同時除塵效率可以達到50－70%。
2、CFB循環(huán)流化床半干法脫硫技術(shù)
1）反應(yīng)機理及工藝流程
CaO + H2O → Ca( OH) 2 （1）
SO2 + H2O → H2SO3 （2）
Ca(OH) 2 + H2SO3 → CaSO3 + 2H2O （3）
CaSO3 ( L) → CaSO3 ( S) （4）
以循環(huán)流化床原理為基礎(chǔ)，通過吸收劑的多次再循環(huán)，延長吸收劑與煙氣的接觸時間，提高吸收劑的利用率。煙氣通過吸收塔底部的文丘里管后被加速，以獲得形成流化床的動力。煙氣進入底部擴散段后，速度降低，在此處形成流化床的床層，此處也是脫硫化學(xué)反應(yīng)的主要區(qū)域。在流化床的床層上方是吸收塔的直管段，該區(qū)域可劃分為：濃相區(qū)、過度區(qū)、稀相區(qū)。經(jīng)過“過度區(qū)”后脫硫化學(xué)反應(yīng)已基本結(jié)束。吸收塔頂部折流段設(shè)有溫度、壓力檢測，用溫度控制吸收塔的加水量，用吸收塔的進出口壓降來控制脫硫灰循環(huán)量。
2）系統(tǒng)組成
★ 吸收劑儲存及輸送系統(tǒng)
★ 煙氣系統(tǒng)
★ SO2吸收系統(tǒng)
★ 工藝水系統(tǒng)
★ 除塵器系統(tǒng)
★ 脫硫灰循環(huán)輸送系統(tǒng)
3）CFB脫硫系統(tǒng)特點
★ 在接近絕熱飽和溫度下運行，煙氣溫度始終在露點溫度15℃以上，無白煙產(chǎn)生。
★ 可通過控制出口氣體溫度或脫硫劑供給速率來控制脫硫效率。
★ 排灰的含水量小于1%，除塵系統(tǒng)可以在接近煙氣絕熱飽和溫度下操作。含有氫氧化鈣的煙氣進入布袋除塵器后，通過過濾，二次脫硫。落入灰斗的脫硫灰被加熱至85攝氏度，防止結(jié)垢，利于循環(huán)灰在塔內(nèi)循環(huán)脫硫。
★ 無廢水產(chǎn)生。
3、SDA脫硫系統(tǒng)特點
SDA是利用噴霧干燥的原理，在濕態(tài)的吸收劑噴入吸收塔之后，一方面吸收劑與煙氣中的二氧化硫發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；另一方面煙氣又將熱量傳遞給吸收劑使之不斷干燥，完成脫硫反應(yīng)后的廢渣以干態(tài)形式從吸收塔的錐體出口排出，因而稱為半干法煙氣脫硫。
| 1）工藝流程 (1)吸收劑制備； (2)吸收劑漿液霧化； (3)霧粒與煙氣的接觸混合； (4)液滴蒸發(fā)與二氧化硫吸收； (5)灰渣排出； (6)灰渣再循環(huán)。其中(2)、(3)、(4)在吸收塔內(nèi)進行。 |
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2）脫硫系統(tǒng)特點
吸收干燥后的產(chǎn)物(主要是CaSO3.1/2H2O)與飛灰一起收集在吸收器的底部或除塵器中。SDA工藝在理想的工況條件下，脫硫效率可達80%-90%。其特點是副產(chǎn)物為固態(tài)，沒有廢水產(chǎn)生。但吸收劑Ca(OH)2價格較高，運行成本不低。目前該工藝主要用于垃圾焚燒爐尾氣脫酸，鋼鐵行業(yè)燒結(jié)煙氣脫硫等等。
4、SDS脫硫系統(tǒng)特點
1)反應(yīng)機理及工藝流程
SDS干法脫酸噴射技術(shù)是將高效脫硫劑（20-25μm，主要成分碳酸氫鈉）均勻噴射在管道內(nèi)，脫硫劑在管道內(nèi)被熱激活，比表面積迅速增大，與焦爐煙道氣充分接觸，發(fā)生物理、化學(xué)反應(yīng)，煙氣中的SO2等酸性物質(zhì)被吸收凈化，凈煙氣由增壓風(fēng)機經(jīng)出口煙道至原煙囪排入大氣。
其主要化學(xué)反應(yīng)為：
2NaHCO3 +SO2+1/2O2 → Na2SO4 +2CO2+H2O
2NaHCO3 +SO3 → Na2SO4 +2CO2+H2O
其與其他酸性物質(zhì)(如SO3 等)的主要反應(yīng)為：
NaHCO3 +HCl → NaCl +CO2+H2O
NaHCO3 +HF → NaF +CO2+H2O
1)SDS干法脫硫技術(shù)特點
★ 沒有脫硫塔，不需要大量固體循環(huán)灰在塔內(nèi)循環(huán)，也不需要噴入漿液，系統(tǒng)簡單，運行阻力低，操作維護方便。
★ 合理的脫硫劑均布裝置，脫硫效率高。
★ 一次性投資很少，占地面積很小，運行成本低。
★ 全干系統(tǒng)、無需用水。
★ 對酸性物具有100%的脫除率。
★ 靈活性很高，可以隨時適合最嚴格的排放指標。
★ 對工況適應(yīng)性強。
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