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脫硫工程

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 脫硫工程

將煤中的硫元素用鈣基等方法固定成為固體防止燃燒時生成SO2,通過對國內外脫硫技術以及國內電力行業引進脫硫工藝試點廠情況的分析研究,目前脫硫方法一般可劃分為燃燒前脫硫、燃燒中脫硫和燃燒后脫硫等3類。其中燃燒后脫硫,又稱煙氣脫硫(Flue gas desulfurization,簡稱FGD),在FGD技術中,按脫硫劑的種類劃分,可分為以下五種方法:以CaCO3(石灰石)為基礎的鈣法,以MgO為基礎的鎂法,以Na2SO3為基礎的鈉法,以NH3為基礎的氨法,以有機堿為基礎的有機堿法。世界上普遍使用的商業化技術是鈣法,所占比例在90%以上。按吸收劑及脫硫產物在脫硫過程中的干濕狀態又可將脫硫技術分為濕法、干法和半干(半濕)法。濕法FGD技術是用含有吸收劑的溶液或漿液在濕狀態下脫硫和處理脫硫產物,該法具有脫硫反應速度快、設備簡單、脫硫效率高等優點,但普遍存在腐蝕嚴重、運行維護費用高及易造成二次污染等問題。干法FGD技術的脫硫吸收和產物處理均在干狀態下進行,該法具有無污水廢酸排出、設備腐蝕程度較輕,煙氣在凈化過程中無明顯降溫、凈化后煙溫高、利于煙囪排氣擴散、二次污染少等優點,但存在脫硫效率低,反應速度較慢、設備龐大等問題。半干法FGD技術是指脫硫劑在干燥狀態下脫硫、在濕狀態下再生(如水洗活性炭再生流程),或者在濕狀態下脫硫、在干狀態下處理脫硫產物(如噴霧干燥法)的煙氣脫硫技術。特別是在濕狀態下脫硫、在干狀態下處理脫硫產物的半干法,以其既有濕法脫硫反應速度快、脫硫效率高的優點,又有干法無污水廢酸排出、脫硫后產物易于處理的優勢而受到人們廣泛的關注。按脫硫產物的用途,可分為拋棄法和回收法兩種。
        干式脫硫--------該工藝用于電廠煙氣脫硫始于80年代初,與常規的濕式洗滌工藝相比有以下優點:投資費用較低;脫硫產物呈干態,并和飛灰相混;無需裝設除霧器及再熱器;設備不易腐蝕,不易發生結垢及堵塞。其缺點是:吸收劑的利用率低于濕式煙氣脫硫工藝;用于高硫煤時經濟性差;飛灰與脫硫產物相混可能影響綜合利用;對干燥過程控制要求很高。
       (1)噴霧干式煙氣脫硫工藝:噴霧干式煙氣脫硫(簡稱干法FGD)。該工藝用霧化的石灰漿液在噴霧干燥塔中與煙氣接觸,石灰漿液與SO2反應后生成一種干燥的固體反應物,然后連同飛灰一起被除塵器收集。爐內噴鈣活化脫硫技術流程圖如下:
       (2)粉煤灰干式煙氣脫硫技術特點:脫硫率高達60%以上,性能穩定,達到了一般濕式法脫硫性能水平;脫硫劑成本低;用水量少,無需排水處理和排煙再加熱,設備總費用比濕式法脫硫低1/4;煤灰脫硫劑可以復用;沒有漿料,維護容易,設備系統簡單可靠。
 

   

濕法工藝--------世界各國的濕法煙氣脫硫工藝流程、形式和機理大同小異,主要是使用石灰石(CaCO3)、石灰(CaO)或碳酸鈉(Na2CO3)等漿液作洗滌劑,在反應塔中對煙氣進行洗滌,從而除去煙氣中的SO2。這種工藝已有50年的歷史,經過不斷地改進和完善后,技術比較成熟,而且具有脫硫效率高(90%~98%),機組容量大,煤種適應性強,運行費用較低和副產品易回收等優點。在大型火電廠中,90%以上采用濕式石灰/石灰石-石膏法煙氣脫硫工藝流程。我公司采用如下兩種方法:
  

 一、濕式石灰(石)/石膏法煙氣脫硫技術,其工藝流程圖如上: 鍋爐煙氣在吸收塔內與石灰(石)粉形成的漿液進行逆流接觸反應。吸收塔下段低PH值有利于氧氣和石灰石溶解,上段較高PH值有利于吸收反應,提高脫硫效率。
        工藝特點:
①吸收劑廉價易得,副產品石膏有較高的商業利用價值;
②特制的吸收塔噴嘴不易堵塞,壽命長;
③采用特殊防腐工藝和材料,設備壽命可達20~30年;
④能夠適應機組容量大,SO2濃度高的煙氣條件;
⑤噴淋層DuTe排列,可按照SO2濃度來酌情操作,即使SO2的濃度也能通過較低運行成本來達到較高脫硫效率。
       二、濕式加鎂石灰法煙氣脫硫技術
       以加鎂石灰作為脫硫劑,可以有效增強石灰的脫硫活性,改善吸收性能。加鎂石灰漿液吸收SO2能力比石灰膏10-~15倍,系統所需液氣比大大降低。
       工藝特點:
①脫硫效率極高,運行穩定可靠;
②系統運行費用低,循環動力??;
③投資省,占地??;
④可自動抑制系統結垢;
⑤副產物純度高,廢液外排少。
       氨法脫硫工藝--------單塔設計:吸收反應和副產品的濃縮均在一個塔內,流程簡化,利于運行操作及檢修,有效降低成本和節約空間。
空塔噴淋,降低系統壓降,減少運行電耗量。
高濃度的過飽和漿液循環噴淋,有效的控制氨的逃逸率,不會產生氣溶膠并保證脫硫效率。
煙氣通過吸收塔頂的煙囪直排達標排放,徹底解決了原有煙囪腐蝕的問題,減少煙氣加熱設備的投資和運行成本。
改進傳統的攪拌方式,采用液力擾動攪拌,降低了成本并增加了運行的可靠性。
硫酸銨回收系統采用新工藝,根本上解決了傳統硫酸銨回收采用蒸發結晶的工藝方法,大大降低了硫酸銨回收成本。
硫銨的干燥過程利用原煙氣熱源,降低能耗,并對利用過的煙氣進行回收。
硫銨的質量好,含氮量高。
整個生產過程中不產生廢水廢氣廢渣,無二次污染。
       在濕法工藝中,煙氣的再熱問題直接影響整個FGD工藝的投資。因為經過濕法工藝脫硫后的煙氣一般溫度較低(45℃),大都在露點以下,若不經過再加熱而直接排入煙囪,則容易形成酸霧,腐蝕煙囪,也不利于煙氣的擴散。所以濕法FGD裝置一般都配有煙氣再熱系統。目前,應用較多的是技術上成熟的再生(回轉)式煙氣熱交換器(GGH)。GGH價格較貴,占整個FGD工藝投資的比例較高。  

等離子體煙氣脫硫        等離子體煙氣脫硫技術研究始于70年代,目前世界上已較大規模開展研究的方法有2類:
電子束法
       電子束輻照含有水蒸氣的煙氣時,會使煙氣中的分子如O2、H2O等處于激發態、離子或裂解,產生強氧化性的自由基O、OH、HO2和O3等。這些自由基對煙氣中的SO2和NO進行氧化,分別變成SO3和NO2或相應的酸。在有氨存在的情況下,生成較穩定的硫銨和硫硝銨固體,它們被除塵器捕集下來而達到脫硫脫硝的目的。
脈沖法
       脈沖電暈放電脫硫脫硝的基本原理和電子束輻照脫硫脫硝的基本原理基本一致,世界上許多國家進行了大量的實驗研究,并且進行了較大規模的中間試驗,但仍然有許多問題有待研究解決。 

海水脫硫
        海水通常呈堿性,自然堿度大約為1.2~2.5mmol/L,這使得海水具有天然的酸堿緩沖能力及吸收SO2的能力。國外一些脫硫公司利用海水的這種特性,開發并成功地應用海水洗滌煙氣中的SO2,達到煙氣凈化的目的。海水脫硫工藝主要由煙氣系統、供排海水系統、海水恢復系統等組成。 

美嘉華技術        脫硫系統中常見的主要設備為吸收塔、煙道、煙囪、脫硫泵、增壓風機等主要設備,美嘉華技術在脫硫泵、吸收塔、煙道、煙囪等部位的防腐蝕、防磨效果顯著,現分別敘述。
應用1
       濕法煙氣脫硫環保技術(FGD)因其脫硫率高、煤質適用面寬、工藝技術成熟、穩定運轉周期長、負荷變動影響小、煙氣處理能力大等特點,被廣泛地應用于各大、中型火電廠,成為國內外火電廠煙氣脫硫的主導工藝技術。但該工藝同時具有介質腐蝕性強、處理煙氣溫度高、SO2吸收液固體含量大、磨損性強、設備防腐蝕區域大、施工技術質量要求高、防腐蝕失效維修難等特點。因此,該裝置的腐蝕控制一直是影響裝置長周期安全運行的重點問題之一。
       濕法煙氣脫硫吸收塔、煙囪內筒防腐蝕材料的選擇必須考慮以下幾個方面:(1)滿足復雜化學條件環境下的防腐蝕要求:煙囪內化學環境復雜,煙氣含酸量很高,在內襯表面形成的凝結物,對于大多數的建筑材料都具有很強的侵蝕性,所以對內襯材料要求具有抗強酸腐蝕能力;
(2)耐溫要求:煙氣溫差變化大,濕法脫硫后的煙氣溫度在40℃~80℃之間,在脫硫系統檢修或不運行而機組運行工況下,煙囪內煙氣溫度在130℃~150℃之間,那么要求內襯具有抗溫差變化能力,在溫度變化頻繁的環境中不開裂并且耐久;
(3)磨性能好:煙氣中含有大量的粉塵,同時在腐蝕性的介質作用下,磨損的實際情況可能會較為明顯,所以要求防腐材料具有良好的耐磨性;
(4)具有一定的抗彎性能:由于考慮到一些煙囪的高空特性,包括是地球本身的運動、地震和風力作用等情況,煙囪尤其是高空部位可能會發生搖動等角度偏向或偏離,同時煙囪在安裝和運輸過程中可能會發生一些不可控的力學作用等,所以要求防腐材料具有一定的抗彎性能;
(5)具有良好的粘結力:防腐材料必須具有較強的粘結強度,不僅指材料自身的粘結強度較高,而且材料與基材之間的粘結強度要高,同時要求材料不易產生龜裂、分層或剝離,附著力和沖擊強度較好,從而保證較好的耐蝕性。通常我們要求底涂材料與鋼結構基礎的粘接力能夠至少達到10MPa以上。

應用2
       脫硫漿液循環泵是脫硫系統中繼換熱器、增壓風機后的大型設備,通常采用離心式,它直接從塔底部抽取漿液進行循環,是脫硫工藝中流量大、使用條件苛刻的泵,腐蝕和磨蝕常常導致其失效。其特性主要有:
(1)強磨蝕性
       脫硫塔底部的漿液含有大量的固體顆粒,主要是飛灰、脫硫介質顆粒,粒度一般為0~400µm、90%以上為20~60µm、濃度為5%~28%(質量比)、這些固體顆粒(特別是Al2O3、SiO2顆粒)具有很強的磨蝕性。
(2)強腐蝕性
       在典型的石灰石(石灰)-石膏法脫硫工藝中,一般塔底漿液的pH值為5~6,加入脫硫劑后pH值可達6~8.5(循環泵漿液的pH值與脫硫塔的運行條件和脫硫劑的加入點有關);Cl-可富集超過80000mg/L,在低pH值的條件下,將產生強烈的腐蝕性。(3)氣蝕性在脫硫系統中,循環泵輸送的漿液中往往含有一定量的氣體。實際上,離心循環泵輸送的漿液為氣固液多相流,固相對泵性能的影響是連續的、均勻的,而氣相對泵的影響遠比固相復雜且更難預測。當泵輸送的液體中含有氣體時泵的流量、揚程、效率均有所下降,含氣量越大,效率下降越快。隨著含氣量的增加,泵出現額外的噪聲振動,可導致泵軸、軸承及密封的損壞。泵吸入口處和葉片背面等處聚集氣體會導致流阻阻力增大甚至斷流,繼而使工況惡化,必須氣蝕量增加,氣體密度小,比容大,可壓縮性大,流變性強,離心力小,轉換能量性能差是引起泵工況惡化的主要原因。試驗表明,當液體中的氣量(體積比)達到3%左右時,泵的性能將出現徒降,當入口氣體達20%~30%時,泵完全斷流。離心泵允許含氣量(體積比)極限小于5%。高分子復合材料現場應用的主要優點是:常溫操作,避免由于焊補等傳統工藝引起的熱應力變形,也避免了對零部件的二次損傷等;另外施工過程簡單,修復工藝可現場操作或設備局部拆裝修復;美嘉華材料的可塑性好,本身具有極好的耐磨性及抗沖刷能力,是解決該類問題理想的應用技術。
  

 
 

 

 

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