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這17種脫硫工藝學完了,我離總工又近一步!

發布:cjdryabc 瀏覽:8524次

脫硫系統一直是個熱門的技術項目,各種脫硫工藝的原理、優缺點、應用的公司也是每一位資深總工必須熟悉掌握的,今天這一篇關于脫硫系統、工藝的詳細論述,助你早日完成總工夢,學習起來吧!

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石灰石/石灰-石膏法煙氣脫硫

1.工作原理

石灰石/石灰-石膏法煙氣脫硫采用石灰石或石灰作為脫硫吸收劑,石灰石經破碎磨細成粉狀與水混合攪拌成吸收漿液,當采用石灰為吸收劑時,石灰粉經消化處理后加水制成吸收劑漿液。在吸收塔內,吸收漿液與煙氣接觸混合,煙氣中的二氧化硫與漿液中的碳酸鈣以及鼓入的氧化空氣進行化學反應從而被脫除,最終反應產物為石膏。

2.反應過程

(1)吸收                            

SO2 + H2O—> H2SO3      

SO3 + H2O—> H2SO4  

(2)中和        

CaCO3 + H2SO3 —> CaSO3+CO2 + H2O

CaCO3 + H2SO4 —> CaSO4+CO2  + H2O

CaCO3 +2HCl—> CaCl2+CO2 + H2O

CaCO3 +2HF —>CaF2+CO2   + H2O

(3)氧化

2CaSO3+O2—>2CaSO4                   

(4)結晶

CaSO4+ 2H2O —>CaSO4 ·2H2O

3.系統組成

脫硫系統主要由煙氣系統、吸收氧化系統、石灰石/石灰漿液制備系統、副產品處理系統、廢水處理系統、公用系統(工藝水、壓縮空氣、事故漿液罐系統等)、電氣控制系統等幾部分組成。

4.工藝流程

鍋爐/窯爐—>除塵器—>引風機—>吸收塔—>煙囪

來自于鍋爐或窯爐的煙氣經過除塵后在引風機作用下進入吸收塔,吸收塔為逆流噴淋空塔結構,集吸收、氧化功能于一體,上部為吸收區,下部為氧化區,經過除塵后的煙氣與吸收塔內的循環漿液逆向接觸。

系統一般裝3-5臺漿液循環泵,每臺循環泵對應一層霧化噴淋層。當只有一臺機組運行時或負荷較小時,可以停運1-2層噴淋層,此時系統仍保持較高的液氣比,從而可達到所需的脫硫效果。

吸收區上部裝二級除霧器,除霧器出口煙氣中的游離水份不超過75mg/Nm3。吸收SO2后的漿液進入循環氧化區,在循環氧化區中,亞硫酸鈣被鼓入的空氣氧化成石膏晶體。同時,由吸收劑制備系統向吸收氧化系統供給新鮮的石灰石漿液,用于補充被消耗掉的石灰石,使吸收漿液保持一定的pH值。反應生成物漿液達到一定密度時排至脫硫副產品系統,經過脫水形成石膏。

5.工藝特點

1、脫硫效率高,可保證95%以上;

2、應用最為廣泛、技術成熟、運行可靠性好;

3、對煤種變化、負荷變化的適應性強,適用于高硫煤;

4、脫硫劑資源豐富,價格便宜;

5、可起到進一步除塵的作用。

6.應用領域

燃煤發電鍋爐、熱電聯產鍋爐、集中供熱鍋爐、燒結機、球團窯爐、焦化爐、玻璃窯爐等煙氣脫硫。

友情提示:該工藝應用最為廣泛,技術成熟,對煙氣負荷、煤種變化適應性好,脫硫效率高,對于高硫煤和環保排放要求嚴格的工況尤為適合,但系統相對復雜,投資費用較高,煙囪需要進行防腐處理。

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循環回流半干法脫硫工藝

1.工作原理:

它是以循環流化床技術原理為基礎的一種先進的煙氣半干法脫硫工藝。該工藝以干態消石灰粉Ca(OH)2作為吸收劑,并向煙氣中噴入工藝霧化水,對煙氣中的酸性物質增濕活化,通過干粉狀吸收劑多次再循環,在吸收塔內與煙氣污染物強烈接觸發生化學反應,延長吸收劑與煙氣的接觸時間,以達到高效脫硫的目的。通過化學反應,可有效除去煙氣中的SO2、SO3、HF與HCl,脫硫終產物是一種自由流動的干粉混合物,無二次污染,還可以進一步綜合利用。 

2.反應過程

(1)增濕活化

SO2+H2O—>H2SO3

SO3+H2O—>H2SO4

(2)中和

Ca(OH)2+ H2SO3—> CaSO3 + 2H2O        

Ca(OH)2+ 2HF—>CaF2 +2H2O

Ca(OH)2+ H2SO4—>CaSO4 +2 H2O        

Ca(OH)2+ 2HCl—>CaCl2 + 2H2O

(3)氧化

CaSO3+ 1/2O2—>CaSO4

3.系統組成

脫硫系統主要由煙氣系統、吸收塔系統、吸收劑制備系統、除塵系統、返料、排料系統、公用系統(工藝水、壓縮空氣等)、電氣控制系統等幾部分組成。

4.工藝流程

鍋爐/窯爐—>靜電除塵器—>吸收塔—>袋式除塵器—>引風機—>煙囪

來自鍋爐或窯爐的煙氣經靜電除塵器初步除塵后由吸收塔下部通過布風裝置進入吸收塔。霧化水由吸收塔喉部的高壓回流噴槍噴入吸收塔,以很高的傳質速率在吸收塔中與煙氣混合,煙氣中小液滴與氫氧化鈣顆粒以很高的傳質速率與煙氣中的SO2等酸性物質混合反應,生成CaSO4、CaSO3、CaF2、CaCl2等反應產物。

鍋爐煙氣經過吸收塔脫硫后,進入袋式除塵器系統。為提高Ca2+的利用率及脫硫效率,本工藝設置了脫硫灰再循環系統,根據反應器進出口壓差來調節循環倍率,循環灰來自布袋除塵器。袋式除塵器灰斗內的灰經船型灰斗底部的空氣斜槽分兩路,一路為大量的灰經返料閥回送至凈化塔下部文丘里擴散段出口處,其余的灰經另一路經過中間倉再由倉泵輸送入灰庫外排。

5.工藝特點

無污水工藝

低投資成本工藝

對于老廠改造的最理想工藝

高可用率

安裝時間短

占地小

維修成本低

最終產品可出售或填埋

6.應用領域

燃煤發電鍋爐、熱電聯產鍋爐、集中供熱鍋爐、垃圾焚燒鍋爐、燒結機、球團窯爐、焦化爐、玻璃窯爐等煙氣脫硫。

友情提示:該工藝適合于煤中含硫量2%以下的工況,脫硫效率可達到90%以上,對于煤中含硫量高于2%的工況,需增設爐內脫硫系統。

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氧化鎂濕法脫硫工藝

1.工作原理

氧化鎂濕法脫硫工藝(簡稱:鎂法脫硫)與石灰-石膏法脫硫工藝類似,它是以氧化鎂(MgO)為原料,經熟化生成氫氧化鎂(Mg(OH)2)作為脫硫劑的一種先進、高效、經濟的脫硫系統。在吸收塔內,吸收漿液與煙氣接觸混合,煙氣中的二氧化硫與漿液中的氫氧化鎂進行化學反應從而被脫除,最終反應產物為亞硫酸鎂和硫酸鎂混合物。如采用強制氧化工藝,最終反應產物為硫酸鎂溶液,經脫水干燥后形成硫酸鎂晶體。

2.反應過程

(1)熟化

MgO+H2O —>Mg(OH)2

(2)吸收   

SO2 + H2O—> H2SO3      

SO3 + H2O—> H2SO4  

(3)中和          

Mg(OH)2+ H2SO3 —> MgSO3+2H2O

Mg(OH)2+ H2SO4 —> MgSO4+2H2O

Mg(OH)2+2HCl—> MgCl2+2H2O

Mg(OH)2+2HF —>MgF2+2H2O

(4)氧化

2 MgSO3+O2—>2MgSO4                   

(5)結晶

MgSO3+ 3H2O—> MgSO3·3H2O

MgSO4+ 7H2O —>MgSO4 ·7H2O

3.系統組成

脫硫系統主要由煙氣系統、吸收塔系統、氫氧化鎂漿液制備系統、濃縮塔系統、副產品處理系統、廢水處理系統、公用系統(工藝水、壓縮空氣、事故漿液罐系統等)、電氣控制系統等幾部分組成。

4.工藝流程

鍋爐/窯爐—>除塵器—>引風機—>濃縮塔—>吸收塔—>煙囪

來自于鍋爐或窯爐的煙氣經過除塵后在引風機作用下進入濃縮塔、吸收塔,吸收塔為逆流噴淋空塔結構,集吸收、氧化功能于一體,上部為吸收區,下部為氧化區,經過除塵后的煙氣與吸收塔內的循環漿液逆向接觸。

系統一般裝3-4臺漿液循環泵,每臺循環泵對應一層霧化噴淋層。當只有一臺機組運行時或負荷較小時,可以停運1-2層噴淋層,此時系統仍保持較高的液氣比,從而可達到所需的脫硫效果。吸收區上部裝二級除霧器,除霧器出口煙氣中的游離水份不超過75mg/Nm3。吸收SO2后的漿液進入循環氧化區,在循環氧化區中,亞硫酸鎂被鼓入的空氣氧化成硫酸鎂晶體。

同時,由吸收劑制備系統向吸收氧化系統供給新鮮的氫氧化鎂漿液,用于補充被消耗掉的氫氧化鎂,使吸收漿液保持一定的pH值。反應生成物漿液達到一定密度時先排至吸收塔前的濃縮塔,經濃縮后進入脫硫副產品系統,經過脫水形成硫酸鎂晶體。

5.工藝特點

(1)反應性好,脫硫效率高

濕法脫硫的反應強度取決于脫硫劑堿金屬離子的溶解堿性。由于鎂離子的溶解堿性比鈣離子高數百倍,因而鎂基脫硫劑具有比鈣基脫硫劑高數十倍的脫硫反應能力。工業實踐證明,鎂基脫硫劑能比鈣基脫硫劑更高的脫硫效率,可達99%以上,同時采用鎂基脫硫所要求的噴淋水量僅相當于達到同樣脫硫效率的鈣基脫硫的1/3,耗電量也大為降低。

(2)運行可靠性高

由于鎂基脫硫生成物的溶解度較高,其固體懸浮物為松散的結晶體,不易沉積,因此沒有鈣基濕法脫硫系統中存在的結垢、結塊、堵塞等現象,運行可靠,維護更容易。

(3)造價低

由于反應強度高,鎂基噴淋反應吸收塔的高度只有鈣基脫硫的2/3左右,因此,鎂基脫硫的主體設備的造價要明顯低于鈣基吸收塔。

同時,由于氧化鎂的分子量(40)是氧化鈣(56)的73%,是碳酸鈣(石灰石,分子量為100)的40%,因此,去除等量的二氧化硫所需的氧化鎂要比鈣基少得多,而且MgO又以粉狀供貨,脫硫劑供給系統也比鈣基脫硫大大簡化,降低了系統的造價。

比較表明,氧化鎂脫硫設備的造價一般可比石灰石/石膏法低10~15%左右。

(4)運行費用低

由于鎂基工藝的耗電量比石灰石/石膏法低約一半,加上投資較低,雖然脫硫劑成本較高,但綜合脫硫成本一般比石灰石/石膏法低10~15%左右。

(5)副產品回收的經濟效益高

鎂基工藝的直接副產物是亞硫酸鎂,經氧化后形成硫酸鎂。脫硫工藝實際產出的是含少量硫酸鎂的亞硫酸鎂副產物。只有經強制氧化產生主要成分為硫酸鎂的副產物。兩種脫硫副產物都具有市場利用價值,其處理和利用形式應該“因地制宜”,取決于技術經濟的比較和在特定項目中的可行性。

6.應用領域

燃煤發電鍋爐、熱電聯產鍋爐、集中供熱鍋爐、燒結機、球團窯爐、焦化爐、玻璃窯爐等煙氣脫硫。

友情提示:氧化鎂在我國儲量豐富,主要集中在遼寧、山東等地,采用該工藝時應考慮脫硫劑的運輸成本,對于產地周圍和沿海地區的脫硫項目,該脫硫工藝較其它脫硫工藝具有很大的優勢。

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氨水洗滌法脫硫工藝

1.工作原理

氨水洗滌法脫硫工藝(簡稱:氨法脫硫)與石灰-石膏法脫硫工藝類似,它是以液氨或氨水作為脫硫劑的一種先進、高效、經濟的脫硫系統。在吸收塔內,吸收溶液與煙氣接觸混合,煙氣中的二氧化硫與溶液中的(NH4)2SO3 和NH4HSO3進行化學反應從而被脫除,最終反應產物為硫酸氨晶體。

2.反應過程

(1)吸收

SO2 + (NH4)2SO3+H2O—>2NH4HSO3

(2)中和

NH3+NH4HSO3—> (NH4)2SO3

(3)氧化

2(NH4)SO3+O2—>2(NH4)2SO4

3.系統組成

脫硫系統主要由煙氣系統、吸收塔系統、吸收劑制備系統、濃縮塔系統、副產品處理系統、廢水處理系統、公用系統(工藝水、壓縮空氣、事故漿液罐系統等)、電氣控制系統等幾部分組成。

4.工藝流程

鍋爐/窯爐—>除塵器—>引風機—>濃縮塔—>吸收塔—>煙囪

來自于鍋爐或窯爐的煙氣經過除塵后在引風機作用下進入濃縮塔、吸收塔,吸收塔為逆流噴淋空塔結構,集吸收、氧化功能于一體,上部為吸收區,下部為氧化區,經過除塵后的煙氣與吸收塔內的循環漿液逆向接觸。

系統一般裝2-3臺漿液循環泵,每臺循環泵對應一層霧化噴淋層。當只有一臺機組運行時或負荷較小時,可以停運1層噴淋層,此時系統仍保持較高的液氣比,從而可達到所需的脫硫效果。吸收區上部裝二級除霧器,除霧器出口煙氣中的游離水份不超過75mg/Nm3。

吸收SO2后的漿液進入循環氧化區,在循環氧化區中,亞硫酸氨被鼓入的空氣氧化成硫酸氨晶體。同時,由吸收劑制備系統向吸收氧化系統供給新鮮的氨水或液氨(利用液氨蒸發通過氧化風管進入吸收塔),用于補充被消耗掉的氨水,使吸收溶液保持一定的pH值。反應生成物溶液達到一定密度時先排至吸收塔前的濃縮塔,經濃縮后進入脫硫副產品系統,經過脫水形成硫酸氨晶體,進一步干燥、包裝成袋后商業化利用。

5.工藝特點

1、脫硫效率高,可保證98%以上;

2、系統能耗低;

3、對煤種變化、負荷變化的適應性強,適用于高硫煤;

4、副產品回收的經濟效益高;

5、具有一定的脫硝功能。

6.應用領域

燃煤發電鍋爐、熱電聯產鍋爐、集中供熱鍋爐、燒結機、球團窯爐、焦化爐、玻璃窯爐等煙氣脫硫。

友情提示:選取該工藝應充分考慮氨水或液氨的來源,不宜長距離運輸,最好廠區附近有廢氨水,同時副產品能夠就近利用。由于氨水輸送時密封要求高,且需防止脫硫過程中逃逸,系統較為復雜,因而脫硫系統投資較高。

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濕法氧化脫硫工藝

濕法氧化脫硫工藝是一系列脫硫工藝的總稱,其特征是采用堿性溶液與氣體中的酸性硫化物反應,生成不易氣化的硫化物,再將產品進行回收利用。該工藝根據活性物質及堿液的不同主要分為11中類型:

1.改良ADA法

ADA法又稱為蒽醌二磺酸鈉法,在英國,法國,加拿大等國家應用較多,也是我國采用的較多脫硫工藝之一。母液由蒽醌二磺酸鈉和純堿水溶液構成的一元催化體系稱為ADA法;母液由蒽醌二磺酸鈉,五氧化二礬和酒石酸鉀構成二元催化體系成為改良ADA法。該方法最大的缺點是對設備腐蝕嚴重,能耗高。在國內正逐漸被其他方法取代。

2.TH法

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TH法稱為塔卡哈克斯法,是日本新日鐵公司的技術。該工藝以煤氣中的氨及氨水蒸餾出的氨為堿液,1,4-萘醌-2-磺酸鈉為催化劑脫氰,之后脫硫。

優點是不需要外加堿源,而且操作簡單,占地面積小。但它運行成本高,脫硫效果低,催化劑需要進口,因此國內很少使用該工藝。寶鋼曾采用該工藝進行脫硫脫氰。

3.FRC法

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FRC法稱為苦味酸法,是由日本大阪煤氣公司開發的工藝。該工藝以煤氣中的氨為堿源,苦味酸為催化劑。

該工藝的優點是脫硫效率高,成本小,能避免二次污染。缺點是工藝流程長,占地多,適合大工程使用。寶鋼焦化三期工程使用的是該工藝。

4.PDS法

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PDS法是東北師范大學開發的一種脫硫工藝,于1994年應用于上海浦東煤氣廠。PDS為雙核酞菁鈷磺酸鈉催化劑,反應過程中同時加入助催化劑和堿性物質。

采用改良ADA法的脫硫裝置只需增加一些PDS溶液滴加設備,既可改為PDS法。

該工藝的主要優點是對無機硫脫硫效率高,產品容易分離,但脫硫效果不穩定,脫除有機硫效率低。唐鋼煉焦制氣廠采用PDS脫硫系統去除廢氣中的硫。昆明焦化制氣廠于2004年用PDS發代替ADA法脫硫。

5.HPF法

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HPF法是鞍山焦化耐火材料設計研究院和無錫焦化廠聯合開發的高效脫硫工藝。HPF法是PDS法的改進工藝,HPF是對苯二酚,PDS催化劑及硫酸亞鐵組成的復合催化劑。

該工藝的優點是催化劑活性高,操作簡單,裝置少,但得到的硫磺質量低,廢液對周圍環境危害大。山西美錦集團等企業均使用HPF法脫硫。

6.888法

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888脫硫催化劑是長春東獅公司研究開發的無毒高效,屬一元催化法脫硫催化劑產品。由于其特殊的化學結構,而具有極強的吸氧載氧能力,催化活性強。

888脫硫催化劑的主要成分是酞菁鈷磺酸銨金屬有機化合物,堿源是碳酸鈉。

該工藝催化活性好,消耗低,脫硫效率穩定,適合多種類型的氣體液體脫硫,現已走向國際市場。山東民生煤化有限公司,河北遷安化肥股份有限公司等企業均采用888法脫硫。山西海資焦化有限公司于2009年用888法代替ADA法脫硫。

7.MSQ法

MSQ法由鄭州大學開發,以碳酸鈉(或氨水)為堿性吸收介質,對苯二酚,水楊酸和硫酸錳復配組成復合催化劑。

該方法操作彈性大,運行成本低,塔阻力小,但其脫硫效率較低。SMQ型脫硫催化劑在山東,江蘇等省市均有應用。

8.OPT法

OPT法由鞍山熱能研究院與蘇鋼焦化分廠研究而成的。該工藝以氨為堿源,以OP型復合催化劑為脫硫催化劑以及脫硫廢液提供硫氰化銨等產品的一種煤氣脫硫方法。

OPT法減輕了氣體對設備的腐蝕,降低能耗,能充分利用煤氣中的氨,節省資本,而且工藝流程短,脫硫效果好,操作彈性大。

9.DDS法

DDS法是由北京大學魏雄輝博士發明的專利技術,其創造性的將生物技術與濕法脫硫技術相結合,解決了“絡合鐵法”脫硫溶液中絡合鐵易降解且消耗高的問題。“鐵—堿溶液催化法氣體脫碳脫硫脫氰技術的簡稱”,這是一種新型的脫硫技術。

DDS溶液由DDS催化劑(附帶有好氧菌),DDS催化劑輔料,B型DDS催化劑輔料,活性碳酸亞鐵,碳酸鈉(或碳酸鉀)和水組成。該工藝具有脫硫效率高,能耗低,綜合效益高等優點。DDS脫硫技術以其獨特的技術特點和突出的脫硫能力正逐漸被廣大企業所認可,并呈現出良好的市場前景。 

山東省墾利縣化肥廠于2000年改用DDS脫硫技術, 魯西化工集團東阿化肥廠,江蘇靈谷化工股份有限公司,陽煤平原化工有限公司,福建順昌富寶實業有限公司等企業均采用DDS脫硫工藝。

10.TV法

TV法稱為栲膠法,栲膠是由許多結構相似的酚類衍生物組成的復雜混合物,主要含有丹寧及水不溶物等。栲膠分子式為C14H10O9,是兩個沒食子酸縮合的產物。

丹寧分子中含有的羥基對于金屬離子有一定的絡合作用,在脫硫過程中又是催化劑又是絡合劑,可以有效的防止系統中釩的流失。

該工藝的缺點是管道容易淤積硫,栲膠需要預處理等缺點。山西金象煤化工有限公司,湖南湘氮實業有限公司等采用烤膠法脫硫工藝。

11.AS法

AS法脫硫脫氰工藝是20世紀80年代由德國引進的先進脫硫技術。被我國各大焦化廠普遍采用。

推動了我國煤氣脫硫技術的進步。AS法容易出現的問題是換熱器容易堵塞,氨水系統易腐蝕等缺點。

現今,應用最多的AS法與烤膠法,克勞斯裝置等技術的組合應用。首鋼,石家莊焦化集團等采用AS脫硫工藝。

醇胺法

醇胺法包括一乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、二甘醇胺(DGA)、二異丙醇胺(DIPA)、甲基二乙醇胺(MDEA)法等。醇胺法是常用的天然氣脫硫方法,在脫硫的同時,也可根據需要脫除部分CO2。醇胺法在山東,四川等工廠有廣泛的應用。2007年,永坪煉油廠改用醇胺法脫硫,脫硫效果及產品質量均得到提高。

熱鉀堿法

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催化熱鉀堿法工藝圖

熱堿鉀法采用的是較高濃度的碳酸鉀水溶液做吸收劑,可以直接吸收煤氣中的硫化氫和氰化氫。該方法吸收酸氣速率慢,效率低,已逐漸被催化熱鉀堿法取代。催化熱鉀堿法就是在碳酸鉀溶液里加入一定量的催化劑,加快反應速率。

真空碳酸鉀法是利用碳酸鉀溶液直接吸收酸性氣體,脫硫裝置在粗苯回收后面,位于焦爐煤氣工藝流程末端。該工藝開始是由德國引進而來的,使用該方法脫硫脫氰后的酸性氣體,既可以采用克勞斯法生產元素硫,也可以使用接觸法生產硫酸。

 


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