石灰石(石灰)-石膏脫硫工藝概要

煙氣凈化系統(tǒng)煙氣脫硫工藝的選擇當(dāng)前煙氣脫流工藝有上百種，但是真正具有實(shí)用價(jià)值的工藝不過十幾種。根據(jù)脫硫反應(yīng)物和脫硫產(chǎn)物存在的狀態(tài)大致可以將脫硫工藝分為干氏、半干氏和濕氏三種。濕氏工藝已經(jīng)有五十多年的發(fā)展歷史，經(jīng)過不斷的改進(jìn)和完善之后，目前技術(shù)比較成熟，而且脫硫的效果良好，機(jī)組容量大，運(yùn)行的費(fèi)用較低和副產(chǎn)品容易回收等等優(yōu)勢。目前主要用石灰石、生石灰或碳酸鈣作為洗滌劑，在反應(yīng)塔中對煙氣進(jìn)行洗滌最終實(shí)現(xiàn)去除煙氣中的二氧化硫的效果。濕式工藝主要有石灰石-石膏法、雙堿法、氧化鎂法石灰石-石膏法是將空氣鼓入到吸收塔，從而使亞硫酸鈣氧化成石膏，由于空氣的鼓入會使料液更加的均勻，后期的脫硫效果較好，堵塞和結(jié)垢的幾率大為降低。而且具有運(yùn)行費(fèi)用低，生成的副產(chǎn)品石膏財(cái)可以再利用。其不足之處就是系統(tǒng)的管理較為復(fù)雜，初期的投資較大。濕式工藝中使用較多的一種工藝是鈉堿雙堿法，即采用碳酸鈉或者氫氧化鈉溶液作為第一吸收液，然后用石灰石或者石灰溶液作為第二堿液，再生后溶液繼續(xù)循環(huán)使用，最后二氧化硫會以硫酸鈣或者亞硫酸鈣的形式沉淀下來，從而達(dá)到去硫的效果。雙堿法是在吸收塔之外生成硫酸鈣或亞硫酸鈣，因此沒有結(jié)垢和堵塞的不足。另外一種濕式工藝是氧化鎂法濕式脫硫。由于我國的氧化鎂資源儲備豐富，而且可以再生，由于MgO、MnO2、ZnO對二氧化硫具有很好的吸收功能，氧化鎂吸收法中具有代表性的工藝有基里洛法（容易再生MgOx、MnOy）和凱米克法（用MgO的水溶液[Mg(OH)2]吸收二氧化硫）。將氧化鎂法應(yīng)用到鍋爐煙氣除硫具有成本低，吸收后的高濃度二氧化硫氣體財(cái)適宜制造硫酸或者固態(tài)硫磺，可以實(shí)現(xiàn)資源再利用。上個(gè)世紀(jì)80年代初，半干式煙氣脫硫技術(shù)開始應(yīng)用于供暖鍋爐煙氣脫硫中，其中最主要的工藝為噴霧干燥法，該除塵脫硫法主要是利用噴霧干燥的原理，當(dāng)吸收劑在吸收塔內(nèi)與煙氣中的二氧化硫發(fā)生化學(xué)反應(yīng)之后，會生成亞硫酸鈣固體灰渣，與此同時(shí)，煙氣熱量會傳遞到吸收劑并使之干燥。噴霧干燥法的吸收劑通常會選擇生石灰，然后經(jīng)制漿后霧化進(jìn)入吸收塔。這一工藝由于后期吸收劑中的微粒不能夠完全得到干燥，煙氣中會含有一定量的吸收劑，物料接觸煙氣就會降低煙氣溫度，煙氣的濕度就會隨之增大而導(dǎo)致除塵器中容易出現(xiàn)結(jié)垢，破壞絕緣。通常噴霧干燥法會選擇布袋除塵器，能夠有效解決除塵器入口處粉塵濃度大，鍋爐燃燒狀態(tài)不穩(wěn)定的不足。而另一種常用的半干法脫硫?yàn)闋t內(nèi)噴鈣脫硫法，該方法是分兩個(gè)步驟進(jìn)行，先是將石灰石粉料噴入到爐膛尾部的熱煙氣當(dāng)中，利用亞硫酸鈣的熱解之后所生產(chǎn)的生石灰會隨著煙氣發(fā)生流動，這就可以脫除其中的一部分二氧化硫；然后，煙氣進(jìn)入鍋爐后部活化反應(yīng)器，再通過噴水來增加濕度，之前沒有反應(yīng)的生石灰會轉(zhuǎn)變成氫氧化鈣繼續(xù)與煙氣中的二氧化硫發(fā)生反應(yīng)，從而最終完成脫硫過程。爐內(nèi)噴鈣脫硫工藝常常會在布袋除塵器中出現(xiàn)結(jié)垢，堵塞濾袋。傳統(tǒng)干式脫硫工藝使用石灰蘇打干粉末來去除煙道內(nèi)的二氧化硫廢氣。通過石灰蘇打去硫會生成鈣鹽和鈉鹽以及財(cái)沒有反應(yīng)的干燥粉塵等混合物。干式煙氣脫硫具有自動控制的效果，但效率和可靠性不及濕氏煙氣脫硫技術(shù)。循環(huán)流床煙氣脫硫工藝屬于傳統(tǒng)的干式脫硫工藝，這種工藝主要是利用生石灰或者消石灰粉作為脫硫劑，煙氣經(jīng)過預(yù)除塵器后，從吸收塔的底部布?xì)夤苓M(jìn)入，加速后的煙氣與脫硫劑粉反應(yīng)后實(shí)現(xiàn)去除二氧化硫。煙氣再從頂部排出，進(jìn)入到除塵器中，引風(fēng)機(jī)排入煙囪。循環(huán)流床法工藝控制的過程與其他干法、半干法脫硫技術(shù)相比較為簡單，二氧化硫排放控制、溫度控制以及吸收塔的壓降控制之間回路相對來說相互獨(dú)立，互不影響，具有很好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。另一種干式法為脈沖等離子體法。在上個(gè)世紀(jì)80年底，日本學(xué)者報(bào)道了脈沖等離子體在脫硫中的可應(yīng)用性。其運(yùn)行過程是鍋爐煙氣經(jīng)電除塵器除塵后，進(jìn)入到煙氣調(diào)質(zhì)塔調(diào)節(jié)煙氣的溫度和適度，然后再進(jìn)入到離子體反應(yīng)器中實(shí)現(xiàn)脫硫、脫硝反應(yīng)，煙氣中的二氧化硫和氮氧化物與投加的氨氣發(fā)生反映，最后形成硫酸銨和硝酸銨，也會有一些銨鹽副產(chǎn)物可以再次收集作為制作化肥的原料。我們對各種脫硫方法進(jìn)行了進(jìn)一步對比，結(jié)果如表2-1所示：表1-1脫硫工藝的對比脫硫工藝濕式半干式干式石灰石石膏法鈉法雙堿法氧化鎂法氨法海水法噴霧干燥爐內(nèi)噴鈣循環(huán)流化床等離子體脫硫效率%90-9890-9890-9890-9890-9870-9070-8560-7560-90≥90吸收劑CaCO3NaOHNa2CO3NaOHCaOMgONH3·H2O海水CaOCaOCaONH3可靠性高高高高一般高一般一般高高結(jié)垢易不不不不不易易易不堵塞堵不堵不堵不堵不堵不堵堵堵堵不堵占地面積大小中小大中中中中中運(yùn)行費(fèi)用高很高一般低高低一般一般一般一般投資大小較小小大較小較小小較小大由于我們鍋爐排放出的煙氣中硫含量較大，需要較高的脫硫效率。所以為了更好的達(dá)到脫硫目的，濕式脫硫法更適合我們的項(xiàng)目。在眾多的濕式脫硫法中，石灰石-石膏濕法脫硫具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）脫硫效率高。石灰石-石膏濕法脫硫工藝脫硫率高達(dá)95％以上，脫硫后的煙氣不但二氧化硫濃度很低，而且煙氣含塵量也大大減少。（2）技術(shù)成熟，運(yùn)行可靠性好。國外火電廠石灰石石膏濕法脫硫裝置投運(yùn)率一般可達(dá)98％以上，由于其發(fā)展歷史長，技術(shù)成熟，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)多，因此不會因脫硫設(shè)備而影響鍋爐的正常運(yùn)行。特別是新建的大機(jī)組采用濕法脫硫工藝，使用壽命長，可取得良好的投資效益。（3）對煤種變化的適應(yīng)性強(qiáng)。該工藝適用于任何含硫量的煤種的煙氣脫硫，無論是含硫量大于3％的高硫煤，還是含硫量低于1％的低硫煤，石灰石-石膏濕法脫硫工藝都能適應(yīng)。（4）吸收劑資源豐富，價(jià)格便宜。作為石灰石-石膏濕法脫硫工藝吸收劑的石灰石，在我國分布很廣，資源豐富，許多地區(qū)石灰石品味也很好，碳酸鈣含量在90％以上，優(yōu)者可達(dá)95％以上。在脫硫工藝各種吸收劑中，石灰石價(jià)格最便宜，破碎磨細(xì)較簡單，鈣利用率較高。（5）脫硫副產(chǎn)品便于綜合利用。石灰石-石膏濕法脫硫工藝的脫硫副產(chǎn)物為二水石膏。在日本、德國脫硫石膏年產(chǎn)量分別為250萬噸和350萬噸左右，基本上都能綜合利用，主要用途用于生產(chǎn)建材產(chǎn)品和水泥緩凝劑。脫硫副產(chǎn)物綜合利用，不僅可以增加電廠效益、降低運(yùn)行費(fèi)用，而且可以減少脫硫副產(chǎn)物處置費(fèi)用。（6）技術(shù)進(jìn)步快。今年來國外對石灰石-石膏濕法工藝進(jìn)行了深入的研究和不斷的改進(jìn)，如吸收裝置由原來的冷卻、吸收、氧化三塔合為一塔，塔內(nèi)流速大幅度提高，噴嘴性能進(jìn)一步改善等。通過技術(shù)進(jìn)步和創(chuàng)新，可望使該工藝占地面積較大、造價(jià)較高的問題逐步得到妥善解決。據(jù)全球統(tǒng)計(jì)，80%的脫硫裝置采用石灰石（石灰）-石膏濕法，10%采用噴霧干燥法（半干法），10%采用其他方法。濕法脫硫工藝是目前世界上應(yīng)用最多、最為成熟的技術(shù)，吸收劑價(jià)廉易得、副產(chǎn)物便于利用、煤種適應(yīng)范圍寬，并有較大幅度降低工程造價(jià)的可能性。工藝流程2.1脫硝系統(tǒng)在高溫條件下，NOx主要來源于含氮物質(zhì)的焚燒氧化和空氣中氮?dú)夂脱鯕獾难趸磻?yīng)。焚燒爐中所用的污泥和煤中都含有氮的元素成分，在焚燒過程中轉(zhuǎn)化為NOx，另外空氣中的氮在高溫下也會與氧反應(yīng)生成NOx。目前尾部煙氣脫硝技術(shù)主要有兩種，一是選擇性催化還原反應(yīng)法（SCR），二是選擇性非催化還原法（SNCR），本期工程采用SNCR+（預(yù)留）SCR的尾部煙氣脫硝方案，即在流化床爐膛內(nèi)布置SNCR系統(tǒng)，在尾部煙氣300~410℃位置處預(yù)留SCR系統(tǒng)，確保脫硝效率40%以上，控制尾部NOx排放小于160mg/Nm3。脫硝系統(tǒng)采用氨作為還原劑。SNCR+（預(yù)留）SCR脫硝系統(tǒng)工藝流程見下圖：2.2脫硫系統(tǒng)煙氣由進(jìn)氣口進(jìn)入吸收塔的吸收區(qū)，在上升過程中與石灰石漿液逆流接觸，煙氣中所含的污染氣體絕大部分因此被清洗入漿液，與漿液中的懸浮石灰石微粒發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而被脫除，處理后的凈煙氣經(jīng)過除霧器出去水滴后進(jìn)入煙道。吸收塔塔體材料為碳鋼內(nèi)襯玻璃鱗片。吸收塔煙氣入口段為耐腐蝕、耐高溫合金。吸收塔塔內(nèi)配有噴淋層，每組噴淋層由帶連接支管的母管制漿液分布管道和噴嘴組成。噴淋組件及噴嘴的布置設(shè)計(jì)成均勻覆蓋吸收塔上流區(qū)的橫截面。噴淋系統(tǒng)采用單元制設(shè)計(jì)，每個(gè)噴淋層配一臺與之相連接的吸收塔漿液循環(huán)泵。吸收了SO2的再循環(huán)漿液落入吸收塔反應(yīng)池。風(fēng)機(jī)將氧化空氣導(dǎo)入反應(yīng)池。氧化空氣分布系統(tǒng)采用噴管式，氧化空氣被分布管注入到攪拌機(jī)槳葉的壓力側(cè)，被攪拌機(jī)產(chǎn)生的壓力和剪切力分散為細(xì)小的氣泡并均布與漿液中。一部分HSO3-在吸收噴淋區(qū)被煙氣中的氧氣氧化，其余部分的HSO3-再反應(yīng)池中被氧化空氣完全氧化。吸收劑（石灰石）漿液被引入吸收塔內(nèi)中和氫離子，使吸收液保持一定的PH值。中和后的漿液在吸收塔內(nèi)循環(huán)。2.3石灰石漿液制備與供給系統(tǒng)由汽車運(yùn)來的石灰石卸至石灰石漿液制備區(qū)域的地斗，通過斗提機(jī)送入石灰石貯倉（貯倉的容量按需要的石灰石耗量設(shè)計(jì)），石灰石貯倉出口由皮帶稱重給料機(jī)送入石灰石濕式磨機(jī)進(jìn)行研磨，研磨后的石灰經(jīng)循環(huán)泵送入石灰石旋流器，流入石灰石漿液想。系統(tǒng)設(shè)置一個(gè)石灰石漿液箱，吸收塔配有一條石灰石漿液輸送管，石灰石漿液通過管道輸送到吸收塔。每條輸送管上分支處一條再循環(huán)管回到石灰石漿液箱，以防止?jié){液在更換到內(nèi)沉淀。脫硫所需要的石灰石漿液量由鍋爐負(fù)荷，煙氣的SO2濃度和Ca/S來聯(lián)合控制。2.4石膏脫水系統(tǒng)設(shè)置2套容量為2臺機(jī)組脫硫系統(tǒng)石膏總產(chǎn)量75%的脫水系統(tǒng)。真空皮帶脫水機(jī)和真空系統(tǒng)按此容量設(shè)計(jì)。石膏旋流站底流漿液由真空皮帶脫水機(jī)到含90%固形物和10%水分，脫水石膏經(jīng)沖洗降低其中的Cl-濃度。濾液進(jìn)入濾水回收箱。脫水后的石膏經(jīng)由石膏輸送皮帶送入石膏庫房堆放。2.5活性炭吸附裝置在布袋除塵器入口煙道位置設(shè)置活性炭投加裝置，主要除去二噁英等物質(zhì)，將活性炭送入煙道。裝置包括活性炭儲倉和活性炭輸送機(jī)，同時(shí)儲倉內(nèi)設(shè)置流化風(fēng)，防止活性炭在倉內(nèi)出現(xiàn)“搭橋”。活性炭比表面積不小于1000m2/g,粉體目數(shù)不小于200目。2.6袋式除塵器煙氣除塵采用布袋除塵器，脈沖袋式除塵器為外濾式除塵器，即含塵氣體在濾袋外，潔凈空氣在濾袋內(nèi)，袋口向上。清灰功能利用差壓或定時(shí)、手動功能控制啟動脈沖噴吹閥噴吹，使濾袋徑向變形，抖落灰塵。過濾室中由花板分隔成凈氣室（上箱體）和含塵室（中箱體）兩部分。濾袋安裝在花板上。含塵氣流在穿過濾袋進(jìn)入凈氣室（此過程即為過濾過程或稱為除塵過程）時(shí)，濾袋外表面即留下一層灰層（布粉塵）。與濾袋材質(zhì)相比，灰層更為細(xì)密。事實(shí)上，小的塵粒是由灰層捕獲的，否則就能穿過濾袋。因此，新的濾袋在剛投入使用時(shí)，將有極細(xì)微的塵粒穿過濾袋逃逸，在煙囪口形成羽狀煙，當(dāng)布粉塵形成后，羽狀煙即消失。為防止濾料的壓力降過大，必須周期性地對濾袋進(jìn)行清灰。濾袋清灰并不是將濾袋的灰塵全部徹底清除，清灰后將殘余少量由極細(xì)微粉塵粒組成的布粉層，用于下一個(gè)除塵過程中捕獲較小塵粒。清灰利用脈沖氣流實(shí)現(xiàn)，清灰過程是在線進(jìn)行的。配套提供噴吹系統(tǒng)、清堵空氣炮、卸灰閥等。工藝流程圖設(shè)備清單名稱規(guī)格數(shù)據(jù)數(shù)量備注布袋除塵器KDQM96-6碳鋼1風(fēng)機(jī)1非標(biāo)管道0.6碳鋼1脫硫塔DKD-l-2-12碳鋼+防腐1煙道Φ1碳鋼+防腐3循環(huán)泵流量80,揚(yáng)程3017.5kw2噴嘴20-SIC-60碳化硅21除