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湿法烟气脱硫之石灰石(石灰)-石膏法脱硫工艺

时间:2020-8-20 15:27:37 点击:

湿法烟气脱硫技术特点主要有:①脱硫效率高,适用于各种煤种;②脱硫剂利用率高;③占用场地大,一次性投资大;④反应物显液态,需进行水处理;⑤设备易腐蚀,结垢及堵塞。可以看出,在资金和场地许可的情况下,采用湿法烟气脱硫是较稳妥的方法。

湿法烟气脱硫是采用液体吸收剂如水或碱性溶液等洗涤烟气以除去S02。湿法是目前在实际运用中应用最广、工艺应用最多的脱硫方法,约占世界上现有烟气脱硫装置的85%。

脱硫反应速率快、效率高、脱硫剂利用率高。但系统存在堵塞以及脱硫后的烟气温度低于酸露点,易产生腐蚀问题。湿法的流程和设备相对比较复杂,费用高。容易产生二次污染,必须对污水进行处理,运行成本也较高。   

目前已经商业化的湿法脱硫工艺包括:

石灰/石灰石-石膏法、钠碱法、双碱法、氨吸收法、氧化镁法、海水脱硫技术。

石灰石(石灰)-石膏法脱硫工艺

1、工艺原理  

该工艺采用石灰石或石灰做脱硫吸收剂,石灰石破碎与水混合,磨细成粉状,制成吸收浆液(当采用石灰为吸收剂时,石灰粉经消化处理后加水搅拌制成吸收浆)。在吸收塔内,烟气中的SO2与浆液中的CaCO3以及鼓入的氧化空气进行化学反应生成二水石膏,SO2被脱除。吸收塔排出的石膏浆液经脱水装置脱水后回收。脱硫后的烟气经除雾器去水、换热器加热升温后进入烟囱排向大气。

烟气从吸收塔下侧进入,与吸收浆液逆流接触,在塔内CaCO3SO2H2O进行反应,生成CaSO3·12H2OCO2;对落人吸收塔浆浆池的CaSO3·12H2OO2H2O再进行氧化反应,得到脱硫副产品二水石膏。

整个吸收过程主要分为吸收和氧化两个步骤。

吸收过程,在吸收塔内进行:

石灰浆吸收液:Ca(OH)2SO2—CaSO3·1/2H2O1/2H2O

石灰石浆液吸收液:

CaCO3SO21/2H2O—CaSO3·1/2H2OCO2

CaSO3·1/2H2OSO21/2H2O—Ca(HSO3)2

氧化过程,在氧化塔内进行:

2CaSO3·1/2H2OO23H2O—2CaSO4.2H2O

Ca(HSO3)21/2O22H2O—CaSO4·2H2OSO2

2、脱硫系统组成及工艺流程

烟气脱硫(FGD)装置采用高效的石灰石/石膏湿法工艺,整套系统由以下子系统组成:

1SO2吸收系统

2)烟气系统

3)石灰石浆液制备系统

4)石膏脱水系统

5)供水和排放系统

6)事故浆液系统

7)电气、控制系统等

 

来自于锅炉或窑炉的烟气经过除尘后在引风机作用下进入吸收塔,吸收塔为逆流喷淋空塔结构,集吸收、氧化功能于一体,上部为吸收区,下部为氧化区,经过除尘后的烟气与吸收塔内的循环浆液逆向接触。系统一般装3-4台浆液循环泵,每台循环泵对应一层雾化喷淋层。当只有一台机组运行时或负荷较小时,可以停运1-2层喷淋层,此时系统仍保持较高的液气比,从而可达到所需的脱硫效果。吸收区上部装二级除雾器,除雾器出口烟气中的游离水份不超过75mg/Nm3。吸收SO2后的浆液进入循环氧化区,在循环氧化区中,亚硫酸钙被鼓入的空气氧化成石膏。同时,由吸收剂制备系统向吸收氧化系统供给新鲜的吸收剂浆液,用于补充被消耗掉的碳化钙(氧化钙),使吸收浆液保持一定的pH值。反应生成物浆液达到一定密度时排至脱水系统进行脱水。

3、工艺特点

① 技术最成熟,运行稳定,应用最多,技术可靠性好。

② 运行费用低。石灰石(石灰)资源丰富,价格便宜。

③ 石灰较易溶解,石灰乳制备系统较为简单且运行稳定。

④ 脱硫效率达9598%。

⑤ 对煤种变化、负荷变化的适应性强。

⑥ 产物为石膏,易于过滤,是所用脱硫产物中最易处理的。

 

4、主要技术参数

1脱硫率,石灰石(石灰)-石膏法的脱硫效率一般大于95%。。

2)液气比。(L/G

  是指吸收塔内单位时间内吸收溶液的量(升)与烟气量(立方米)的比值(l/m3。经验值:8-25

  根据含硫量的不同,选取不同的值:

  含硫量 <1.0%       L/G=10-13

  含硫量 1.0-3.0%    L/G=13-20

  含硫量 >3.0%       L/G=20以上

3)钙硫比。(Ca/S

是指一个较长的时段内,参与反应的ca与s的摩尔数之比。它反映了吸收剂(石灰石浆液)的利用率。目前湿法的钙硫比通常在1.01-1.03之间。

4)水滴直径。

吸收剂(石灰石浆液)经喷嘴喷出后呈水雾状,其水滴直径多在2.0-2.5mm之间。水滴的直径与吸收效率成反相关,但提高水滴细度必然要求提高喷嘴前压力从而增加能耗。

5)吸收区高度。

一般指烟气入口管中心线到喷淋层中心线的距离。吸收区高度一方面决定了烟气与脱硫剂的接触时间,另一方面也决定了接触反应区内水滴的停留时间。这两个时间均与脱硫效率有直接关系。

吸收区高度一般在5-15m之间。

6)塔内烟气流速。

烟气在塔内的流速一般为2.5-3.8m/s(逆流式脱硫塔),目前许多公司都提高到3.7-4.0m/s,顺流塔可达4m/s。提高流速有利于提高脱硫率,因为一方面通过湍流过程可加强传质,另一方面在逆流塔上可将更多的水滴保持在悬浮状态(流化床效应)。其不利之处是烟气阻力损失会增加,从而使能耗增加。

7)浆液PH值。

最佳PH值为5.8-6.2,有利于Ca2+的析出。

8)浆液在池循环周期。

指浆液经喷淋系统循环一周的时间。等于:浆池容积/吸收塔循环泵排量,一般按4-5分钟设计。在液气比确定后可推算出浆池的设计容量。

9)浆液在池停留时间。

是指与浆池等容量的浆液完全反应的时间。等于:浆池容积/石灰石浆液泵排量。一般在15-25小时之间,时间越长,石灰石利用率越高,石膏纯度越好。缺点是浆池要做大。

10)吸收塔入口温度。

由锅炉来的原烟气温度在160℃左右。该温度越低对吸收越好,另外温度过高会损坏塔内的非金属设备和防腐层。

11)烟囱排放温度。

经过脱硫后的烟气温度在48—52℃之间。

12)新鲜脱硫剂浆液补充量。

由浆池内浆液的PH值来决定。当PH值过低时,增加补充量;PH值过高时,减少补充量。

石灰石-石膏法脱硫的脱硫剂为石灰石,要求石灰石纯度不小于90%,若燃料为低硫煤时,石灰石细度应保证250目90%的过筛率。若燃料为高硫煤时,石灰石细度应保证325目90%的过筛率。

石灰-石膏法脱硫剂为生石灰,要求生石灰的纯度不小于85%。

13)浆池内石膏的外排量。

14)氧化风机的风量。

15)氯离子的含量。

  氯离子对提高提高脱硫效率有利,但对石膏的品质有影响

作者:山东盛宝传热科技 录入:山东盛宝 来源:原创
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