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东狮DSYY烟气除尘脱硝脱硫一体化技术

时间:2018-4-27 10:18:53 点击:

近年来,各大城市都出现严重的雾霾天气,已经成为影响国民健康的重大问题。这一严重环境问题的首要指向便是我国近年年来大规模工业化过程中的工业烟气污染物排放。一般而言,工业烟气主要以能源消耗为来源,涉及到多种污染物的排放,最为常见的就是粉尘、硫氧化物和氮氧化物三大污染物。国内对于硫氧化物的排放控制技术目前已经基本普及,而烟气除尘技术由于未受到足够的重视而发展缓慢,氮氧化物的排放则处于后发状态,直到近几年才开始由火电行业大规模普及。

烟气除尘脱硫脱硝技术是进行烟气治理的重点,在实际应用中越来越广泛,对环境保护和空气治理具有重要的意义。但是在以煤炭为主要原料的企业中,对烟气进行除尘脱硫脱硝会在很大程度上增加额外的成本,很容易使企业背负比较沉重的经济负担。

焦化企业的烟气是焦炉煤气焚烧后排放的废气,其灰尘含量约100mg/LSO2含量200-600

mg/m3NOx含量600-800mg/m3。从以上数据上看,焦炉烟气的尘、硫、硝含量虽然不高,但也超出了国家有关排放标准,不能直接排放。由于焦炉烟气的工况与锅炉烟气有很大的不同,用于锅炉烟气除尘、脱硝、脱硫的技术,大都不适用于焦炉烟气。

目前,锅炉烟气除尘普遍采用的布袋、电或电袋除尘方式,适用锅炉烟气的高灰尘含量工况,并且维护量大,容易造成二次污染,并不适用于焦炉烟气;国家最新的焦化业氮氧化物排放标准从今年开始正式执行,意味着焦炉行业的烟气脱硝势在必行,国内锅炉烟脱硝普遍采用的高温SCR或者SNCR脱硝技术,不能适用于焦炉烟气的低温工况;关于烟气脱硫,目前国内大部分企业采用的湿法脱硫工艺普遍存在投资大、占地面积大、运行费用高和容易造成二次污染等问题。虽然技术比较成熟,但显然不是焦化企业烟气脱硫的最佳选择。

针对目前烟气除尘脱硫脱硝技术现状和焦炉烟气实际工况,长春东狮科贸实业有限公司结合市场需求,依靠东狮公司二十年来在脱硫领域的技术沉淀,提出了焦化企业焦炉烟气除尘脱硝脱硫一体化解决方案,我们称之为DSYY技术。该方案涉及到三项核心技术:纳米陶瓷过滤器中高温收尘技术、DSDA法脱硫技术和中温SCR脱硝技术。与以往的进行单独除尘脱硫脱硝相比,除尘脱硫脱硝一体化技术具有很大的优势,比如投资成本较低、占地面积相对较小、运行费用低、操作工艺相对简单、不会产生二次污染、脱硫产物附加值高等。DSYY技术不仅可应用于焦炉烟气脱硫脱硝,还可应用于中小型锅炉、工业窑炉和其他工艺废气。

 中高温收尘技术

纳米陶瓷具有耐高温、耐腐蚀、耐清洗、机械强度大、结构稳定不变形、寿命长等突出优点,因而是被广泛接受和称誉的热粒子过滤材料的最佳选择。纳米陶瓷过滤器耐高温,寿命长,运行费用较低,不会产生二次污染。纳米陶瓷除尘器分离效率高,除尘率一般可以超过99.5%,是其它除尘、收尘设备无法比拟的。高温陶瓷过滤器是最有前途的高温除尘设备,可抗700℃以上高温,能达到较高的除尘精度。


 

 

 


 

1.1  纳米陶瓷在气固分离方面的应用前景和市场分析

基于纳米陶瓷的过滤性能,可开发多种形式的过滤装置,归纳起来主要的应用方面如下:

   1)燃煤电厂纳米陶瓷过滤器除尘装置。这被认为是一种最为可信的除尘技术。鉴于环境保护意识的加强,目前燃煤电厂通常采用的静电除尘器,将会难以符合相关排放标准的要求。

   2)冶金行业的陶瓷膜过滤器收尘装置。有色金属冶炼中,精矿和浸出渣的干燥广泛采用回转干燥窑。干燥窑产生大量的烟尘,含有金属微粒,对环境造成污染。由于干燥窑烟气的温度与其露点温度(45~65℃)很接近,且具有吸湿性,易造成烟气的结露,给烟气的除尘带来困难。而用陶瓷膜过滤器进行高温收尘,则可很好地解决上述问题。

3)工业气体净化,特别是高温烟气和化工行业气体,包括工业流程中原料气中固体粒子的脱除与净化,尾气中固体颗粒的脱除等,直接关系到下游设备的运行寿命和运行安全,而这些工业炉窑烟气中的飘尘(小于10µm的颗粒),会危及人体健康。对于上述处理要求,普通除尘器很难达到,但对于无机陶瓷膜过滤器则正是其优势所在。

4)回收有用的粉体,特别是高附加值粉尘的回收。例如在石油化工厂流化床设备中回收催化剂,在气流输送与喷雾干燥过程中收集粉料,纳米材料生产和其它超细粉体生产中粉体的回收等。

综上所述,中高温除尘技术是国内外一项跨世纪的高新技术,与其它过滤器比较,纳米陶瓷过滤器在气固分离方面优势明显,效果显著,技术上可取,经济上可行。

1.2  与烟气脱硝装置配套的纳米陶瓷高温除尘装置工艺和设计

 中高温纳米陶瓷除尘器,设计放置在烟气出口之后,脱硝装置之前:  

功能设计构思:

* 直接放置在烟气出口之后,实现不大幅降低温度状态下的固-气态分离,使进入脱硝系统的烟气保持在350度以上,具备脱硝催化反应条件;

* 放置在脱硝装置前面,先行处理掉灰分,可以防止或大大减少蜂窝状脱硝单体堵塞;

* 放置在脱硝装置前面可使过滤后气体杂质浓度小于1 mg/m3

* 放置在脱硝装置前面能够防御火花和热的微粒,

* 纳米过滤器的应用可以极大简化灰尘消除配置,避免使用昂贵的防火系统和火花抑制器。

* 纳米过滤器的应用可是原来布袋除尘和其它除尘设计必须的冷却器和喷射塔也省去,使能源和水的消耗最低。

1.3  中高温纳米陶瓷除尘器的性能参数

* 过滤效率和分离效率,过滤精度高达0.2微米烟尘净化效率可达99.9%以上,净化后气体浓度可达10mg/Nm3以下。

    * 操作温度和操作压力,一般使用温度可达400℃以上,最高使用温度可达700℃以上,操作压力可达3MPa

    * 过滤速率:2-8cm/s

    * 耐化学腐蚀性能(SO2 H2S H2碱金属及盐等)和抗氧化性能。

    * 操作稳定,具有良好的清洗再生性能,可在线清洗再生。

    * 减少冷却系统、防止低露点物质的产生。

* 提高气体净化效率和热利用效率。

2  DSDA法脱硫技术

    目前国内烟气脱硫普遍采用湿法脱硫工艺。湿法脱硫的脱硫效率较高,由于出现的较早,应用地比较广泛,尤其是在对脱硫效率要求较高地行业或区域,市场占有率很高。但湿法脱硫存在的问题很多,例如:脱硫后产物处理困难、容易造成二次污染、投资和运行维护费用高、设备腐蚀严重、系统复杂等。这些弊端极大地限制了湿法工艺的进一步发展。

    干法脱硫工艺(DFGD)是脱硫吸收和产物处理均在干态环境下进行,与湿法相比具有投资少、占地面积小、运行费用低、设备简单、维修方便、烟气无需再热等优点,但存在地致命弱点是反应速度慢,脱硫效率低。

    20世纪80年代末,经过对干法脱硫技术中存在的主要问题的大量研究和不断的改进,发展起来一种新的脱硫工艺——半干法脱硫(SFGD)。半干法脱硫兼有湿法和干法的一些特点,就目前应用来看,主要是在湿状态下脱硫,在干状态下处理脱硫产物。这种方法既具备湿法脱硫工艺的脱硫效率高、反应速度快地优点,又有干法脱硫工艺的低成本、无污染、产物处理方便地特点。

    经过几十年的发展,现在半干法脱硫已经开发出了喷雾干燥法、半干半湿法、循环流化床法、射流床法、GSA法等多种工艺。其中喷雾干燥法在工程应用中表现出良好的环境适用性和运行稳定性,具有很好的发展前景。

    喷雾干燥法是利用喷雾干燥的原理,在吸收剂喷入吸收塔之后,一方面吸收剂与烟气中的二氧化硫发生化学反应生成固体灰渣;另一方面烟气又将热量传递给吸收剂使之不断干燥,所以完成脱硫反应后的废渣将以干态形式排出。

    早在50多年前,人们就将喷雾干燥广泛运用于现代工艺,它是一种将液体按要求雾化喷入干燥塔在热气体干燥下成为粉末的技术。喷雾干燥脱硫工艺(DSDA法)就源于此。

    长春东狮科贸实业有限公司从2012年开始进行喷雾干燥脱硫工艺(DSDA法)的研究开发,并在2013年完成了工业化设计。DSDA法的工艺流程是:未经处理的热烟气经过分散进入喷雾干燥吸收室,利用高效雾化喷头雾化的平均直径60μm的精细吸收剂液滴对其进行接触,在气液接触过程中,烟气的酸性成分(SO2等)很快就被碱性液滴吸收,同时水分也被迅速蒸发。通过控制气体分布、浆液流速、液滴直径等,使吸收反应的液滴到达喷雾干燥吸收室壁之前,保证液滴的干燥,使之最后形成粉末状的脱硫产物(亚硫酸盐为主)。一部分干燥产物包括飞灰和反应物落入吸收室底端后被收集转运。处理后的烟气进入纳米陶瓷除尘器,经过除尘,悬浮颗粒物被去除,而气体则用引风机将其从除尘器引出后进入脱硝装置或直接排放。除尘器收集的部分固体物质被循环利用,这有助于降低反应剂的消耗,其余的均被处理掉。

    DSDA法的难点在于脱硫剂的雾化效果和除尘装置的除尘效果和长周期运行可靠性。长春东狮公司采用了具有自主知识产权的二相流高效雾化喷枪和与国外合作研制的纳米陶瓷除尘器,为DSDA脱硫的长周期高效率稳定运行提供了保证。

 中温SCR脱硝技术

长春东狮科贸实业有限公司自2013年开始投入大量人力物力,国外研究机构合作,开发成功了中温SCR脱硝技术(200℃-300℃)。该技术是将使用特殊的加工工艺,将中温SCR脱硝催化剂复合在纳米陶瓷除尘部件表面,形成脱硝除尘复合体。复合体挂在冲孔板上,冲孔板把废气和净气分开。中温温废气和氨气通过复合体从外面被吸进里面,这时灰尘在复合体向外面堆积的同时氮氧化合物和氨反应还原为氮。然后按一定时间间隔使高压压缩空气由上向下吹向复合体里面,高压压缩空气瞬间变成反气流,反气流使贴在复合体外面的粉尘块从复合体的表面掉落,从复合体掉落的粉尘块通过粉尘补集器收集处理。

东狮公司开发的中温脱硝技术在200℃-300℃时脱硝效率为70—80%,比较适合烟气中NOx含量较低的烟气;如果烟气温度能够达到300℃以上,脱硝效率可以达到95%以上。如果烟气温度较低,又需要较高地脱硝效率,也可以采取多级脱硝。

东狮公司开发的烟气除尘脱硝脱硫一体化技术(DSYY)可在一个干式过程中同时脱硫脱硝除尘,在设备投资和运行费用方面具有较大优势。东狮公司开发的烟气除尘脱硝脱硫一体化技术占地小,设备费用低,操作方便,无二次污染,有很大的社会效益和市场应用潜力。其主要技术特点如下。

1)运行费用低。可根据不同企业对脱硫精度的具体要求,选择不同种类的脱硫剂和流程,脱硫副产物回收后部分可循环使用;脱硫产物处理简便,能耗很低。

2)脱硫脱硝效率高(SO2>95%NO>80%),且同时实现除尘脱硫脱硝一体化,适应更高的环保要求。

3)除尘脱硫脱硝合二为一,投资低、占地少。

4)低排放浊度。采用纳米陶瓷收尘技术,可高效回收脱硫副产物,并可高效去除粒径2μm以上的SO3 酸雾和其他细微气溶胶,减低了出口排烟浊度,并满足更严格的排放要求。

5)运行稳定可靠,维护简便。


 

            


作者:不详 来源:网络
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