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27种脱硫脱硝工艺

浏览:574 发表时间:2017-08-14 14:06:00

如果你问,今年什么最热?回答肯定是环保。最近,随着中央环保部门进驻地方,很多化工厂,煤化厂都关门大吉了。有问题要解决,但是不能一刀切。你对脱硫脱硝技术了解多少呢?你知道现在有什么新的治理废气的技术吗?不要着急,已经给大家整理好了27种脱硫脱硝工艺,现在就跟着来了解一下吧!

脱硫技术

湿法脱硫技术

湿法烟气脱硫技术为气液反应,反应速度快,脱硫效率高,一般均高于90%,技术成熟,适用面广。但是,生成物是液体或淤渣,较难处理,设备腐蚀性严重,洗涤后烟气需再热,能耗高,占地面积大,投资和运行费用高。系统复杂、设备庞大、耗水量大、一次性投资高,一般适用于大型电厂。

石灰石/石灰-石膏法

间接石灰石-石膏法

柠檬吸收法

海水脱硫法

海水洗涤SO2产生的CO2也应驱赶尽,因此必须设曝气池,在SO2-3氧化和驱尽CO2并调整海水pH值达标后才能排入大海。净化后的烟气再经气-气加热器加温后,由烟囱排出。

海水脱硫的优点颇多,吸收剂使用海水,因此没有吸收剂制备系统,吸收系统不结垢不堵塞,吸收后没有脱硫渣生成,这就不需要脱硫灰渣处理设施。脱硫率可高达90%投资运行费用均较低。因此,世界上一些沿海国家均用此法脱硫,其中以挪威和美国用得最多,我国深圳西部电厂应用此法脱硫,效果良好。

双碱法是由美国通用汽车公司开发的一种方法,在美国它也是一种主要的烟气脱硫技术。它是利用钠碱吸收SO2、石灰处理和再生洗液,取碱法和石灰法二者的优点而避其不足,是在这两种脱硫技术改进的基础上发展起来的。双碱法的操作过程分三段:吸收、再生和固体分离。

双碱法的优点在于生成固体的反应不在吸收塔中进行,这样避免了塔的堵塞和磨损,提高了运行的可靠性,降低了操作费用,同时提高了脱硫效率。它的缺点是多了一道工序,增加了投资

这种脱硫方法是我国独创的,它是活性炭法的延伸。活性炭一级脱硫之后,磷灰石经酸处理获得10%浓度的H2PO4,加NH3得(NH4)2HPO4,再用用(NH4)2HPO4溶液进行第二级脱硫,通空气氧化并加NH3中和生成复合肥料磷酸氢二铵和硫铵,经干燥成粒,就成为含N+P2O5在35%以上的磷铵复合肥料。总脱硫率可达95%。

此项脱硫技术,在我国豆坝电厂中试处理5000m/h烟气,运行可靠,效果良好。此法回路中无堵塞现象,副产品复合肥料也有较好的销售市场但系统仍复杂,投资也比湿式石灰石膏法大。

用氧化镁浆液洗涤SO2烟气时,可生成含结晶水的亚硫酸镁和硫酸镁(由氧化副反应生成)。将生成物从吸收液中分离出来,进行干燥,除去结晶水,然后将氧化镁得以再生并制成浆液循环使用,释放出的浓缩的SO2高浓气体进一步回收。

整个脱硫过程不产生大量脱硫废渣,产物可得到有效回收,是一种清洁少废的闭环工艺。由于氧化镁的水解产物溶解度和反应活性都要优于氧化钙,因此在达到相同脱硫率的条件下,其脱硫剂与硫的摩尔比要低于石灰石或石灰。同时,由于氧化镁的分子量低于石灰石或氧化钙,即使在相同的脱硫效率下,其脱硫剂用量也要少于钙脱硫剂,因此其运行费用较低。

干法烟气脱硫法

干法脱硫技术的工艺过程简单,无污水、污酸处理问题,能耗低,特别是净化后烟气温度较高,有利于烟囱排气扩散,不会产生“白烟”现象,净化后的烟气不需要二次加热,腐蚀性小。但是,脱硫效率较低,设备庞大、投资大、占地面积大,操作技术要求高。

常用的干法烟气脱硫技术有活性碳吸附法、电子束辐射法、荷电干式吸收剂喷射法、金属氧化物脱硫法等。

SO2被活性碳吸附并被催化氧化为三氧化硫(SO3),再与水反应生成H2SO4,饱和后的活性碳可通过水洗或加热再生,同时生成稀H2SO4或高浓度SO2。可获得副产品H2SO4,液态SO2和单质硫,即可以有效地控制SO2的排放,又可以回收硫资源。

技术经西安交通大学对活性炭进行了改进,开发出成本低、选择吸附性能强的ZL30,ZIA0,进一步完善了活性炭的工艺,使烟气中SO2吸附率达到95.8%,达到国家排放标准。

用高能电子束照射烟气,生成大量的活性物质,将烟气中的SO2和氮氧化物氧化为SO3和二氧化氮(NO2),进一步生成H2SO4和硝酸(NaNO3),并被氨(NH3)或石灰石(CaCO3)吸收剂吸收。

电子束法脱硫技术用于火电厂不仅投资和运行费用低,可实现硫、氮的资源化利用,无废弃物排放,而且工艺流程短,占地面积小,对新老电厂都适用。同时,在用于城市垃圾焚烧烟气处理方面,它还有处理汞和二口恶英的独特功效。电子束脱硫技术已经在我国展现出良好的应用前景。

吸收剂以高速流过喷射单元产生的高压静电电晕充电区,使吸收剂带有静电荷,当吸收剂被喷射到烟气流中,吸收剂因带同种电荷而互相排斥,表面充分暴露,使脱硫效率大幅度提高。

此方法无设备污染及结垢现象,不产生废水废渣,副产品还可以作为肥料使用,无二次污染物产生,脱硫率大于90%,而且设备简单,适应性比较广泛。

目前,四川成都热电厂建成一套电子脱硫装置,烟气中SO2的脱硫达到国家排放标准。

因为SO2比较活泼,氧化锰(MnO)、氧化锌(ZnO)、氧化铁(Fe3O4)、氧化铜(CuO)等氧化物对SO2具有较强的吸附性,在常温或低温下,金属氧化物对SO2起吸附作用,高温情况下,金属氧化物与SO2发生化学反应,生成金属盐。然后对吸附物和金属盐通过热分解法、洗涤法等使氧化物再生。

这种干法脱硫,虽然没有污水、废酸,不造成污染,但是此方法也没有得到推广,主要是因为脱硫效率比较低,设备庞大,投资比较大,操作要求较高,成本高。该技术的关键是开发新的吸附剂。

脉冲电晕等离子法烟气脱硫脱硝技术(简称PPCP技术),是利用烟气中高压脉冲电晕放电产生的高能活性粒子,将烟气中的SO2和NO3氧化为高价态的硫氧化物和氮氧化物,与水蒸气和注入反应器的氨反应生成硫铵和硝铵,属干法脱硫技术。

脉冲电晕等离子脱硫技术工程投资及运行费用相对经济;能同时去除90%的二氧化硫和70%的氮氧化物,避免将来建设脱除氮氧化物装置的重复投资;不产生废水、废渣等二次污染物;副产物是硫酸铵硝酸铵,可用作优质农肥;实现了氮硫资源的综合利用和自然生态循环。

德国鲁奇公司在70年代开发了循环流化床脱硫技术,在循环流化床中加入脱硫剂-石灰石已达到脱硫的目的。

由于流化床具有传质和传热的特性,所以在有效的吸收SOx的同时还能除掉HCl和HF等有害气。

由于采用干式运行,运行可靠,产生的最终固态产物易于处理。

回流式循环流化床

RCFB吸收塔中一部分烟气产生回流,提高了吸收剂的利用率和脱硫效率。另外,吸收塔内产生回流使得塔出口的含尘浓度大大降低。一般说来,塔内部回流的固体物量为外部再循环量的30%~50%。这样便大大减轻了除尘器的负荷。

与常规的循环流化床及喷雾吸收塔脱硫技术相比,石灰耗量(费用)有极大降低;维修工作量少,设备可用率很高;运行灵活性很高,可适用于不同的SO2含量(烟气)及负荷变化要求;不需增加锅炉运行人员;由于设计简单,石灰耗量少,维修工作量小,投资与运行费用较低,约为石灰-石膏工艺技术的60%;占地面积小,适合新老机组,特别是中、小机组烟气脱硫地改造。

GSA工艺与其他烟气循环流化床工艺相似,只是所用的脱硫剂不是干消化石灰,而是石灰浆。

床料高倍率循环(约100倍),因此保证吸收剂与烟气充分接触,提高吸收剂的利用率;流化床床料浓度高达500~2000g/m3,约为普通流化床床料浓度的50~100倍;烟气在反应器及旋风分离器中停留时间短(3~5s);脱硫率高达90%以上;吸收剂利用率高,消耗量少,Ca/S=1.2;运行可靠,操作简便,维护工作量少,基建投资相对较低。

半干法脱硫技术

半干法脱硫技术是介于湿法和干法之间的一种脱硫方法,其脱硫效率和脱硫剂利用率等参数也介于两者之间,该方法主要适用于中小锅炉的烟气治理。

这种技术投资少、运行费用低,脱硫率虽低于湿法脱硫技术,但仍可达到70%,并且腐蚀性小、占地面积少,工艺可靠,具有很好的发展前景。

喷雾干燥法

一般用的吸收剂是碱液、石灰乳、石灰石浆液等,目前绝大多数装置都使用石灰乳作为吸收剂。一般情况下,此种方法的脱硫率65%~85%。

此法脱硫是在气、液、固三相状态下进行,工艺设备简单,生成物为干态的CaSO、CaSO,易处理,没有严重的设备腐蚀和堵塞情况,耗水也比较少。但是,自动化要求比较高,吸收剂的用量难以控制,吸收效率不是很高。所以,选择开发合理的吸收剂是解决此方法面临的新难题。

半干半湿法是介于湿法和干法之间的一种脱硫方法,其脱硫效率和脱硫剂利用率等参数也介于两者之间,该方法主要适用于中小锅炉的烟气治理。

粉末-颗粒喷动床半干法

但进气温度、床内相对湿度、反应温度之间有严格的要求,在浆料的含湿量和反应温度控制不当时,会有脱硫剂粘壁现象发生。

浆液经高速旋转被雾化成极微小的液滴(30-80微米),均匀地被喷入塔内反应区。原烟气经过烟气分配器进入塔内吸收区,与雾化的石灰浆液液滴充分接触,烟气中的酸性物质很快被吸收中和,与此同时水分蒸发,极短时间内完成雾化、吸收和干燥。

新兴烟气脱硫技术

硫化碱脱硫法

膜吸收法

过程是:他们利用聚丙烯中空纤维膜吸收器,以NaOH溶液为吸收液,脱除SO2气体,其特点是利用多孔膜将气体SO2气体和NaOH吸收液分开,SO2气体通过多孔膜中的孔道到达气液相界面处,SO2与NaOH迅速反应,达到脱硫的目的。此法是膜分离技术与吸收技术相结合的一种新技术,能耗低,操作简单,投资少。

根据微生物参与硫循环的各个过程,并获得能量这一特点,利用微生物进行烟气脱硫,其机理为:在有氧条件下,通过脱硫细菌的间接氧化作用,将烟气中的SO2氧化成硫酸,细菌从中获取能量。

四川大学的王安等人在实验室条件下,选用氧化亚铁杆菌进行脱硫研究,在较低的液气比下,脱硫率达98%。

脱硝技术

一类是从源头上治理。控制煅烧中生成NOx。

①采用低氮燃烧器;

③改变配料方案,采用矿化剂,降低熟料烧成温度。

其技术措施:

②选择性非催化还原法(SNCR),国内已有试点;

④SNCR/SCR联合脱硝技术,国内水泥脱硝还没有成功经验;

国内的脱硝技术,尚属探索示范阶段,还未进行科学总结。各种设计工艺技术路线和装备设施是否科学合理、运行是否可靠?脱硝效率、运行成本、能耗、二次污染物排放有多少等都将经受实践的检验。

SCR脱硝工艺是利用催化剂,在一定温度下(270~400℃),使烟气中的NOx与来自还原剂供应系统的氨气混合后发生选择性催化还原反应,生成氮气和水,从而减少NOx的排放量,减轻烟气对环境的污染。

选择性催化还原技术(SCR)是目前最成熟的烟气脱硝技术。目前世界上流行的SCR工艺主要分为氨法SCR和尿素法SCR2种。此2种方法都是利用氨对NOx的还原功能,在催化剂的作用下将NOx(主要是NO)还原为对大气没有多少影响的N2和水,还原剂为NH3。

SNCR方法主要是将含氮的还原剂(尿素、氨水或液氨)喷入到温度为850~1100℃的烟气中,使其发生还原反应,脱除NOx,生成氮气和水。由于在一定温度范围及有氧气的情况下,含氮还原剂对NOx的还原具有选择性,同时在反应中不需要催化剂,因此称之为选择性非催化还原。SNCR系统的主要设备均采用模块化设计,主要有还原剂储存与输送模块、稀释水模块、混合计量模块、喷射模块组成。

SNCR-SCR联合工艺脱硝技术

SNCR/SCR混合法脱硝系统主要由还原剂存储与制备、输送、计量分配、喷射系统、烟气系统、SCR脱硝催化剂及反应器、电气控制系统等几部分组成

电子束联合脱硫脱硝技术

目前国内多为单独脱硫脱硝技术,这种方式造成设备重复建设,能耗大,人员成本、运行成本高,而同时脱硫脱硝技术则可以在一定程度上避免此类问题的发生。 


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