Ⅰ 脫硫的工藝種類
石灰石——石膏法脫硫工藝是世界上應用最廣泛的一種脫硫技術,日本、德國、美國的火力發電廠採用的煙氣脫硫裝置約90%採用此工藝。
它的工作原理是:將石灰石粉加水製成漿液作為吸收劑泵入吸收塔與煙氣充分接觸混合,煙氣中的二氧化硫與漿液中的碳酸鈣以及從塔下部鼓入的空氣進行氧化反應生成硫酸鈣,硫酸鈣達到一定飽和度後,結晶形成二水石膏。經吸收塔排出的石膏漿液經濃縮、脫水,使其含水量小於10%,然後用輸送機送至石膏貯倉堆放,脫硫後的煙氣經過除霧器除去霧滴,再經過換熱器加熱升溫後,由煙囪排入大氣。由於吸收塔內吸收劑漿液通過循環泵反復循環與煙氣接觸,吸收劑利用率很高,鈣硫比較低,脫硫效率可大於95%。
系統組成:
(1)石灰石儲運系統
(2)石灰石漿液制備及供給系統
(3)煙氣系統
(4)SO2 吸收系統
(5)石膏脫水系統
(6)石膏儲運系統
(7)漿液排放系統
(8)工藝水系統
(9)壓縮空氣系統
(10)廢水處理系統
(11)氧化空氣系統
(12)電控制系統
技術特點:
⑴、吸收劑適用范圍廣:在FGD裝置中可採用各種吸收劑,包括石灰石、石灰、鎂石、廢蘇打溶液等;
⑵、燃料適用范圍廣:適用於燃燒煤、重油、奧里油,以及石油焦等燃料的鍋爐的尾氣處理;
⑶、燃料含硫變化范圍適應性強:可以處理燃料含硫量高達8%的煙氣;
⑷、機組負荷變化適應性強:可以滿足機組在15~100%負荷變化范圍內的穩定運行;
⑸、脫硫效率高:一般大於95%,最高達到98%;
⑹、專利托盤技術:有效降低液/氣比,有利於塔內氣流均布,節省物耗及能耗,方便吸收塔內件檢修;
⑺、吸收劑利用率高:鈣硫比低至1.02~1.03;
⑻、副產品純度高:可生產純度達95%以上的商品級石膏;
⑼、燃煤鍋爐煙氣的除塵效率高:達到80%~90%;
⑽、交叉噴淋管布置技術:有利於降低吸收塔高度。
推薦的適用范圍:
⑴、200MW及以上的中大型新建或改造機組;
⑵、燃煤含硫量在0.5~5%及以上;
⑶、要求的脫硫效率在95%以上;
⑷、石灰石較豐富且石膏綜合利用較廣泛的地區 噴霧乾燥法脫硫工藝以石灰為脫硫吸收劑,石灰經消化並加水製成消石灰乳,消石灰乳由泵打入位於吸收塔內的霧化裝置,在吸收塔內,被霧化成細小液滴的吸收劑與煙氣混合接觸,與煙氣中的SO2發生化學反應生成CaSO3,煙氣中的SO2被脫除。與此同時,吸收劑帶入的水分迅速被蒸發而乾燥,煙氣溫度隨之降低。脫硫反應產物及未被利用的吸收劑以乾燥的顆粒物形式隨煙氣帶出吸收塔,進入除塵器被收集下來。脫硫後的煙氣經除塵器除塵後排放。為了提高脫硫吸收劑的利用率,一般將部分除塵器收集物加入制漿系統進行循環利用。該工藝有兩種不同的霧化形式可供選擇,一種為旋轉噴霧輪霧化,另一種為氣液兩相流。
噴霧乾燥法脫硫工藝具有技術成熟、工藝流程較為簡單、系統可靠性高等特點,脫硫率可達到85%以上。該工藝在美國及西歐一些國家有一定應用范圍(8%)。脫硫灰渣可用作制磚、築路,但多為拋棄至灰場或回填廢舊礦坑。 磷銨肥法煙氣脫硫技術屬於回收法,以其副產品為磷銨而命名。該工藝過程主要由吸附(活性炭脫硫制酸)、萃取(稀硫酸分解磷礦萃取磷酸)、中和(磷銨中和液制備)、吸收(磷銨液脫硫制肥)、氧化(亞硫酸銨氧化)、濃縮乾燥(固體肥料制備)等單元組成。它分為兩個系統:
煙氣脫硫系統——煙氣經高效除塵器後使含塵量小於200mg/Nm3,用風機將煙壓升高到7000Pa,先經文氏管噴水降溫調濕,然後進入四塔並列的活性炭脫硫塔組(其中一隻塔周期性切換再生),控制一級脫硫率大於或等於70%,並製得30%左右濃度的硫酸,一級脫硫後的煙氣進入二級脫硫塔用磷銨漿液洗滌脫硫,凈化後的煙氣經分離霧沫後排放。
肥料制備系統——在常規單槽多漿萃取槽中,同一級脫硫製得的稀硫酸分解磷礦粉(P2O5 含量大於26%),過濾後獲得稀磷酸(其濃度大於10%),加氨中和後製得磷氨,作為二級脫硫劑,二級脫硫後的料漿經濃縮乾燥製成磷銨復合肥料。 爐內噴鈣加尾部煙氣增濕活化脫硫工藝是在爐內噴鈣脫硫工藝的基礎上在鍋爐尾部增設了增濕段,以提高脫硫效率。該工藝多以石灰石粉為吸收劑,石灰石粉由氣力噴入爐膛850~1150℃溫度區,石灰石受熱分解為氧化鈣和二氧化碳,氧化鈣與煙氣中的二氧化硫反應生成亞硫酸鈣。由於反應在氣固兩相之間進行,受到傳質過程的影響,反應速度較慢,吸收劑利用率較低。在尾部增濕活化反應器內,增濕水以霧狀噴入,與未反應的氧化鈣接觸生成氫氧化鈣進而與煙氣中的二氧化硫反應。當鈣硫比控制在2.0~2.5時,系統脫硫率可達到65~80%。由於增濕水的加入使煙氣溫度下降,一般控制出口煙氣溫度高於露點溫度10~15℃,增濕水由於煙溫加熱被迅速蒸發,未反應的吸收劑、反應產物呈乾燥態隨煙氣排出,被除塵器收集下來。
該脫硫工藝在芬蘭、美國、加拿大、法國等國家得到應用,採用這一脫硫技術的最大單機容量已達30萬千瓦。 煙氣循環流化床脫硫工藝由吸收劑制備、吸收塔、脫硫灰再循環、除塵器及控制系統等部分組成。該工藝一般採用干態的消石灰粉作為吸收劑,也可採用其它對二氧化硫有吸收反應能力的乾粉或漿液作為吸收劑。
由鍋爐排出的未經處理的煙氣從吸收塔(即流化床)底部進入。吸收塔底部為一個文丘里裝置,煙氣流經文丘里管後速度加快,並在此與很細的吸收劑粉末互相混合,顆粒之間、氣體與顆粒之間劇烈摩擦,形成流化床,在噴入均勻水霧降低煙溫的條件下,吸收劑與煙氣中的二氧化硫反應生成CaSO3 和CaSO4。脫硫後攜帶大量固體顆粒的煙氣從吸收塔頂部排出,進入再循環除塵器,被分離出來的顆粒經中間灰倉返回吸收塔,由於固體顆粒反復循環達百次之多,故吸收劑利用率較高。
此工藝所產生的副產物呈乾粉狀,其化學成分與噴霧乾燥法脫硫工藝類似,主要由飛灰、CaSO3、CaSO4和未反應完的吸收劑Ca(OH)2等組成,適合作廢礦井回填、道路基礎等。
典型的煙氣循環流化床脫硫工藝,當燃煤含硫量為2%左右,鈣硫比不大於1.3時,脫硫率可達90%以上,排煙溫度約70℃。此工藝在國外目前應用在10~20萬千瓦等級機組。由於其佔地面積少,投資較省,尤其適合於老機組煙氣脫硫。 燃燒前脫硫就是在煤燃燒前把煤中的硫分脫除掉,燃燒前脫硫技術主要有物理洗選煤法、化學洗選煤法、添加固硫劑、煤的氣化和液化、水煤漿技術等。洗選煤是採用物理、化學或生物方式對鍋爐使用的原煤進行清洗,將煤中的硫部分除掉,使煤得以凈化並生產出不同質量、規格的產品。微生物脫硫技術從本質上講也是一種化學法,它是把煤粉懸浮在含細菌的氣泡液中,細菌產生的酶能促進硫氧化成硫酸鹽,從而達到脫硫的目的;微生物脫硫技術目前常用的脫硫細菌有:屬硫桿菌的氧化亞鐵硫桿菌、氧化硫桿菌、古細菌、熱硫化葉菌等。添加固硫劑是指在煤中添加具有固硫作用的物質,並將其製成各種規格的型煤,在燃燒過程中,煤中的含硫化合物與固硫劑反應生成硫酸鹽等物質而留在渣中,不會形成SO2。煤的氣化,是指用水蒸汽、氧氣或空氣作氧化劑,在高溫下與煤發生化學反應,生成H2、CO、CH4等可燃混合氣體(稱作煤氣)的過程。煤炭液化是將煤轉化為清潔的液體燃料(汽油、柴油、航空煤油等)或化工原料的一種先進的潔凈煤技術。水煤漿(Coal Water Mixture,簡稱CWM)是將灰份小於10%,硫份小於0.5%、揮發份高的原料煤,研磨成250~300μm的細煤粉,按65%~70%的煤、30%~35%的水和約1%的添加劑的比例配製而成,水煤漿可以像燃料油一樣運輸、儲存和燃燒,燃燒時水煤漿從噴嘴高速噴出,霧化成50~70μm的霧滴,在預熱到600~700℃的爐膛內迅速蒸發,並拌有微爆,煤中揮發分析出而著火,其著火溫度比干煤粉還低。
燃燒前脫硫技術中物理洗選煤技術已成熟,應用最廣泛、最經濟,但只能脫無機硫;生物、化學法脫硫不僅能脫無機硫,也能脫除有機硫,但生產成本昂貴,距工業應用尚有較大距離;煤的氣化和液化還有待於進一步研究完善;微生物脫硫技術正在開發;水煤漿是一種新型低污染代油燃料,它既保持了煤炭原有的物理特性,又具有石油一樣的流動性和穩定性,被稱為液態煤炭產品,市場潛力巨大,目前已具備商業化條件。
煤的燃燒前的脫硫技術盡管還存在著種種問題,但其優點是能同時除去灰分,減輕運輸量,減輕鍋爐的沾污和磨損,減少電廠灰渣處理量,還可回收部分硫資源。 爐內脫硫是在燃燒過程中,向爐內加入固硫劑如CaCO3等,使煤中硫分轉化成硫酸鹽,隨爐渣排除。其基本原理是:
CaCO3==高溫==CaO+CO2↑
CaO+SO2====CaSO3
2CaSO3+O2====2CaSO4
⑴LIMB爐內噴鈣技術
早在本世紀60年代末70年代初,爐內噴固硫劑脫硫技術的研究工作已開展,但由於脫硫效率低於10%~30%,既不能與濕法FGD相比,也難以滿足高達90%的脫除率要求。一度被冷落。但在1981年美國國家環保局EPA研究了爐內噴鈣多段燃燒降低氮氧化物的脫硫技術,簡稱LIMB,並取得了一些經驗。Ca/S在2以上時,用石灰石或消石灰作吸收劑,脫硫率分別可達40%和60%。對燃用中、低含硫量的煤的脫硫來說,只要能滿足環保要求,不一定非要求用投資費用很高的煙氣脫硫技術。爐內噴鈣脫硫工藝簡單,投資費用低,特別適用於老廠的改造。
⑵LIFAC煙氣脫硫工藝
LIFAC工藝即在燃煤鍋爐內適當溫度區噴射石灰石粉,並在鍋爐空氣預熱器後增設活化反應器,用以脫除煙氣中的SO2。芬蘭Tampella和ⅣO公司開發的這種脫硫工藝,於1986年首先投入商業運行。LIFAC工藝的脫硫效率一般為60%~85%。
加拿大最先進的燃煤電廠Shand電站採用LIFAC煙氣脫硫工藝,8個月的運行結果表明,其脫硫工藝性能良好,脫硫率和設備可用率都達到了一些成熟的SO2控制技術相當的水平。中國下關電廠引進LIFAC脫硫工藝,其工藝投資少、佔地面積小、沒有廢水排放,有利於老電廠改造。 簡介
(Flue gas desulfurization,簡稱FGD)
燃煤的煙氣脫硫技術是當前應用最廣、效率最高的脫硫技術。對燃煤電廠而言,在今後一個相當長的時期內,FGD將是控制SO2排放的主要方法。目前國內外火電廠煙氣脫硫技術的主要發展趨勢為:脫硫效率高、裝機容量大、技術水平先進、投資省、佔地少、運行費用低、自動化程度高、可靠性好等。
乾式脫硫
該工藝用於電廠煙氣脫硫始於80年代初,與常規的濕式洗滌工藝相比有以下優點:投資費用較低;脫硫產物呈干態,並和飛灰相混;無需裝設除霧器及再熱器;設備不易腐蝕,不易發生結垢及堵塞。其缺點是:吸收劑的利用率低於濕式煙氣脫硫工藝;用於高硫煤時經濟性差;飛灰與脫硫產物相混可能影響綜合利用;對乾燥過程式控制制要求很高。
⑴噴霧乾式煙氣脫硫工藝:噴霧乾式煙氣脫硫(簡稱干法FGD),最先由美國JOY公司和丹麥Niro Atomier公司共同開發的脫硫工藝,70年代中期得到發展,並在電力工業迅速推廣應用。該工藝用霧化的石灰漿液在噴霧乾燥塔中與煙氣接觸,石灰漿液與SO2反應後生成一種乾燥的固體反應物,最後連同飛灰一起被除塵器收集。中國曾在四川省白馬電廠進行了旋轉噴霧干法煙氣脫硫的中間試驗,取得了一些經驗,為在200~300MW機組上採用旋轉噴霧干法煙氣脫硫優化參數的設計提供了依據。
⑵粉煤灰乾式煙氣脫硫技術:日本從1985年起,研究利用粉煤灰作為脫硫劑的乾式煙氣脫硫技術,到1988年底完成工業實用化試驗,1991年初投運了首台粉煤灰乾式脫硫設備,處理煙氣量644000Nm3/h。其特點:脫硫率高達60%以上,性能穩定,達到了一般濕式法脫硫性能水平;脫硫劑成本低;用水量少,無需排水處理和排煙再加熱,設備總費用比濕式法脫硫低1/4;煤灰脫硫劑可以復用;沒有漿料,維護容易,設備系統簡單可靠。
濕法工藝
世界各國的濕法煙氣脫硫工藝流程、形式和機理大同小異,主要是使用石灰石(CaCO3)、石灰(CaO)或碳酸鈉(Na2CO3)等漿液作洗滌劑,在反應塔中對煙氣進行洗滌,從而除去煙氣中的SO2。這種工藝已有50年的歷史,經過不斷地改進和完善後,技術比較成熟,而且具有脫硫效率高(90%~98%),機組容量大,煤種適應性強,運行費用較低和副產品易回收等優點。據美國環保局(EPA)的統計資料,全美火電廠採用濕式脫硫裝置中,濕式石灰法佔39.6%,石灰石法佔47.4%,兩法共佔87%;雙鹼法佔4.1%,碳酸鈉法佔3.1%。世界各國(如德國、日本等),在大型火電廠中,90%以上採用濕式石灰/石灰石-石膏法煙氣脫硫工藝流程。
石灰或石灰石法主要的化學反應機理為:
石灰法:SO2+CaO+1/2H2O→CaSO3·1/2H2O
石灰石法:SO2+CaCO3+1/2H2O→CaSO3·1/2H2O+CO2
其主要優點是能廣泛地進行商品化開發,且其吸收劑的資源豐富,成本低廉,廢渣既可拋棄,也可作為商品石膏回收。目前,石灰/石灰石法是世界上應用最多的一種FGD工藝,對高硫煤,脫硫率可在90%以上,對低硫煤,脫硫率可在95%以上。
傳統的石灰/石灰石工藝有其潛在的缺陷,主要表現為設備的積垢、堵塞、腐蝕與磨損。為了解決這些問題,各設備製造廠商採用了各種不同的方法,開發出第二代、第三代石灰/石灰石脫硫工藝系統。
濕法FGD工藝較為成熟的還有:氫氧化鎂法;氫氧化鈉法;美國Davy Mckee公司Wellman-Lord FGD工藝;氨法等。
在濕法工藝中,煙氣的再熱問題直接影響整個FGD工藝的投資。因為經過濕法工藝脫硫後的煙氣一般溫度較低(45℃),大都在露點以下,若不經過再加熱而直接排入煙囪,則容易形成酸霧,腐蝕煙囪,也不利於煙氣的擴散。所以濕法FGD裝置一般都配有煙氣再熱系統。目前,應用較多的是技術上成熟的再生(回轉)式煙氣熱交換器(GGH)。GGH價格較貴,占整個FGD工藝投資的比例較高。近年來,日本三菱公司開發出一種可省去無泄漏型的GGH,較好地解決了煙氣泄漏問題,但價格仍然較高。前德國SHU公司開發出一種可省去GGH和煙囪的新工藝,它將整個FGD裝置安裝在電廠的冷卻塔內,利用電廠循環水余熱來加熱煙氣,運行情況良好,是一種十分有前途的方法。 等離子體煙氣脫硫技術研究始於70年代,目前世界上已較大規模開展研究的方法有2類:
電子束法
電子束輻照含有水蒸氣的煙氣時,會使煙氣中的分子如O2、H2O等處於激發態、離子或裂解,產生強氧化性的自由基O、OH、HO2和O3等。這些自由基對煙氣中的SO2和NO進行氧化,分別變成SO3和NO2或相應的酸。在有氨存在的情況下,生成較穩定的硫銨和硫硝銨固體,它們被除塵器捕集下來而達到脫硫脫硝的目的。
脈沖法
脈沖電暈放電脫硫脫硝的基本原理和電子束輻照脫硫脫硝的基本原理基本一致,世界上許多國家進行了大量的實驗研究,並且進行了較大規模的中間試驗,但仍然有許多問題有待研究解決。 海水通常呈鹼性,自然鹼度大約為1.2~2.5mmol/L,這使得海水具有天然的酸鹼緩沖能力及吸收SO2的能力。國外一些脫硫公司利用海水的這種特性,開發並成功地應用海水洗滌煙氣中的SO2,達到煙氣凈化的目的。
海水脫硫工藝主要由煙氣系統、供排海水系統、海水恢復系統等組成。 脫硫系統中常見的主要設備為吸收塔、煙道、煙囪、脫硫泵、增壓風機等主要設備,美嘉華技術在脫硫泵、吸收塔、煙道、煙囪等部位的防腐蝕、防磨效果顯著,現分別敘述。
應用1
濕法煙氣脫硫環保技術(FGD)因其脫硫率高、煤質適用面寬、工藝技術成熟、穩定運轉周期長、負荷變動影響小、煙氣處理能力大等特點,被廣泛地應用於各大、中型火電廠,成為國內外火電廠煙氣脫硫的主導工藝技術。但該工藝同時具有介質腐蝕性強、處理煙氣溫度高、SO2吸收液固體含量大、磨損性強、設備防腐蝕區域大、施工技術質量要求高、防腐蝕失效維修難等特點。因此,該裝置的腐蝕控制一直是影響裝置長周期安全運行的重點問題之一。
濕法煙氣脫硫吸收塔、煙囪內筒防腐蝕材料的選擇必須考慮以下幾個方面:
(1)滿足復雜化學條件環境下的防腐蝕要求:煙囪內化學環境復雜,煙氣含酸量很高,在內襯表面形成的凝結物,對於大多數的建築材料都具有很強的侵蝕性,所以對內襯材料要求具有抗強酸腐蝕能力;
(2)耐溫要求:煙氣溫差變化大,濕法脫硫後的煙氣溫度在40℃~80℃之間,在脫硫系統檢修或不運行而機組運行工況下,煙囪內煙氣溫度在130℃~150℃之間,那麼要求內襯具有抗溫差變化能力,在溫度變化頻繁的環境中不開裂並且耐久;
(3)耐磨性能好:煙氣中含有大量的粉塵,同時在腐蝕性的介質作用下,磨損的實際情況可能會較為明顯,所以要求防腐材料具有良好的耐磨性;
(4)具有一定的抗彎性能:由於考慮到一些煙囪的高空特性,包括是地球本身的運動、地震和風力作用等情況,煙囪尤其是高空部位可能會發生搖動等角度偏向或偏離,同時煙囪在安裝和運輸過程中可能會發生一些不可控的力學作用等,所以要求防腐材料具有一定的抗彎性能;
(5)具有良好的粘結力:防腐材料必須具有較強的粘結強度,不僅指材料自身的粘結強度較高,而且材料與基材之間的粘結強度要高,同時要求材料不易產生龜裂、分層或剝離,附著力和沖擊強度較好,從而保證較好的耐蝕性。通常我們要求底塗材料與鋼結構基礎的粘接力能夠至少達到10MPa以上
應用2
脫硫漿液循環泵是脫硫系統中繼換熱器、增壓風機後的大型設備,通常採用離心式,它直接從塔底部抽取漿液進行循環,是脫硫工藝中流量最大、使用條件最為苛刻的泵,腐蝕和磨蝕常常導致其失效。其特性主要有:
(1)強磨蝕性
脫硫塔底部的漿液含有大量的固體顆粒,主要是飛灰、脫硫介質顆粒,粒度一般為0~400µm、90%以上為20~60µm、濃度為5%~28%(質量比)、這些固體顆粒(特別是Al2O3、SiO2顆粒)具有很強的磨蝕性
(2)強腐蝕性
在典型的石灰石(石灰)-石膏法脫硫工藝中,一般塔底漿液的pH值為5~6,加入脫硫劑後pH值可達6~8.5(循環泵漿液的pH值與脫硫塔的運行條件和脫硫劑的加入點有關);Cl-可富集超過80000mg/L,在低pH值的條件下,將產生強烈的腐蝕性。
(3)氣蝕性
在脫硫系統中,循環泵輸送的漿液中往往含有一定量的氣體。實際上,離心循環泵輸送的漿液為氣固液多相流,固相對泵性能的影響是連續的、均勻的,而氣相對泵的影響遠比固相復雜且更難預測。當泵輸送的液體中含有氣體時泵的流量、揚程、效率均有所下降,含氣量越大,效率下降越快。隨著含氣量的增加,泵出現額外的雜訊振動,可導致泵軸、軸承及密封的損壞。泵吸入口處和葉片背面等處聚集氣體會導致流阻阻力增大甚至斷流,繼而使工況惡化,必須氣蝕量增加,氣體密度小,比容大,可壓縮性大,流變性強,離心力小,轉換能量性能差是引起泵工況惡化的主要原因。試驗表明,當液體中的氣量(體積比)達到3%左右時,泵的性能將出現徒降,當入口氣體達20%~30%時,泵完全斷流。離心泵允許含氣量(體積比)極限小於5%。
高分子復合材料現場應用的主要優點是:常溫操作,避免由於焊補等傳統工藝引起的熱應力變形,也避免了對零部件的二次損傷等;另外施工過程簡單,修復工藝可現場操作或設備局部拆裝修復;美嘉華材料的可塑性好,本身具有極好的耐磨性及抗沖刷能力,是解決該類問題最理想的應用技術。
Ⅱ 脫硫技術的新型脫硫
氧化脫硫技術
氧化脫硫技術是用氧化劑將噻吩類硫化物氧化成亞碸和碸,再用溶劑抽提的方法將亞碸和碸從油品中脫除,氧化劑經過再生後循環使用。目前的低硫柴油都是通過加氫技術生產的,由於柴油中的二甲基二苯並噻吩結構穩定不易加氫脫硫,為了使油品中的硫含量降到10 μg/g,需要更高的反應壓力和更低的空速,這無疑增加了加氫技術的投資費用和生產成本。而氧化脫硫技術不僅可以滿足對柴油餾分10 μg/g的要求,還可以再分銷網點設置簡便可行的脫硫裝置,是滿足最終銷售油品質量的較好途徑。
ASR-2氧化脫硫技術
ASR-2[12]氧化脫硫技術是由Unipure公司開發的一種新型脫硫技術,此技術具有投資和操作費用低、操作條件緩和、不需要氫源、能耗低、無污染排放、能生產超低硫柴油、裝置建設靈活等優點,為煉油廠和分銷網點提供了一個經濟、可靠的滿足油品硫含量要求的方法。
在實驗過程中,此技術能把柴油中的硫含量由7000 μg/g最終降到5 μg/g。此外該技術還可以用來生產超低硫柴油,來作為油品的調和組分,以滿足油品加工和銷售市場的需要。目前ASR-2技術正在進行中試和工業實驗的設計工作。其工藝流程如下:含硫柴油與氧化劑及催化劑的水相在反應器內混合,在接近常壓和緩和的溫度下將噻吩類含硫化合物氧化成碸;然後將含有待生催化劑和碸的水相與油相分離後送至再生部分,除去碸並再生催化劑;含有碸的油相送至萃取系統,實現碸和油相分離;由水相和油相得到的碸一起送到處理系統,來生產高附加值的化工產品。
盡管ASR-2脫硫技術已進行了多年的研究,但一直沒有得到工業應用,主要是由於催化劑的再生循環、氧化物的脫除等一些技術問題還沒有解決。ASR-2技術可以使柴油產品的硫含量達到5 μg/g,與加氫處理技術柴油產品的硫含量分別為30 μg/g和15 μg/g時相比,硫含量和總處理費用要少的多。因此,如果一些技術性問題能夠很好地解決,那麼ASR-2氧化脫硫技術將具有十分廣闊的市場前景。
超聲波氧化脫硫技術
超聲波氧化脫硫(SulphCo)[13]技術是由USC和SulphCo公司聯合開發的新型脫硫技術。此技術的化學原理與ASR-2技術基本相同,不同之處是SulphCo技術採用了超聲波反應器,強化了反應過程,使脫硫效果更加理想。其流程描述為:原料與含有氧化劑和催化劑的水相在反應器內混合,在超聲波的作用下,小氣泡迅速的產生和破滅,從而使油相與水相劇烈混合,在短時間內超聲波還可以使混合物料內的局部溫度和壓力迅速升高,且在混合物料內產生過氧化氫,參與硫化物的反應;經溶劑萃取脫除碸和硫酸鹽,溶劑再生後循環使用,碸和硫酸鹽可以生產其他化工產品。
SulphCo在完成實驗室工作後,又進行了中試放大實驗,取得了令人滿意的效果,即不同硫含量的柴油經過氧化脫硫技術後硫含量均能降低到10 μg/g以下。目前Bechtel公司正在著手SulphCo技術的工業試驗。
光、等離子體脫硫技術
日本污染和資源國家研究院、德國Tubingen大學等單位研究用紫外光照射及等離子體技術脫硫。其機理是:二硫化物是通過S-S鍵斷裂形成自由基,硫醚和硫醇分別是C-S和S-H鍵斷裂形成自由基,並按下列方式進行反應:
無氧化劑條件下的反應:
CH3S- + -CH3 CH4+CH2 ==== S
CH3S- + CH3CH2R CH3SH+CH2 ==== SCH2R
CH3S- + CH3S- CH3SSCH3
CH3S- + CH2 ==== S CH3SCH2S- -CH3 CH3SCH2SCH3
有氧化劑條件下的反應:
CH3S- + O2 CH3SOO- RH CH3SOOH + R-
SO3+ -CH3
CH3SOOH Rr CH3SO- + -OH
CH3SO- + RH CH3SOH + R-
3CH3SOOH CH3SOOSCH3 + CH3SO3H
此技術以各類有機硫化物和含粗汽油為對象,根據不同的分子結構,通過以上幾種方式進行反應,產物有烷烴、烯烴、芳烴以及硫化物或元素硫,其脫硫率可達20%~80%。若在照射的同時通入空氣,可使脫硫率提高到60%~100%,並將硫轉化成SO3、SO2或硫磺,水洗即可除去。
高效霧化脫硫除塵技術
高效霧化脫硫除塵技術主要通過研究煙塵及二氧化硫等有害物質的化學成分與物流運動特性,利用流體力學、空氣動力學、化學、機械學等,集實心噴霧技術、霧化洗滌技術、凝聚霧化技術、沖擊湍流技術、過濾吸收技術、除霧分離技術等高科技於一體的多科學、多工藝的環保技術,該技術的主要特點是它具有使用壽命長,高效低阻節能,佔地小,造價低,運行費用低,維修率低,管理方便,灰水閉路循環,無二次廢水及揚塵污染。煙塵經處理後各項指標低於國家環境保護排放標准,符合國家鼓勵發展(高效、耐用、低阻、低費用)環保產業政策,實現了高效除塵、脫硫、脫氮、除霧一體化同時完成的大氣污染控制凈化目的。對減輕酸雨、二氧化硫、氮氧化物、氟化物、粉塵、可吸入懸浮微粒等有害物質,改善大氣環境質量有很大的環境效益、社會效益、與經濟效益,也有很好的市場前景。
工藝流程為含塵氣體首先進入高效實心噴霧洗滌室,煙氣經鹼性溶液冷卻降溫達到飽和狀態,大顆粒粉塵及二氧化硫首先被吸收,繼而煙氣、水霧、粉塵三相氣流由於質量的差異、以不同的慣性互相傳質並同時進入高效凝聚霧化洗滌室進行收縮、急聚、擴散等運動作用後第二次被脫硫與除塵,隨後煙氣、水霧。粉塵三相氣流以一定速度沖擊裝有鹼性溶液的高效循環流化過濾室通過充分沖出、湍流、攪拌、過濾、傳質等運動機理後第三次被脫硫與除塵,此時比較潔凈的煙氣一切向或蝸殼走向進入高效上穩旋流逆傳質洗滌室通過由上往下的鹼性液膜與液霧產生逆向傳質運動最後一次脫硫除塵,凈化後的潔凈通過切向或蝸殼走向進入高效下穩旋流脫水除霧室進行氣水分離處理後,由引風機送到煙囪排向高空。而灰水則分別從高效實心噴霧洗滌室、高效循環流化過濾室、高效上穩旋流逆傳質洗滌室底部的自動溢流水封出灰口排向循環池經鹼性水中和沉澱處理、鹼性廢水回收供脫硫除塵器使用,潔凈誰從高效下穩旋流脫水除霧室底部的排水口流出,同時完成了消煙、脫硫、脫氮、除塵、脫水、除霧的全過程。
技術優勢:1集消煙、脫硫、脫氮、除塵、脫水一體化同時完成的技術設計,結構簡單緊湊、工藝流程合理,內部不易結垢堵塞,煙氣不帶水設計; 2設備內部有效面積使用率達100%設計,用煙塵在整個凈化過程中全部完全溶於鹼性水溶液,達到高效傳質的效果; 3應用高效外濺噴射霧化設計,設備內部無易損件設計,保證最高效的脫硫與除塵; 4構成煙氣與鹼性溶液最充分的傳質過程、以保證達到最高效的脫硫與除塵; 5製造材料可選用天然耐磨蝕的花崗石製成,解決了環保設備長期以來不耐磨、不抗腐蝕、壽命短等缺點; 6保證一定的液氣化、穩定的二氧化硫吸收速率、控制ph值在10左右25%的稀鹼液作為二氧化硫吸收劑。不易揮發、損失小,實現脫硫效率高、效果穩定,還有效地解決了設備內部積灰、結垢問題; 7設備內部暢通的煙氣通道設計、煙氣走向沒有死角,降低煙氣熱態阻力,保證設計工況下的效果,不影響鍋爐等燃燒設備的運行; 8簡易高效的循環雙鹼法脫硫原理,充分利用了工廠生產的廢鹼液、以廢治廢、綜合利用、降低運行成本、鹼性水閉路循環使用、廢水利用率100%、實現無二次廢水污染排放
Ⅲ 建小型試驗裝置需要做環評嗎
一般的實驗室目前都沒有搞什麼審批,官府老爺們習慣吃飯聊天,對工廠監管是有好處拿,對實驗室油水有限目前還沒看到哪裡有監管審批的。(高校除外,內部一般有自己的制度管理)
Ⅳ 目前脫硫脫硝的方法有哪些,分別是什麼
脫硫脫硝的方法,總結了六種:
1)活性炭法
該工藝主體設備是一個類似於超吸附塔的活性炭流化床吸附器,在吸附器內,煙氣中的SO2被氧化成SO3並溶於水中,產生稀硫酸氣溶膠,隨後由活性炭吸附。向吸附塔內注入氨,氨與NOx在活性炭催化還原作用下生成N2,吸附有SO2的活性炭可進入脫附器中加熱再生。
2)SNOx(WSA-SNOx)法
WSA-SNOx法是濕式洗滌並脫除NOx技術。在該工藝中煙氣首先經過SCR反應器,NOx在催化劑作用下被氨氣還原為N2,隨後煙氣進入改質器中,SO2在此被固相催化劑氧化為SO3,SO3經過煙氣再熱器GGH後進入WSA冷凝器被水吸收轉化為硫酸。
3)NOxSO法
在電除塵器下游設置流化床吸收塔,用硫酸鈉浸漬過的γ-Al2O3圓球作為吸收劑,吸收劑吸收NOx、SO2後,在高溫下用還原性氣體(CO、CH4等)進行還原,生成H2S和N2。
4)高能粒子射線法
高能粒子射線法包括電子束(EBA)工藝和等離子體工藝,原理是利用高能粒子(離子)將煙氣中的部分分子電離,形成活性自由基和自由電子等,氧化煙氣中的NOx。這種技術不僅能去除煙氣中的NOx和SO2,還能同時去除重金屬等物質。
5)濕式FGD加金屬螯合物法
仲兆平等發明了噴射鼓泡法用煙氣脫硫脫硝吸收液,包括石灰或石灰石漿液、占石灰或石灰石漿液0.05%~0.5%(質量分數)的水溶性有機酸和占石灰或石灰石漿液0.03%~0.3%(質量分數)的鐵系或銅系金屬螯合物。
6)氯酸氧化法
由於氯酸的強氧化性,採用含有氯酸的氧化吸收液可以同時脫硫脫硝,脫硫率可達98%,脫硝率達95%以上,還可以脫除有毒的微量金屬元素。除了採用氯酸脫硫脫硝外,採用NaClO3/NaOH同時脫除SO2和NOx也獲得較好的效果。
Ⅳ 煙氣脫硫(脫硝)的方法分別包括哪些
煙氣脫硫(脫硝)的方法:
固體吸附再生法
主要有碳質材料吸附法、吸附法。
碳質材料吸附法
根據吸附材料的不同又可分為活性炭吸附法和活性焦吸附法兩種,其脫硫脫硝原理基本相同。活性炭吸附法整個脫硫脫硝工藝流程分兩部分:吸附塔和再生塔。而活性焦吸附法只有一個吸附塔,塔分兩層,上層脫硝,下層脫硫,活性焦在塔內上下移動,煙氣橫向流過塔。
該方法的主要優點有:①具有很高的脫硫率(98%)和低溫(100~200℃)條件下較高的脫硝率(80%);②處理後的煙氣排放前不需加熱;③不使用水,沒有二次污染;④吸附劑來源廣泛,不存在中毒問題,只需補充消耗掉的部分;⑤能去除濕法難去除的so2;⑥能去除廢氣中的hf、hcl、砷、汞等污染物,是深度處理技術;⑦具有除塵功能,出口排塵濃度小於10mg/m3;⑧可以回收副產品,如:高純硫磺、濃硫酸、化學肥料等;⑨建設費用低,運轉費用經濟,佔地面積小。
新的活性炭纖維脫硫脫硝技術。該技術是將活性炭製成直徑20μm左右的纖維狀,極大地增大了吸附面積,提高了吸附和催化能力。經過發展,該技術脫硫脫硝率可達90%。
有人將活性炭吸附和微波技術結合起來,提出了微波誘導催化還原脫硫脫硝技術。該技術用活性炭作為氮氧化物載體,利用微波能誘導可實現脫硫脫硝率達到90%以上。
該法的吸附劑是以r-氧化鋁為載體,用鹼或鹼成分鹽的溶液噴塗載體,然後將浸泡過的吸附劑加熱、乾燥,去除殘余水分而製成。吸附劑吸附飽和後可以再生,再生過程是將吸附飽和的吸附劑送入加熱器,在溫度600℃左右加熱使得nox被釋放,然後將nox循環送回鍋爐的燃燒器中。在燃燒器中nox的濃度達到一個穩定狀態,且形成一個化學平衡。這樣就不會再生成nox而只能是n2,從而抑制nox生成。在再生器中加入還原氣體,就會產生高濃度的so2、h2s混合氣體,利用克勞斯法可以進行硫磺的回收。
cuo吸附脫硫脫硝工藝法採用吸附劑進行脫硫脫硝,整個反應分兩步:1)在吸附器中:在300℃~450℃的溫度范圍內,吸附劑與二氧化硫反應,生成cuso4;由於cuo和生成的cuso4對nh3還原氮氧化物有很高的催化活性,結合scr法進行脫硝。2)在再生器中:吸附劑吸收飽和後生成的cuso4被送到再生器中再生,再生過程一般用h2或ch4對cuso4進行還原,再生出的二氧化硫可通過claus裝置進行回收制酸;還原得到的金屬銅或cu2s在吸附劑處理器中用煙氣或空氣氧化成cuo,生成的cuo又重新用於吸收還原過程。該工藝能達到90%以上的二氧化硫脫除率和75%~80%的氮氧化物脫除率。
吸附法反應溫度要求高,需加熱裝置,並且吸附劑的制各成本較高。隨著研究的進展,出現了將活性焦/炭(ac)與cuo結合的方法。二者結合後可制各出活性溫度適宜的催化吸收劑,克服了ac使用溫度偏低和cuo/al2o3活性溫度偏高的缺點。
採用一步法乾式洗滌,可脫除煙氣中99%以上的硫氧化物,並可選擇性地或同時除去99%的氮氧化物,排放尾氣完全符合環境標准。由於它採用無機化合物作吸收劑,而不是傳統工藝中的氨,因此其副產物是可回收的硝酸鹽和硫酸鹽,而不是需要堆埋的污染環境的石膏副產物。該工藝適用於以天然氣或煤為燃料的發電廠,仍在實驗階段,未見諸工業應用。
氣固催化脫硫脫硝技術
此類工藝使用催化劑降低反應活化能,促進二氧化硫和氮氧化物的脫除,比起傳統的工藝,具有更高的氮氧化物脫除效率。
選擇性催化還原法scr去除nox。此工藝可脫除95%的so2、90%的nox和幾乎所有的顆粒物。
該工藝除了將煙氣中的so2轉化為so3後製成硫酸,以及用scr除去nox外,還能將co及未燃燒的烴類物質氧化為co2和水。此工藝脫硫脫硝效率較高,沒有二次污染,技術簡單,投資及運行費用較低,適用於老廠的改造。
是一種新型的高溫煙氣凈化工藝,該工藝能同時去除二氧化硫、氮氧化物和煙塵,並且都是在一個高溫的集塵室中集中處理。由於將三種污染物的脫除集中在一個設備上,從而降低了成本並減少了佔地面積。其缺點是由於要求的煙氣溫度為300℃~500℃,就需要採用特殊的耐高溫陶瓷纖維編織的過濾袋,因而增加了成本。
煙氣清潔工藝已發展到中試階段,燃煤鍋爐煙氣中的so2和nox的脫除效率能達到99%以上。該工藝是在單獨的還原步驟中同時將so2催化還原為h2s,nox還原為n2,剩餘的氧還原為水;從氫化反應器的排氣中回收h2s;從h2s富集氣體中生產元素硫。
循環流化床技術在最近幾年得到了快速發展,不僅技術成熟可靠,而且投資運行費用也大為降低,為了開發更經濟、高效、可靠的聯合脫硫脫硝方法,人們將循環流化床引入煙氣同時脫硫脫硝技術中。
煙氣循環流化床聯合脫硫脫硝技術是用消石灰作為脫硫的吸收劑脫除二氧化硫,產物主要是caso4和10%的caso3;脫硝反應使用氨作為還原劑進行選擇催化還原反應,催化劑是具有活性的細粉末化合物feso4·7h2o,不需要支撐載體,運行溫度在385℃。
吸收劑噴射技術
將鹼或尿素等乾粉噴入爐膛、煙道或噴霧乾式洗滌塔內,在一定條件下能同時脫除二氧化硫和氮氧化物。脫硝率主要取決於煙氣中的二氧化硫和氮氧化物的比、反應溫度、吸收劑的粒度和停留時間等。不過當系統中二氧化硫濃度低時,氮氧化物的脫除效率也低。因此,該工藝適用於高硫煤煙氣處理。
爐膛石灰(石)/尿素噴射同時脫硫脫硝工藝將爐膛噴鈣和選擇非催化還原結合起來,實現同時脫除煙氣中的二氧化硫和氮氧化物。噴射漿液由尿素溶液和各種鈣基吸收劑組成,總含固量為30%,ph值為5~9,與干ca(oh)2吸收劑噴射方法相比,漿液噴射增強了so2的脫除,這可能是由於吸收劑磨得更細、更具活性。
整體乾式so2/nox排放控制工藝採用下置式燃燒器,這些燃燒器通過在缺氧環境下噴入部分煤和空氣來抑制氮氧化物的生成。過剩空氣的引入是為了完成燃燒過程,以及進一步除去氮氧化物。低氮氧化物燃燒器預計可減少50%的氮氧化物排放,而且在通入過剩空氣後可減少70%以上的nox排放。無論是整體聯用乾式so2/nox排放控制系統,還是單個技術,都可應用於電廠或工業鍋爐上,主要適用於較老的中小型機組。
電子活化氧化法
主要有電子束照射法和脈沖電暈等離子體法。
1.電子束照射法
利用陰極發射並經電場加速形成高能電子束,這些電子束輻照煙氣時產生自由基,再和sox和nox反應生成硫酸和硝酸,在通入氨氣(nh3)的情況下,產生(nh4)2so4和nh4no3氨鹽等副產品。脫硫率90%以上,脫硝率80%以上。但耗電量大(約占廠用電的2%),運行費用高。
2.脈沖電暈等離子體法
該方法由於具有設備簡單、操作簡便,顯著的脫硫脫硝和除塵效果以及副產物可作為肥料回收利用等優點而成為國際上脫硫脫硝的研究前沿。脈沖電暈等離子體技術和電子束法均屬於等離子體法.脈沖電暈與傳統的液相(氫氧化鈣或碳酸氫銨)吸收技術相結合,提高了煙氣二氧化硫和氮氧化物的脫除效率,實現脫硫、脫硝的一體化。脈沖電暈放電脫硫脫硝有著突出的優點,在節能方面有很大的潛力,對電站鍋爐的安全運行也沒有影響。
濕法脫硫脫硝
濕法煙氣同時脫硫脫硝工藝通常在氣/液段將no氧化成no2,或者通過加入添加劑來提高no的溶解度。濕式同時脫硫脫硝的方法大多處於研究階段,包括氧化法和濕式絡合法。
氧化法
氯酸氧化工藝是採用濕式洗滌系統,在一套設備中同時脫除煙氣中的二氧化硫和氮氧化物。工藝採用氧化吸收塔和鹼式吸收塔兩段工藝,在脫除二氧化硫和氮氧化物的同時脫除有毒微量金屬元素,如as、be、cd、cr、pb、hg和se。isabelle等研究了在酸性條件下利用雙氧水將nox和so2氧化成硝酸和硫酸的工藝。
黃磷氧化法是將no氧化為no2,與液態的鹼性吸收漿液反應生成硫酸鹽和硝酸鹽,對二氧化硫和氮氧化物的去除率達到95%以上,但黃磷具有易燃性、不穩定性和一定的毒性,需用預處理的方法解決這些問題。
濕式絡合吸收工藝
濕式絡合吸收工藝一般採用鐵或鈷作催化劑。在水溶液中加入能絡合no的絡合劑後,使之結合成絡合物。與絡合劑結合的no可與溶液中的so32-/hso3-發生反應,形成一系列n-s化合物,並使絡合劑再生。該工藝需通過從吸收液中去除連二硫酸鹽、硫酸鹽和n-s化合物以及三價鐵螯合物還原成亞鐵螯合物而使吸收液再生。
Ⅵ 催化汽油吸附脫硫裝置 屬於什麼領域
主要用於催化汽油的脫硫。S-Zorb催化汽油吸附脫硫裝置工藝技術,能回以較低的辛烷值損耗生產在答10ppm以下的低硫汽油,一般加氫難以脫去的噻吩類硫,該工藝較易脫除。該技術從吸附劑的開發至今約10年。1998年COP開始研製S-Zorb吸附劑,同期開始研究S-Zorb工藝技術,1999年吸附劑實現工業化,並建成中試實驗裝置,2001年4月Borger煉油廠工業示範裝置開工。2007年中國石化公司整體收購了S-Zorb工藝技術,對該專利技術具有完全擁有權。
Ⅶ 實驗室濕法脫硫試驗與大型火電廠濕法脫硫裝置有何不同
1、規模無法比擬,設備容量無法比擬。實驗室受場地限制、投資等限制,規模較小,氣回量少。
2、煙氣條件差別答很大。實際的燃煤煙氣脫硫,煙氣中成分非常復雜,粉塵,二氧化硫、氮氧化物、水蒸氣等等。實驗室氣體就比較單純了,除非你從鍋爐尾氣接管。
3、試驗裝置一般都是測試脫硫效果,對技術的穩定性無法檢驗。
總之,試驗是試驗,最終還要接受實踐的考驗。
Ⅷ 目前煙氣脫硫主要有哪些方法,說明其原理
一、脫硫技術
目前煙氣脫硫技術種類達幾十種,按脫硫過程是否加水和脫硫產物的干濕形態,煙氣脫硫分為:濕法、半干法、干法三大類脫硫工藝。濕法脫硫技術較為成熟,效率高,操作簡單。
1.濕法煙氣脫硫技術
優點:濕法煙氣脫硫技術為氣液反應,反應速度快,脫硫效率高,一般均高於90%,技術成熟,適用面廣。濕法脫硫技術比較成熟,生產運行安全可靠,在眾多的脫硫技術中,始終占據主導地位,占
分類:常用的濕法煙氣脫硫技術有石灰石-石膏法、間接的石灰石-石膏法、檸檬吸收法等。
2.干法煙氣脫硫技術
優點:干法煙氣脫硫技術為氣同反應,相對於濕法脫硫系統來說,設備簡單,佔地面積小、投資和運行費用較低、操作方便、能耗低、生成物便於處置、無污水處理系統等。
缺點:但反應速度慢,脫硫率低,先進的可達60-80%。但目前此種方法脫硫效率較低,吸收劑利用率低,磨損、結垢現象比較嚴重,在設備維護方面難度較大,設備運行的穩定性、可靠性不高,且壽命較短,限制了此種方法的應用。
分類:常用的干法煙氣脫硫技術有活性碳吸附法、電子束輻射法、荷電乾式吸收劑噴射法、金屬氧化物脫硫法等。
典型的干法脫硫系統是將脫硫劑(如石灰石、白雲石或消石灰)直接噴入爐內。以石灰石為例,在高溫下煅燒時,脫硫劑煅燒後形成多孔的氧化鈣顆粒,它和煙氣中的SO2反應生成硫酸鈣,達到脫硫的目的。
干法煙氣脫硫技術在鋼鐵行業中已經有應用於於大型轉爐和高爐的例子,對於中小型高爐該方法則不太適用。干法脫硫技術的優點是工藝過程簡單,無污水、污酸處理問題,能耗低,特別是凈化後煙氣溫度較高,有利於煙囪排氣擴散,不會產生「白煙」現象,凈化後的煙氣不需要二次加熱,腐蝕性小;其缺點是脫硫效率較低,設備龐大、投資大、佔地面積大,操作技術要求高。常見的干法脫硫技術有。
A.活性碳吸附法:
原理:SO2被活性碳吸附並被催化氧化為三氧化硫(SO3),再與水反應生成H2SO4,飽和後的活性碳可通過水洗或加熱再生,同時生成稀H2SO4或高濃度SO2。可獲得副產品H2SO4,液態SO2和單質硫,即可以有效地控制SO2的排放,又可以回收硫資源。該技術經西安交通大學對活性炭進行了改進,開發出成本低、選擇吸附性能強的ZL30,ZIA0,進一步完善了活性炭的工藝,使煙氣中SO2吸附率達到95.8%,達到國家排放標准。
B.電子束輻射法:
原理:用高能電子束照射煙氣,生成大量的活性物質,將煙氣中的SO2和氮氧化物氧化為SO3和二氧化氮(NO2),一步生成H2SO4和硝酸(NaNO3),並被氨(NH3)或石灰石(CaCO3)吸收劑吸收。
C.荷電乾式吸收劑噴射脫硫法(CD.SI):
原理:吸收劑以高速流過噴射單元產生的高壓靜電電暈充電區,使吸收劑帶有靜電荷,當吸收劑被噴射到煙氣流中,吸收劑因帶同種電荷而互相排斥,表面充分暴露,使脫硫效率大幅度提高。此方法為干法處理,無設備污染及結垢現象,不產生廢水廢渣,副產品還可以作為肥料使用,無二次污染物產生,脫硫率大於90%,而且設備單,適應性比較廣泛。但是此方法脫硫靠電子束加速器產生高能電子;對於一般的大型企業來說,需大功率的電子槍,對人體有害,故還需要防輻射屏蔽,所以運行和維護要求高。四川成都熱電廠建成一套電子脫硫裝置,煙中SO2的脫硫達到國家排放標准。
D.金屬氧化物脫硫法:
原理:根據SO2是一種比較活潑的氣體的特性,氧化錳(MnO)、氧化鋅(ZnO)、氧化鐵(Fe3O4)、氧化銅(CuO)等氧化物對SO2具有較強的吸附性,在常溫或低溫下,金屬氧化物對SO2起吸附作用,高溫情況下,金屬氧化物與SO2發生化學反應,生成金屬鹽。然後對吸附物和金屬鹽通過熱分解法、洗滌法等使氧化物再生。這是一種干法脫硫方法,雖然沒有污水、廢酸,不造成污染,但是此方法也沒有得到推廣,主要是因為脫硫效率比較低,設備龐大,投資比較大,操作要求較高,成本高。該技術的關鍵是開發新的吸附劑。
以上幾種SO2煙氣治理技術目前應用比較廣泛的,雖然脫硫率比較高,但是工藝復雜,運行費用高,防污不徹底,造成二次污染等不足,與我國實現經濟和環境和諧發展的大方針不相適應,故有必要對新的脫硫技術進行探索和研究。
3.半干法煙氣脫硫技術
半干法脫硫包括噴霧乾燥法脫硫、半干半濕法脫硫、粉末一顆粒噴動床脫硫、煙道噴射脫硫等。
A.噴霧乾燥法:
噴霧乾燥脫硫方法是利用機械或氣流的力量將吸收劑分散成極細小的霧狀液滴,霧狀液滴與煙氣形成比較大的接觸表面積,在氣液兩相之間發生的一種熱量交換、質量傳遞和化學反應的脫硫方法。一般用的吸收劑是鹼液、石灰乳、石灰石漿液等,目前絕大多數裝置都使用石灰乳作為吸收劑。一般情況下,此種方法的脫硫率65%~85%。其優點:脫硫是在氣、液、固三相狀態下進行,工藝設備簡單,生成物為干態的CaSO、CaSO,易處理,沒有嚴重的設備腐蝕和堵塞情況,耗水也比較少。缺點:自動化要求比較高,吸收劑的用量難以控制,吸收效率不是很高。所以,選擇開發合理的吸收劑是解決此方法面臨的新難題。
B.半干半濕法:
半干半濕法是介於濕法和干法之間的一種脫硫方法,其脫硫效率和脫硫劑利用率等參數也介於兩者之間,該方法主要適用於中小鍋爐的煙氣治理。這種技術的特點是:投資少、運行費用低,脫硫率雖低於濕法脫硫技術,但仍可達到70%tn,並且腐蝕性小、佔地面積少,工藝可靠。工業中常用的半干半濕法脫硫系統與濕法脫硫系統相比,省去了制漿系統,將濕法脫硫系統中的噴入Ca(OH):水溶液改為噴入CaO或Ca(OH):粉末和水霧。與干法脫硫系統相比,克服了爐內噴鈣法SO2和CaO反應效率低、反應時間長的缺點,提高了脫硫劑的利用率,且工藝簡單,有很好的發展前景。
C.粉末一顆粒噴動床半千法煙氣脫硫法:
技術原理:含SO2的煙氣經過預熱器進入粉粒噴動床,脫硫劑製成粉末狀預先與水混合,以漿料形式從噴動床的頂部連續噴人床內,與噴動粒子充分混合,藉助於和熱煙氣的接觸,脫硫與乾燥同時進行。脫硫反應後的產物以干態粉末形式從分離器中吹出。這種脫硫技術應用石灰石或消石灰做脫硫劑。具有很高的脫硫率及脫硫劑利用率,而且對環境的影響很小。但進氣溫度、床內相對濕度、反應溫度之間有嚴格的要求,在漿料的含濕量和反應溫度控制不當時,會有脫硫劑粘壁現象發生。
D.煙道噴射半干法煙氣脫硫:
該方法利用鍋爐與除塵器之間的煙道作為反應器進行脫硫,不需要另外加吸收容器,使工藝投資大大降低,操作簡單,需場地較小,適合於在我國開發應用。半干法煙道噴射煙氣脫硫即往煙道中噴人吸收劑漿液,漿滴邊蒸發邊反應,反應產物以干態粉末出煙道。
4.新興的煙氣脫硫方法
最近幾年,科技突飛猛進,環境問題已提升到法律高度。我國的科技工作者研製出了一些新的脫硫技術,但大多還處於試驗階段,有待於進一步的工業應用驗證。
A.硫化鹼脫硫法
由Outokumpu公司開發研製的硫化鹼脫硫法主要利用工業級硫化納作為原料來吸收SO2工業煙氣,產品以生成硫磺為目的。反應過程相當復雜,有Na2SO4、Na2SO3、Na2S203、S、Na2Sx等物質生成,由生成物可以看出過程耗能較高,而且副產品價值低,華南理工大學的石林經過研究表明過程中的各種硫的化合物含量隨反應條件的改變而改變,將溶液pH值控制在5.5—6.5之間,加入少量起氧化作用的添加劑TFS,則產品主要生成Na2S203,過濾、蒸發可得到附加值高的5H0˙Na2S203,而且脫硫率高達97%,反應過程為:SO2+Na2S=Na2S203+S。此種脫硫新技術已通過中試,正在推廣應用。
B.膜吸收法
以有機高分子膜為代表的膜分離技術是近幾年研究出的一種氣體分離新技術,已得到廣泛的應用,尤其在水的凈化和處理方面。中科院大連物化所的金美等研究員創造性地利用膜來吸收脫出SO2氣體,效果比較顯著,脫硫率達90%。過程是:他們利用聚丙烯中空纖維膜吸收器,以NaOH溶液為吸收液,脫除SO2氣體,其特點是利用多孔膜將氣體SO2氣體和NaOH吸收液分開,SO2氣體通過多孔膜中的孔道到達氣液相界面處,SO2與NaOH迅速反應,達到脫硫的目的。此法是膜分離技術與吸收技術相結合的一種新技術,能耗低,操作簡單,投資少。
C.微生物脫硫技術
根據微生物參與硫循環的各個過程,並獲得能量這一特點,利用微生物進行煙氣脫硫,其機理為:在有氧條件下,通過脫硫細菌的間接氧化作用,將煙氣中的SO2氧化成硫酸,細菌從中獲取能量。
生物法脫硫與傳統的化學和物理脫硫相比,基本沒有高溫、高壓、催化劑等外在條件,均為常溫常壓下操作,而且工藝流程簡單,無二次污染。國外曾以地熱發電站每天脫除5t量的H:S為基礎;計算微生物脫硫的總費用是常規濕法50%。無論對於有機硫還是無機硫,一經燃燒均可生成被微生物間接利用的無機硫SO2,因此,發展微生物煙氣脫硫技術,很具有潛力。四川大學的王安等人在實驗室條件下,選用氧化亞鐵桿菌進行脫硫研究,在較低的液氣比下,脫硫率達98%。
D、煙氣脫硫技術發展趨勢
目前已有的各種技術都有自己的優勢和缺陷,具體應用時要具體分析,從投資、運行、環保等各方面綜合考慮來選擇一種適合的脫硫技術。隨著科技的發展,某一項新技術韻產生都會涉及到很多不同的學科,因此,留意其他學科的最新進展與研究成果,並把它們應用到煙氣脫硫技術中是開發新型煙氣脫硫技術的重要途徑,例如微生物脫硫、電子束法脫硫等脫硫新技術,由於他們各自獨特的特點都將會有很大的發展空間。隨著人們對環境治理的日益重視和工業煙氣排放量的不斷增加,投資和運行費用少、脫硫效率高、脫硫劑利用率高、污染少、無二次污染的脫硫技術必將成為今後煙氣脫硫技術發展的主要趨勢。
各種各樣的煙氣脫硫技術在脫除SO2的過程中取得了一定的經濟、社會和環保效益,但是還存在一些不足,隨著生物技術及高新技術的不斷發展,電子束脫硫技術和生物脫硫等一系列高新、適用性強的脫硫技術將會代替傳統的脫硫方法。
二、脫硝技術
常見的脫硝技術中,根據氮氧化物的形成機理,降氮減排的技術措施可以分為兩大類:
一類是從源頭上治理。控制煅燒中生成NOx。其技術措施:①採用低氮燃燒器;②分解爐和管道內的分段燃燒,控制燃燒溫度;③改變配料方案,採用礦化劑,降低熟料燒成溫度。
另一類是從末端治理。控制煙氣中排放的NOx,其技術措施:①「分級燃燒+SNCR」,國內已有試點;②選擇性非催化還原法(SNCR),國內已有試點;③選擇性催化還原法(SCR),目前歐洲只有三條線實驗;③SNCR/SCR聯合脫硝技術,國內水泥脫硝還沒有成功經驗;④生物脫硝技術(正處於研發階段)。
國內的脫硝技術,尚屬探索示範階段,還未進行科學總結。各種設計工藝技術路線和裝備設施是否科學合理、運行是否可靠?脫硝效率、運行成本、能耗、二次污染物排放有多少等都將經受實踐的檢驗。
脫硝技術具體可以分為:
燃燒前脫硝:加氫脫硝
洗選燃燒中脫硝:
1)低溫燃燒
2)低氧燃燒
3)FBC燃燒技術
4)採用低NOx燃燒器
5)煤粉濃淡分離
6)煙氣再循環技術
燃燒後脫硝:
1)選擇性非催化還原脫硝(SNCR)
2)選擇性催化還原脫硝(SCR)
3)活性炭吸附
4)電子束脫硝技術
其中SNCR脫硝效率在大型燃煤機組中可達25%~40%,對小型機組可達80%。由於該法受鍋爐結構尺寸影響很大,多用作低氮燃燒技術的補充處理手段。其工程造價低、布置簡易、佔地面積小,適合老廠改造,新廠可以根據鍋爐設計配合使用。
而選擇性催化還原技術(SCR)是目前最成熟的煙氣脫硝技術,它是一種爐後脫硝方法,最早由日本於20世紀60~70年代後期完成商業運行,是利用還原劑(NH3,尿素)在金屬催化劑作用下,選擇性地與NOx反應生成N2和H2O,而不是被O2氧化,故稱為「選擇性」。目前世界上流行的SCR工藝主要分為氨法SCR和尿素法SCR2種。此2種方法都是利用氨對NOx的還原功能,在催化劑的作用下將NOx(主要是NO)還原為對大氣沒有多少影響的N2和水,還原劑為NH3。
目前,在SCR中使用的催化劑大多以TiO2為載體,以V2O5或V2O5-WO3或V2O5-MoO3為活性成分,製成蜂窩式、板式或波紋式三種類型。應用於煙氣脫硝中的SCR催化劑可分為高溫催化劑(345℃~590℃)、中溫催化劑(260℃~380℃)和低溫催化劑(80℃~300℃),不同的催化劑適宜的反應溫度不同。如果反應溫度偏低,催化劑的活性會降低,導致脫硝效率下降,且如果催化劑持續在低溫下運行會使催化劑發生永久性損壞;如果反應溫度過高,NH3容易被氧化,NOx生成量增加,還會引起催化劑材料的相變,使催化劑的活性退化。目前,國內外SCR系統大多採用高溫催化劑,反應溫度區間為315℃~400℃。該方法在實際應用中的優缺點如下。
優點:該法脫硝效率高,價格相對低廉,目前廣泛應用在國內外工程中,成為電站煙氣脫硝的主流技術。
缺點:燃料中含有硫分,燃燒過程中可生成一定量的SO3。添加催化劑後,在有氧條件下,SO3的生成量大幅增加,並與過量的NH3生成NH4HSO4。NH4HSO4具有腐蝕性和粘性,可導致尾部煙道設備損壞。雖然SO3的生成量有限,但其造成的影響不可低估。另外,催化劑中毒現象也不容忽視。
Ⅸ 固定床苯吸附脫硫實驗用加n2做載氣嗎
很明顯,煤基和天然氣基制甲醇和甲醇制烯烴的MTO裝置只適宜建設在管道運輸大連化物所開發的SD-TO工藝是用合成氣(或天然氣)在固定床反應器中