爐內(nèi)噴鈣:
將石灰石或消石灰直接噴入窯爐的高溫區(qū)。石灰石在高溫下分解成CaO,再與SO?反應(yīng)。
優(yōu)點(diǎn):系統(tǒng)最簡(jiǎn)單。
缺點(diǎn):反應(yīng)條件苛刻,效率較低(40%-60%),通常作為初步脫硫。
尾部煙氣干法/半干法脫硫:
這是在窯爐出口、除塵器之前的煙道上實(shí)施的脫硫系統(tǒng),是當(dāng)前的主流技術(shù)。上述工藝流程描述的就是這種技術(shù)。
根據(jù)反應(yīng)器的形式,可分為噴霧干燥法?和循環(huán)流化床法。
SDA:利用旋轉(zhuǎn)霧化器將石灰漿液霧化成極細(xì)的液滴,與煙氣接觸后水分迅速蒸發(fā),形成干粉副產(chǎn)品。它介于干法和濕法之間,但副產(chǎn)品是干態(tài)的。
CFB-FGD:在反應(yīng)塔內(nèi),煙氣與大量循環(huán)的脫硫劑顆粒形成流化床狀態(tài),劇烈湍流,混合極好,脫硫效率高(可達(dá)95%以上),鈣硫比低。
對(duì)于窯爐而言,干法/半干法脫硫是一種非常實(shí)用且經(jīng)濟(jì)的選擇。它通過在煙氣中噴入消石灰粉并輔以精確的增濕活化,在干燥狀態(tài)下高效地去除SO?。盡管其絕對(duì)脫硫效率可能略低于濕法,但其無廢水、系統(tǒng)簡(jiǎn)單、投資運(yùn)行成本低的核心優(yōu)勢(shì),使其在水泥、石灰、鋼鐵、陶瓷等行業(yè)的窯爐煙氣治理中占據(jù)了主導(dǎo)地位。在選擇時(shí),需要根據(jù)具體的排放標(biāo)準(zhǔn)、場(chǎng)地條件、投資預(yù)算和運(yùn)行成本進(jìn)行綜合權(quán)衡。
]]>脫硫劑制備與儲(chǔ)存系統(tǒng):
外購(gòu)的粉狀消石灰儲(chǔ)存在倉(cāng)罐中。
通過定量給料機(jī)和輸送設(shè)備,將消石灰送入后續(xù)系統(tǒng)。
反應(yīng)系統(tǒng):
噴射系統(tǒng):利用羅茨風(fēng)機(jī)提供的壓縮空氣,通過專用的噴槍將消石灰粉末均勻、高速地噴射到煙道或反應(yīng)器中。
反應(yīng)器/增濕塔:這是核心反應(yīng)場(chǎng)所。在這里,噴入的消石灰與煙氣充分混合。同時(shí),通過高壓水泵和雙流體噴嘴,向反應(yīng)器中噴入精細(xì)霧化的水珠,對(duì)煙氣進(jìn)行“增濕降溫活化”。
除塵系統(tǒng):
反應(yīng)后的煙氣攜帶大量固態(tài)副產(chǎn)物和未反應(yīng)的脫硫劑,進(jìn)入袋式除塵器。
在除塵器濾袋表面,未反應(yīng)的脫硫劑會(huì)形成一層“濾餅”,可以繼續(xù)與穿透的SO?反應(yīng),實(shí)現(xiàn)“二次脫硫”,進(jìn)一步提高脫硫效率。
灰循環(huán)與排放系統(tǒng):
為了節(jié)約脫硫劑,從除塵器收集下來的部分灰渣可以通過循環(huán)輸送系統(tǒng),再次送回反應(yīng)器入口進(jìn)行再利用。
剩余的副產(chǎn)物作為固體廢物排出,外運(yùn)處理。
優(yōu)勢(shì):
系統(tǒng)簡(jiǎn)單,占地小:特別適合現(xiàn)有窯爐的環(huán)保改造,對(duì)場(chǎng)地要求不高。
投資和運(yùn)行成本低:相對(duì)于濕法脫硫,設(shè)備和土建投資都較小,運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單。
無廢水排放:整個(gè)過程是干態(tài)的,避免了廢水處理難題。
對(duì)窯況適應(yīng)性強(qiáng):?jiǎn)⑼?焖伲苓m應(yīng)窯爐負(fù)荷的變化。
副產(chǎn)品為干態(tài):易于處理和運(yùn)輸,在水泥廠中有時(shí)可與原料一并處理。
挑戰(zhàn)與局限性:
脫硫效率相對(duì)有限:常規(guī)干法脫硫效率通常在80%-90%左右,難以達(dá)到濕法(>98%)的水平。但對(duì)于許多排放標(biāo)準(zhǔn)不是極端嚴(yán)格的窯爐來說已經(jīng)足夠。
脫硫劑消耗量大:由于氣固反應(yīng)效率問題,鈣硫比(Ca/S)通常較高(1.5以上),導(dǎo)致消石灰消耗量較大。
對(duì)操作要求高:噴水量和噴粉量的控制非常關(guān)鍵。水少了,反應(yīng)效率低;水多了,可能導(dǎo)致物料粘壁、堵塞,甚至腐蝕設(shè)備。
副產(chǎn)物價(jià)值低:產(chǎn)生的亞硫酸鈣和硫酸鈣混合物利用價(jià)值不高,通常作為固廢填埋。
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下面我將詳細(xì)闡述干法脫硫的主要好處:
系統(tǒng)簡(jiǎn)單,投資成本低:
干法脫硫工藝無需復(fù)雜的漿液制備和輸送系統(tǒng),也沒有吸收塔和噴淋層。設(shè)備結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單,因此初期建設(shè)投資通常低于濕法脫硫。
運(yùn)行費(fèi)用較低:
無需對(duì)漿液進(jìn)行加熱,能耗較低。
不需要處理大量的工藝水,節(jié)約了水資源費(fèi)和水處理成本。
設(shè)備簡(jiǎn)單,維護(hù)和檢修的工作量和成本也相對(duì)較低。
占地面積小:
由于省去了龐大的制漿系統(tǒng)和吸收塔,干法脫硫系統(tǒng)的設(shè)備緊湊,占地面積小,這對(duì)于場(chǎng)地受限的工廠改造項(xiàng)目尤其具有吸引力。
無廢水產(chǎn)生:
這是干法脫硫最顯著的優(yōu)勢(shì)之一。整個(gè)過程是干態(tài)的,不產(chǎn)生任何需要后續(xù)處理的脫硫廢水,避免了復(fù)雜的廢水處理系統(tǒng)和相應(yīng)的運(yùn)行成本及環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。
無“白煙”現(xiàn)象:
濕法脫硫后的煙氣飽和含水,排出后常會(huì)形成長(zhǎng)長(zhǎng)的“煙羽”(俗稱“白煙”),影響視覺觀感。干法脫硫后的煙氣溫度較高,含水量低,基本不會(huì)產(chǎn)生“白煙”問題。
產(chǎn)物處理相對(duì)簡(jiǎn)單:
反應(yīng)后的副產(chǎn)物是干態(tài)的粉狀物(主要是CaSO?、CaSO?和未反應(yīng)的吸收劑),可以直接用現(xiàn)有的除塵器(如布袋除塵器)收集。這些干灰便于運(yùn)輸和綜合利用,例如作為建筑材料添加劑或用于筑路。
操作簡(jiǎn)單,啟停方便:
系統(tǒng)啟動(dòng)和停機(jī)非常迅速,可以很好地適應(yīng)鍋爐負(fù)荷的變化,特別適合間歇性運(yùn)行的工況。
腐蝕性問題小:
設(shè)備和煙道內(nèi)處于干態(tài)環(huán)境,避免了濕法脫硫中常見的低溫腐蝕和結(jié)垢問題,對(duì)設(shè)備的材質(zhì)要求較低,使用壽命更長(zhǎng)。
特別適合缺水地區(qū):在水資源匱乏的地區(qū),干法脫硫無需消耗大量工藝水,優(yōu)勢(shì)極為明顯。
適合中小型鍋爐:對(duì)于處理氣量不大、SO?濃度不高的煙氣(如工業(yè)鍋爐、燒結(jié)機(jī)、垃圾焚燒爐等),干法脫硫在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上都是非常理想的選擇。
易于改造:對(duì)現(xiàn)有工廠進(jìn)行脫硫改造時(shí),因其占地小、系統(tǒng)簡(jiǎn)單,更容易集成到原有系統(tǒng)中。
這是目前世界上應(yīng)用最廣、技術(shù)最成熟的脫硫技術(shù),尤其適用于大型燃煤發(fā)電機(jī)組(通常認(rèn)為300MW及以上機(jī)組幾乎全部采用此技術(shù))。
工作原理:
利用石灰石粉制成漿液作為吸收劑,在吸收塔內(nèi)與煙氣逆流接觸。煙氣中的SO?與漿液中的碳酸鈣發(fā)生化學(xué)反應(yīng),被吸收脫除。最終產(chǎn)物是二水石膏,即石膏。
優(yōu)點(diǎn):
脫硫效率極高:可達(dá)95%以上,甚至99%,能夠滿足最嚴(yán)格的環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)。
技術(shù)成熟,運(yùn)行可靠:已有數(shù)十年的大規(guī)模應(yīng)用歷史,系統(tǒng)可用率超過98%。
吸收劑資源豐富,價(jià)格低廉:石灰石來源廣泛,成本低。
副產(chǎn)物可資源化利用:產(chǎn)生的石膏純度較高,可用于生產(chǎn)建材(如紙面石膏板、水泥緩凝劑等),產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益,避免固體廢物堆積。
缺點(diǎn):
系統(tǒng)復(fù)雜,占地面積大。
初始投資和運(yùn)行成本較高(但單位脫硫成本低)。
耗水量大。
存在廢水處理問題。
對(duì)煙氣溫度有影響,需要配套煙氣再熱系統(tǒng)(GGH)以防止“白煙”和腐蝕煙囪。
適用領(lǐng)域:?大型燃煤電廠、鋼鐵燒結(jié)機(jī)、大型工業(yè)鍋爐等處理大氣量、高濃度SO?煙氣的場(chǎng)景。
雖然濕法是主流,但在特定情況下,其他工藝也可能是“首選”。
代表技術(shù): 旋轉(zhuǎn)噴霧半干法、循環(huán)流化床法
特點(diǎn):
使用石灰或消石灰粉作為吸收劑,反應(yīng)產(chǎn)物為干態(tài)粉末。
耗水量少,無廢水產(chǎn)生。
系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單,投資和運(yùn)行成本低于濕法。
脫硫效率中等(一般80%-90%),副產(chǎn)物利用價(jià)值較低。
首選場(chǎng)景:
中小型鍋爐、工業(yè)窯爐。
水資源匱乏的地區(qū)。
煙氣硫含量不高的項(xiàng)目。
作為尾端深度脫硫的預(yù)處理工藝。
工作原理:?采用氨水或液氨作為吸收劑,副產(chǎn)物為硫酸銨(一種化肥)。
優(yōu)點(diǎn):
脫硫效率高,可達(dá)95%以上。
副產(chǎn)物價(jià)值高,是優(yōu)質(zhì)的化肥,經(jīng)濟(jì)效益好。
無固體廢物,避免了石膏堆場(chǎng)的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。
缺點(diǎn):
氨易揮發(fā),可能存在“氣溶膠”問題,導(dǎo)致煙囪冒“藍(lán)煙/黃煙”。
對(duì)設(shè)備防腐要求高。
氨逃逸控制是關(guān)鍵難題。
吸收劑(氨)成本較高且價(jià)格波動(dòng)大。
首選場(chǎng)景:
附近有穩(wěn)定、廉價(jià)氨源的化工廠、焦化廠、化肥廠等。
對(duì)副產(chǎn)物有明確消納渠道(如配套化肥廠)的項(xiàng)目。
工作原理:?使用NaOH或Na?CO?(純堿)作為吸收劑,反應(yīng)活性極高。
優(yōu)點(diǎn):
脫硫效率極高(>99%),反應(yīng)速度快。
系統(tǒng)不易結(jié)垢堵塞。
副產(chǎn)物為亞硫酸鈉或硫酸鈉,可用于化工行業(yè)。
缺點(diǎn):
吸收劑(燒堿)成本非常高昂,不適合處理大氣量、高硫濃度的煙氣。
副產(chǎn)物銷路和價(jià)值是關(guān)鍵。
首選場(chǎng)景:
煙氣量不大但硫濃度波動(dòng)大、要求脫硫效率極高的場(chǎng)合,如玻璃窯爐、危廢焚燒、小型工業(yè)爐窯等。
常用于濕法脫硫的應(yīng)急備用系統(tǒng)或尾部深度凈化單元。
這是濕法脫硫最核心的優(yōu)勢(shì)。
效率高:脫硫效率通常可以穩(wěn)定達(dá)到?95%?以上,甚至可達(dá)?98%-99%。這對(duì)于處理高硫煤(硫分含量高的煤)燃燒產(chǎn)生的煙氣或需要滿足極其嚴(yán)格排放標(biāo)準(zhǔn)的地區(qū)至關(guān)重要。
穩(wěn)定可靠:系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,能夠適應(yīng)鍋爐負(fù)荷的變化,持續(xù)高效地去除SO?。
歷史悠久:濕法脫硫技術(shù)自20世紀(jì)70年代開始商業(yè)化應(yīng)用,已有超過50年的發(fā)展歷史,積累了極其豐富的設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)行和維護(hù)經(jīng)驗(yàn)。
可借鑒經(jīng)驗(yàn)多:全球有成千上萬的套裝置在運(yùn)行,技術(shù)供應(yīng)商眾多,參考案例豐富,降低了新技術(shù)可能帶來的不確定性風(fēng)險(xiǎn)。
主要吸收劑:最常用的吸收劑是石灰石(CaCO?),它是自然界中最豐富的礦物質(zhì)之一,儲(chǔ)量大、分布廣、價(jià)格便宜。
其他選擇:也可以使用生石灰(CaO)、熟石灰(Ca(OH)?)等,賦予了系統(tǒng)一定的靈活性。
規(guī)模效應(yīng):非常適合大型燃煤機(jī)組(如300MW、600MW、1000MW及以上)的煙氣處理,單塔處理能力巨大。
適應(yīng)高濃度:能夠有效處理SO?初始濃度很高的煙氣。
主要副產(chǎn)品:濕法脫硫的副產(chǎn)品通常是石膏(CaSO?·2H?O)。
商業(yè)價(jià)值:如果對(duì)脫硫石膏進(jìn)行進(jìn)一步的洗滌、脫水、凈化處理,生產(chǎn)出的商品石膏純度很高,可以作為建筑材料,用于生產(chǎn)石膏板、水泥緩凝劑等,實(shí)現(xiàn)“變廢為寶”,產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益,部分抵消運(yùn)行成本。
脫硫效率極高
這是其最核心的優(yōu)勢(shì)。在設(shè)計(jì)和運(yùn)行良好的情況下,其脫硫效率通常可以穩(wěn)定達(dá)到95%以上,甚至可達(dá)99%。能夠輕松滿足全球最嚴(yán)格的超低排放標(biāo)準(zhǔn)(例如,煙氣中SO?濃度低于35mg/m3)。
吸收劑資源豐富、價(jià)格低廉
石灰石(主要成分CaCO?)是地球上最常見的礦石之一,來源廣泛,儲(chǔ)量巨大。這使得吸收劑的獲取成本非常低,且供應(yīng)穩(wěn)定,為系統(tǒng)的長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)運(yùn)行奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
副產(chǎn)物可資源化利用
該技術(shù)的脫硫副產(chǎn)物是二水硫酸鈣(CaSO?·2H?O),也就是石膏。
通過進(jìn)一步的氧化和脫水處理,可以生產(chǎn)出商業(yè)等級(jí)的脫硫石膏。
脫硫石膏品質(zhì)良好,可用于生產(chǎn)水泥緩凝劑、石膏板、石膏砌塊等建筑材料,實(shí)現(xiàn)變廢為寶,創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益,避免了固體廢棄物堆埋產(chǎn)生的環(huán)境問題和成本。
技術(shù)成熟,運(yùn)行可靠性高
該技術(shù)自20世紀(jì)70年代開始大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用,已有超過50年的發(fā)展歷史。
系統(tǒng)流程、設(shè)備設(shè)計(jì)、防腐措施等都已非常完善,運(yùn)行可靠,可用率高達(dá)98%以上(即脫硫裝置的運(yùn)行時(shí)間與主機(jī)運(yùn)行時(shí)間之比),能保證與發(fā)電主機(jī)同步穩(wěn)定運(yùn)行。
對(duì)煤種適應(yīng)性強(qiáng)
無論燃煤的硫分是高還是低,該技術(shù)都能通過調(diào)整吸收塔液氣比(L/G)、漿液pH值、吸收劑粒度等運(yùn)行參數(shù)來有效應(yīng)對(duì),保持高脫硫效率。這種靈活性對(duì)于需要燃燒多種來源煤炭的電廠至關(guān)重要。
初始投資與運(yùn)行成本的性價(jià)比高
雖然其初始投資相對(duì)一些干法、半干法技術(shù)(如循環(huán)流化床法)而言較高,但考慮到其極長(zhǎng)的設(shè)備壽命(與主機(jī)同步)、極低的吸收劑成本和副產(chǎn)物帶來的收益,其長(zhǎng)期運(yùn)行成本(Life-cycle Cost)?具有顯著優(yōu)勢(shì)。
對(duì)于大型機(jī)組(如300MW以上),其規(guī)模效應(yīng)使得單位千瓦的投資和運(yùn)行成本更低,經(jīng)濟(jì)性尤為突出。
副產(chǎn)物產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益
如上文所述,高品質(zhì)脫硫石膏的銷售可以部分抵消脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行成本,這是許多其他脫硫技術(shù)(產(chǎn)生廢渣的技術(shù))所不具備的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。
具有協(xié)同除塵效果
濕法脫硫吸收塔(特別是噴淋塔)本身也是一個(gè)高效的濕式洗滌器。在脫除SO?的同時(shí),對(duì)煙氣中的細(xì)微粉塵顆粒物(PM2.5)、硫酸霧、氣溶膠等也有顯著的去除作用,一般具有50%-70%?的協(xié)同除塵效率,有助于進(jìn)一步降低顆粒物排放。
可與其他污染物控制技術(shù)結(jié)合
該技術(shù)易于與后續(xù)的濕式電除塵器(WESP)?耦合,實(shí)現(xiàn)對(duì)超細(xì)顆粒物和酸霧的最終精處理,實(shí)現(xiàn)“超低排放”甚至“近零排放”。
也有技術(shù)路線將其與臭氧脫硝等技術(shù)結(jié)合,在同一塔內(nèi)實(shí)現(xiàn)硫、硝、汞等多污染物的協(xié)同脫除。
負(fù)責(zé)將鍋爐出來的原煙氣引入吸收塔,并將脫硫后的凈煙氣排入煙囪。
煙道、擋板門:
原煙氣擋板門:?位于脫硫系統(tǒng)入口,用于隔離脫硫系統(tǒng)與鍋爐煙氣。
凈煙氣擋板門:?位于脫硫系統(tǒng)出口,用于隔離脫硫系統(tǒng)與煙囪。
旁路擋板門:?(在老式系統(tǒng)中非常重要)在脫硫系統(tǒng)故障、檢修或啟動(dòng)時(shí),讓煙氣直接進(jìn)入煙囪,保證機(jī)組不停機(jī)。現(xiàn)在很多新系統(tǒng)出于安全考慮已不再設(shè)置旁路。
增壓風(fēng)機(jī) :?用于克服脫硫系統(tǒng)(特別是吸收塔)造成的煙氣阻力,保證鍋爐引風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行。是系統(tǒng)中的主要耗電設(shè)備之一。
煙氣換熱器 :
作用:?用溫度較高的原煙氣(~130℃)加熱脫硫后的冷凈煙氣(~50℃),使其從煙囪排出時(shí)達(dá)到~80℃以上,提升煙氣的抬升高度,避免“煙羽”下沉,并減輕對(duì)煙囪的腐蝕。
類型:?主要有回轉(zhuǎn)式(類似空預(yù)器)和管式兩種。目前也有許多電廠采用不設(shè)GGH的“濕煙囪”方案,通過采用防腐煙囪并論證環(huán)境影響來節(jié)省投資和運(yùn)維成本。
這是發(fā)生脫硫反應(yīng)的核心容器,內(nèi)部包含多種關(guān)鍵設(shè)備。
吸收塔塔體:?通常為大型噴淋空塔,采用耐腐蝕材料(如碳鋼+玻璃鱗片樹脂襯里或合金材料)。
噴淋層:?位于吸收塔中部,由多個(gè)噴嘴組成。其作用是將石灰石漿液霧化成無數(shù)細(xì)小液滴,極大地增加氣液接觸面積,從而提高脫硫效率。通常設(shè)置3-5層。
循環(huán)泵:?每個(gè)噴淋層對(duì)應(yīng)一臺(tái)循環(huán)泵,將漿液池中的漿液輸送到噴淋層。泵的啟停數(shù)量是調(diào)節(jié)脫硫效率的主要手段之一,是系統(tǒng)的另一個(gè)主要耗電設(shè)備。
除霧器 :?位于吸收塔頂部,凈煙氣出口之前。其作用是去除凈煙氣中攜帶的漿液小液滴,防止煙氣帶水對(duì)下游煙道和煙囪造成腐蝕。通常設(shè)置2-3級(jí),并配有沖洗水系統(tǒng)定期清洗,防止結(jié)垢堵塞。
攪拌器 :?安裝在吸收塔漿液池底部,防止?jié){液中的固體顆粒(石灰石、石膏)沉淀結(jié)垢,保證漿液均勻混合,促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)。
氧化空氣系統(tǒng):
氧化風(fēng)機(jī):?為漿液池提供壓縮空氣。
氧化分布管/噴槍: 將空氣均勻鼓入漿液池底部,將脫硫反應(yīng)生成的亞硫酸鈣 強(qiáng)制氧化成硫酸鈣 ,即石膏 。
負(fù)責(zé)處理反應(yīng)后的產(chǎn)物。
石灰石漿液制備系統(tǒng):
石灰石儲(chǔ)倉(cāng):?儲(chǔ)存粒徑較小的石灰石粉(或塊料倉(cāng),需要后續(xù)磨制)。
球磨機(jī)/立磨 :?如果來料是塊狀,則需要磨機(jī)將其磨成粉末。
石灰石漿液箱 & 攪拌器:?將石灰石粉與工藝水混合,配制成一定濃度(通常20-30%)的漿液,供吸收塔使用。
石膏脫水系統(tǒng):
石膏排出泵:?將吸收塔漿液池中濃度約15-20%的石膏漿液抽出,送至脫水系統(tǒng)。
石膏旋流器 :?一級(jí)脫水設(shè)備,利用離心力將漿液濃縮至含水量40-50%的稀石膏膏體。
真空皮帶脫水機(jī) :?核心脫水設(shè)備。石膏稀膏體在濾布上通過真空抽吸,進(jìn)一步脫水,最終得到含水量小于10%的干燥石膏餅,可作為商品石膏外售。
工藝水系統(tǒng):?為整個(gè)系統(tǒng)提供水源,包括吸收塔補(bǔ)水、除霧器沖洗水、漿液泵/攪拌機(jī)的密封冷卻水等。
廢水處理系統(tǒng):?脫硫系統(tǒng)運(yùn)行中會(huì)富集氯離子、重金屬等有害物質(zhì),為維持系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)平衡,必須排出一部分廢水。這部分廢水需要專門的廢水處理裝置進(jìn)行處理,達(dá)標(biāo)后排放。
DCS控制系統(tǒng):?分散控制系統(tǒng),用于集中監(jiān)控和自動(dòng)調(diào)節(jié)整個(gè)脫硫過程的參數(shù)(如pH值、液位、密度、壓力、流量等),是現(xiàn)代脫硫裝置高效、穩(wěn)定運(yùn)行的大腦。
石灰石-石膏濕法脫硫是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,其核心設(shè)備是吸收塔,圍繞著它配套了煙氣處理、漿液制備、產(chǎn)物脫水以及自動(dòng)控制等設(shè)備。這些設(shè)備共同協(xié)作,才能實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定、可靠的二氧化硫脫除。
]]>導(dǎo)熱油爐的脫硫原理與電站鍋爐相同,但因其規(guī)模小、煙氣量少、參數(shù)不同,在設(shè)備選擇和系統(tǒng)設(shè)計(jì)上更有針對(duì)性,通常采用更為緊湊、投資和運(yùn)行成本較低的技術(shù)。
對(duì)于中小型的導(dǎo)熱油爐,最常用、最經(jīng)濟(jì)有效的技術(shù)是鈉堿法噴霧干燥脫硫或循環(huán)流化床脫硫。這種方法結(jié)合了堿法的高效率和干法/半干法的簡(jiǎn)單性。
一套典型的用于導(dǎo)熱油爐的鈉堿法脫硫系統(tǒng)主要包括:
脫硫塔(反應(yīng)塔):
功能:是SO?被去除的核心場(chǎng)所。
結(jié)構(gòu):通常為立式圓筒形塔體,頂部或中部設(shè)置噴霧裝置。
吸收劑制備與供應(yīng)系統(tǒng):
溶堿罐/攪拌罐:用于將袋裝的純堿或燒堿粉末與清水混合,攪拌配制成一定濃度的溶液。
供應(yīng)泵:將配制好的堿液輸送至脫硫塔頂部的霧化系統(tǒng)。
霧化系統(tǒng):
核心設(shè)備:雙流體霧化噴嘴(或旋轉(zhuǎn)霧化器)。它利用壓縮空氣的巨大能量將堿液充分霧化成極其細(xì)小的液滴(幾十到上百微米),形成巨大的比表面積,與煙氣高效混合反應(yīng)。
這是系統(tǒng)的關(guān)鍵部件,霧化效果直接決定脫硫效率。
自動(dòng)化控制系統(tǒng)(PLC控制柜):
功能:這是系統(tǒng)的“大腦”。
控制邏輯:系統(tǒng)根據(jù)導(dǎo)熱油爐的負(fù)荷(可通過主電機(jī)電流或煙氣量判斷)和煙氣出口的SO?在線監(jiān)測(cè)儀反饋的濃度信號(hào),自動(dòng)調(diào)節(jié)堿液供應(yīng)泵的頻率和計(jì)量閥的開度,精確控制堿液的噴射量。實(shí)現(xiàn)“按需脫硫”,避免浪費(fèi),保證穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。
下游的除塵設(shè)備(與脫硫系統(tǒng)配套使用):
功能:捕獲脫硫反應(yīng)后產(chǎn)生的干粉狀副產(chǎn)物和煙氣中原有的粉塵。
常用設(shè)備:布袋除塵器。其濾袋表面的粉塵層(預(yù)涂層)還能進(jìn)一步吸收未反應(yīng)完全的SO?,提高整體脫硫效率。
脫硫效率高:可達(dá)90%以上,輕松滿足各地環(huán)保要求(如小于50mg/m3或35mg/m3)。
系統(tǒng)簡(jiǎn)單,投資和運(yùn)行成本低:相對(duì)于石灰石-石膏濕法,設(shè)備緊湊,占地面積小,非常適用于工業(yè)鍋爐/導(dǎo)熱油爐這種規(guī)模。
無廢水產(chǎn)生:屬于半干法過程,最終產(chǎn)物是干粉,只需處理固體廢物,沒有復(fù)雜的廢水處理問題。
反應(yīng)產(chǎn)物易處理:產(chǎn)生的亞硫酸鈉/硫酸鈉混合物為中性干粉,收集后作為工業(yè)固體廢物處理即可。
不易結(jié)垢堵塞:鈉鹽溶解度遠(yuǎn)高于鈣鹽,系統(tǒng)不易發(fā)生結(jié)垢和堵塞,維護(hù)簡(jiǎn)單。
對(duì)于導(dǎo)熱油爐脫硫,基于鈉堿法的噴霧干燥脫硫系統(tǒng)是目前市場(chǎng)上最成熟、最普遍、性價(jià)比最高的選擇。它通過PLC系統(tǒng)智能控制堿液噴射量,與后端布袋除塵器高效協(xié)同,能穩(wěn)定可靠地幫助導(dǎo)熱油爐用戶達(dá)到嚴(yán)格的二氧化硫超低排放標(biāo)準(zhǔn)。
]]>鍋爐脫硫技術(shù)可分為三大類:燃燒前脫硫、燃燒中脫硫和燃燒后脫硫(煙氣脫硫)。其中,煙氣脫硫( FGD)?是目前應(yīng)用最廣泛、最成熟的技術(shù)。
1. 煙氣脫硫(FGD) – 主流技術(shù)
根據(jù)脫硫劑的種類和副產(chǎn)物的形態(tài),主要分為濕法、干法和半干法。
濕法脫硫
原理:?采用堿性物質(zhì)(如石灰石、生石灰)的漿液作為吸收劑,在吸收塔內(nèi)與煙氣中的SO?充分接觸并發(fā)生化學(xué)反應(yīng),從而將其去除。
代表技術(shù):石灰石-石膏法
過程:?將石灰石(CaCO?)粉磨成漿液,泵入吸收塔。煙氣從塔底進(jìn)入,與自上而下的漿液逆流接觸。SO?與漿液反應(yīng)生成亞硫酸鈣,進(jìn)而被強(qiáng)制氧化生成副產(chǎn)品石膏(CaSO?·2H?O)。
特點(diǎn):
優(yōu)點(diǎn):?脫硫效率極高(>95%),技術(shù)成熟,應(yīng)用最廣。
缺點(diǎn):?系統(tǒng)復(fù)雜,投資和運(yùn)行成本高,存在廢水處理問題,煙氣需要再加熱以防止“白煙”和腐蝕。
其他濕法:?氨法、鈉堿法等。
干法/半干法脫硫
原理:?采用干態(tài)或霧化的吸收劑(如消石灰、生石灰)在干燥或半干燥狀態(tài)下與SO?反應(yīng),生成干態(tài)的粉狀副產(chǎn)物。
代表技術(shù):噴霧干燥法(SDA)
過程:?將生石灰制成石灰漿液,然后通過高速旋轉(zhuǎn)的霧化器在吸收塔內(nèi)霧化成極細(xì)的液滴。這些液滴與熱煙氣接觸,一方面水分迅速蒸發(fā),另一方面與SO?發(fā)生反應(yīng),最終形成干燥的粉末狀副產(chǎn)物。
特點(diǎn):
優(yōu)點(diǎn):?系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單,投資和運(yùn)行成本低于濕法,無廢水產(chǎn)生,產(chǎn)物為干粉易于處理。
缺點(diǎn):?脫硫效率(80-90%)通常低于濕法,吸收劑消耗量較大。
其他干法:?循環(huán)流化床(CFB)脫硫技術(shù)、爐內(nèi)噴鈣等。
2. 燃燒前脫硫
在燃料燃燒前,通過洗選、轉(zhuǎn)化等方式去除燃料中的部分硫分。例如,煤炭洗選可以去除大部分無機(jī)硫。這種方法只能部分脫硫,不能替代煙氣脫硫。
3. 燃燒中脫硫(爐內(nèi)脫硫)
在燃燒過程中,向爐內(nèi)直接加入石灰石等吸收劑,使其與燃燒產(chǎn)生的SO?反應(yīng)。此法脫硫效率較低,通常需與后續(xù)脫硫工藝配合使用。
鍋爐脫硫,特別是煙氣脫硫(FGD),是現(xiàn)代工業(yè)鍋爐和電站鍋爐必不可少的環(huán)保設(shè)施。其中,石灰石-石膏濕法脫硫因其極高的脫硫效率成為大型鍋爐的首選技術(shù);而干法/半干法脫硫則因其投資少、無廢水等優(yōu)點(diǎn),在中小型鍋爐和缺水地區(qū)應(yīng)用較多。
]]>濕法脫硫采用堿性物質(zhì)的水溶液或漿液作為吸收劑,在濕態(tài)下與SO?反應(yīng),產(chǎn)物也為濕態(tài)。
原理:?在吸收塔內(nèi),煙氣與吸收劑漿液充分接觸,SO?被漿液吸收并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。
代表工藝:石灰石-石膏法 (應(yīng)用最廣,占90%以上)
最終產(chǎn)物:?商品級(jí)石膏,可用于建材行業(yè)。
優(yōu)點(diǎn):?脫硫效率極高(>95%),技術(shù)成熟,應(yīng)用廣泛,副產(chǎn)物可利用。
缺點(diǎn):?系統(tǒng)復(fù)雜,投資和運(yùn)行成本高,耗水量大,存在廢水處理問題。
半干法采用霧化的堿性漿液作為吸收劑,在反應(yīng)塔內(nèi),煙氣的熱量使吸收劑霧滴干燥,同時(shí)在干、濕兩種狀態(tài)下與SO?發(fā)生反應(yīng)。
原理:?將生石灰加水消化制成熟石灰漿液,然后將其精細(xì)霧化噴入吸收塔。微小的液滴與熱煙氣接觸,同時(shí)發(fā)生傳熱(水分蒸發(fā))和傳質(zhì)(SO?被吸收)。
代表工藝:旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法
最終產(chǎn)物:?干態(tài)粉末混合物(含亞硫酸鈣、硫酸鈣、飛灰和未反應(yīng)的吸收劑)。
優(yōu)點(diǎn):?耗水量少,無廢水排放,系統(tǒng)比濕法簡(jiǎn)單。
缺點(diǎn):?脫硫效率較濕法低(80-90%),吸收劑消耗量大,副產(chǎn)物利用價(jià)值較低。
干法采用干燥的堿性粉末作為吸收劑或吸附劑,在干態(tài)下與SO?反應(yīng),反應(yīng)產(chǎn)物也是干態(tài)的。
原理:?將堿性吸收劑(如消石灰粉)直接噴入煙氣中,在反應(yīng)器內(nèi)吸收劑與SO?發(fā)生氣固兩相反應(yīng)。
代表工藝:循環(huán)流化床干法脫硫
詳細(xì)過程:
吸收劑粉末在流化床反應(yīng)塔內(nèi)與煙氣充分混合接觸。
為了維持反應(yīng)效率,通常需要向煙氣中噴入少量水霧,以降低煙氣溫度、提高吸收劑活性,但水量嚴(yán)格控制,最終產(chǎn)物保持干態(tài)。
反應(yīng)后的固體物料大部分通過除塵器收集下來,其中未反應(yīng)的吸收劑可再次循環(huán)噴入反應(yīng)塔,提高利用率。
最終產(chǎn)物:?干態(tài)粉末混合物。
優(yōu)點(diǎn):?無廢水、流程簡(jiǎn)單、投資和運(yùn)行成本較低、占地小。
缺點(diǎn):?脫硫效率相對(duì)較低(70-90%),吸收劑消耗量大,副產(chǎn)物難以利用。