湿法烟气脱硫技术及运行经济性分析

ads

湿法烟气脱硫技术及运行经济性分析

张文卓

内蒙古国华呼伦贝尔发电有限公司 内蒙古 呼伦贝尔 021025

摘要:煤炭是中国的主要能源,在中国目前的一次能源的生产和消费结构中,煤炭约占70%。而且在相当长的一段时间内不会改变。而大气污染严重破坏了生态环境、危害人体的呼吸系统、加大了癌症的发病率,甚至影响人类基因造成遗传疾病。如何有效地消减二氧化硫的排放量,控制二氧化硫对大气污染,保护大气环境质量是目前及未来相当长时间内环境保护的重要课题之一。本文分析了湿法烟气脱硫技术及运行经济性分析。

关键词:烟气脱硫;磷矿浆;二氧化硫;技术经济

大气污染严重破坏了生态环境、危害人体的呼吸系统、加大了癌症的发病率,甚至影响人类基因造成遗传疾病。如何有效地消减二氧化硫的排放量,控制二氧化硫对大气污染,保护大气环境质量是目前及未来相当长时间内环境保护的重要课题之一。

一、系统的组成及设备

1.系统组成。烟气脱硫系统一般由石灰石与浆液制备系统、脱硫系统、石膏脱水系统组成。这三部分需要根据具体的情况而定,可以外购石灰粉直接将其配成浆液,石膏的脱水需要根据市场来确定。烟气脱硫系统包括以下部分:由烟气通道、膨胀节、脱硫风机、换热器和脱硫塔等组成的烟气系统;浆液循环系统,石膏浆的派出系统,强氧化系统,冲洗水系统。

2.系统设备。烟气系统最主要的系统是脱硫风机,其类型有三种:离心风机、动叶/静叶可调轴流风机。各有各的特点,需要根据具体的情况进行选定。由于脱硫风机与锅炉的引风机都是进行串行连接的,所以,它们的选型基本相同。有些时候也可以将他们合并为一台。典型的脱硫系统,风机的配置主要有四种:进口侧、出口侧、处理过的烟气进口侧、出口侧。原烟气进口侧:烟气是干的,温度高,含有大量的粉尘,流量大,风机的容量要大,耗电量高,磨损重。出口侧:温度低,烟气量较少,需要注意两个方面:由于密封气体是湿气,经过反应之后,会腐蚀设备;由于硫风机在出气口侧,原烟气处于负压状态,可能带入部分湿烟气,造成腐蚀。因此都需要进行防腐蚀。净气进口侧:烟气的温度低,为饱和的湿润气,烟气量较小,呈酸性,需要考虑防腐蚀,另外,由于净气侧的压力较大,如果密封性不好,可能造成湿润气泄漏,因此,出气口侧需要做防腐处理。净气出口侧:温度约在80度左右,湿度较大,气流量较大,气压较大,容易造成净气泄漏,需要考虑进行考虑防腐措施,并会造成脱硫率下降等后果。通过以上的叙述,可以得出:脱硫风机需要优先考虑原烟气进气口,虽然具有风量大、能耗高等缺点,因风机不需要防腐处理,成本相对较低,维护的任务较少,利于生产者的管理,同时,在国内就能够采购,利于实现国产化。

二、湿法烟气脱硫工艺及特点

1.石灰石-石膏法。石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术(简称钙法脱硫)是目前技术最为成熟、应用最广泛的烟气脱硫技术。该法多应用于火力发电行业及现代煤化工企业,其原理是用石灰石(通常石灰石中氧化钙的含量在51.5%~54.88%)或石灰的浆液作为吸收剂,在喷淋塔内喷散成小液滴,与含有SO2的烟气进行逆流接触,发生化学反应,生成亚硫酸钙,再通入空气将亚硫酸钙氧化为硫酸钙(石膏)。

2.钠碱法。钠碱法烟气脱硫是一种高效脱硫技术,多应用于需要硫酸钠原料的企业,适用于中低硫煤。它是以氢氧化钠作为脱硫剂,与烟气中的SO2反应,生成亚硫酸钠和亚硫酸氢钠,通过加入新鲜脱硫剂来调节溶液pH值,使溶液保持较高的脱硫率。目前钠碱法在烟气脱硫的同时脱除烟气中氮氧化物成为近期研究热点。在紫外线的照射下,向氢氧化钠溶液中加入双氧水,同时脱除烟气中的NO和SO2。

3.氨法。氨法烟气脱硫是用氨水或液氨来吸收烟气中的SO2,生成亚硫酸铵或硫酸氢铵,通过加入新鲜的氨水调节吸收液的pH值,以保持高的脱硫效率,亚硫酸铵再被空气氧化为硫酸铵,硫酸铵浆液可以直接应用于具有复混肥生产的企业和工业园区的下一工序,也可以经浓缩、离心、干燥得到固体硫酸铵产品。

4.镁法。镁法烟气脱硫是将氧化镁粉末与工艺水按一定比例混合配制成氢氧化镁浆液,与含有SO2的烟气接触,发生化学反应,生成亚硫酸镁或亚硫酸氢镁,部分亚硫酸镁被空气氧化为硫酸镁的方法。该法脱硫剂为氢氧化镁,是仅次与石灰石的廉价的碱。低pH值、高硫酸根有利于氢氧化镁的溶解,氢氧化镁溶解越多,颗粒半径越小,越有利于二氧化硫的吸收。副产物亚硫酸镁或硫酸镁常见处理方式为“氧化镁再生-二氧化硫制酸”和“镁盐制肥”。

5.有机胺法。有机胺再生脱硫法是一种新兴的湿法烟气脱硫技术,是壳牌公司子公司康世富科技公司持有的一项专利技术。它是利用有机胺溶液的碱性吸收烟气中的SO2气体,吸收后的富胺通过解吸,使得有机胺再生并且回收高纯度的SO2,有机胺循环使用,收集的SO2气体可用来生产硫酸、硫磺或液态二氧

化硫。

  1. 海水法。海水法脱硫是利用天然海水的弱碱性(pH值为7.8~8.3,含有可溶碳酸钠和碳酸钙),经过一系列物理、化学反应来吸收烟气中的SO2的湿法脱硫技术。烟气中SO2首先进入海水生成亚硫酸,亚硫酸的氢离子与海水中碳酸盐反应,形成了一定硫容量的吸收液,再将亚硫酸根氧化为硫酸根,吸收后含有硫酸根的液体排入大海。

  2. 磷矿浆法。我国磷矿资源丰富,全国磷矿资源储量186.3亿吨,主要集中在四川、湖北、湖南、贵州和云南等五省。磷矿中含有大量的杂质,主要有铁、铝、镁、钙、硅,还有锰、钒、碘、钾、锶等,磷矿浆法烟气脱硫是一种新型的脱硫方法,适合具有燃煤锅炉、磷矿生产的企业。磷矿浆法烟气脱硫以磷矿浆为吸收剂,磷矿中过渡金属铁离子为催化剂,利用烟气中的剩余氧,将溶液中亚硫酸催化氧化为硫酸,不断增加溶液的硫容量和吸收烟气中SO2的能力,同时生成的硫酸与磷矿进一步发生化学反应,达到脱硫的目的。

三、几种常用湿法烟气脱硫运行经济性分析

表1分析了磷矿浆法与常用的钠法、钙法、镁法的运行成本。在同等规模下将不同脱硫方法的脱硫费用折算为脱除1t SO2的运行成本进行比较,其中装置气体处理量为120×104m3/h,烟气进、出口SO2分别按10000mg/m3、150mg/m3计算;脱硫装置折旧按12年摊销,残值为5%;每年装置大修费用占总投资的6%;维修费率占总投资的3%;销售费用占销售费的2%,人员工资和福利费用按6万/(人•年)计算;脱硫装置年生产时间7200h,水费4.5元/t,蒸汽100元/t,电费0.505元/(kW·h),98%浓硫酸450元/t,烧碱800元/t(40%NaOH溶液),硫酸钠450元/t,硫酸钙不计价(即按零费用外运使用,不计堆存费用,也不计销售处理费用),亚磷酸镁450元/t,减少二氧化硫排污征收1200元/t。水消耗量不含磨矿、浓缩等装置的消耗,仅仅包括脱硫过程中水补充量。

表1磷矿浆法、钠法、钙法、镁法脱除1t SO2运行成本表

从表1可以看出,不考虑将二氧化硫排污费折算为收入的前提下,只有磷矿浆法可以逐渐收回投资成本,而其他脱硫方法都无法收回投资。若将二氧化硫排污费折算为收入,除钠法不能弥补运行费用的亏损外,其余方法均能够运行。因此,磷矿浆湿法烟气脱硫是具有燃煤锅炉、硫酸生产、湿法磷酸生产(或磷矿生产)的最佳选择,适用于具有磷化工生产的企业和园区。

总之,对于烟气脱硫技术,还需要进一步改进现有工艺,探索新技术,开发新设备,开发新的脱硫吸收剂和性能优良的新吸附剂,从而强化吸收效果,提高脱硫率,克服现有脱硫工艺及设备的缺陷,降低脱硫费用,以增进其推广应用。

参考文献

[1]杨雨.烟气脱硫技术主要技术及其应该[J].电力环境保护,2018(02).

[2]蔡娜.国外主要脱硫技术的介绍及应用[J].电力技术,2018(13).

本站部分资源来自网络,如有侵权请联系删除!点击联系

发表评论

登录后才能评论