我(wǒ)國煙氣脫硫控製技術的研究開發始於60年代初,對燃煤電廠、燃煤工業鍋爐和冶金廢氣開(kāi)展了(le)煙氣脫硫工藝研究、設備研(yán)製,取得實驗室小試(shì)和現場中試結果。80年代以(yǐ)來,開展了一係列研究、開發和產業化工(gōng)作。原(yuán)_科委(wěi)組織了“七五”和“八五”攻(gōng)關項目,對_上(shàng)現有脫硫(liú)技術主要方(fāng)法進行研究和實(shí)用性工程裝置實驗;_自然科學基金委員會設立(lì)課題支持脫硫(liú)技術(shù)的基礎研究,取得了很多成績。目前我國自行研究開發的煙氣脫硫方法,尚處在工(gōng)業化示範試驗階段(duàn)。_科技部在(zài)“九五”期間(jiān),組(zǔ)織“中小鍋爐實用脫硫防塵(chén)技術與裝備研究及產業化(huà)”攻關課題,其(qí)中包括針對燃煤電廠煙氣脫硫技術,采用脈衝電暈等離子體煙氣脫硫(liú)新技術研究(jiū);與(yǔ)此同時,引進了脫硫技術項目,進行示範規模試驗和工業化運行應用。
我國電廠煙氣(qì)脫硫技術起步於1961年,科研院所(suǒ)和高等院校相繼投入研(yán)究開發力旦,進行於法、濕法和半幹(gàn)法等等的煙氣脫硫的探索研究,_科技部(原(yuán)_科委)“七五” “八五”和“九(jiǔ)五”的脫硫專項支持取得(dé)_好進展。但目前我國自行開發的煙氣脫硫工程,尚處(chù)在小試、中試階段。工(gōng)業化(huà)、產業化技術不多。
1.旋(xuán)轉噴霧幹法煙氣脫硫中試
1983年,在四川白馬電廠建(jiàn)成了處理煙氣量3500Nm3/h小型(xíng)試驗裝置基礎(chǔ)上,在(zài)該電(diàn)廠進行70000Nm3/h中試裝置。經過近一年的調試和2000小(xiǎo)時連續運轉考查,使用石灰為脫硫劑,處理高硫煤(硫含量為3.5%)煙氣,在鈣(gài)硫比為1.4時脫(tuō)硫率約為80%。
脫(tuō)硫劑噴人吸收塔以後,與煙氣中SO2發生反應,生成固體灰渣,固體灰渣在塔內下落時不斷幹(gàn)燥(zào),_終形成幹燥固體(tǐ)粉塵,一部分在塔內分離排出,另一部分(fèn)隨煙氣進入電除塵器除去(qù)。
工藝流程包括:吸收劑製備,吸收劑漿液霧化,接觸混合反(fǎn)應,液滴蒸發與SO2吸收和廢渣(zhā)排出。
主要設備:
(1)噴霧(wù)機:RN—10T型,轉速1000r/min,霧化漿液10t/h。
(2)吸收塔:φ8m,圓筒體高6m。
(3)電防塵(chén)器:雙室雙(shuāng)電(diàn)場,有效截麵積2×15.8m,單電場長4.5m。
(4)引風機:Y4—73NO18D型,轉速960r/h,容量143920m3/h,壓力3300Pa。
(5)石灰消(xiāo)化器:φ600×4500mm,容量3-5t/h。
(6)濕式球磨機:MXQG1500型,φ1500×3000mm,出力(lì)2-7t/h(幹料)。
主要技術問題,高速旋轉噴頭磨強(qiáng),影響霧化質量形成結垢,漿液輸送泵的耐久性等。
2. 旋轉噴霧幹法煙氣脫硫工藝試驗研究
1987年開始,為(wéi)引進丹(dān)麥Niro公司旋轉噴霧幹法煙氣脫硫設備運行積累操作經驗,在北京市橡膠六廠6.5t/h鍋爐(lú)上引出部(bù)分煙氣,建立處理2000Nm3/h煙氣量的試驗(yàn)裝置,開展前期工藝試驗。
Ca(OH)2漿液的霧化以及與煙氣充分混(hún)合反應脫硫裝民包括幹燥吸收塔、高速(sù)離心噴算機、氣流分布器和終產物收集(jí)器(qì)。幹燥吸收塔(tǎ)直徑(jìng)2m,高5m,高速離心噴霧機轉速(sù)為17000—27200r/min,漿液(yè)流率為50kg/h。Ca(0H)2由生石(shí)灰在消化槽(cáo)製成,煙氣入口(kǒu)溫度150℃.被處理S02濃度(dù)1000-2000ppm。絕熱(rè)飽和溫度值為(wéi)24.6℃、鈣硫比1.2—1.8時,脫琉串(chuàn)為66%-79%。
3.湖北鬆木坪電(diàn)廠建成5咖(kā)KIn3/h煙氣水洗_活性炭脫硫中試
1987年建成,用含(hán)碘O.5%的(de)活性炭為脫硫劑,填裝在並列的4座填充脫疏塔(tǎ)中,煙氣通過(guò)脫硫塔時,SO2被活性炭吸附並催化氧化成硫酸(suān)。飽(bǎo)和(hé)後的脫硫塔用(yòng)不同濃度(dù)的稀硫酸隨和水分(fèn)五級依次洗滌_,炭中殘留的硫酸濃度降至約3%左右,然後用蒸汽幹燥再投入脫(tuō)硫運行。_、二級洗出為(wéi)20%稀硫酸產品,20%稀硫酸經濃縮製得70%硫酸。_長(zhǎng)單塔累計運行時間約2000h,_長的全流程連續(xù)運行15天。入口S02濃度大於3000PPm,出口S02濃度小於350Ppm,脫硫率88%。
催化活性物碘的流失和稀硫(liú)酸濃縮是該法(fǎ)的嚴重問題、致命弱點,阻礙了擴大應用。
4.四川豆壩電廠5000Nm3/h煙氣磷銨肥料脫硫中試
1982年西安熱工研究所(suǒ)首先探索本(běn)方法,1983年至1985年初熱工所與四川(chuān)環保科研所(suǒ)合作進行3m3/h小試,確定(dìng)了該法(fǎ)的基本(běn)流程。1986年磷銨肥法煙氣脫琉被遴選為_“七五”重點攻關(guān)專(zhuān)題,在四川豆壩電廠建成5000Nm3/h中試裝置,於1990年底連續運行2000h以上.經(jīng)_組織的驗收簽定確認該法流程合理可行。中試時S02濃度為1600-2700Ppm的煙氣,總脫(tuō)硫效率維持在>95%,磷(lín)礦粉萃取率>90%,獲得有效成分為37%的氮磷複台肥料數十噸。
經_除塵後的煙氣含塵濃(nóng)度<200mg/Nm3,經噴水降溫調濕後(hòu)進入4塔並列的新型活(huó)性炭脫硫塔組,3塔運行、1塔(tǎ)_。采用稀硫酸及三級洗滌_,獲得濃度為30%左右的硫酸,活性炭脫琉後的煙氣進入二級脫硫塔,用磷銨溶液洗滌,淨化後的煙(yān)氣排放,在常規單(dān)槽多槳萃取槽中用脫硫製得的琉鞍分解磷礦粉萃取獲得的稀磷鞍(ān)加氨中和得磷銨,作為二級脫琉的洗滌(dí)液。二級脫琉後的肥料槳經氧化、濃縮(suō)、幹燥,獲得(dé)固體氮(dàn)磷複合肥料。
5.噴鈣(gài)脫硫(liú)成(chéng)套技術與示範工程
在貴陽市貴州輪胎廠一台20t/h層燃爐進行示範(fàn)。鈣粉用水(shuǐ)泥罐車運至脫硫裝置進粉管處、用氣動輸送方式經三根進粉管道送至主料(liào)鬥。主料鬥設有粉使測量裝置,還設有過濾裝置以除去氣(qì)動輸送排氣中的粉塵。主料(liào)鬥設有四(sì)個出料口同時出料,經振動電機振動進入(rù)二(èr)次料鬥(dòu),然後經加(jiā)粉器均勻(yún)進入到四台混合器(qì)中,加粉器由調速電機的轉速來控製加粉量。由高壓空氣鼓風機送來的(de)空氣將粉料於四個不同部(bù)位噴入鍋爐爐膛,在(zài)爐內高溫作用下,碳酸鈣粉炬燒分解成為氧化鈣,同(tóng)時部分氧化鈣與煙氣中的So:反(fǎn)應生成亞硫鞍鈣和硫鞍鈣;未反應的氧化鈣鉛隨煙氣進入文丘(qiū)裏管,文丘裏(lǐ)管前端設(shè)有一個水霧化噴頭,氧化鈣粉(fěn)與水霧滴碰(pèng)撞,生成Ca(OH)2,進一(yī)步與煙氣中的(de)SO2反應生成亞硫鞍鈣和硫酸鈣。顆粒物在水膜除塵器中與(yǔ)飛灰(huī)一(yī)並除去,脫琉後的煙氣經引(yǐn)風機人煙囪排出。
當Ca/S=1.5時,係統脫硫率達80%,鈣利用率為53.3%,其(qí)中包括文丘裏管中噴入少量水及水膜除塵等,有20%脫硫率。
6.工業燃煤鍋爐濕式煙氣脫硫工程
工業鍋爐濕法煙氣脫琉除塵一體(tǐ)化研究開(kāi)發、生產產品較多(duō)。介紹幾種如下:
(1)SHG型脫硫除塵器采用了幹(gàn)、濕結合的結構.含塵(chén)煙(yān)氣經預旋分離,90%左右的較大塵粒被捕集。SHG型脫(tuō)硫除塵(chén)器充分(fèn)利用(yòng)旋風器芯管氣流的旋(xuán)轉力和通過篩(shāi)板時循環液在氣流作用下形成的銻騰層,使氣、液、固三相充分接觸,強化傳質,進一步(bù)將煙氣中(zhōng)的細(xì)微塵粒捕集,並(bìng)添加石灰脫除煙氣中(zhōng)的二氧化琉(liú),SHG型脫硫除塵器的脫水除男裝置(zhì),排除(chú)了煙氣帶(dài)水現象,_了(le)正常運行,脫琉率為70%—80%。SHG型濕式脫琉除塵器已在北京、徐(xú)州、杭州等地應用。
(2)BL—ZH型脫琉除(chú)塵器是塔式結構。塔的下(xià)部為除塵段,除塵段的上部為迷宮式布水裝置,它使除塵段能形成一層均勻的水胺(àn).再上麵(miàn)是由塔板組成(chéng)的脫硫段(duàn),脫硫塔板的上部設有(yǒu)吸收液(yè)噴淋裝(zhuāng)置和防止煙(yān)氣帶水的(de)旋流板除霧裝置。
該設備工作時(shí),循環水泵將含有脫硫劑的(de)吸收液(yè)從位於塔體上部的循環液入口打(dǎ)入洗滌(dí)器,經塔板到達迷宮式布液(yè)裝置(zhì),並將液體(tǐ)均勻分布到(dào)除塵段塔壁。鍋爐煙氣則由位於塔體下部的煙氣(qì)進口切向進入塔體旋轉上升,在離心力(lì)作用下(xià),塵(chén)粒被甩到塔壁而被水膜粘附由循環液出口排放沉澱池。細微塵粒和大部分二(èr)氧化琉(liú)隨同煙氣一起(qǐ)進入脫硫段,在塔板的作用下使氣液間充分接觸,在脫除二氧化琉的同時,也除去細微塵粒。被(bèi)淨(jìng)化後的鍋爐煙氣經除霧板除霧後排出塔外。
該種脫硫除塵器已在張家口市人民醫院和貴陽卷煙廠等單位得到應用。煙氣進口速度在18—28m/s,空塔速度在(zài)1.5-3.5m/s,液(yè)氣比為(wéi)O.5-2.0L/m3,除霧旋流板葉片向上翹起22-25。,除塵效率大於98%;采用堿性液作為吸收液時的脫硫效率為82.5%-88.6%,熱態設備阻(zǔ)力小於1400Pa。
(3)臥式篩網(wǎng)脫硫除塵器(qì)
臥式篩(shāi)網脫硫除塵器_段為衝擊板除塵(chén)段(duàn),在衝擊板前有噴淋管噴水,使(shǐ)衝擊板上形成一層很薄的水膜,塵粒在慣性的作用下,大塵粒與衝擊板碰撞被捕集,被捕集的(de)塵粒隨往下流動的濃膜流到塔底:_段(duàn)為篩網陳塵脫硫段,篩網上麵設有布水管,使篩網形(xíng)成一(yī)均勻水膜。在煙氣的(de)作用下篩網上的水膜呈沸騰狀,當大量氣泡形成並隨之破裂時,伴有少量的水(shuǐ)花和水滴,當煙氣穿(chuān)過水(shuǐ)膜(mó)時,氣(qì)液間接觸很充分,對細微塵(chén)粒的捕集和二氧化硫的脫除均_有利。在青(qīng)島第六(liù)橡(xiàng)膠廠、沈(shěn)陽_機床廠等單位的工(gōng)業鍋爐上得到應用(yòng)。當采用水力衝渣(zhā)加部分廢堿水作為脫硫液、液氣比(bǐ)為
1.5-2.0L/m3左右、空塔速度為3-5m/s左(zuǒ)右時,脫硫率為60%—70%。
7.旋流飯塔煙氣脫硫工程
浙江大學化工係環境工程教(jiāo)研室在旋(xuán)流板塔內用電石渣漿液對吸收含(hán)低濃(nóng)度S02的煙氣進行了研究。電石渣是乙炔生產的副產物,其主要成分為Ca(OH)2因(yīn)此,用電石渣槳液吸收(shōu)含低濃度SO2的技術,實質上(shàng)是濕式鈣法煙氣脫硫技術。使用電(diàn)石(shí)渣作為脫硫劑不僅能為煙氣脫硫(liú)提供廉價的原料、又可解決乙炔生產廠家(jiā)的度碴處(chù)理問題,達到“以(yǐ)廢治廢”的目的(de)。
浙江大學與杭州鐵(tiě)路分局機務段合作,為一台六噸鍋爐(lú)設計建成φ1500旋流板塔煙氣脫硫防塵裝置,裝設(shè)了四塊塔板和(hé)一塊除霧板,處理氣量近2000Nm3/h,1987年5月建成後經過一年多的運行(háng),效果良好。
旋流塔板是一種具有多(duō)片傾斜葉片、以便通過它的氣流產生旋轉運動的噴射型塔板,具有氣、液負荷高、壓降低(dī)、操作彈性寬、運轉周期(qī)長(不易堵(dǔ)塞)、結構簡(jiǎn)單等特點,適合於濕式煙氣脫硫。
利用電石渣漿吸收S02時發生的反應屬氣、液(yè)、因三相反應體係。在(zài)濕式鈣法煙氣脫硫係統中PH的控製是很(hěn)重要的。PH值不僅(jǐn)影響脫硫(liú)率(lǜ),而且(qiě)對(duì)整個係統(tǒng)避免腐蝕、結垢,保持正常運行有密切關係。PH值(zhí)大於6,脫硫率在55%以上。考慮到腐蝕、結垢等問題,實際操作時pH值控製在6.8為宜。PH值降(jiàng)低對脫硫(liú)有影響。
電石渣槳液的噴淋密度對脫硫率有_影內。噴淋密度範圍在20-40m3/m2h,其全塔壓降約50mmH20,脫硫率(lǜ)達75%。如果塔板數多於三塊,脫硫率可以提高,噴淋密(mì)度還可以降低。
電石渣槳液濃度範圍為2.4%-8.5%(w1),漿液濃度對脫硫率沒有影響,但漿液濃度高.有效吸收時間長。
電石渣(zhā)漿液中加添加(jiā)劑(jì)己二酸、有機酸和金屬化台物。如加MgO,能大(dà)大提高脫硫率,延長漿液吸收時間(jiān)並能緩(huǎn)衝PH值,防止結垢。結垢對脫硫設備危害很大.可使係統(tǒng)壓降增大,影響正常操作,引起管路堵塞,加速設備腐蝕,甚至使控製儀表失靈。所以加有機酸添加劑,使(shǐ)pH值<5,垢層可(kě)逐步溶(róng)解。
8. 脈衝放電煙氣技術工業(yè)化試驗
本(běn)項目是在“八五”_自然科學基金重點項目和“八五”_科技(jì)攻關(guān)項目的基礎上,設計並運行了1000-3000m3/h煙氣的(de)脈衝放電等離子(zǐ)體工業化試驗裝置。
其基本原理是:在氣體中進行脈衝(chōng)放(fàng)電,可產(chǎn)生大量的OH、H20、0、03-、02+、O2-、N等自由基和活性粒子,利用這些活性物質與S02的化學反(fǎn)應來實現對煙氣的脫硫處理。產生這些活(huó)性物質(zhì)是由於故電(diàn)場加速的電子與其(qí)它(tā)氣體分子碰撞,氣體分(fèn)子被激發、電離或裂解的結果。采用窄脈衝放電,一方麵使火(huǒ)花電壓(yā)大幅度升高,電(diàn)暈空間可以得(dé)到很高的電場。另一方麵由於施(shī)加電壓的時間_短,離子的加速被抑製,而電子故加速具有較高的能量。與離子相比電子具有很高(gāo)的溫度,由於加速被抑製,形(xíng)成了非平衡態等離子體。這樣(yàng)產生(shēng)上述(shù)自由基和活性粒子的數量及能量效率_可以有較大幅度的(de)提高。當含有的SO2的煙氣(qì)通(tōng)過脈衝電暈放電場時,S02與這些活性(xìng)物(wù)質發生一係列(liè)化學反應._終被去除(chú)。
利用(yòng)試驗係統進行了脫硫試驗,獲得(dé)主要結果:在煙氣溫度為65-75℃時,煙氣含水量10%-15%,NH3的注入量與SO2為1:1化學計量比,總能耗為<5Wh/m3的條件下,初始濃度為1500-2000ppm的SO2,脫除率為75%—80%,產(chǎn)物中(NH4)2S04的含量>80%。
“九五”期(qī)間,_科技部(bù)仍立攻關項目(mù),支持(chí)脈衝電(diàn)暈(yūn)等離子體煙氣脫(tuō)硫技術,建立12000-20000Nm3/h脈衝電暈等離子體煙氣脫硫工業試驗裝置進行運行實驗。

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