其主要优点是脱硫效率高,同步运行率高,且其吸收剂的资源丰富,副产品可吸收,商业价值高。目前,镁法脱硫在日本等烟气控制严格的地区引用较多,尤其最早进行脱硫开发的日本地区有100多例应用,台湾电站有95%以上是用的镁法。对硫煤要求不高,适应性好。无论是高硫煤还是低硫煤都有很好的脱出率,可达到98%以上。
3.3.3氨-硫酸铵法
该技术国际上以美国玛苏莱环境技术公司的技术为代表。工艺反应原理如下:
该工艺以氨为脱硫吸收剂,在吸收塔内采用饱和的硫酸铵循环浆液和烟气中SO2充分接触,在吸收塔的喷淋区发生吸收SO2的反应,生成硫酸氢铵和亚硫酸氢铵: (1)SO2﹢H2O=H2SO3
(2)H2SO3﹢(NH4)2SO4=NH4HSO4﹢NH4HSO3 (3)H2SO3﹢(NH4)2SO3=2NH4HSO3
在反应式(1)中,烟气中的二氧化硫(SO2)溶于水并生成亚硫酸。在反应式(2)(3)中,亚硫酸同溶于水中的硫酸铵和亚硫酸铵起反应。
氨注入吸收塔底部的浆液中,按下列反应中和酸性物质: (4)H2SO3﹢NH3=NH4HSO3 (5)NH4HSO3﹢NH3=(NH4)SO3 (6)NH4HSO3﹢NH3=(NH4)2SO4
氧化空气注入吸收塔底部使亚硫酸铵氧化成硫酸铵; (7)(NH4)2SO3﹢1/2O2=(NH4)2SO4 由于化学反应的继续和在烟气里水的蒸发,使硫酸铵溶液得到饱和并进而析出结晶。其蒸发热由烟气中的热量供给:
(8)(NH4)2SO4(水)﹢蒸发热=(NH4)2SO4(固) 在吸收塔里的硫酸铵是以离子形式存在于溶液里,或是以固体结晶的形式存在于浆液里。系统里的主要成分溶解或结晶的硫酸铵均已完全被氧化,在副产品中氮的含量很容易达到大于20.5
3.3.4海水脱硫
海水通常呈碱性,自然碱度大约为1.2~2.5mmol/L,这使得海水具有天然的酸碱缓冲能力及吸收SO2的能力。国外一些脱硫公司利用海水的这种特性,开发并成功地应用海水洗涤烟气中的SO2,达到烟气净化的目的。
海水脱硫工艺,它主要由烟气系统、供排海水系统、海水恢复系统等组成。其主要流程和反应原理是,锅炉排出的烟气经除尘器除尘后,由FGD系统增压风机送入气一气换热器的热侧降温,然后送入吸收塔,在吸收塔中来自循环冷却系统的海水洗涤烟气,烟气中的S02在海水中发生以下化学反应:
SO2(g) + H2O = H2SO3 H2SO3 = H+ + HSO3- HSO3- = H+ + SO32- 2SO32- + O2 = SO42-
以上反应中产生的H+与海水中的碳酸盐发生如下的反应: CO32- + H+ = HCO3-
HCO3- + H+ = H2CO3 = CO2 + H2
吸收塔内洗涤烟气后的海水呈酸性,并含有较多的亚硫酸根,不能直接排放到海中去。吸收塔排出的废水,依靠重力流入海水处理厂,与来自冷却循环系统的海水混合,并用鼓风机鼓入大量空气,使亚硫酸根氧化为硫酸根,并驱赶出海水中的二氧化碳。混合并处理后海
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水的pH值、COD等达到排放标准后排入海域。净化后的烟气,通过GGH升温后,经烟囱排入大气。
海水脱硫对位于海边的电厂很有吸引力,但其需要大量耗用厂用电,并且在大量使用海水脱硫技术后可能会对海洋生物产生影响。 目前国内外燃煤电厂常用的脱硫塔,主要有喷淋空塔、填料塔、双回路塔及喷射鼓炮塔等四种。脱硫除尘器 [7]
近年来,我国许多部门对燃煤工业锅炉及窑炉烟气脱硫技术进行了研究及开发。为了经济简便起见,常常将烟气除尘及脱硫一体化处理,即在同一个设备内处理。为此,将脱硫除尘一体化设备成为脱硫除尘器。 我国中小型燃煤锅炉常用的脱硫除尘器,主要有旋流塔板脱硫除尘器、空心塔脱硫除尘器、填料塔脱硫除尘器以及流化床脱硫除尘器等。 3.3.5 湿法烟气脱硫技术的应用
(1)湿法烟气脱硫在燃煤发电厂及中小型燃煤锅炉上获得广泛的应用,成为当今世界上燃煤发电厂采用的脱硫主导工艺技术。这是由于湿法烟气脱硫效率高、设备小、易控制、占地面积小以及适用于高中低硫煤等。 目前,在国内外燃煤发电厂中,湿法烟气硫占总烟气脱硫的85%左右,并有逐年增加的趋势。在我国中小型燃煤锅炉中,湿法烟气脱硫占98%以上,接近100%。[8] 3.4新型的烟气脱硫技术
最近几年,科技突飞猛进,环境问题已提升到法律高度。我国的科技工作者研制出了些新的脱硫技术,但大多还处于试验阶段,有待于进一步的工业应用验证。 3.4.1硫化碱脱硫法
由outokumpu公司开发研制的硫化碱脱硫法主要利用工业级硫化纳作为原料来吸收二氧化硫工业烟气,产品以生成硫黄为目的。反应过程相当复杂,有一些副产品生成,由生成物可以看出过程耗能较高,而且副产品价值低。此种脱硫新技术已通过中试,正在推广应用。 3.4.2膜吸收法
以有机高分子膜为代表的膜分离技术是近几年研究出的一种气体分离新技术,已得到广泛的应用,尤其在水的净化和处理方面。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。 3.4.3微生物脱硫技术
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,将烟气中的二氧化硫氧化成硫酸,细菌从中获取能量。 生物法脱硫与传统的化学和物理脱硫相比,基本没有高温、高压、催化剂等外在条件,均为常温常压下操作,而且工艺流程简单,无二次污染。因此,发展微生物烟气脱硫技术,很具有潜力。 4烟气脱硫效率
烟气脱硫效率是衡量脱硫系统技术经济性的最重要的指标。脱硫系统的设计对脱硫效率的要求是在锅炉正常运行中(包括各种负荷条件和最差锅炉工况下),并在给定的钙硫摩尔比条件下,所能保证的最低脱硫效率。脱硫效率除了取决于所采用的工艺和系统设计外,还取决于排烟烟气的性质等因素。
脱硫效率也是考核烟气脱硫设备运行状况的重要指标,是计算SO2排放量的基本参数。对于连续运行的脱硫设备,入口SO2的浓度是随时间变化的,而且有时变化幅度很大,即实时计算的脱硫效率也是随时间变化的。因此,某一检测时段内设备的脱硫效率,应取整个时段内脱硫效率的平均值。在计算脱硫效率时,只计入SO2的脱出率,而通常不考虑SO2的脱除率。
另一方面,也可以采用基于各瞬时脱硫系统进出口SO2的浓度计算对应的脱硫效率,然后再计算一段时间内的平均脱硫效率。
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5结论:
烟气脱硫技术种类繁多。通过多方面比较,目前技术最成熟、最环保、国内外应用最广泛的是石灰石/石膏法烟气脱硫技术,但硫化碱脱硫法膜吸收法微生物脱硫技术等新型烟气脱硫技术正在迅速为人们所认可。
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致谢
大学三年学习时光已经接近尾声,在此我想对我的母校,我的父母、亲人们,我的老师和同学们表达我由衷的谢意。感谢我的家人对我大学三年学习的默默支持;感谢我的母校冶专给了我在大学三年深造的机会,让我能继续学习和提高;感谢严谨细致的老师和同学们三年来的关心和鼓励。老师们课堂上的激情洋溢,课堂下的谆谆教诲;同学们在学习中的认真热情,生活上的热心主动,所有这些都让我的三年充满了感动。 这次毕业论文我得到了老师和同学的帮助,其中我的论文指导老师张润虎老师对我的关心和支持尤为重要。张老师在我毕业论文写作各个环节中都给予了我悉心的指导,在此谨向老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。同时,本篇毕业论文的写作也得到了同学的热情帮助。感谢在整个毕业论文期间和我密切合作的同学,和曾经在各个方面给予过我帮助的伙伴们,在此,我再一次真诚地向帮助过我的老师和同学表示感谢!
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参考文献
[1]童志权主编《 大气污染控制工程》,机械工业出版社, 2006.07. [2]中国环境科学学会编《 脱硫技术》中国环境科学出版社, 1995 [3]张新生等编著《 燃煤烟气脱硫》中国地质大学出版社, 1991.09. [4]孙志宽编. 《半干法烟气脱硫系统检修及运行管理》,中国电力出版社, 2013.09.
[5]曾庭华,杨华等编著. 《湿法烟气脱硫系统的调试、试验及运行》, 中国电力出版社, 2008.
[6]禾志强等编著. 《石灰石 石膏湿法烟气脱硫优化运行.》,中国电力出版社, 2012.01.
[7]孙志宽编.< 海水法烟气脱硫系统检修及运行管理》中国电力出版社, 2013.09.
[8]刘建民,许月阳编著.《 湿法烟气脱硫设计及设备选型手册》,中国电力出版社, 2011.10.
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