锅炉烟气脱硫脱硝除尘技术及设备--自己编

锅炉烟气脱硫脱硝除尘技术及设备
据介绍，我国工业锅炉数量多，且主要分布在人口密集的居住区和工业区，对当地的环 境空气质量影响较大。 以燃煤锅炉为主， 产生的烟气排放对人们的日常生活环境造成了严重 的污染。因此，烟气在排入大气之前，对其进行脱硫脱硝除尘处理相当重要。当前，对于烟 气的脱硫脱硝技术种类相当繁多，当然，其效果以及其适用性各有不同。整体上来讲，烟气 的脱硫脱硝除尘是治理烟气污染的三大块内容。 这三大块内容不仅可以单独布置， 也可以组 合布置。
（3）石膏石脱水系统原理：将石膏从浆液中分离出来是采用水力旋流分离器和真空皮带过 滤机，水力旋流分离器先把石膏浆液稠化到 40~60%的固体，同时把细粒度送回吸收塔，粗 粒度送到真空皮带过滤器，脱水至 10%含水量.如图：
（4）废水处理系统：为了防止烟气中可溶性氯气浓度超过额定值和保证石膏的质量，必须 把水力旋流分离器和皮带过滤机的溢出水排放处理， 这部分废水基本不含固体物质。 如下图：
1.3 烟气脱硫技术（FGD）
按有无液相介入可以将烟气脱硫技术分为湿法、半干法和干法脱硫技术等。 湿法脱硫是利用碱性溶液为脱硫剂， 应用吸收原理在气、 液、 固三相中进行脱硫的方法， 脱硫产物和残液混合在一起，为稀糊状的流体。湿法脱硫的操作温度在 44－55 度。其特点 是脱硫系统位于烟道的末端、除尘器之后，脱硫过程的反应温度低于露点，所以脱硫后的烟 气需要再加热才能排出。湿法脱硫技术主要包括两种方法：石膏法和抛弃法。两者的主要区 别就是石膏法采取强制鼓入空气将亚硫酸钙氧化成为硫酸钙； 而抛弃法采取的是最终析出的 亚硫酸钙或者硫酸钙晶体。 此外还有海水法、 镁法、 磷铵肥法、 尿素法以及络合物吸收法等。 所谓干法烟气脱硫， 是指无论加入锅炉尾部烟道中的脱硫剂是干态或湿态， 脱硫的最终 产物是都是干态的称为干法烟气脱硫。 干法烟气脱硫技术有很多种类， 目前干法烟气脱硫主 要包括电子化学干法和吸附化学干法两大类。 其中电子化学干法主要包括电子束法和电晕等 离子体法；而吸附化学法主要包括活性焦吸附法、活性炭纤维和高温布袋法等。
双碱法的脱硫剂常用 NaOH、Na2CO3、NaHCO2 和 Na2SO3 其化学反应两部分。 （1）在吸收塔内吸收 SO2 2NaOH+SO2→Na2SO3+H2O Na2SO3+SO2+ H2O→2NaHSO3 Na2CO3+ SO2→Na2SO3+CO2 （2）将吸收了 SO2 的吸收液送至石灰反应器则有下列化学反应 Ca(OH)2+Na2SO3→2NaOH+CaSO3 Ca(OH)2+2NaHSO3→Na2SO3+CaSO3+2H2O 再生的 NaOH 和 Na2SO3 等脱硫剂可以循环使用。
1.3.1 石膏法烟气脱硫技术
以下是山东源宝环保有限公司的脱硫原理示意图， 其采用方法是湿法石灰石膏法烟气脱硫技 术。脱硫过程的设备主要有三大部分：脱硫剂的制备、吸收塔以及脱硫废物处理装置。 （1）脱硫剂的制备：①料为石灰石时，石灰石在球磨机中加水研磨，制成浆液，除去大块 后送至料槽；②原料为石灰粉时，由密封车运至电厂，用压缩空气将粉送入储仓，送至配浆 液处，加水制成石灰石浆液，由泵传送至料槽。 （2）吸收塔中石灰石膏法的化学反应机理：①首先是气相的 SO2 在水中被吸收生成 H2SO3 随后在吸收塔内反应生成 CaSO3 ；②向吸收塔内鼓入空气作为强制氧化反应的氧源，使生 成 CaSO4 ③其总的反应式为 SO2+1/2O2+2H2O+CaCO3——CaSO4.2H2O+CO2。
1.2 燃烧中脱硫技术
燃烧中脱硫技术主要是循环流化床燃烧技术（CFBC） 。将大量固体颗粒悬浮于运动的流 体之中，从而使颗粒具有流体的某些表观特征，这种流固接触状态称为固体流态化，即流化 床。循环流化床锅炉脱硫是一种炉内燃烧脱硫工艺，以石灰石为脱硫吸收剂，燃煤和石灰石 自锅炉燃烧室下部送入，一次风从布风板下部送入，二次风从燃烧室中部送入。石灰石受热 分解为氧化钙和二氧化碳。气流使燃煤、石灰颗粒在燃烧室内强烈扰动形成流化床，燃煤烟 气中的 SO2 与氧化钙接触发生化学反应被脱除。
一、 烟气的脱硫技术
减少烟气中硫的排放无非是从三个环节上限制硫的含量或除去硫：燃烧前、燃烧中、燃 烧后。对于燃烧前，我们可以对做燃料的煤进行处理，比如煤的洗选等方法，获取相对洁净 含硫量比较低的煤作燃料，这是从源头上，降低排放烟气中的含硫量。在燃烧过程中，我们 可以采用洁净煤燃烧技术，比如循环流化床技术等，在燃烧阶段就将烟气中的硫除去。燃烧 后脱硫技术又称为烟气脱硫技术， 是指在锅炉尾部电除尘后至烟囱之间的烟道处加装脱硫设 备，目前 95％以上的燃煤锅炉采用此方式实施脱硫。目前，国内外采用最广泛的脱硫技术 是烟气脱硫。
1.3.2 双碱法烟气脱硫技术
双碱法烟气脱硫工艺实际上是为了克服石灰石/石灰法容易结垢的缺点并进一步提高脱 硫效率而发展的，其特点是先用碱金属盐类例如钠盐的水溶液吸收 SO2，然后在另一石灰反
应器中用石灰或石灰石将吸收了 SO2 的吸收液再生，再生后的吸收液返回吸收塔再用，而 SO2 则以石膏的形式沉淀析出，得到亚硫酸钙和石膏，因为其固体生成物（石膏）的反应不 在吸收塔内进行。因而避免了石灰石/石灰法的结垢问题。其工艺流程如图：
1.1 燃烧前脱硫技术
目前燃烧前脱硫主要方法就是煤的洗选。煤炭洗选是利用煤和杂质（矸石）的物理、化 学性质的差异，通过物理、化学或微生物分选的方法使煤和杂质有效分离，并加工成质量均 匀、用途不同的煤炭产品的一种加工技术。按选煤方法的不同，可分为物理选煤、物理化学 选煤、 化学选煤及微生物选煤等。 物理选煤和物理化学选煤技术是实际选煤生产中常用的技 术，一般可有效脱除煤中无机硫（黄铁矿硫） ，化学选煤和微生物选煤还可脱除煤中的有机 硫。 物理选煤是根据煤炭和杂质物理性质（如粒度、密度、硬度、磁性及电性等）上的差异 进行分选，主要的物理分选方法有①重力选煤，包括跳汰选煤、重介质选煤、斜槽选煤、摇 床选煤、风力选煤等②电磁选，利用煤和杂质的电磁性能差异进行分选，这种方法在选煤实 际生产中没有应用。 物理化学选煤—浮游选煤 （简称浮选） ， 是依据矿物表面物理化学性质的差别进行分选， 使用的浮选设备很多，主要包括机械搅拌式浮选和无机械搅拌式浮选两种 化学选煤是借助化学反应使煤中有用成分富集， 除去杂质和有害成分的工艺过程。 在实 验室常用化学的方法脱硫。根据常用的化学药剂种类和反应原理的不同，可分为碱处理、氧 化法和溶剂萃取等。 微生物选煤是用某些自养性和异养性微生物， 直接或间接地利用其代谢产物从煤中溶浸 硫，达到脱硫的目的。
同时脱除 20%左右的氮氧化物。 但湿式氨法脱硫技术也存在着一些问题， 如吸收剂氨水价格 高； 脱硫系统设备腐蚀大； 排气中的氨生成亚硫酸铵、 硫酸铵和氯化铵等难以除去的气溶胶， 造成氨损失和烟雾排放；副产品的稳定性等问题。这在一定程度上限制了此工艺的应用。
1.3.4 海水法
海水脱硫工艺是利用天然海水脱除烟气中 SO2 的一种湿式烟气脱硫方法，其主要过程 是利用海水的自身碱性吸收烟气中 SO2，根据是否向海水中添加化学成分，海水脱硫技术分 为用纯海水作为吸收剂（不添加其它化学物质）和用增碱度海水作为吸收剂（添加其它化学 物质）两种工艺。 在此工艺中， 烟气经过静电除尘器除尘后送入气-气热交换器进行冷却， 再进入吸收塔。 在脱硫吸收塔内，大量海水喷淋洗涤进入吸收塔的燃煤烟气，烟气中的 SO2 被海水吸收后 除去，净化后的烟气经除雾器除雾、经烟气换热器加热后排放。吸收 SO2 后的海水与大量 未脱硫的海水混合后，经曝气池曝气处理，使其中的 SO32-氧化成稳定的 SO42-，并使海水 的 pH 值与 COD 调整达到排放标准后排向大海。 海水烟气脱硫工艺的优点是：技术成熟，工艺简单，不再采用其他添加剂，因此系统不 会结垢或低。 该工艺也存在一些不足之处， 如需要足够条件的海水资源， 且海水应有足够的盐(碱)度， 易流动，扩散条件好；对燃料含硫率有严格要求(质量分数在 1. 5%以内)，不适合用于处理 燃用高硫煤的烟气；以海水为脱硫剂，对设备的腐蚀较为严重；对海洋环境有一定影响，燃 料中重金属元素对海洋环境和生态危害极大， 对重金属含量高的燃料不宜采用海水脱硫工艺。 利用丰富的海水资源进行烟气脱硫是一种既经济可行又能够实现自然资源综合利用的 有效方法。 采用海水脱硫也符合国家可持续发展的环保政策， 但在使用时应对周围海洋环境 进行持续监测。该技术在一些沿海国家和地区得到日益广泛的应用。
1.3.5 电子束脱硫技术
电子束法脱硫技术用电子束对烟气进行照射而同时脱硫脱氮的技术， 是近年来发展起来 的一种干法烟气脱硫工艺，图 15-1 和图 15-2 所示，为日本荏原公司和日本原子能研究所共 同开发的电子束脱硫流程图。我国于 1998 年引进该公司技术在成都热电厂从 200MW 机组 上，抽 30 万 Nm3/h 烟气的示范工程已投运。
1.3.3 氨法脱硫技术
湿式氨法脱硫技术的原理是采用氨水作为脱硫吸收剂，氨水溶液中的 NH3 和烟气中的 SO2 反应，得到亚硫酸铵，其化学反应式为：SO2+H2O+xNH3=(NH4)XH2-xSO3(x=1. 2~1. 4)， 亚 硫 酸 铵 通 过 用 空 气 氧 化 ， 得 到 硫 酸 铵 溶 液 ， 其 化 学 反 应 式 为 ： (NH4)XH2 -xSO3+1/2O2+(2-x)NH3=（NH4）2SO4，硫酸铵溶液经蒸发结晶，离心机分离脱水，干燥器干 燥后可制得硫酸铵产品。 湿式氨法脱硫的优点在于：1.脱硫效率高，可达到 95% ~ 99%；2.可将回收的 SO2 和氨 全部转化为硫酸铵作为化肥； 3.工艺流程短， 占地面积小； 运行成本低， 尤其适合中高硫煤； 4.无废渣废液排放，不产生二次污染；5.脱硫过程中形成的亚硫铵对 NOX 具有还原作用，可
主循环回路是循环流化床锅炉的关键， 其主要作用是将大量的高温固体物料从气流中分 离出来，送回燃烧室，以维持燃烧室稳定的流态化状态，保证燃料和脱硫剂多次循环、反复 燃烧和反应，以提高燃烧效率和脱硫效率。分离器是主循环回路的关键部件，其作用是完成 含尘气流的气固分离，并把收集下来的物料回送至炉膛，实现灰平衡及热平衡，保证炉内燃 烧的稳定与高效。分离器又分为：绝热旋风筒分离器、水（汽）冷旋风筒分离器和方形水冷 分离器。 注意事项：风速不能过大，否则会造成锅炉四大部件的损坏。 旋风分离器是用于气固体系或者液固体系的分离的一种设备。 工作原理为靠气流切向引 入造成的旋转运动，使具有较大惯性离心力的固体颗粒或液滴甩向外比如山东明晟化工有限公司的钙钠双碱法脱硫技术和 氨法处理技术，其中氨法处理技术不仅可以除硫，还可以除硝，除硫后的产物是硫酸氨，而 除去硝后的产物是氮气和水， 是一种非常好的同时脱硫脱硝技术。 而烟气湿法脱硫技术中所 选用的脱硫剂也有很多种，比如氯酸、过氧化氢以及氧化镁等。