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脱硝脱硫一体化pncr新技术在垃圾焚烧炉上的研发与应用

发布时间:2024-04-02 12:35:57

  1. 目前脱硫脱硝的方法有哪些,分别是什么?
  2. 脱硫都有什么好的方法啊?

一、目前脱硫脱硝的方法有哪些,分别是什么?

一、脱硫技术

目前烟气脱硫技术种类达几十种,按脱硫过程是否加水和脱硫产物的干湿形态,烟气脱硫分为:湿法、半干法、干法三大类脱硫工艺。湿法脱硫技术较为成熟,效率高,操作简单。本方法由恒诚环保公司提供:18132761319

1.湿法烟气脱硫技术

优点:湿法烟气脱硫技术为气液反应,反应速度快,脱硫效率高,一般均高于90%,技术成熟,适用面广。湿法脱硫技术比较成熟,生产运行安全可靠,在众多的脱硫技术中,始终占据主导地位,占

分类:常用的湿法烟气脱硫技术有石灰石-石膏法、间接的石灰石-石膏法、柠檬吸收法等。

2.干法烟气脱硫技术

优点:干法烟气脱硫技术为气同反应,相对于湿法脱硫系统来说,设备简单,占地面积小、投资和运行费用较低、操作方便、能耗低、生成物便于处置、无污水处理系统等。

缺点:但反应速度慢,脱硫率低,先进的可达60-80%。但目前此种方法脱硫效率较低,吸收剂利用率低,磨损、结垢现象比较严重,在设备维护方面难度较大,设备运行的稳定性、可靠性不高,且寿命较短,限制了此种方法的应用。

分类:常用的干法烟气脱硫技术有活性碳吸附法、电子束辐射法、荷电干式吸收剂喷射法、金属氧化物脱硫法等。

典型的干法脱硫系统是将脱硫剂(如石灰石、白云石或消石灰)直接喷入炉内。以石灰石为例,在高温下煅烧时,脱硫剂煅烧后形成多孔的氧化钙颗粒,它和烟气中的so2反应生成硫酸钙,达到脱硫的目的。

干法烟气脱硫技术在钢铁行业中已经有应用于于大型转炉和高炉的例子,对于中小型高炉该方法则不太适用。干法脱硫技术的优点是工艺过程简单,无污水、污酸处理问题,能耗低,特别是净化后烟气温度较高,有利于烟囱排气扩散,不会产生“白烟”现象,净化后的烟气不需要二次加热,腐蚀性小;其缺点是脱硫效率较低,设备庞大、投资大、占地面积大,操作技术要求高。常见的干法脱硫技术有。

a.活性碳吸附法:

原理:so2被活性碳吸附并被催化氧化为三氧化硫(so3),再与水反应生成h2so4,饱和后的活性碳可通过水洗或加热再生,同时生成稀h2so4或高浓度so2。可获得副产品h2so4,液态so2和单质硫,即可以有效地控制so2的排放,又可以回收硫资源。该技术经西安交通大学对活性炭进行了改进,开发出成本低、选择吸附性能强的zl30,zia0,进一步完善了活性炭的工艺,使烟气中so2吸附率达到95.8%,达到国家排放标准。

b.电子束辐射法:

原理:用高能电子束照射烟气,生成大量的活性物质,将烟气中的so2和氮氧化物氧化为so3和二氧化氮(no2),一步生成h2so4和硝酸(nano3),并被氨(nh3)或石灰石(caco3)吸收剂吸收。

c.荷电干式吸收剂喷射脱硫法(cd.si):

原理:吸收剂以高速流过喷射单元产生的高压静电电晕充电区,使吸收剂带有静电荷,当吸收剂被喷射到烟气流中,吸收剂因带同种电荷而互相排斥,表面充分暴露,使脱硫效率大幅度提高。此方法为干法处理,无设备污染及结垢现象,不产生废水废渣,副产品还可以作为肥料使用,无二次污染物产生,脱硫率大于90%,而且设备单,适应性比较广泛。但是此方法脱硫靠电子束加速器产生高能电子;对于一般的大型企业来说,需大功率的电子枪,对人体有害,故还需要防辐射屏蔽,所以运行和维护要求高。四川成都热电厂建成一套电子脱硫装置,烟中so2的脱硫达到国家排放标准。

d.金属氧化物脱硫法:

原理:根据so2是一种比较活泼的气体的特性,氧化锰(mno)、氧化锌(zno)、氧化铁(fe3o4)、氧化铜(cuo)等氧化物对so2具有较强的吸附性,在常温或低温下,金属氧化物对so2起吸附作用,高温情况下,金属氧化物与so2发生化学反应,生成金属盐。然后对吸附物和金属盐通过热分解法、洗涤法等使氧化物再生。这是一种干法脱硫方法,虽然没有污水、废酸,不造成污染,但是此方法也没有得到推广,主要是因为脱硫效率比较低,设备庞大,投资比较大,操作要求较高,成本高。该技术的关键是开发新的吸附剂。

以上几种so2烟气治理技术目前应用比较广泛的,虽然脱硫率比较高,但是工艺复杂,运行费用高,防污不彻底,造成二次污染等不足,与我国实现经济和环境和谐发展的大方针不相适应,故有必要对新的脱硫技术进行探索和研究。

3.半干法烟气脱硫技术

半干法脱硫包括喷雾干燥法脱硫、半干半湿法脱硫、粉末一颗粒喷动床脱硫、烟道喷射脱硫等。

a.喷雾干燥法:

喷雾干燥脱硫方法是利用机械或气流的力量将吸收剂分散成极细小的雾状液滴,雾状液滴与烟气形成比较大的接触表面积,在气液两相之间发生的一种热量交换、质量传递和化学反应的脱硫方法。一般用的吸收剂是碱液、石灰乳、石灰石浆液等,目前绝大多数装置都使用石灰乳作为吸收剂。一般情况下,此种方法的脱硫率65%~85%。其优点:脱硫是在气、液、固三相状态下进行,工艺设备简单,生成物为干态的caso、caso,易处理,没有严重的设备腐蚀和堵塞情况,耗水也比较少。缺点:自动化要求比较高,吸收剂的用量难以控制,吸收效率不是很高。所以,选择开发合理的吸收剂是解决此方法面临的新难题。

b.半干半湿法:

半干半湿法是介于湿法和干法之间的一种脱硫方法,其脱硫效率和脱硫剂利用率等参数也介于两者之间,该方法主要适用于中小锅炉的烟气治理。这种技术的特点是:投资少、运行费用低,脱硫率虽低于湿法脱硫技术,但仍可达到70%tn,并且腐蚀性小、占地面积少,工艺可靠。工业中常用的半干半湿法脱硫系统与湿法脱硫系统相比,省去了制浆系统,将湿法脱硫系统中的喷入ca(oh):水溶液改为喷入cao或ca(oh):粉末和水雾。与干法脱硫系统相比,克服了炉内喷钙法so2和cao反应效率低、反应时间长的缺点,提高了脱硫剂的利用率,且工艺简单,有很好的发展前景。

c.粉末一颗粒喷动床半千法烟气脱硫法:

技术原理:含so2的烟气经过预热器进入粉粒喷动床,脱硫剂制成粉末状预先与水混合,以浆料形式从喷动床的顶部连续喷人床内,与喷动粒子充分混合,借助于和热烟气的接触,脱硫与干燥同时进行。脱硫反应后的产物以干态粉末形式从分离器中吹出。这种脱硫技术应用石灰石或消石灰做脱硫剂。具有很高的脱硫率及脱硫剂利用率,而且对环境的影响很小。但进气温度、床内相对湿度、反应温度之间有严格的要求,在浆料的含湿量和反应温度控制不当时,会有脱硫剂粘壁现象发生。

d.烟道喷射半干法烟气脱硫:

该方法利用锅炉与除尘器之间的烟道作为反应器进行脱硫,不需要另外加吸收容器,使工艺投资大大降低,操作简单,需场地较小,适合于在我国开发应用。半干法烟道喷射烟气脱硫即往烟道中喷人吸收剂浆液,浆滴边蒸发边反应,反应产物以干态粉末出烟道。

4.新兴的烟气脱硫方法

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一些新的脱硫技术,但大多还处于试验阶段,有待于进一步的工业应用验证。

a.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so2工业烟气,产品以生成硫磺为目的。反应过程相当复杂,有na2so4、na2so3、na2s203、s、na2sx等物质生成,由生成物可以看出过程耗能较高,而且副产品价值低,华南理工大学的石林经过研究表明过程中的各种硫的化合物含量随反应条件的改变而改变,将溶液ph值控制在5.5—6.5之间,加入少量起氧化作用的添加剂tfs,则产品主要生成na2s203,过滤、蒸发可得到附加值高的5h0˙na2s203,而且脱硫率高达97%,反应过程为:so2+na2s=na2s203+s。此种脱硫新技术已通过中试,正在推广应用。

b.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。中科院大连物化所的金美等研究员创造性地利用膜来吸收脱出so2气体,效果比较显著,脱硫率达90%。过程是:他们利用聚丙烯中空纤维膜吸收器,以naoh溶液为吸收液,脱除so2气体,其特点是利用多孔膜将气体so2气体和naoh吸收液分开,so2气体通过多孔膜中的孔道到达气液相界面处,so2与naoh迅速反应,达到脱硫的目的。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。

c.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so2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。国外曾以地热发电站每天脱除5t量的h:s为基础;计算微生物脱硫的总费用是常规湿法50%。无论对于有机硫还是无机硫,一经燃烧均可生成被微生物间接利用的无机硫so2,因此,发展微生物烟气脱硫技术,很具有潜力。四川大学的王安等人在实验室条件下,选用氧化亚铁杆菌进行脱硫研究,在较低的液气比下,脱硫率达98%。

d、烟气脱硫技术发展趋势

目前已有的各种技术都有自己的优势和缺陷,具体应用时要具体分析,从投资、运行、环保等各方面综合考虑来选择一种适合的脱硫技术。随着科技的发展,某一项新技术韵产生都会涉及到很多不同的学科,因此,留意其他学科的最新进展与研究成果,并把它们应用到烟气脱硫技术中是开发新型烟气脱硫技术的重要途径,例如微生物脱硫、电子束法脱硫等脱硫新技术,由于他们各自独特的特点都将会有很大的发展空间。随着人们对环境治理的日益重视和工业烟气排放量的不断增加,投资和运行费用少、脱硫效率高、脱硫剂利用率高、污染少、无二次污染的脱硫技术必将成为今后烟气脱硫技术发展的主要趋势。

各种各样的烟气脱硫技术在脱除so2的过程中取得了一定的经济、社会和环保效益,但是还存在一些不足,随着生物技术及高新技术的不断发展,电子束脱硫技术和生物脱硫等一系列高新、适用性强的脱硫技术将会代替传统的脱硫方法。

二、脱硝技术

常见的脱硝技术中,根据氮氧化物的形成机理,降氮减排的技术措施可以分为两大类:

一类是从源头上治理。控制煅烧中生成nox。其技术措施:①采用低氮燃烧器;②分解炉和管道内的分段燃烧,控制燃烧温度;③改变配料方案,采用矿化剂,降低熟料烧成温度。

另一类是从末端治理。控制烟气中排放的nox,其技术措施:①“分级燃烧+sncr”,国内已有试点;②选择性非催化还原法(sncr),国内已有试点;③选择性催化还原法(scr),目前欧洲只有三条线实验;③sncr/scr联合脱硝技术,国内水泥脱硝还没有成功经验;④生物脱硝技术(正处于研发阶段)。

国内的脱硝技术,尚属探索示范阶段,还未进行科学总结。各种设计工艺技术路线和装备设施是否科学合理、运行是否可靠?脱硝效率、运行成本、能耗、二次污染物排放有多少等都将经受实践的检验。

脱硝技术具体可以分为:

燃烧前脱硝:加氢脱硝

洗选燃烧中脱硝:

1)低温燃烧

2)低氧燃烧

3)fbc燃烧技术

4)采用低nox燃烧器

5)煤粉浓淡分离

6)烟气再循环技术

燃烧后脱硝:

1)选择性非催化还原脱硝(sncr)

2)选择性催化还原脱硝(scr)

3)活性炭吸附

4)电子束脱硝技术

其中sncr脱硝效率在大型燃煤机组中可达25%~40%,对小型机组可达80%。由于该法受锅炉结构尺寸影响很大,多用作低氮燃烧技术的补充处理手段。其工程造价低、布置简易、占地面积小,适合老厂改造,新厂可以根据锅炉设计配合使用。

而选择性催化还原技术(scr)是目前最成熟的烟气脱硝技术,它是一种炉后脱硝方法,最早由日本于20世纪60~70年代后期完成商业运行,是利用还原剂(nh3,尿素)在金属催化剂作用下,选择性地与nox反应生成n2和h2o,而不是被o2氧化,故称为“选择性”。目前世界上流行的scr工艺主要分为氨法scr和尿素法scr2种。此2种方法都是利用氨对nox的还原功能,在催化剂的作用下将nox(主要是no)还原为对大气没有多少影响的n2和水,还原剂为nh3。

目前,在scr中使用的催化剂大多以tio2为载体,以v2o5或v2o5-wo3或v2o5-moo3为活性成分,制成蜂窝式、板式或波纹式三种类型。应用于烟气脱硝中的scr催化剂可分为高温催化剂(345℃~590℃)、中温催化剂(260℃~380℃)和低温催化剂(80℃~300℃),不同的催化剂适宜的反应温度不同。如果反应温度偏低,催化剂的活性会降低,导致脱硝效率下降,且如果催化剂持续在低温下运行会使催化剂发生永久性损坏;如果反应温度过高,nh3容易被氧化,nox生成量增加,还会引起催化剂材料的相变,使催化剂的活性退化。目前,国内外scr系统大多采用高温催化剂,反应温度区间为315℃~400℃。该方法在实际应用中的优缺点如下。

优点:该法脱硝效率高,价格相对低廉,目前广泛应用在国内外工程中,成为电站烟气脱硝的主流技术。

缺点:燃料中含有硫分,燃烧过程中可生成一定量的so3。添加催化剂后,在有氧条件下,so3的生成量大幅增加,并与过量的nh3生成nh4hso4。nh4hso4具有腐蚀性和粘性,可导致尾部烟道设备损坏。虽然so3的生成量有限,但其造成的影响不可低估。另外,催化剂中毒现象也不容忽视。

二、脱硫都有什么好的方法啊?

一、工艺特点

钙钠双碱法是先用钠碱性吸收液进行烟气脱硫,然后再用石灰粉再生脱硫液,由于整个反应过程是液气相之间进行,避免了系统结垢问题,而且吸收速率高,液气比低,吸收剂利用率高,投资费用省,运行成本低。

1、以naoh(na2co3)脱硫,脱硫液中主要为naoh(na2co3)水溶液,在循环过程中对水泵、管道、设备缓解腐蚀、冲刷及堵塞,便于设备运行和维护。

2、钠基吸收液对so2反应速度快,故有较小的液气比,达到较高的脱硫效率,一般≥90%。

3、脱硫剂的再生及脱硫沉淀均发生于塔体避免塔内堵塞和磨损,提高了运行的可靠性,降低了运行成本。

4、以空塔喷淋为脱硫塔结构,运行可靠性高,事故发生率小,塔阻力低,△p≤600pa。

二、工艺原理

1、反应原理

so2吸收反应:na2co3+so2→na2so3+co2↑

吸收剂再生反应:cao+h2o→ca(oh) 2

ca(oh) 2+na2so3+h2o→2naoh+caso3+h2o

2、工艺流程

采用锻钢炉的烟气经换热降温至≤200℃,经烟道从塔底进入脱硫塔。在脱硫塔内布置若干层数十支喷嘴,喷出细微液滴雾化均布于脱硫塔溶积内,烟气与喷淋脱硫液进行充分汽液混合接触,使烟气中so2和灰尘被脱硫液充分吸收、反应,达到脱尘除so2的目的。经脱硫洗涤后的净烟气经塔顶除雾器脱水,经脱硫塔上部进入烟囱排入大气。脱硫循环液经塔内气液接触除so2后,经塔底管道流入沉淀池在此将灰尘沉淀下来,清液经上部溢进入反应再生池,在池内与石灰乳液制备槽引来的石灰乳进行再生反应,再生液流入泵前循环槽补入na2co3,由泵打入脱硫塔顶脱除so2循环使用。其中再生产出的caso3及烟气中过剩氧生成的caso4于沉淀池中沉淀分离。

三、工艺优势

1、烟气系统

来自锻钢烟气经烟道引风机直接进入脱硫塔。脱硫塔以空塔喷淋结构。设计空速小(4.0m/s),塔压力降小(≤600pa),脱硫集中除尘、脱硫、排烟气于一体,烟气升至塔顶进入烟囱排入大气。脱硫塔制作完毕喷砂处理后,环氧树脂防腐6遍,塔内部件主要是喷嘴和防雾器,均为304不锈钢材质。当脱硫泵出现故障时,脱硫暂停反应,烟气可通过烟囱排入大气。

2、脱硫塔so2吸收系统

烟气进入脱硫塔向上升起与向下喷淋的脱硫塔以逆流式洗涤,气液充分接触吸收so2。脱硫塔采用喷嘴式空塔喷淋,由于喷嘴的雾化作用,分裂成无数小直径的液滴,其总表面积增大数千倍,使气液得以充分接触,气液相接触面积越大,两相传质热反应,效率越高。因此化工生产中诸多单元操作中多采用喷淋塔结构,起到高效、节能、造价低等优点。脱硫塔内碱液雾化吸收so2及粉尘,生成na2so3,同时消耗了naoh和na2so3。脱硫液排出塔外进入再生池与ca(oh) 2反应,再生出钠离子并补入na2so3(或naoh),经循环脱硫泵打入脱硫循环吸收so2。

在脱硫塔顶部装有除雾器,经除雾器折流板碰冲作用,烟气携带的烟尘和其他水滴、固体颗粒被除雾器捕获分离。除雾器设置定期冲洗装置,防止除雾器堵塞。

3、脱硫产物处理

脱硫产物最终是石膏浆,具体为caso3、caso4还有部分被氧化的na2so4及粉尘。有潜水泥浆泵从沉淀池排出处理好,经自然蒸发晾干。由于石膏浆中含有固体杂质,影响石膏的质量,所以一般以抛弃法为高。排出沉淀池浆液可经水力旋流器,稠厚器增浓提固后,再排至渣场处理。

4、关于二次污染的解决

以钠钙双碱法烟气脱硫可解决单一纳碱脱硫的二次污染问题。钠钙双碱法是以纳碱吸收so2,其产物用石灰乳再生出纳碱继续使用,因钠钙双碱法能节省碱耗,又杜绝二次污染问题。有少量的na2so4不能够再生被带入石膏浆液中,经固液分离,分离的固体残渣进行回收堆放再做他用。溶液流回再生池继续使用,因此不会产生二次污染。

5、方案的特点

以naoh(na2co3)脱硫,脱硫液中主要为naoh(na2co3)水溶液,在循环过程中对水泵、管道、设备缓解腐蚀、冲刷及堵塞,便于设备运行和维护。钠基吸收液对so2反应速度快,故有较小的液气比,达到较高的脱硫效率,一般≥90%。

脱硫剂的再生及脱硫沉淀均发生于塔体避免塔内堵塞和磨损,提高了运行的可靠性,降低了运行成本。以空塔喷淋为脱硫塔结构,运行可靠性高,事故发生率小,塔阻力低,△p≤600pa。

6、吸收so2效率及主要影响因素

ph值:ph值高,so2吸收速率大,脱硫效率高,同时ph值高,结垢几率小,避免吸收剂表面纯化。

温度:温度低有利于气液传质,溶解so2,但温度低影响反应速度,所以脱硫剂的温度不是一个独立的不变因素,取决于进气的烟气温度。

石灰粒度及纯度:要求石灰纯度≥95%,粒度控制pc200~300目内。

液浆浓度:控制在10~15%。

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