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        燃煤鍋爐房脫硫技術(shù)方案研究

        2020-11-20 02:06:54李慶陽(yáng)
        裝備維修技術(shù) 2020年6期
        關(guān)鍵詞:濕法脫硫脫硫

        李慶陽(yáng)

        摘要: ?自“氣十條”發(fā)布及新環(huán)保法執(zhí)行以來(lái),環(huán)保要求愈來(lái)愈嚴(yán),鍋爐煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)也是逐步提高。鍋爐煙氣常規(guī)脫硫方法有石灰法、氧化鎂法、雙堿法、石灰石法,近幾年,相較于傳統(tǒng)脫硫方法,又出現(xiàn)了各種新型的脫硫方法,如: 有機(jī)催化煙氣綜合清潔技術(shù)、噴射文丘里濕氣洗滌系統(tǒng)(WGS)技術(shù)等。本文對(duì)鍋爐煙氣常規(guī)脫硫方法以及近年來(lái)推出并經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證的脫硫方法進(jìn)行了綜合論述及比較,比選出適用不同工況的脫硫方案。

        關(guān)鍵詞: ?脫硫;濕法脫硫;OCT脫硫;WGS脫硫

        0 ?引言

        自“氣十條”發(fā)布及新環(huán)保法執(zhí)行以來(lái),各地區(qū)出臺(tái)了一系列的環(huán)保政策,供熱鍋爐房煙氣排放指標(biāo)逐步提高,各種鍋爐煙氣處理改造項(xiàng)目接踵而來(lái),而已有的鍋爐煙氣處理技術(shù)繁多,環(huán)保廠家技術(shù)水平參差不齊,導(dǎo)致煙氣處理效果差異較大。在煙氣脫硫方面,《鍋爐及爐窯濕法煙氣脫硫工程技術(shù)規(guī)范》(HJ462-2009)給出了石灰法、氧化鎂法、雙堿法、石灰石法4種常用的煙氣脫硫方法。本文擬對(duì)傳統(tǒng)脫硫方法以及一些筆者調(diào)研過(guò)的新的脫硫方法進(jìn)行論述對(duì)比。

        2 ?脫硫技術(shù)路線

        2.1.1 傳統(tǒng)濕法脫硫技術(shù)

        工業(yè)鍋爐濕法煙氣脫硫方式包括:石灰法、氧化鎂法、石灰石法和鈉鈣雙堿法。濕法煙氣脫硫就是利用大量的脫硫劑漿液對(duì)煙氣進(jìn)行洗滌,在洗滌過(guò)程中,脫硫劑和SO2進(jìn)行反應(yīng),清除煙氣中的SO2。

        2.2.2 ?傳統(tǒng)濕法脫硫?qū)Ρ?/p>

        石灰法及石灰石法由于液氣比大,投資較高,鈉鈣雙堿法由于鈉堿的價(jià)格較高,運(yùn)行費(fèi)用高。在盛產(chǎn)氧化鎂的遼寧地區(qū),采用氧化鎂作為脫硫劑無(wú)論在投資還是在運(yùn)行費(fèi)用方面,要較采用其他脫硫劑好的多。

        2.2 ?新型濕法脫硫技術(shù)

        2.2.1 ?有機(jī)催化煙氣綜合清潔技術(shù)(OCT一體化脫硫脫硝技術(shù))

        OCT一體化脫硫脫硝技術(shù)是利用有機(jī)催化劑獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu),從而達(dá)到高效脫硫脫硝的目的。

        有機(jī)催化煙氣綜合清潔技術(shù)是在傳統(tǒng)濕法工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)行改良,并采用了一種有機(jī)催化劑,它是一種有機(jī)物與水結(jié)合而成的穩(wěn)定的乳化液,可以從鍋爐煙氣中除去酸性氣體(SO2、NOX)。

        工藝原理:

        有機(jī)催化煙氣脫硫脫硝一體化技術(shù)是使用有機(jī)催化劑獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu),從濕法反應(yīng)的源頭有效解決了H2SO3的不穩(wěn)定問(wèn)題。有機(jī)催化劑在反應(yīng)過(guò)程中,促進(jìn)SO2、水和O2的反應(yīng)向正方向進(jìn)行,生成穩(wěn)定的H2SO4,H2SO4再與脫硫劑發(fā)生反應(yīng),生成硫酸鹽,排至脫硫系統(tǒng)之外。這樣,帶來(lái)了兩大優(yōu)勢(shì):

        a)有效解決了氧化問(wèn)題,先氧化后酸堿中和,阻礙亞硫酸逆向分解;

        b)相比于煙氣中的SO2量,催化劑具有大量的富裕量,確保有足夠高的脫硫效率。

        有機(jī)催化技術(shù)脫硝原理與脫硫原理相類似,在催化劑的作用下,氮氧化物被持續(xù)氧化成穩(wěn)定HNO3,再通過(guò)酸堿中和反應(yīng),消除煙氣中的HNO3。

        OCT技術(shù)用的催化劑為某公司獨(dú)家擁有的專利技術(shù)。該技術(shù)要求進(jìn)入脫硫塔的煙氣顆粒物含量必須<100mg/m?,如果要達(dá)到最佳工作狀態(tài),煙氣顆粒物含量應(yīng)<50mg/m?。

        工藝流程

        本方案采用有機(jī)催化煙氣脫硫脫硝技術(shù),脫除催化煙氣中的SO2和NOx。整個(gè)工藝系統(tǒng)與其他的濕式脫硫系統(tǒng)基本一致,只是采用其專用的催化劑,加強(qiáng)了SO2和NOx的吸收。

        在需要同時(shí)脫硫和脫硝的鍋爐房,有機(jī)催化煙氣綜合清潔技術(shù)具有較大的優(yōu)勢(shì)。

        2.2.2 ?噴射文丘里濕氣洗滌系統(tǒng)(WGS)技術(shù)

        WGS 技術(shù)是20世紀(jì)70年代年由美國(guó)Exxon-Mobil 公司研發(fā)一種先進(jìn)的濕法脫硫工

        藝,其利用文丘里的抽吸作用,通過(guò)循環(huán)堿噴入文丘里洗滌器,對(duì)煙氣進(jìn)行抽吸、洗滌,在脫硫彎頭處脫除固體顆粒和二氧化硫,然后干凈的煙氣經(jīng)過(guò)煙囪塔盤、破沫網(wǎng),分離水分后排放至大氣,凈化煙氣中剩余的固體顆粒和二氧化硫遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于規(guī)定的限度,WGS系統(tǒng)需要連續(xù)或間斷補(bǔ)充水和堿液,WGS系統(tǒng)排出一小股廢液需要進(jìn)入廢液處理系統(tǒng)(PTU)。

        該技術(shù)為引進(jìn)技術(shù),目前已經(jīng)成功在國(guó)內(nèi)脫硫項(xiàng)目上得到應(yīng)用,其脫硫除塵效果好,能夠滿足環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的要求,運(yùn)行情況穩(wěn)定良好。

        該技術(shù)的特點(diǎn)是:

        ①由于文丘里的抽吸作用,可以保證整個(gè)脫硫系統(tǒng)無(wú)壓降,非常適合改造項(xiàng)目。

        ②除塵脫硫效果明顯。

        ③結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,耐腐蝕,耐磨損,操作簡(jiǎn)單。

        ④通過(guò)切向進(jìn)料、塔盤、填料三級(jí)除水可將游離水含水率控制在低于0.01%,降低水用量。

        ⑤脫硫劑循環(huán)泵的耗電量較大。

        WGS 脫硫系統(tǒng)流程簡(jiǎn)單,主要設(shè)備包括脫硫塔及(含塔筒體、煙囪、文丘里噴射器)循環(huán)泵等,塔內(nèi)件為大孔徑的塔盤和格柵填料。

        工藝流程

        脫硫塔部分工藝流程:各爐來(lái)的煙氣匯總后引入脫硫除塵系統(tǒng)。脫硫塔按需求設(shè)置文丘里噴射器數(shù)量,每臺(tái)文丘里噴射器前分別設(shè)置擋板,根據(jù)煙氣負(fù)荷,開關(guān)文丘里噴射器,保證運(yùn)行的文丘里噴射器中煙氣流速。

        脫硫塔塔底的脫硫劑溶液經(jīng)脫硫循環(huán)泵增壓后,輸送至文丘里頂部的噴射器入口,由噴射器噴射脫硫劑溶液,而煙氣則由水平方向進(jìn)入。在噴射的脫硫劑溶液的抽吸作用下,脫硫劑溶液與煙氣在文丘里喉徑處發(fā)生劇烈的混合?;旌虾?,氣液混合物經(jīng)擴(kuò)散段后進(jìn)入彎頭處,在彎頭處脫除SO2和粉塵。煙氣經(jīng)脫硫塔內(nèi)的塔盤和填料分液后排入大氣。含硫和粉塵的脫硫液則落入塔底,參與下一次循環(huán)或被排出系統(tǒng)。

        據(jù)了解,WGS煙氣處理技術(shù)是在燃油鍋爐煙氣處理上進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用的技術(shù)。

        2.2.3 ?氧化鎂法與新型濕法脫硫技術(shù)對(duì)比

        以某5×29MW燃煤鍋爐房改造為例進(jìn)行對(duì)比,其對(duì)比結(jié)果如圖1。

        3 ?結(jié)論

        根據(jù)以上論述,在氧化鎂產(chǎn)地附近的供熱鍋爐房氧化鎂法脫硫具有較高的性價(jià)比;對(duì)于需要同時(shí)脫硫脫硝的鍋爐房,采用有機(jī)催化煙氣綜合清潔技術(shù)(OCT一體化脫硫脫硝技術(shù))具有較大的優(yōu)勢(shì);對(duì)于燃油鍋爐房,可以嘗試采用噴射文丘里濕氣洗滌系統(tǒng)(WGS)技術(shù)進(jìn)行煙氣處理。

        參考文獻(xiàn):

        [1] 徐寶東主編.煙氣脫硫工藝手冊(cè)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2012.

        [2] 馬超(導(dǎo)師:李敏;鄭新兵).催化煙氣脫硫脫硝技術(shù)應(yīng)用研究[D].大慶市:東北石油大學(xué)文,2017-04.

        [3] 王國(guó)慶(導(dǎo)師:王鑒;徐言彪).大慶煉化公司催化煙氣脫硫技術(shù)的選擇與應(yīng)用[D].大慶市:東北石油大學(xué),2016-04.

        [4] 鄭浩.工業(yè)鍋爐煙氣濕法脫硫技術(shù)研究與分析[J].當(dāng)代化工研究,2018,(9):109-110.

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