石灰石湿法烟气脱硫系统的原理
时间: 2024-11-08 21:04:44 | 作者: ayx爱游戏 登录
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石灰石湿法烟气脱硫系统的原理摘要我国当代的能源结构主要是以煤炭为主，因此大气污染防治成为重中之重。二氧化硫对大气环境的污染十分严重，而燃烧煤炭后所产生的烟气又作为大多数来自。因此脱除烟气中的二氧化硫成为主要措施。世界上的脱硫技术有很多，例如干法烟气脱硫技术、半干法烟气脱硫技术、电子束烟气脱硫技术等等，但是在实际运行当中，石灰石湿法脱硫技术的利用才是最广泛的。相对来说还是比较，石灰石湿法脱硫技术在运行上稳定、脱硫效率高、适合各种煤种。据市场统计，石灰石湿法脱硫技术的应用约占市场的80%以上。对于石灰石湿法脱硫技术，首先要考虑的就是其经济性和脱硫效率。所以要了解现在国内外的发展的新趋势，明白石灰石湿法脱硫的工艺原理以及反应过程，通过一系列分析找出影响脱硫效率的各种各样的因素。对主要影响因素做多元化的分析，并提出解决措施，以减少SO2的排放，提高环境质量的目的。关键词：湿法脱硫；效率；脱硫系统；因素分析ABSTRACTChinascontemporaryenergystructureismainlydominatedbycoal,sopreventionandcontrolofairpollutionhasbecomeatoppriority.Sulfurdioxidepollutestheatmosphericenvironmentveryseriously,andthefluegasproducedafterburningcoalservesasthemainsource.Therefore,theremovalofsulfurdioxideinfluegasbecomesthemainmeasure.Therearemanydesulfurizationtechnologiesintheworld,suchasdryfluegasdesulfurizationtechnology,semi-dryfluegasdesulfurizationtechnology,electronbeamfluegasdesulfurizationtechnology,etc.However,inactualoperation,theuseoflimestonewetdesulfurizationtechnologyisthemostextensiveof.Relativelyspeaking,thelimestonewetdesulfurizationtechnologyisstableinoperation,hashighdesulfurizationefficiency,andissuitableforvariouscoaltypes.Accordingtomarketstatistics,theapplicationoflimestonewetdesulfurizationtechnologyaccountsformorethan80%ofthemarket.Forlimestonewetdesulfurizationtechnology,thefirstthingtoconsiderisitseconomyanddesulfurizationefficiency.Therefore,wemustunderstandthedevelopmenttrendathomeandabroad,understandtheprocessprincipleandreactionprocessoflimestonewetdesulfurization,andfindoutvariousfactorsthataffectthedesulfurizationefficiencythroughanalysis.AnalyzethemaininfluencingfactorsandproposesolutionstoreduceSO2emissionsandimproveenvironmentalquality.Keywords:Wetdesulphurization;Efficiency;Thedesulfurizationsystem;Factoranalysis1引言11引言现如今，大气污染慢慢的变成了全世界的焦点，各个国家想尽办法提高环境质量，为的就是人类有一个青山绿水的美好家园。科技的日月更替，工业的迅速发展，随着时下人们的生活水平的日益提高，工业燃煤产生的烟气破坏环境，大气污染也成为人类十分头疼的问题。然而二氧化硫在大气污染源中占主要位置，因为其污染很严重，排放严重时会形成酸雨，对人们的日常生活造成危害。故此，烟气脱硫技术是许多国家研究的主题，对此防止大气污染成为环境保护的重中之重。我国煤炭资源丰富，因此煤炭作为主要能源结构，电力的生产方式还要火力发电厂。由于燃烧煤炭较多，所以燃烧产生的烟气污染了大气环境。当煤炭燃烧之后会产生大量的二氧化碳、二氧化硫等污染物，正是这些污染物才加剧了大气环境的破坏。所以要想保护环境，就要先从这些污染物开始。脱出烟气中的二氧化硫成为一大措施。脱硫工艺较多，但是只要石灰石湿法脱硫技术被广泛利用。由于这项技术探讨研究较早，发展时间比较久，较目前已经相对成熟，因此在我国国内应用最为广泛。现如今的石灰石湿法脱硫效率可达97%以上。石灰石湿法脱硫效率如此高效，主要是在各个过程都严加控制。要想提高石灰石湿法脱硫的效率，必须要搞清楚石灰石湿法脱硫效率是由那些因素影响的，然后对这些影响因素提出解决措施，来提升脱硫效率。1.1课题的背景及意义石灰石湿法脱硫技术稳定性很高，技术成熟，现如今已经被广泛利用。而且这个脱硫工艺采用的脱硫剂是石灰石，其经济性可想而知。本课题通过了解石灰石湿法脱硫技术的基础原理和其化学反应过程，找出影响石灰石湿法脱硫效率的因素，并做多元化的分析，最后找出提高脱硫效率的解决措施。1.1.1国外发展现状石灰石湿法脱硫技术最初是由英国皇家化学公司开发的，并且已经在多个国家进行了更新和研究。才有了，现如今较为成熟的脱硫系统。在现在脱硫技术的范畴中，石灰石湿法脱硫被各个国际广泛利用。就以日本千代田公司来看，该公司自己研发了CT-121脱硫技术，这种技术在世界来看确实是一种先进的石灰石湿法脱硫工艺，因为这种工艺性能十分优越。CT-121脱硫工艺的稳定性能够达到95%以上，二氧化硫的排放也是较于目前世界十分可靠和优越。这项技术由于性能优越，所以这项研究得到了日本的财务支持。在1978至1979年这一年的时间内，千代田公司就已经在美国的佛罗里达州建了一个23MW的CT-121示范工程。从那以后，千代田在世界打响了旗号。1引言2很多国家都与千代田公司签署了这项示范工程的合同。千代田公司就是以10000MW装机容量的脱硫装置而被世界广泛认知，这在烟气脱硫市场享有极大的影响力。 [1] 1.1.2 国内发展现状 针对我国烟气脱硫发展现状，脱硫工艺也是比较完善。我们的祖国采用的石灰石湿 法脱硫工艺的电厂有很多。就拿华能上安电厂来说吧，该电厂有一台 600MW 机组的 石灰石湿法烟气脱硫系统。通过对影响脱硫效率的因素加以分析，终于找出了优化方 案。该研究利用运行过程所产生的问题进行了模拟，找出了导致脱硫效率低效的因素， 最后提出处理问题的措施。并把这些措施逐一排查，看能否提高脱硫效率，才能应用 于实际的操作中。然后对提高脱硫效率后的系统再次做试验，对比之前的脱硫效率 和环保指标，能否达到超低排放。试验根据结果得出:托盘、托盘塔液气比、喷淋层、除雾 器以及烟气流场的优化设计是可行的。 [2] 在实际运行中，此系统可直接利用。 1.2 我国SO 2 控制技术的研究、开发及应用 1.2.1 燃烧前脱硫 燃烧前脱硫就是在煤还未被燃烧时脱硫。该技术主要是指物理法选煤，选出来 的煤进行化学反应，除去其中的有机硫和无机硫，最后是利用微生物吸收煤粉中的硫。 物理法选煤就是根据原煤中杂质的不同比例，来除去原煤中的硫杂质。当原煤进行粉 碎之后，与煤粉的相对密度不同的物质就会分离出来。然后利用煤粉和硫杂质表面上 的磁性、润湿性和导电性的差异来分离。主要分离方法有浮选、磁选、混凝、重力、 重液富集等。生产中使用最广泛的是重力和浮选。虽然这种物理净化技术系统相对简 单，运行投资较少，但是煤中存在有机硫必须要使之分离，我国在该工艺上能达到50% 左右的全硫脱除率。 化学脱硫就是指采用化学反应，除去煤粉中的有机硫和无机硫。通过采用不一样的 反应物，将有机硫中的硫离子转化为硫化物并将其分离。目前世界上化学净化方法有 很多种，比如KVB(NO 2 选择氧化)、LOL 氧化法(O 2 /空气氧化法)等等。 1.2.2 燃烧中脱硫 燃烧中脱硫就是在燃烧中能控制的因素，加以控制。煤粉制作成的煤制品（型 煤固硫），该煤制品是把石灰、沥青、电石渣、无硫浆黑液等为粘结剂，经过加工而 形成的带有一定形状和体积的煤炭产品。煤粉相对于型煤来看并不是非常节能，型煤 1 引言 3 的节能值约 24%~27%，烟尘的排放量也将减少 74%~90%。固硫剂能把烟气中的硫氧 化物去除掉，所以使用适当的固硫剂，烟气中的二氧化硫将会减少 50%以上。型煤燃 烧技术有控制有害于人体健康的物质的作用，同时也是实现清洁高效燃烧的主要方向。在我国的脱 硫系统中，民用型煤已经相对成熟，比如煤球之类的煤制品，而且其加工技术已得 到广泛使用，但工业型煤的技术发展速度相对民用型煤来讲有些缓慢，其技术发展仍 处于分散的低水平状态。 1.2.3 燃烧后脱硫 燃烧后脱硫即对煤燃烧后所产生烟气中携带的硫氧化物进行处理，这也是世界上 应用最为广泛的商业化脱硫技术。 大多数火电厂都是采用烟气脱硫（FGD）技术，来减少二氧化硫排放。现如今的 烟气脱硫技术已得到迅速发展，但是唯有石灰石湿法烟气脱硫技术才被全世界广泛 利用，加上其脱硫速率高、技术发展最为成熟。但是其初步投资和运行费用较高，系 统也比较复杂。但是，在我国石灰石来源丰富、价格低廉、脱硫产物可综合利用，因 此在我国火电厂中得到普遍应用，尤其是最近投入的300MW的电厂机组 2 石灰石湿法烟气脱硫系统的原理 4 2 石灰石湿法烟气脱硫系统的原理 2.1 工艺原理 石灰石湿法烟气脱硫装置是利用脱硫剂、水和二氧化硫的化学反应，然后把得 到的产物在与氧气和水反应生成副产物石膏。 化学反应方程式： 2CaCO 3 ＋H 2 O＋2SO 2 ＝＝2CaSO 3 ·1/2H 2 O＋2CO 2 ↑ 2CaSO 3 ·1/2H 2 O＋O 2 ＋3H 2 O＝＝2CaSO 4 ·2H 2 O 2.2 原理分析 2.2.1 物理过程分析 相互接触的气体和液体之间有一个相对平衡的界面。在界面的两边有一层非常 薄的有效滞留膜，即气体膜和液体膜，吸收分子通过它们扩散。在稳定的相界面上， 气体、液体都达到相对平衡。 2.2.2 化学过程分析 SO 2 是一种刺激性酸性气体，它易溶于水。SO 2 溶于水并通过扩散形成亚硫酸。硫 酸迅速分解成硫酸根和氢离子。仅在高pH 值下，亚硫酸根离子的二次电离可产生高 浓度的亚硫酸根离子。这些反应是可逆的。为维持SO 2 的连续吸收，必须中和由电 离产生的氢离子，即降低吸收溶液的酸度。碱吸收剂的作用是中和氢离子。当与吸收 液的吸收反应完成时，吸收液的酸度立即升高，并且当添加量不足或新溶液发生反应 时，酸度和碱度也急剧下降。当SO 2 达到饱和时，吸收停止。 3 石灰石的消溶特性 5 3 石灰石的消溶特性 3.1 石灰石的活性 石灰石作为整个脱硫反应的脱硫剂，其活性与反应紧密关联。石灰石的活性就是 看与反应物的反应程度，活性越好溶解速率就越高。 3.2 石灰石消融特性的影响因素 3.2.1 石灰石品种的影响 通常来讲，石灰石的品质越高的话，它的溶解能力就会越好，石灰石的活性就越 好。就从下图看，品质高的石灰石A 比石灰石B 在同一时间段，石灰石A 的消溶率明 显高于石灰石B，所以品质高有利于提高脱硫反应速率。 图3-1 石灰石品种的影响 3.2.2 消溶时间的影响 一般来说，石灰石的消溶时间越长，溶解程度就会越完全，其溶解速率就会越大。 在反应的初始阶段，石灰石的溶解时间越长，其溶解速率越大，但是当溶解时间达到
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