脱硫技术论文-高琦.doc

脱硫技术的现状 Status of desulfurization technology保定电力职业技术学院 高琦摘要：指出煤炭仍是我国目前的主要能源，而环境污染的最主要污染物是二氧化硫，所以脱硫技术是现在最重要的。介绍了国内外煤炭燃烧前脱硫和燃烧后脱硫等技术的原理和优缺点，重点说明燃烧烟气脱硫可能存在的问题和解决方法。Abstract: it is pointed out that the main energy present coal in China is still the main pollutants, and the environmental pollution of sulfur dioxide, so the desulfurization technology is now the most important. Introduced the domestic and foreign coal combustion desulfurization before and after combustion desulfurization technology and the advantages and disadvantages of the combustion flue gas desulfurization, highlights the possible problems and solutions.关键词：煤炭 大气污染 烟气脱硫 前言燃煤锅炉在用的湿式脱硫除尘技术以涉及到很多种工艺，各种工艺在运行过程中所具有的减排特性、可靠性、经济性等都存在较大的差别。本文研究的内容是了解掌握国内外目前脱硫技术的现状。2011年我国煤炭产量35.2亿吨，约占一次能源生产总量78.6%；煤炭消费总量35.7亿吨，约占一次能源消费总量72.8%。煤炭生产和消费总量同比分别增加2.1和1.9个百分点。由于我国的经济结构和社会生活建立在国产的基础上，截至2000年底煤炭探明保有储量为10077亿吨，资源探明率19.9%，因此，在今后相当长的时期内，煤炭仍将是我国的主要能源。我国的大气污染与以煤为主的能源结构有着直接的关系。煤炭的大量燃烧是造成城市大气中二氧化硫和烟尘污染的最直接原因。最近新出现的词“PM2.5”是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，也称为可入肺颗粒物。PM2.5粒径小，富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。而造成“PM2.5”的现象主要是由人为、工业生产、汽车尾气排放等过程中经过燃烧而排放的残留物，其中危害最大的就是二氧化硫等，故应做好除硫工作。1、燃烧前脱硫 1-1物理法脱硫 物理脱硫是用物理法去除煤中硫分的技术措施。根据煤炭颗粒与含硫化合物在密度、表面化学性质、磁性和导电性等的差异而去除煤中无机硫的方法，包括重选、浮选、磁分离、油团聚和高梯度磁选脱硫等。物理脱硫法工艺成熟，成本较低，可以脱除50左右的黄铁矿，易于实现工业化生产。但缺点是对煤质中高度分散的黄铁矿作用不大，且不能脱除煤炭中的有机硫。而且无机硫的晶体结构、大小及分布等会影响脱硫效果，物理选洗仅能去除煤中无机硫的80，占煤中硫总含量1530，无法满足燃煤二氧化硫污染控制要求，故只能作为燃煤脱硫的一种辅助手段。1-2化学法脱硫利用不同的化学反应，将煤炭中的硫转变为不同形态，而使它们从煤中分离出来。在众多的化学脱硫方法中，目前经济技术效果较好的，且颇具应用前景的主要是碱法脱硫和溶剂萃取脱硫工艺。新开发的温和的化学脱硫法主要有辐射法、电化学法等。化学脱硫方法虽然可以脱除大部分无机硫(不受硫的晶体结构、大小和分布的影响)和相当部分的有机硫，但有两个致命缺点，一是大多数化学脱硫法是在高温、高压和强氧化-还原条件下进行的，并使用不同氧化剂，故设备及操作费用显著提高；二是由于在这样的反应条件下，煤的结构、煤的粘结性被破坏，发热量降低，热值损失大，因而使所净化煤的用途受到了限制，难于在工业上大规模应用。- 生物法脱硫由生物湿法冶金技术发展而来的，是在极其温和的条件下（通常是温度低于100、常压），利用氧化-还原反应使煤中硫得以脱除的一种低能耗的脱硫方法。生物脱硫的优点是既能专一地脱除结构复杂、嵌布粒度很细的无机硫(如黄铁矿硫)，同时又能脱除部分有机硫，且反应条件温和、设备简单、成本低。目前，常用的生物脱硫的方法有：A.生物浸出脱硫。即利用微生物的氧化作用将黄铁矿氧化分解成铁离子和硫酸，硫酸溶于水后将其从煤炭中排除的一种脱硫方法。该法研究历史较长，技术较 成熟。优点是装置简单、经济、不受场地限制、处理量大等。由于是将煤中硫直接代谢转化，当采用合适的微生物时，还能同时处理无机硫和有机硫，理论上有很大应用价值。其缺点是处理时间较长，一般需要数周；浸出的废液容易造成二次污染。B.微生物表面处理法。该法是将煤粉碎成微粒，与水混合，在其悬浮液下通入微细气泡，将微生物加入悬浮液中，微生物在黄铁矿表面，使煤粒上浮，而黄铁矿则下沉从而将煤和黄铁矿分离，达到煤炭中脱除黄铁矿的目的。该法优点是处理时间短，能在数秒钟之后就起作用，抑制黄铁矿上浮，整个过程几分钟就完成，脱硫率较高。该法缺点是煤炭回收率较低。C.微生物絮凝法。该法利用一种本身疏水的分歧杆菌的选择性吸附作用，在煤浆中有选择地吸附在煤表面，使煤表面的疏水性增强，结合成絮团，而硫铁矿和其它杂质吸附细菌，仍分散在矿浆中，从而实现脱硫。该法较新，应用较少，还有待于进一步研究和推广。 虽然生物脱硫尚存在一些缺点，如传统脱硫细菌生长慢、脱硫时间长等。但与物理法、化学法相比，微生物脱硫以其能耗小，成本低、污染少等优点，受到世界各国的普遍重视，目前已成为国内外煤炭脱硫研究开发的重点，是一种很有前途的煤炭燃烧前脱硫方法。、燃烧后脱硫烟道气脱硫（简称FGD），是指对燃烧后产生的气体进行脱硫。按产物是否回收，烟道气脱硫可分为抛弃法和回收法；按照脱硫过程的干湿性质又可分为湿式脱硫、干式脱硫和半干式脱硫；按脱硫剂的使用情况，可分为再生法和非再生法。 2-1湿法脱硫1原理：烟气进入脱硫装置的湿式吸收塔，与自上而下喷淋的碱性石灰石浆液雾滴逆流接触，其中的酸性氧化物SO2以及其他污染物HCL、HF等被吸收，烟气得以充分净化；吸收SO2 后的浆液反应生成CaSO3，通过就地强制氧化、结晶生成CaSO42H2O，经脱水后得到商品级脱硫副产品石膏，最终实现含硫烟气的综合治理。2影响因素A、煤气中的焦油雾滴小于10MG/M3为宜。与碱形成疏水性膜，碱液颜色变暗，使碱液吸收效果变差， 会使溶液中的催化剂活性降低，硫就显褐色。硫磺变茶褐色，甚至上浮一层油。B、 氨与硫化氢平衡分压较高，协手进入碱液，会降低深液碱度，破坏碱液PH值平衡，同时与焦油雾一起造成碱液雾化，硫泡沫浮选困难。C、 脱硫温度大于40度主宜。D、 碱度：0。15-0。2N碱度为宜。E、 溶液再生时间。停留时间10-30分钟。f、 副盐浓度：小于250G/升左右。一年排放一次。888浓度 3发展：随着我国对热电厂二氧化硫排放标准的不断提高，且燃煤的含硫量也比以前有所增加，现有的湿法脱硫机组已经不能满足相关要求。要进一步提高脱硫效率，就要在脱硫的过程中加入LY-WS脱硫添加剂、LY-WS脱硫催化剂、LY-WS脱硫增效剂等，使得二氧化硫排放标准符合国家要求。2-2干法脱硫1原理：干法脱硫就是用细楱条氧化亚铁加少量水（实际转为氢氧化铁）为脱硫剂。去吸附焦炉煤气中湿法脱硫剩余的硫化氢。在水的中介作用下，生成碳化铁。当吸收饱和后，再隔离煤气，让吸附饱硫化氢的氧化亚铁，加少量水全部转化为碳化铁，清除远离煤气管线，或让其与空气在露天接触，与氧反应还原再生成氧化亚铁。携带硫磺再循环利用。2优点：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。2-3半干法脱硫。1原理：主要介绍旋转喷雾干燥法。该法利用喷雾干燥的原理，用生石灰做吸收剂 将其浆液雾化喷入吸收塔。在吸收塔内，吸收剂在与烟气中的二氧化硫发生化学反应的同时，吸收烟气中的热量使吸收剂中的水分蒸发干燥，完成脱硫反应后的废渣以干态形式排出。Ca（OH）2+SO2=CaSO3+H2OCa（OH）2+2HF=CaF2+2H2OCa（OH）2+SO3=CaSO4+H2OCa（OH）2+2HCl=CaCl2+2H2OCaSO3+1/2O2=CaSO42与干法相比的优点：烟气循环流化床脱硫工艺以循环流化床原理为基础，通过脱硫剂的多次再循环，延长脱硫剂与烟气的接触时间，大大提高了脱硫剂的利用率。它具有干法工艺的许多优点，如流程简单、占地少，投资小以及副产品可综合利用等，并且能在较低的钙硫比情况下达到湿法工艺的脱硫效率，即95%以上。实践证明，烟气循环流化床脱硫工艺处理能力大，对负荷变动的适应能力很强，运行可靠，维护工作量少，且具有很高的脱硫效率。3、烟气脱硫存在的问题1结垢、堵塞机理：.处理方法(1)保证氧化风机向吸收塔充分供气,使氧化反应趋于完全,确保吸收塔浆液中有足够浓度的石膏晶种。(2)杜绝石子等杂物进入吸收塔，严防喷嘴堵塞。(3)在运行中,控制吸收剂水分蒸发速度和蒸发量,使得溶液中石膏过饱和度最大不超过1.4。(4)控制溶液的pH值,尤其避免运行中pH值急剧变化,一般控制在4.56.0之间。(5)吸收液中加入石膏或亚硫酸钙晶种。(6)适当增大液气比也是防止系统结垢、堵塞的重要技术措施。(7)根据相关系统设备的运行状态(压力、流量、电流等)和各种浆液的化学分析结果来判断结垢的趋势。(8)在系统停运之前,要对相关浆液管道进行彻底冲洗,并排尽积浆,以防设备、管道腐蚀和堵塞。（9）GGH的堵塞问题需要从三个方面分析：一是积垢的来源，二是对GGH换热元件的吹扫，三是换热元件波纹板波纹型式。通过加强冲洗、更换GGH换热元件、调整运行方式等措施基本可以解决此问题2脱硫系统的腐蚀、防腐及磨损(1)严格控制塔内浆液的pH值在规定范围4.56.0,防止PH值急剧变化。 (2)根据FGD设计的入口烟温,选择与入口烟温、塔内设计温度相匹配的内衬材料以保证脱硫设备的安全稳定运行。 (3)严把防腐内衬的施工质量关。(4)施工或检修过程中要严格把关,保证脱硫设备、管材合理和优质的焊接工艺。(5)脱硫系统设有的箱、罐、反应容器内部的防腐材料要符合环保及国家规定控制危险源所必须的相关要求4脱硫系统的磨损脱硫浆液含固量较高，对设备造成磨损，当浆液的PH值呈较强酸性时，对设备的磨损更快、更严重。因此要减轻磨损，必须控制浆液的含固量不能太高，浆液的PH值也应控制在合理范围内。此外对于一些磨损严重的管件可使用不锈钢管件来代替。实践证明，在衬胶或碳钢管件磨蚀较快的部位用316不锈钢管件代替后，使用时间较长，目前复合陶瓷钢管在脱硫系统使用也较多。必要时也可将该管件前后的阀门或附件位置变动，以改变管道内浆液的流场减轻扰流。4、 国内电厂脱硫设备现状目前国内电厂脱硫系统核心设备仍然以进口为主。增压风机转子、浆液循环泵、喷淋管及喷嘴、供浆调节阀、脱水机、真空泵、氧化风机、旋流器等设备仍然依赖进口。进口设备从使用的情况来看，故障率较低，主要是定期维护和正常磨损。其它设备则以国产为主，包括振动给料机、斗提机、螺旋输送机、湿式球磨机、皮带输送机、渣浆泵、衬胶管道、称重给料机等，但日常缺陷率较高，主要体现在，球磨机入口漏浆、机械密封使用寿命短、皮带输送机皮带跑偏等缺陷。除此之外，脱硫系统还有许多固有问题，比如管道磨损、堵塞、GGH堵塞、腐蚀等问题都无法避免。很多设备露天布置、工作环境恶劣，很多零部件都在粉尘、浆液、水雾等环境下工作，容易锈蚀和磨损，所以需要严格执行加油脂、换油、更换零部件等定期工作，才不致于出现被动应付的局面。因此，我们只有经过多年实践、长期探索、总结经验，并制定一套科学的设备运行、检修、维护管理方法，包括建立排产计划、转动设备振动异常监测分析、油定期化验、精细化管理、台帐等一系列制度，对设备进行科学管理、优化运行，从一个长周期的角度对设备进行全寿命管理，即从设备使用寿命和系统运行经济性两方面考虑问题，才能保证整个脱硫系统处在一个合理、经济、稳定的运行状态。5、 参考文献 1何希杰，劳学苏燃煤电厂脱硫技术与脱硫泵通用机械，2006.2李海珠，郭永春我国燃煤硫污染控制技术现状综述能源环境保护，2005.3火电厂人气污染物