脱硫技术论文.pdf

一种可循环的湿式氧化镁烟气脱硫技术 广州市天赐三和环保工程有限公司 孙虎良 DUCON Technologies Inc Zuyao Yang 摘要 摘要 大型燃煤电厂烟气脱硫装置目前一般采用石灰石石膏法技术 除部分石膏产品利用外 部分石膏因 得不到利用而抛弃 本文结合国内刚投产的生成亚硫酸镁的氧化镁湿法烟气脱硫技术 介绍此项技术的工 艺过程 特点及经济性分析 前前 言言 湿式镁法脱硫是目前世界上最早采用的脱硫工艺之一 早在 1968 年 美国DUCON即在华盛顿地区 开展氧镁脱硫的研究 湿式镁法脱硫是目前世界上最早采用的脱硫工艺之一 1978 年DUCON在美国 Eddystone建成并投产了世界上第一套商业运行的 2 台 350MW机组烟气脱硫装置 随后又在美国Cromby 建成了 1 台 200MW机组的氧化镁脱硫装置 装置建成后近 30 年来一直安全稳定运行 脱硫效率高达 96 以上 脱硫装置副产的亚硫酸镁供硫酸厂焙烧生产硫酸 DUCON氧化镁技术经三十年的商业运行实践证 明技术成熟可靠 脱硫效率高 副产品可以得到很好的综合利用 但由于美国本土并没有氧化镁资源 所 用的氧化镁从中国进口 每吨氧化镁价格高达 280 美元 限制了这一工艺在美国的推广应用 我国氧化镁 的储量十分可观 目前已探明的氧化镁储藏量约为 160 108t 是世界上储量最丰富的国家之一 湿式镁法烟气脱硫使用氧化镁做吸收剂 首先在脱硫浆液制备系统中对氧化镁进行熟化 然后通过供 给泵打至吸收系统 在吸收塔内 含脱硫剂的浆液经喷嘴喷出与含二氧化硫的烟气充分反应 以脱除二氧 化硫 脱硫后的烟气经过除雾器除去雾滴后排入烟囱 循环一定时间后的脱硫浆液经排出泵排至副产品系 统 以再生氧化镁 循环利用 该工艺主要技术优点是 技术成熟 操作维护费用低 运行费用低 废水 量少 脱硫效率高 具有竞争力的经济性能 系统可用率高 副产品亚硫酸镁在硫酸厂焙烧成高纯度SO2 焙烧后的氧化镁再回电厂循环使用 由于吸收剂可循环利用 补充量小 无二次污染 降低了脱硫装置的 运行成本 也降低了硫酸厂的污染物排放量 符合我国大力发展循环经济和科学发展观的精神 非常值得 推广和应用 1 湿式氧化镁法烟气脱硫基本原理湿式氧化镁法烟气脱硫基本原理 1 1 湿式氧化镁脱硫系统框架构成 烟气 到污水处理系统 去除 氯化物和 颗粒物 到烟囱 SO 吸收 2 泥浆 液体 滤饼 离心机 干燥器煅烧炉 混合 水 补充MgO SO2 MgSO3 硫酸硫肥料 MgO循环贮罐 到灰池 空气 湿式镁法烟气脱硫工艺采用氧化镁作为脱硫吸收剂 氧化镁粉加水制成符合脱硫吸收要求的氢氧化 镁浆液 在吸收塔内 吸收浆液与烟气接触混合 烟气中的二氧化硫与浆液中的氢氧化镁以进行化学反应 被吸收脱除 最终产物为亚硫酸镁 脱硫后的烟气依次经过除雾器除去雾滴 经烟囱排放 1 1 2 化学反应过程 湿式镁法工艺是使用氢氧化镁Mg OH 2浆液在湿式吸收塔中吸收SO2 由于在吸收塔内进行的化学反 应非常复杂 吸收过程主要发生如下反应 水的离解 H2O H OH 1 SO2 SO3和HCl HF的吸收 烟气中的SO2和SO3与浆液液滴中的水发生如下反应 SO2 H2O HSO3 H SO3 H2O H2SO4 HCl 遇到液滴中的水即可迅速被水吸收而形成盐酸 H Cl HCl HCl H Cl 2 与氧化镁反应 浆液水相中的氧化镁首先发生溶解 MgO H2O Mg OH 2 SO2等与氧化镁浆液发生以下离子反应 SO2 Mg OH 2 5H2O MgSO3 6H2O SO2 MgSO3 6H2O Mg HSO3 2 5H2O Mg HSO3 2 MgO 11H2O 2 MgSO3 6H2O 2MgSO3 O2 2MgSO4 2 湿式氧化镁法烟气脱硫基本设计参数湿式氧化镁法烟气脱硫基本设计参数 2 1 华能辛店电厂脱硫主要设计参数 FGD 工艺用来处理经过锅炉空气预热器和电除尘器出口后的烟气 烟气参数如表 1 表 1 FGD 入口烟气参数 锅炉 BMCR 工况 项 目 单位 设计煤种 校核煤种 CO2Vol 12 58 12 44 O2Vol 5 72 5 70 N2Vol 75 40 75 19 2 锅炉 BMCR 工况 项 目 单位 设计煤种 校核煤种 SO2Vol 0 11 0 17 H2O Vol 6 20 6 51 SO2 标干 mg Nm32740 SO3 标干 mg Nm382 8 HCl 标干 mg Nm353 4 HF 标干 mg Nm318 2 烟尘 mg Nm3190 表 2 氧化镁分析 牌号 QM85 氧化镁 85 二氧化硅 6 0 氧化钙 4 0 灼烧失量 8 0 细度 10 筛余 200 目 主要操作指标及性能参数 项目 单位 参数 设计脱硫率 95 吸收塔喷淋层 层 2 设计液气比 l Nm3 出口湿基 6 0 吸收塔内气体流速 m s 3 8 氧化镁时间消耗量 Kg h 2684 亚硫酸镁 晶体 产量 Kg h 3894 3 湿式氧化镁法烟气脱硫主要设计方案湿式氧化镁法烟气脱硫主要设计方案 湿法氧化镁工艺主要由烟气系统 浆液制备系统 洗涤及吸收系统 脱水及干燥系统等组成 3 1 烟气系统 3 烟气直接接自电厂锅炉引风机 新改建的引风机 由于在设计时已考虑脱硫系统的压力损失 系统不 设置增压风机 烟气系统设 100 的旁路系统 系统不设 GGH 净烟气通过经防腐处理的烟筒直接排放 净烟道进行 防腐处理 3 2 浆液制备系统 氢氧化镁浆液制备系统的主要功能是制备合格的吸收剂浆液 并根据吸收塔系统的需要为其提供足够 的用量 以达到要求的脱硫效率 氢氧化镁浆液制备系统主要全套包括卸料站 粉料贮仓 配制罐 输送系统组成 气力输送罐车将粒径 200 目的氧化镁输送送至钢制氧化镁贮仓内 氧化镁贮仓不小于 5 天贮量的要求 配有振打器以避免结垢堵塞等现象 经称重的氧化镁粉进入制备罐 按比例加水 在控制合适的制备温度下进行氢氧化镁浆液的制备 制 备合格的浆液及泵打入吸收塔 3 3 洗涤及吸收系统 由于烟气中含有 HCl HF 和尘等杂质 为了降低氧化镁在硫酸焙烧及制酸时对设备的腐蚀 并提高硫 酸的纯度 在烟气进入吸收塔前进行予洗涤 以除去烟气中的 HCl HF 和尘等杂质 预处理塔干湿交接面采用 DUCON 专利文丘里层结构 经过吸收塔内文丘里层的再分配 使 SO3 能 溶解在水中并脱除 避免了烟气进入吸收塔后与水气结合生成的 蓝色烟雾 经予洗涤的烟气经过除雾器 除雾后进入主吸收塔 为防止腐蚀 予洗涤塔采用 C276 内衬 文丘里棒等采用 1 4529 等合金材料 3 4 主吸收塔 吸收塔采用先进可靠的 DUCON 专利的喷淋空塔 文丘里结构 烟气进入吸收塔内 经过吸收塔内文 丘里层的再分配 使烟气在塔横截面上产生均匀的自下而上流动 烟气离开文丘里层后 再与二层喷淋层 喷射向下的氧化镁浆液滴逆流洗涤 吸收 SO2 气体 经过净化处理的烟气流经两级立式除雾器 以除去夹 带的浆液 净化后的烟气排入烟囱 被吸收的 SO2 与氢氧化镁在悬浮过程中反应生成亚硫酸镁 为避免浆液沉降 在吸收塔内设有浆液搅 拌器 在吸收塔内 MgSO3 形成晶体 MgSO3 3H2O 和 MgSO3 6H2O 吸收塔内浆液通过副产品排出泵 打入脱水系统 然后进行离心脱水和旋风干燥 使其含水量小于 10 送硫酸厂制酸用 主吸收塔采用衬胶结构 3 5 脱水及干燥系统 吸收塔排出的含有 MgSO3 晶体 含 MgSO4 少量未反应的氢氧化镁和少量飞灰等 的混合物 经过 4 离心脱水机脱水后 将浆液浓缩至含水量 30 以下 再经过旋风干燥机实现进一步脱水 经过两级脱水浓 缩的产品是含水量小于 10 的优质亚硫酸镁 送至成品仓库储存外运 5 投运情况投运情况 辛店电厂湿法氧化镁烟气脱硫装置 2007 年 10 月 22 日 10 56 通烟 装置进行 168 试运行 投用后装 置运行平稳 脱硫效率稳定在 98 以上 2007 年 10 月 23 日 12 10 生产出合格的亚硫酸镁产品 6 技术经济效益比较分析技术经济效益比较分析 氧化镁在中国的储藏量约为 160 亿吨 占全世界的 80 左右 由于 DUCON 湿式氧化镁脱硫技术可以 将脱硫装置生产的亚硫酸镁送硫酸厂焙烧生产硫酸 因此正常情况下只需补充 8 10 的新鲜氧化镁 可以 大大降低脱硫装置的运行费用 对一台 300MW 燃煤硫含量为 1 5 的电厂 如采用石灰石石膏法技术 需 要石灰石约 6 5t h 按每吨石灰石 150 元