第08章 二氧化硫控制技术23

8.4烟气脱硫,半干法烟气脱硫喷雾干燥法,一种湿干法脱硫工艺，市场份额仅次于湿钙法脱硫过程SO2被雾化的Ca(OH)2浆液或Na2CO3溶液吸收温度较高的烟气干燥液滴形成干固体废物干废物由袋式或电除尘器捕集设备和操作简单，废物量小，能耗低（湿法的1/21/3),喷雾干燥法工艺流程,吸收剂制备吸收剂浆液雾化雾粒与烟气的接触混合液滴蒸发与SO2吸收灰渣排出灰渣再循环,吸收剂制备系统,吸收塔系统,灰渣再循环系统,其它系统：预除尘器烟气再热装置,喷雾干燥法工艺流程,喷雾干燥工艺在反应塔内主要分为四个阶段：雾化,可采用旋转雾化或高压喷嘴雾化吸收剂与烟气接触（混合流动）反应与干燥（气态污染物与吸收剂反应，同时蒸发干燥）干态物质从烟气中分离（包括塔内分离和塔外分离）,喷雾干燥法工艺流程,喷雾干燥法脱硫原理,吸收剂雾化喷入烟气中，吸收剂为分散相，烟气为分散介质，吸收剂和热烟气在吸收塔内发生传质和传热，实现脱硫目标并分离脱硫废渣。化学反应、传质过程生石灰制浆CaOH2OCa（OH）2SO2被灰浆液滴吸收SO2H2OH2SO3脱硫剂与SO2反应Ca（OH）2H2SO3CaSO32H2O液滴中CaSO3过饱和沉淀析出CaSO3CaSO3部分CaSO3（液）被溶于液滴中的氧气所氧化CaSO31/2O2CaSO4,喷雾干燥法脱硫原理,热量传递过程液态脱硫渣在吸收塔内的干燥过程。第一阶段为恒速干燥阶段。吸收剂浆液雾滴中水分的蒸发仅受热能传递到液滴表面的速度控制，单位面积的液滴蒸发速度较大且恒定表面水分的存在为吸收剂与SO2的吸收反应创造了良好的条件，传质反应过程为液相反应，反应速率大，约50的吸收反应发生在这一阶段，所需时间仅12s第二阶段为降速干燥阶段蒸发速度降低，液滴温度升高，雾滴表面的自由水分减少，内部粒子距离减少，液滴表面出现固体当接近烟气温度时，水分扩散距离增加，干燥速度继续降低，由于雾滴表面含水量下降，SO2的吸收反应逐渐减弱。第三阶段为动平衡阶段,化学反应控制步骤,化学反应共有四个反应阶段（恒速干燥、降速干燥、动平衡阶段、气固反应）：恒速干燥阶段：SO2液相传质的控制降速干燥阶段：Ca(OH）2的溶解成为限制反应速度的因素动平衡阶段：Ca（OH）2继续溶解受到微滴中剩余含水量的限制气固反应阶段：通过亚硫酸钙和硫酸钙灰层的扩散成为控制步骤,喷雾干燥法烟气脱硫,影响SO2去除效率的工艺变量：Ca/S对脱硫率的影响,喷雾干燥法烟气脱硫,影响SO2去除效率的工艺变量：吸收塔出口烟气温度对脱硫率的影响,吸收塔出口烟气温度是影响脱硫率的另一个重要因素，温度愈低脱硫率愈高。当其他条件接近时，吸收塔出口烟气温度越低，说明浆液的含水量越大。T一般为1015,喷雾干燥法烟气脱硫,影响SO2去除效率的工艺变量：烟气进口SO2浓度对脱硫率的影响,由图可见初始SO2浓度越高，要达到高的脱硫率越困难,喷雾干燥法烟气脱硫,影响SO2去除效率的工艺变量：烟气入口温度对脱硫率的影响,较高的入口烟气温度，可以增加浆液含水量，改善吸收塔内第一干燥阶段的传质条件，使脱硫率提高。,喷雾干燥法烟气脱硫,影响SO2去除效率的工艺变量：石灰浆吸收剂中加入添加剂的影响,一种具有工业应用价值的有机酸NaA作添加剂，它能提高吸收剂浆液的pH值、降低浆液粘度、改善浆液工作状况和雾化效果，从而减少了石灰吸收剂用量、提高了脱硫率。,喷雾干燥法烟气脱硫,灰渣再循环的影响,在保证脱硫率不降低的情况下，灰渣再循环可大大减少新鲜脱硫剂的耗量，对低浓度SO2烟气可减少50左右灰渣中的固体颗粒在浆液雾化过程中起着雾滴核心的作用，提高了单位新鲜浆液的表面积，增大了反应速度。若雾滴全部由新鲜浆液组成，随着反应的进行，其表面很快形成一层反应产物，这一惰性产物层阻碍了反应的进一步进行。并且随着雾滴水分的蒸发，内部未反应的吸收剂很难向外继续扩散，最后形成一个残余反应物核心；当有循环的固体颗粒充当雾滴核心时，可以明显减少残余反应物的比例,喷雾干燥法烟气脱硫,影响SO2去除效率的工艺变量：氯对脱硫率的影响,氯的存在可以改善SO2的脱除性能，或者在给定的脱硫效率前提下，较大地减少石灰的用量。氯可以提高脱硫效率的原因被初步认为是由于氯可以减缓水从石灰浆液滴的蒸发以及使得电除尘器中的残余水分较高。,旋转喷雾法：雾化器是核心设备，分喷嘴型和旋转离心雾化器两种，目前国内商需依赖进口。喷嘴雾化器的优点是可平行安装，切换方便，各喷嘴可独立运行，可以在线维护；缺点是要求表面耐磨性高。旋转离心雾化器由旋转盘或雾化轮使浆液分碎，所产生的液滴大小与浆液流量关系不大，因而具有较好的调节能力；缺点是结构复杂，维修困难。,脱硫浆液的雾化,优点：脱硫原料为石灰，在钙硫比为1.5时，其脱硫效率可达到75-90%；投资费用较低，约占电厂投资的5-10%；脱硫产物呈干态，并和飞灰相混，无需装设除雾器及烟气再热器；设备不易腐蚀。缺点：吸收剂采用石灰浆，费用较高；吸收剂利用率低于湿法，特别是用于高硫煤时经济性差；飞灰和脱硫产物相混可能影响综合利用；对干燥过程控制要求较苛刻；产生的脱硫副产品目前尚不能大规模工业应用。喷雾干燥法较适用于燃中、低硫煤(含S2%)的锅炉脱硫，一般机组容量不大于200MW。用于高硫煤时脱硫剂制备费用提高、设备磨损加剧，除尘负荷提高，在技术和经济上都不适用。,喷雾干燥法烟气脱硫,半干法烟气脱硫循环流化床工艺,鲁奇循环流化床烟气脱硫工艺,由石灰浆制备系统、脱硫反应系统和收尘及引风系统组成,鲁奇循环流化床烟气脱硫工艺,工艺特点：没有喷浆系统及浆液喷嘴，只喷入水和蒸汽气固间的紊流混合使石灰不断暴露出新的表面固体物料的多次循环使脱硫剂在流化床内有较长的停留时间，大大提高了脱硫率及钙利用率。（98物料参与循环，石灰停留时间可达30min）烟气流速为1.836.1m/s，烟气在反应器内驻留时间约3s，可满足锅炉负荷从30100范围内的变化适合处理高硫煤的烟气，（对含硫6的煤，脱硫率可达92）系统简单，基建投资相对较低，运行可靠生成的亚硫酸钙比硫酸钙多，亚硫酸钙需经处理可以成为硫酸钙,半干法烟气脱硫循环流化床工艺,回流式循环化床烟气脱硫技术,RCFB脱硫工艺特点,工艺特点：与常规的循环流化床及喷雾吸收塔脱硫技术相比，石灰耗量有极大降低；维修工作量少，设备可用率高；运行灵活性很高，可适用于不同SO2含量（烟气）及负荷变化要求；投资与运行费用较低，约为石灰石膏工艺技术的60%占地面积小，适合新老机组，特别是中、小机组烟气脱硫的改造可适用于单机容量大350MW的机组或等量烟气流量。,半干法烟气脱硫循环流化床工艺,气体悬浮吸收（gassuspensionabsorbor(GSA)烟气脱硫工艺,99%床料参与循环,1%的床料作为脱硫灰渣排出系统,GAS烟气脱硫工艺特点,工艺特点：床料高倍率循环（约100倍），因此保证吸收剂与烟气充分接触，提高吸收剂的利用率；流化床床料高达5002000g/m3，约为普通流化床床料的50100倍；烟气在反应器及旋风分离器中停留时间短（35s）；脱硫率高达90%以上；吸收剂利用率高，消耗量少，Ca/S=1.2；运行可靠，操作简便，维护工作量少，基建投资相对较低。,半干法烟气脱硫循环流化床工艺,过程化学,气固液三相反应,半干法烟气脱硫循环流化床工艺,影响因素固体颗粒物浓度高浓度接触反应区0.52kg/m2钙硫比,半干法烟气脱硫循环流化床工艺,影响因素固体停留时间,SO2脱除反应大部分都发生在13s的浆滴蒸发期。,半干法烟气脱硫循环流化床工艺,影响因素近绝热饱和温度控制在1520,半干法烟气脱硫循环流化床工艺,影响因素脱硫吸收剂颗粒的影响,半干法烟气脱硫灰渣的处置,半干法烟气脱硫灰渣的处置,特点：脱硫灰中活性材料较低烧失量大，不利于综合利用脱硫灰吸附有大量的硫化物且表面不光滑灰中SO3成分太多，限制了灰的使用途径脱硫灰中CaO、MgO含量之和高于2030，增加了灰的活性成分化学成分受下列因素影响：产生脱硫渣的介质如煤，石灰和水的品质是否有预除尘器及预除尘器除尘效率SO2的脱除率（钙硫比）再循环倍率总除尘效率,半干法烟气脱硫灰渣的处置,综合利用：垃圾场建设地面及地下矿山建设黏合剂石灰砂石微孔混凝土道路建设的建筑材料及混凝土骨料硬石膏生产淤泥处理,工程实例,白马发电厂旋转喷雾半干法烟气脱硫机组容量和燃煤煤质资料机组容量：200MW锅炉额定蒸发量：670t/h,工程实例,白马发电厂旋转喷