适合燃烧结烟气脱硫的SDA 技术

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2018-07-02
简介
钢铁工业要保持可持续发展,就要减少对环境的污染,减少SO2的排放,因此,加快实施烧结烟气脱硫,减排SO2是钢铁工业环境治理急需解决的重要问题。SDA半干法烧结烟气脱硫技术具有快速的适应烟气成分、流量、温度、SO2浓度变化的特性。其他内容,请阅读文章!

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1引言近几年来,我国钢铁行业迅猛发展,使环境与发展的矛盾日益突出。钢铁工业要保持可持续发展,就必须减少对环境的污染,而减少SO2的排放则是钢铁工业减少对环境污染的关键环节之一。其中,减少烧结工序SO2排放则是其重点。因为钢铁工业产生SO2的污染源主要为烧结工序,其排放的SO2(在不包括自备电厂排放的SO2的情况下)约占总量的90%。因此,加快实施烧结烟气脱硫,减排SO2是钢铁工业环境治理急需解决的重要问题。2烟气脱硫技术概述烟气脱硫包括:燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫三种。本文的烟气脱硫是指燃烧后脱硫。2.1湿法烟气脱硫技术(WFGD)湿法烟气脱硫技术(WFGD)—是指液体或浆状吸收剂在湿状态下脱硫和处理脱硫产物。该法具有脱硫反应速度快、脱硫效率高等优点,但存在投资和运行维护费用都很高、脱硫后产物处理较难、易造成二次污染、系统复杂、启停不便等问题。2.2干法烟气脱硫技术(DFGD)干法烟气脱硫技术(DFGD)—干法吸收和产物处理均在干状态下进行。该法具有无污水和废酸排出、设备腐蚀小、烟气在净化过程中无明显温降、净化低、反应速度较慢、设备庞大。干法燃气脱硫技术次污染等问题,近年来得到了迅速的发展和应用,但对脱硫率要求较高的情况来说,它的低效率无法满足要求。2.3半干法烟气脱硫技术(SDFGD)半干法烟气脱硫技术(SDFGD)—半干法兼有干法与湿法的一些特点,使脱硫剂在干燥状态下在湿状态下再生(如水洗活性炭再生流程)或者在湿状态下脱硫在干状态下处理脱硫产物(如喷雾干燥法)的烟气脱硫技术。特别是在湿状态下脱硫在干状态处理脱硫产物的半干法,以其既具有湿法脱硫反应速度快、脱硫效率高的优点,又具有干法无污水和废酸排出、脱硫后产物易于处理的优点而受到人们广泛的关注。3烧结烟气的特点烧结烟气是烧结混合料点火后,随台车运行,在高温烧结成型过程中产生的含尘废气,烧结烟气的主要特点是:1)烟气量大且烟气量波动大。2)SO2浓度较低,但SO2浓度波动大。3)烟气温度波动大,烟气温度一般在120~180.C上下。4)含湿量大,按体积计算,水分含量在10%左右。5)烟气除含有HCL、SOX、NOX、HF外,还含有Hg等重金属污染物。6)含有二恶英,目前钢铁行业的二恶英排放居世界第2位,仅次于垃圾焚烧行业。烧结烟气的特点决定了烧结烟气脱硫技术要具有快速的适应烟气成分、流量、温度、SO2浓度变化的特性。在电厂上流行的湿法脱硫、CFB半干法脱硫、双减法以及氨法脱硫等也都是好技术。但这些技术不能简单转移到钢铁烧结脱硫上。例如:湿法的配套设备庞大,系统复杂,占地面积大,而烧结机现场往往没有足够的地方建设一套湿法脱硫系统,更没有空间处理脱硫产生的废弃物;丹麦Niro公司的SDA(旋转喷雾干燥吸收)半干法烟气脱硫技术具有快速适应烟气成分、流量、温度、SO2浓度变化的特性,操作简单,运行可靠,投资低,脱硫效率高等优点,是一种非常适合烧结烟气脱硫的技术。在德国杜伊茨堡钢厂由成功的使用案例,1998年投入运行,目前运行良好。4SDA半干法烟气脱硫技术SDA是SprayDryingAbsorption的缩写,是喷雾干燥吸收的意思。SDA是丹麦Niro公司开发的一种半干法烟气脱硫技术。20世纪70年代中Niro公司便开始尝试使用SDA工艺吸收烟气中的酸性物质,并且大获成功。1980年Niro公司的第一套SDA装置投入电厂运行,经过20年的发展,现已成为世界上最为成熟的半干法烟气脱硫技术之一。4.1SDA工艺流程SDA一般使用生石灰(CaO)作为吸收剂,生石灰经过消化后制成熟石灰浆液(Ca(OH)2)。消化过程被控制在合适的温度,使得消化后的熟石灰浆液具有非常高的活性。熟石灰浆液通过泵输送至吸收塔顶部的旋转雾化器,在雾化轮接近10,000rpm的高速旋转作用下,浆液被雾化成数以亿计的50um的雾滴。未经处理的热烟气进入吸收塔后,立即与呈强碱性的吸收剂雾滴接触,烟气中的酸性成分(HCI、HF、SO2、SO3)被吸收,同时雾滴的水分被蒸发,变成干燥的脱硫产物。这些干燥的产物有少量直接从吸收塔底部排出,大部分随烟气进入吸收塔后的除尘器内被收集,再通过机械或气力方式输送。处理后的洁净烟气通过烟囱排放。根据实际情况,SDA系统还可以采用部分脱硫产物再循环制浆来提高吸收剂的利用率。SDA工艺流程及主要控制回路见图1,SDA反应机理见图2。5SDA工艺在烧结烟气脱硫中的工艺优势(1)操作弹性大,对不同的烟气流量、烟气温度和烟气成分能进行快速响应。从图1可以看出,SDA工艺通过实时检测进、出口SO2浓度,进、出口烟气的温度,进口烟气的流量,通过顶罐及时调整新鲜石灰浆液和水(或循环浆液)的比例,响应迅速。能够快速适应烟气流量、组分、浓度的变化。(2)SDA工艺中,吸收浆液被雾化成数十亿颗细小的雾滴(50um),具有很大的比表面积,和SO2反应很快,吸收率高;并且SDA工艺发生气—液两相反应和气—固两相反应。这两点有力的保证了脱硫效率。(3)SDA工艺通过控制消化温度和消化时间获得高活性的熟石灰浆液(Ca(OH)2),活性越高,比表面积越大,吸收率越高。并且可以使用低质量的生石灰。(4)在SDA工艺中,吸收塔内部保持碱性环境,能有效的去除HCI、HF、SO2、SO3,SO3去除率高达99%~100%。(5)SDA工艺水耗低,不产生污水。且可以用低质量的水,如河水、海水及其他工艺废水。(6)SDA工艺可以简单地增设活性碳喷射装置,有效去除二恶英、重金属等污染物。可以方便的与脱硝装置衔接。(7)SDA工艺粉尘浓度低,对布袋的磨损小;干燥的、可以自由流动的脱硫渣可以非常容易的采用气力输送的方式处理。(8)SDA工艺系统中除旋转喷雾器必须进口外,其余的设备全部在国内制造,吸收塔、烟道、烟囱等采用普通碳钢材料,不需要安装防腐层,不需要烟气再加热系统。(9)SDA工艺投资低、运行及维护成本低、系统简单、容易操作、响应快、可靠性高。6结论烧结矿市高炉炼铁的主要原料,钢铁工业产生SO2的污染源主要在烧结工序。因此,加快实施烧结烟气脱硫,减排SO2,市钢铁工业环境治理急需解决的重要问题。SDA半干法烧结烟气脱硫技术要具有快速的适应烟气成分、流量、温度、SO2浓度变化的特性,产物处理方便,占地面积小,投资低,运行维护成本低,非常适合烧结机烟气脱硫。旋转喷雾干法烟气脱硫工艺(SDA)时间:2008-07-14来源:作者:B&W/NiroSDA旋转喷雾干法烟气脱硫净化技术,目前被全球业界认作是干法烟气脱硫技术的首选,自1980年起,SDA旋转喷雾净化技术已经在超过10,000MW的电站和工业燃煤锅炉以及50多个垃圾发电系统上成功获得了应用,目前在350到900MW的电站锅炉市场上占据了主导地位。SDA旋转喷雾系统可达到90%-95%的SO2脱除率,有些机组可以达到98%,SO3和HCL的脱除率一般均高于95%,所以不论是新建的燃用化石燃料发电项目或是现有系统改造项目,B&W的干法脱硫系统都是理想的选择。与其他烟气脱硫工艺相比,其占地面积小,适用于空间局限的场地,系统可以在计划的维护停机时间内连接并在线运行,从而尽可能地减小了发电中断。旋转喷雾烟气净化工艺技术特点:1.旋转雾化器-业界最高浆液量雾化器-维护性低/可用性高-抗磨损部件2.独特的烟气分散系统-无需调节挡板/叶片来满足锅炉负荷3.在整个负荷范围内性能得到了维持-浆液流量控制-大的旋转喷雾室旋转喷雾烟气净化工艺技术优点:1.SO2脱除率高2.SO3、HCL、HF和PM2.5排放的整体减少3.投资成本低4.辅助能耗低5.系统可用性高6.运行及维护成本低7.耗水量低8.固有的氧化汞排放较低9.无废水排放SDA旋转喷雾工艺流程:附SDA工艺流程图照片旋转喷雾系统的核心是旋转雾化器。通过使用Niro旋转雾化器将石灰和再循环浆液的混合物雾化为微细雾滴,热的未处理的烟气与浆液雾滴接触发生化学反应除去SO3,SO2,HF和HCl,同时蒸发水分,通过使用一个单独的中心雾化器可以促进微细雾滴的均匀分布同时不会弄湿塔壁和造成结垢,在此过程中,碱性浆液转化为干燥、自由流动的钙/硫化合物粉末。烟气通过两个位置进入旋转喷雾干法吸收塔,分别是顶部气体扩散器以及中心气体扩散器,独特的烟气分散系统以及旋转雾化器保证了浆液的均匀分布并提供了与烟气的紧密接触,以优化喷雾干燥室内的吸收效率,提高了反应剂的使用率,减少了反应剂的耗量。附吸收塔烟气分布及雾化器示意图照片。通过控制石灰浆液和再循环浆液的比例来维持浆液给料中所需的碱度以达到需求的SO2脱除率,通过控制加到雾化器的浆液总量来维持所需的出口温度。冷却、处理以后的烟气离开旋转喷雾系统进入脱硫后颗粒收集器,一般采用布袋除尘器(或高效静电除尘器),在布袋除尘器中固体物质可继续与烟气中的SO2反应,有助于脱硫效率的提高。SDA应用业绩表从巴威提供的业绩表中选择机组容量在220MW以上,SO2浓度在550ppm,脱硫效率在85%以上的列举。粉尘处理公司已成功引进了国外大型布袋除尘器技术,用于300MW机组以上大型燃煤电厂干法烟气脱硫系统,确保脱硫投运后烟囱粉尘排放浓度≤50mg/Nm3,满足国家最新环保排放要求。目前该布袋技术已在广州恒运热电D厂2X300MW机组干法脱硫工程上使用。喷雾干燥法烟气脱硫技术时间:2007-07-11来源:作者:喷雾干燥法烟气脱硫技术是一项发展最成熟的烟道气脱硫技术之一。该技术采用了旋转喷雾器,投资低于湿法工艺,在全世界范围内得到广泛应用,在西欧的德国、意大利等国家利用较多。对中高硫燃料的SO2脱硫率能达到80-90%。该技术的基本原理是由空气加热器出来的烟道气进入喷雾式干燥器中,与高速旋转喷嘴喷出的充分雾化的石灰、副产品泥浆液相接触,并与其中SOX反应,生成粉状钙化合物的混合物,再经过除尘器和吸风机,然后再将干净的烟气通过烟囱排出,其反应方程式为:中国脱硫脱硝资讯网SO2+Ca(OH)2CaSO3+H2OSO3+Ca(OH)2CaSO4+H2O该技术一般可分为吸收剂雾化、混合流动、反应吸收、水汽蒸发、固性物的分离五个阶段,与其它干燥技术相比其独特之处就在于吸收剂与高温烟气接触前首先被雾化成了细小的雾滴,这样便极大增加了吸收剂的比表面积,使得反应吸收及传热得以快速进行。其工艺流程如图1所示【3】。该技术安装费用相对较低,一般是同等规模的石膏法烟气脱硫系统的70%左右。但存在着石灰石用量大、吸收剂利用率低及脱硫后的副产品不能够再利用的难题,故该技术意味着要承担双倍的额外费用,即必须购买更多的石灰石和处理脱硫后的副产品,然后还要将其中的一部分花钱倒掉。旋转喷雾干燥吸收脱硫工艺(SDA)基本原理更新时间:08-10-2413:51旋转喷雾干燥法是美国JOY公司和丹麦NIRO公司联合研制出的工艺。这种脱硫工艺相比湿法烟气脱硫工艺而言,具有设备简单,投资和运行费用低,占地面积小等特点,而且具有75%-90%的烟气脱硫率。过去SDA法只适合中、低硫煤,现在已研制出适合高硫煤的流程。因此,这种脱硫工艺在我国是有应用前景的。烟气脱硫喷雾干燥吸收工艺非常简单,工艺系统基本组成为:吸收剂浆液制备系统、喷雾干燥吸收塔、布袋除尘器或电除尘器等。未处理的热烟气通过气体分布器进入喷雾干燥吸收塔,与细小的石灰浆液/吸收剂液滴(平均液滴直径约50微米)接触。烟气中的酸性组分迅速被细小的碱性液滴中和,同时,水分被蒸发。合理的控制烟气分布、浆液流量和液滴尺寸,以确保液滴在接触喷雾干燥吸收塔塔壁之前被干燥。一部分干燥产物,包括飞灰和吸收反应产物,落入吸收塔底部,进入粉尘输送系统。处理后的烟气进入颗粒收集器(布袋除尘器或电除尘器),固体颗粒被收集下来。从颗粒收集器出来的烟气通过引风机送入烟囱排放。大多数喷雾干燥吸收工艺设一个脱硫灰循环回路,将部分回收的干燥颗粒作为吸收剂送回吸收塔。尽管物料循环回路具有诸多优点,但并不是所有的喷雾干燥吸收工艺都采用。物料循环虽然可减少石灰的消耗,但是根据烟气量和烟气中SO2含量的不同,有时回路的设计增加了投资和维护的成本,使得脱硫系统并非经济合理。通常在SO2排放浓度要求严格的情况下,多采用脱硫灰循环回路。旋转喷雾干燥法系统相对简单、投资低、运行费用也不高,而且运行相当可靠,不会产生结垢和堵塞,只要控制好干燥吸收器的出口烟气温度,对于设备的腐蚀性也不高。由于其干式运行,最终产物易于处理,但脱硫效率略低于湿法。山东黄岛电厂引进了此套装置,运行良好。山东黄岛热电厂旋转喷雾半干法脱硫项目更新时间:08-10-2416:241992年9月16日原能源部和日本电源开发株式会社签署了基本协议书,由山东黄岛热电厂与日本电源开发株式会社实施该项目。项目于1993年5月开工,1994年10月投入试验运行,经过三年半的工业试验运行,1998年4月1日移交中方管理。技术特点:①该脱硫装置在处理烟气量25万牛顿立方米/小时钙硫比1.4使用添加副产品的石灰浆比差温度保持在15℃-18℃时脱硫率达70%;②吸收剂制备系统布置紧凑,能耗较低;③项目采用高径比约为3的细长型脱硫吸收塔,减少了占地面积;④离心喷雾机采用大功率变频电机调速装置,具有体积小、重量轻、操作维护方便的特点;⑤采用DCS(分散控制)系统。运行状况及效果:自1994年10月至1999年2月累计运行18807小时,脱硫装置调节控制性能良好,适应设计范围内的负荷(设计值是湿烟气量30万牛顿立方米/小时,烟气二氧化硫浓度2000PPM、氧浓度8.5VOL,温度145℃、钙硫比1.4)的变化,平均脱硫率达70%以上,目前运行状况良好。应用和推广前景:山东黄岛热电厂旋转喷雾半干法脱硫项目经过三年半的工业试验运行,脱硫率可达70%,说明此项目是成功的,为电厂采用半干法脱硫工艺提供了宝贵经验,推广前景良好。NiroA/S是世界上专业化进行流体干燥的设备工程公司,其技术设备最初主要应用于制药、化工等领域。从20世纪80年代初,NiroA/S公司开始进行SDA半干法烟气脱硫在电厂锅炉和垃圾焚烧锅炉上的工业化应用,到目前为止,NiroA/S公司已建的SDA半干法烟气脱硫工程项目131台,吸收塔总数253个,供应的SDA法烟气脱硫关键设备“旋转喷嘴”393套。在处理同等烟气量条件下,与其它半干法烟气脱硫工艺如RCFB或CFB法相比,SDA法主要有以下特点:1、吸收塔体积小,高度只有RCFB或CFB法的2/3;2、系统阻力小,约为RCFB或CFB法的1/2;3、进入尾部除尘器的粉尘浓度比较低;4、单塔处理容量大,目前已有单塔450MW机组的业绩;5、脱硫剂制备系统简单,建设成本和运行成本较低、脱硝效率高。与湿法烟气脱硫工艺相比,半干法脱硫工艺脱硫效率较低(80%~95%),但由于其占地面积小、系统简单、运行维护方便,特别对于燃用中、低硫煤的老电厂改造和烧结脱硫有一定的优势。
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