A. SZL10-1.25-AII型號的鍋爐,除塵效率和脫硫效率分別是多少(除塵設施:濕式。脫硫設施:濕式)
除塵器的除塵效率計算
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除塵器的除塵效率計算
除塵器效率是評價除塵器性能的重要指標之一。它是指除塵器從氣流中兵捕集粉塵的能力,常用除塵器全效率、分級效率和穿透率表示。
1.全效率計算
(1)質量演算法
含塵氣體通過除塵器時所捕集的粉塵量占進入除塵器的粉塵總量的百分數稱為除塵器全效率,以 表示。如圖5-2-1所示,全效率 的定義式為:
(5-2-1)
式中 ——進入除塵器的粉塵量,g/s;
——從除塵器排風口排出的粉塵量,g/s;
——除塵器所捕集的粉塵量,g/s。
(2)濃度演算法
如果除塵器結構嚴密,沒有漏風,除塵器入口風量與排氣口風量相等,均為L,則式(5-2-1)可改寫為:
(5-2-2)
式中 L——除塵器處理的空氣量,m3/s;
——除塵器進口的空氣含塵濃度,g/m3;
——除塵器出口的空氣含塵濃度,g/m3。
公式(5-2-1)要通過稱重求得全效率,稱為質量法,用這種方法測出的結果比較准確,主要用於實驗室。在現場測定除塵器效率 時,通常先同時測出除塵器前後的空氣含塵濃度,再按公式
圖5-2-1 除塵器粉塵量之間的關系
(5-2-2)求得全效率,這種方法稱為濃度法。含塵空氣管道內的濃度分布既不均勻又不穩定,要測得准確的結果是比較困難的。
(3)多台除塵器串聯總效率
在除塵系統中為提高除塵效率常把兩個除塵器串聯使用(如圖5-2-2所示),兩個除塵器串聯時的總除塵效率為:
(5-2-3)
式中 ——除塵系統的除塵總效率;
——第一級除塵器效率;
——第二級除塵器效率。
應當注意,兩個型號相同的除塵器串聯運行時,由於它們處理粉塵的粒徑不同, 和 是不相同的。
n個除塵器串聯時其總效率為
(5-2-4)
圖5-2-2 兩級除塵器除塵系統
2.穿透率
有時兩台除塵器的全效率分別為99%或99.5%,兩者非常接近,似乎兩者的降塵效果差別不大。但是從大氣污染的角度去分析,兩者的差別是很大的,前者排入大氣的粉塵量要比後者高出一倍。因此,對於高效除塵器,除了用除塵器效率外,還用穿透率P表示除塵器的性能。其計算式為:
(5-2-5)
3.除塵器的分級效率
除塵器全效率的大小與處理粉塵的粒徑有很大關系,例如有的旋風除塵器處理40 m以上的粉塵時,效率接近100%,處理5 m以下的粉塵時,效率會下降到40%左右。因此,只給出除塵器的全效率對工程設計是沒有意義的,必須同時說明試驗粉塵的真密度和粒徑分布或該除塵器的應用場合。要正確評價除塵器的除塵效果,必須按粒徑標定除塵器效率,這種效率稱為分級效率。
如果除塵器進口處粉塵的粒徑分布為 、空氣含塵濃度為 ,那末進入除塵器的粒徑在 范圍內的粉塵量 。同理在除塵器出口處, 。 是除塵器出口處理粉塵的粒徑分布。
對粒徑在 范圍內的粉塵,除塵器的分級效率為
如果 ,則
(5-2-6)
如果除塵器捕集下的粉塵的粒徑分布為 ,除塵器所捕集的粒徑在 范圍內的粉塵量為
當 時,上式可簡化為
分級效率
研究表明,大多數除塵器的分級效率可用下列經驗公式表示:
(5-2-8)
式中 a、m——特定的常數。
4.分級效率與全效率的關系
(5-2-9)
式中 ——除塵器全效率;
——在除塵器進口處,該粒徑范圍內的粉塵所佔的質量百分數;
——在除塵器灰斗中,該粒徑范圍內的粉塵所佔的質量百分數。
(5-2-10)
2.2脫硫效率的主要影響因素
濕式煙氣脫硫工藝中,吸收塔循環漿液的pH值、液氣比、煙氣速度、煙氣溫度等參數對煙氣脫硫系統的設計和運行影響較大。
2.1.1吸收塔洗滌漿液的PH
吸收塔洗滌漿液中pH值的高低直接影響SO2 的吸收率及設備的結垢、腐蝕程度等, 而且脫硫過程的pH值是在一定范圍內變化的。長期的研究和工程實踐表明,濕法煙氣脫硫的工藝系統一般要求洗滌漿液的P H 值控制在4.5 ~5.5之
間。
2.1.2液氣比
氧化鎂法噴淋塔的液氣比一般在(15~25)L/m3。取L/G=18L/m3,則:
液體用量
2.1.3煙氣流速和煙氣溫度
目前, 將吸收塔內煙氣流速控制在(2.6~3.5)m/s 較合理,典型值為3m/s。則吸收塔的截面積為:
低洗滌溫度有利於SO2 的吸收。所以要求整個漿液洗滌過程中的煙氣溫度都在100℃以下。100℃左右的原煙氣進入吸收塔後, 經過多級噴淋層的洗滌降溫, 到吸收塔出口時溫度一般為(45~70)℃。
3.設計條件:
鍋爐參數:蒸發量75t/h,出口蒸汽壓力39MP
設計耗煤量:4.2t/h
排煙溫度:
空氣過剩系數:
飛灰率=29%
煙氣在鍋爐出口前阻力:850Pa
設計煤成分:
污染物排放按照鍋爐大氣污染物排放標准中2類區新建排污項目執行
連接鍋爐、凈化設備及煙囪等凈化系統的管道假設長度200m, 彎頭40個。
4.設計計算
4.1計算鍋爐燃燒產生的煙氣量、煙塵和二氧化硫的濃度
4.1.1煙氣量的計算
質量/g 摩爾數(原子)/mol 需氧量(分子)/mol 生成物(分子)/mol
C 632 632/12=52.67 52.67 52.7
H 30 30/1=30 15/2=7.5 15
O 60 60/16=3.75
S 8 8/32=0.25 0.25 0.25
A 140
理論需要量:
理論空氣量:
實際煙氣量:
標態下煙氣流量:
4.1.2煙氣含塵濃度
4.1.3 SO2的濃度
4.2除塵器的選擇
4.2.1除塵效率
4.2.2除塵器的選擇
工況下煙氣流量:
所以採用脈沖袋式清灰除塵器。
4.3除塵器的設計
4.3.1過濾面積
4.3.2濾袋的尺寸
單個濾袋直徑: ,取
單個濾袋長度: ,取
濾布長徑比一般為 ,
4.3.3每條濾袋面積
4.3.4濾袋條數
4.3.5濾袋布置
按矩形布置:(A)a.濾袋分4組;
b.每組36條;
c.組與組之間的距離:250mm
(B)組內相鄰濾袋的間距:70mm
(C)濾袋與外殼的間距:210mm
4.4噴淋塔
4.4.1噴淋塔內流量計算
假設噴淋塔內平均溫度為 ,壓力為120KPa,則噴淋塔內煙氣流量為:
式中: —噴淋塔內煙氣流量, ;
—標況下煙氣流量, ;
K—除塵前漏氣系數,0~0.1;
代入公式得:
4.4.2 噴淋塔徑計算
依據石灰石煙氣脫硫的操作條件參數,可選擇噴淋塔內煙氣流速 ,則噴淋塔截面A為:
則塔徑d為:
取塔徑
4.4.3噴淋塔高度計算
噴淋塔可看做由三部分組成,分成為吸收區、除霧區和漿池。
(1) 吸收區高度
依據石灰石法煙氣脫硫的操作條件參數得,選擇噴淋塔噴氣液反應時間t=4s,則噴淋塔的吸收區高度為:
(2) 除霧區高度
除霧器設計成兩段。每層除霧器上下各設有沖洗噴嘴。最下層沖洗噴嘴距最上層(3.4~3.5)m。
則取除霧區高度為:
(3) 漿池高度
漿池容量V1按液氣比漿液停留時間t1確定:
式中:
—液氣比,取 ;
Q—標況下煙氣量, ;
t1—漿液停留時間,s;
一般t1為 ,本設計中取值為 ,則漿池容積為:
選取漿池直徑等於或略大於噴淋塔D0,本設計中選取的漿料直徑為D05m,然後再根據V1計算漿池高度:
式中:h0—漿池高度,m;
V1—漿池容積, ;
D0—漿池直徑,m。
從漿池液面到煙氣進口底邊的高度為0.8 2m。本設計中取為2m。
(4) 噴淋塔高度
噴淋塔高度為:
4.4.4 新鮮漿料的確定
1mol 1mol
因為根據經驗一般鎂/硫為:1.05:1.1,此處設計取為1.05則由平衡計算可得1h需消耗MGO的量為:
5.煙囪設計計算
具有一定速度的熱煙氣從煙囪出口排除後由於具有一定的初始動量,且溫度高於周圍氣溫而產生一定浮力,所以可以上升至很高的高度。這相對增加了煙囪的幾何高度,因此煙囪的有效高度為:
式中:H—煙囪的有效高度,m;
Hs—煙囪的幾何高度,m;
—煙囪抬升高度,m。
5.1 煙囪的幾何高度的計算
查相關資料可得燃燒鍋爐房煙囪最低允許高度設為Hs為60m
5.1.1 煙氣釋放熱計算
式中: —煙氣熱釋放率,kw;
—大氣壓力,取鄰近氣象站年平均值;
—實際排煙量,
—煙囪出口處的煙氣溫度,433K;
—環境大氣溫度,K;
取環境大氣溫度 =293K,大氣壓力 =978.4kPa
5.1.2煙氣抬升高度計算
由 ,可得
式中: —系數, 取0.6, 取0.4, 取0.292,則:
則煙囪有效高度
5.1.3 煙囪直徑的計算
設煙氣在煙囪內的流速為 ,則煙囪平均截面積為:
則煙囪的平均直徑d為:
取煙囪直徑為DN1200mm,校核流速v得:
5.2 煙囪阻力損失計算
煙囪亦採用鋼管,其阻力可按下式計算:
(4-5)
式中: ——摩擦阻力系數,無量綱;
——管內煙氣平均流速, ;
——煙氣密度, ;
——管道長度,m;
——管道直徑,m;
已知鋼管的摩擦系數為0.02,所以煙囪的阻力損失為:
5.3 煙囪高度校核
假設吸收塔的吸收效率為:96%,可得排放煙氣中二氧化硫的濃度為:
二氧化硫排放的排放速率:
式中:
—為一個常數,一般取 ,此處取0.7;
H—煙囪有效源高;
國家環境空氣質量二級標准日平均 的濃度為 ,則設計符合要求。
6. 管道系統設計計算
管道採用薄皮鋼管,管內煙氣流速為 ,則管道直徑d為:
式中:Q——煙氣流量, ;
——煙氣流速, ;
1.2——修正系數
代入相關值得:
結合實際情況,取為1260mm,則實際煙氣流速 為:
7.系統阻力的計算
7.1摩擦壓力損失
取 ,對於圓管
工作狀態下的煙氣密度:
7.2局部壓力損失
彎頭,
40個彎頭
出口前阻力為850Pa,除塵器阻力選1400Pa,脫硫設備阻力選100Pa
8.風機的選擇
8.1風量的計算
8.2風壓的計算
結合風機全壓及送風量,選用 型離心引風機,其性能參數見表3。
表3 型離心引風機性能參數
機號 功率
轉速
流量
全壓
6C 18.5 2850 8020~15129 3364~2452
電機的效率
式中;Ne—電機功率,kW;
Q—風機的總風量,m3/h;
--通風機全壓效率,一般取0.5~0.7;
--機械傳動效率,對於直聯傳動為0.95;
—電動機備用系數,對引風機, =1.3;
代入數據得:
9.達標分析
9.1從從排放濃度核算
在排煙溫度160℃下,SO2的排放濃度 ,轉換為煙囪出口溫度25℃:
則
設脫硫效率為95.88%,脫硫後:
依據大氣污染物排放標准中2類區新建排污項目執行,煙塵最高排放標標准700mg/m3,所以本設計符合排放要求。
9.2 從排放速率核算
(1) 二氧化硫的排放速率
設硫轉化為二氧化硫的效率為95.88%,則二氧化硫的排放速率為:
0.9588×64×42000×0.25×0.8%× =5.15 200
其為GB16297-1996現有污染源大氣污染物排放限值中二級排放區中二氧化硫最高允許排放速率,所以符合要求,設計合理。
(2)煙氣的排放速率
可得出口濃度為:7.22 ×(1-99.9%)= 7.22mg/m3<150 mg/m3
檢驗煙氣排放速率=總煙氣量 煙氣出口濃度
=
( 國標中二級排放區最高允許排放速率),所以可得煙氣排放速率也達標,所以設計合理。
9.3從落地濃度核算
地面最大濃度為:
本設計任務書中規定,污染物排放按照鍋爐大氣污染物排放標准中二類區新建排污項目執行。由鍋爐大氣污染物排放標准(摘自GB 13271—2001)可查出煙塵最高允許排放濃度為200mg/m3,二氧化硫的最高允許排放濃度為 。GB16297-1996現有污染源大氣污染物排放限值中二級排放區中二氧化硫最高允許排放速率,比較得出排放濃度都不超標,因而設計合理,符合標准,所以該氣體經處理後可以在國家2級標准下排放。
9.4總排放濃度核算
煙塵的總排放濃度(按每年300天計算):
國家規定的煙塵總排放濃度為 ,因為 ,所以符合排放標准。
的總排放濃度(按每年300天計算):
國家規定二氧化硫的總排放濃度為 ,因為 ,所以符合排放標准。
結束語:
這次大氣污染控制工程課程設計主要設計燃煤鍋爐房煙氣除塵脫硫系統,雖然時間很短,但我從中學到了不少東西。課程設計是大學學習的一次綜合性考核,是對我們所學知識的一次綜合性考核,是我們走向社會前的一次實踐。通過這次課程設計,我不僅進一步掌握了我所學的磚業知識,而更能從設計中認識到實際工程設計與自己所想要達到的效果差異,對我們以後的工作遇到的問題,對我們有很大的幫助。同時也感謝老師給我們這次設計機會。
附圖
目錄
1.袋式除塵器 1
1.1袋式除塵器的簡介 1
1.2袋式除塵器的清灰方式主要有 2
1.3袋式除塵器的分類 2
1.4袋式除塵器的優點 2
2.濕式石灰脫硫 2
2.1石灰石——石膏法脫硫工藝原理及流程 3
2.2脫硫效率的主要影響因素 3
2.1.1吸收塔洗滌漿液的PH 3
2.1.2液氣比 3
2.1.3煙氣流速和煙氣溫度 3
3.設計條件: 4
4.設計計算 4
4.1計算鍋爐燃燒產生的煙氣量、煙塵和二氧化硫的濃度 4
4.1.1煙氣量的計算 4
4.1.2煙氣含塵濃度 5
4.1.3 SO2的濃度 5
4.2除塵器的選擇 5
4.2.1除塵效率 5
4.2.2除塵器的選擇 5
4.3除塵器的設計 5
4.3.1過濾面積 5
4.3.2濾袋的尺寸 6
4.3.3每條濾袋面積 6
4.3.4濾袋條數 6
4.3.5濾袋布置 6
4.4噴淋塔 6
4.4.1噴淋塔內流量計算 6
4.4.2 噴淋塔徑計算 6
4.4.3噴淋塔高度計算 7
4.4.4 新鮮漿料的確定 8
5.煙囪設計計算 8
5.1 煙囪的幾何高度的計算 9
5.1.1 煙氣釋放熱計算 9
5.1.2煙氣抬升高度計算 9
5.1.3 煙囪直徑的計算 10
5.2 煙囪阻力損失計算 10
5.3 煙囪高度校核 11
6. 管道系統設計計算 11
7.系統阻力的計算 12
7.1摩擦壓力損失 12
7.2局部壓力損失 12
8.風機的選擇 12
8.1風量的計算 12
8.2風壓的計算 12
9.達標分析 13
9.1從從排放濃度核算 13
9.2 從排放速率核算 14
9.3從落地濃度核算 14
9.4總排放濃度核算 15
B. 熱電廠煙氣脫硫設計方案
煙氣脫硫系統設計
摘 要
煙氣脫硫是目前世界上唯一大規模商業化應用的脫硫方式,是火力發電廠控制酸雨和二氧化硫污染的主要技術手段。煙氣脫硫裝置的投資要花費巨大的資金,國內火力發電廠煙氣脫硫工程絕大多數是從國外進口設備,國內只負責安裝。利用國外技術和設備必然使得工程的造價十分昂貴,若實現技術和設備國產化,就可以大大降低煙氣脫硫工程造價,從而使得煙氣脫硫裝置在我國大規模應用成為可能。
本設計針對畢業設計任務書中所給出的煙氣含量和脫硫要求,結合我國煙氣脫硫的技術現狀而設計出的一套較完備的煙氣脫硫系統。做此設計的目的是為煙氣脫硫技術的國產化積極的作準備。
本設計的主要工作為:
介紹了現有的煙氣脫硫的工藝並進行分析之後決定了系統的脫硫方法為濕式石灰石-石膏法。
介紹了一些主要的脫硫裝置和類型,比較選擇之後確定了吸收塔的類型、流程。
對濕式石灰石-石膏煙氣脫硫工藝的各個子系統進行了介紹並大致確定了本工藝中選用各子系統的的處理流程、裝置和設備。
設計了系統的管路通風圖,包括煙道、裝置和煙囪。據此逐段計算了管道的壓損、流量、溫降等,並根據以上數據對脫硫風機和石灰石漿液再循環泵進行了選型。
對所設計的煙氣脫硫工藝進行了技術經濟分析。
最後得出總的結論,並提出了工藝中存在的主要問題和幾點建議。
關鍵字: 濕法石灰石-石膏法 煙氣脫硫系統的構成 管道計算 技術經濟分析
Abstract
FGD(Fume Gas Desulfuration) is only cosmically cmmercial desulfuration type in the world. It is dominating technology measure to control acid rain and sulfur dioxide pollution.FGD equipment cost huge fund. Most equipment of FGD project in fire power plants in our nation are imported. We only take charge installation.Overseas technology and equipment are too costly,If it is made in our country,FGD project's cost will be decreased consumedly,accordingly it will become possible to apply FGD equipment cosmically in our nation.
According to the composition of the Fume Gas and the desurfurization request,combining with existing FGD technical process in our nation,this article designed a set of adequate FGD systems.The purpose of this artical is that do some prepares for the designing process of the FGD of our own country.
This article's main work are:
Analyzed and compared existing FGD technology of domestic and overseas ,chose the Limestone-Gypsum Wet Method Desurfurization Technology for Fume Gas.
Introced main equipment of the desurfurization ,then decided the type and the diagram flow of the absorber.
Designed the arrangment of system's popes ,including chinmney、relevant equipment and so on.
Calculated the pressure loss, the Fume Gas volume and temperature decrease of these draw popes.
Carried out economic and technical analysis of the FGD system designed by writer.
Drawn out the conclusion of the article ,pointed out some questions that existed in practical application and given my own advice.
Key words: Limestone-Gypsum Wet Method Desurfurization Technology Compose of the desurfurization system Calculation of the draw popes Technical and Economic Analysis
目 錄
第1章 前言----------------------------------------------1
1.1煙氣脫硫技術的現狀------------------------------------2
1.1.1煙氣脫硫經典工藝------------------------------------2
1.1.2新工藝發展現狀------------------------------4
1.2國外煙氣脫硫技術簡介--------------------------------6
1.3煙氣脫硫技術的發展趨勢與前景-----------------------6
1.3.1新工藝發展趨勢-------------------------------6
1.3.2煙氣脫硫技術發展的前景------------------------7
第2章 系統脫硫方案的確定和凈化設備的選擇----------8
2.1 系統脫硫方案的確定----------------------------8
2.1.1 煙氣脫硫技術的各個種類的特點--------------------8
2.1.2 選擇工藝方案時所考慮的因素------------------9
2.1.3 FGD工藝的比較與選擇----------------------10
2.1.4 吸收塔工藝模式的選擇---------------------12
2.1.5 氧化工藝的比較與選擇--------------------13
2.2 濕法石灰石-石膏的脫硫工藝原理----------------14
2.2.1 脫硫機理----------------------------------------14
2.2.2 SO2吸收-----------------------------------15
2.2.3 硫酸鹽的形成---------------------------15
2.2.4 石膏結晶-----------------------------16
2.2.5 石灰石溶解--------------------------16
2.2.6 小結-------------------------------17
2.3 石灰石-石膏濕法煙氣脫硫凈化裝置的選擇-------------17
2.3.1 脫硫塔的類型及選擇----------------------17
2.3.2 噴淋吸收塔工藝的進一步確定---------------18
2.3.3 小結--------------------------------19
第3章 石灰石-石膏煙氣脫硫系統的構成--------------21
3.1 石灰石漿制備系統----------------------------------21
3.2 煙氣再熱系統----------------------------------23
3.2.1 蓄熱式氣-氣熱交換器(GGH)---------------------24
3.2.2 冷卻塔排放煙氣------------------------24
3.2.3 旁路煙氣法-----------------------------25
3.2.4 再生再熱法-------------------------------25
3.2.5 小結-----------------------------------26
3.3 SO2 吸收系統-----------------------------------26
3.4 石膏制備及處置系統---------------------------27
3.5 脫硫風機---------------------------------------29
3.6 廢水處理-------------------------------------30
3.7 公共系統-------------------------------------31
3.8 小結----------------------------------------------31
第4章 設計計算和配用設施的選擇------------------33
4.1 概述--------------------------------33
4.2 設計計算------------------------------33
4.2.1 基本數據-----------------------------33
4.2.2 確定吸收塔、再熱器和煙囪的位置及管道的布置-34
4.2.3 管段計算-----------------------------------35
4.3 風機、電動機和循環泵的選擇-----------------43
4.3.1 風機和電動機選擇及計算----------------43
4.3.2 吸收塔循環泵的選擇--------------------45
第5章 系統的技術經濟分析-----------------47
5.1 技術經濟分析的目的和意義---------------------47
5.2 系統技術分析-----------------------------------47
5.2.1 系統技術指標及其分析---------------------47
5.2.2 煙氣脫硫裝置對鍋爐和煙氣系統的影響---------48
5.2.3 煙氣脫硫裝置的佔地面積--------------------49
5.2.4 煙氣脫硫裝置的流程復雜程度---------------49
5.2.5 煙氣脫硫裝置的成熟程度-------------------49
5.3 經濟評價------------------------------49
5.4 小結----------------------------------50
第6章 結論與建議-------------------------------------51
6.1 結論----------------------------------------------51
6.2 問題與建議----------------------------------------52
6.2.1 存在的問題-----------------------------------52
6.2.2 幾點建議-------------------------------------52
畢業設計結論--------------------------------------54
致謝-----------------------------------------------------55
參考文獻------------------------------------------56
第1章 前言
隨著我國經濟的快速發展,煤炭消耗量不斷增加,二氧化硫的排放量也日趨增多,造成二氧化硫污染和酸雨的嚴重危害。據最新報道[1],1999年我國二氧化硫排放總量為1857萬噸,其中工業來源為1460萬噸,生活來源為397萬噸。酸雨區面積占國土面積的30%,主要分布在長江以南、青藏高原以東的廣大地區及四川盆地。對106個城市的降水pH值監測結果統計表明,降水年均pH值低於5.6的有43個城市,占統計城市的40.6%。統計的59個南方城市中,降水年均pH低於5.6的有41個,佔69.5%。
酸雨使得森林枯萎,土壤和湖泊酸化,植被破壞,糧食、蔬菜和水果減產,金屬和建築材料被腐蝕[2]。空氣中的二氧化硫也嚴重地影響人們的身心健康[3],它還可形成硫酸酸霧,危害更大。
為防止二氧化硫和酸雨污染,1990年12月,國務院環委會第19次會議通過了《關於控制酸雨發展的意見》。自1992年在貴州、廣東兩省,重慶、宜賓、等九個城市進行徵收二氧化硫排污費的試點工作。1995年8月,全國人大常委會通過了新修訂的《大氣污染防治法》。1998年2月17日,國家環保局召開了酸雨和二氧化硫污染綜合防治工作會議。這都說明我國政府高度重視酸雨和二氧化硫污染的防治。
國家環保局局長解振華指出[4]:「成熟的二氧化硫污染控制技術和設備是實現兩控區控制目標的關鍵因素。」他同時指出:為了實現酸雨和二氧化硫污染控制目標,要加快國產脫硫技術和設備的研究、開發、推廣和應用。因此研究開發適合我國國情的煙氣脫硫技術和裝置,吸收消化國外先進的脫硫是當前的迫切任務。
二氧化硫控制方法多種多樣,可以分為三大類:
(1)燃燒前脫硫,如洗煤等[5]。
(2)燃燒中脫硫,如型煤固硫、爐內噴鈣[6]等。
(3)燃燒後脫硫,即煙氣脫硫(FGD),是目前應用最廣、效率最高的脫硫技術。
1.1 煙氣脫硫技術的現狀
1.1.1 煙氣脫硫經典工藝
煙氣脫硫(FGD)是目前世界上唯一大規模商業應用的脫硫方式,也是最經濟切實可行的方法。迄今為止,世界各國研究開發的FGD技術估計超過了200多種,目前成熟可行的有十多種。通常按照脫硫劑和脫硫產物的干濕狀態分為濕法、半干法和干法[7]。
1.1.1.1 濕法脫硫
這是目前較成熟、運行較穩定的方法。由於是氣液反應,脫硫反應速率快、效率高、脫硫劑利用率高。但其廢水處理量大,運行成本
也較高。
(1)石灰石-石灰法
是以石灰石或石灰的漿液為脫硫劑,在吸收塔內對SO2煙氣進行洗滌吸收的方法,其產物為CaSO3和CaSO4。
(2)石灰石-石膏法
是以空氣鼓入吸收塔,使得CaSO3氧化為CaSO4(石膏),由於其鼓入氣體使料液更為均勻,脫硫率更高,其堵塞和結垢的幾率大大降低。
(3)雙鹼法
此法種類較多,主要是鈉鹼雙鹼法。即採用NaCO3或NaOH溶液為第一吸收液,再用石灰石或石灰溶液為第二鹼液使之再生,再生後溶液繼續循環使用。此法得到的SO2仍以CaSO3 和CaSO4的形式沉澱出來。
(4)鈉鹼吸收法
本法是用NaOH、Na2CO3和Na2SO3的水溶液為吸收劑,吸收煙氣中的SO2。其中使用最多的是威爾曼-洛德(Wellman-Lord)法,是美國和日本應用較多的脫硫方法。此法實際上是採用Na2CO3和NaHSO3混合液為吸收劑。當吸收劑中NaHSO3濃度達到80%-90%時,就要對吸收劑進行再生,可獲得較高濃度的SO2和Na2CO3。再生後的Na2CO3可用於循環使用, SO2可用於生產硫酸。對煙氣的吸收效率可達到90%以上。
除以上方法外,濕法還包括氧化鎂吸收法、氨法、鹼式硫酸鋁法
等。這些方法由於吸收效率不高,應用范圍較窄。
1.1.1.2半干法脫硫
(1)爐內噴鈣式活化(LIFAC)法
是在傳統爐內噴鈣法基礎上增加了活化反應器,並促進噴水增濕。脫硫效率可達到75%-80%左右。
(2)旋轉噴霧乾燥(SDA)法
此法是利用噴霧乾燥的原理,將吸收劑(如石灰漿液)霧化噴入吸收塔內,使得吸收劑與煙氣中的SO2發生化學反應。得到的固體以廢渣形式排出。
1.1.1.3干法脫硫
傳統是用石灰蘇打(CaO-Na2CO3)乾粉來除去煙道內廢氣所含的SO2。從而得到乾粉狀鈣鹽和鈉鹽及未反應的乾燥粉塵的混合產物的方法。
1.1.2 新工藝發展現狀
由於傳統工藝存在效率低、操作復雜等特點,在科技的發展和環保要求下,許多國家已不局限於傳統經典工藝。所以,新工藝不斷被研究開發出來。
(1)荷電乾式噴射脫硫(CDSI)法。
此法是美國ALANCO公司開發的專利技術。其技術核心是吸收劑以高速通過高壓靜電電暈充電區,得到強大的靜電荷後,被噴射到煙氣中,擴散形成均勻的懸浮狀態。此法投資及佔地僅為傳統濕法的10%~27%。但脫硫效率相對較低。
(2)電子束照射(EBA)法
其原理是在煙氣進入反應器之前先加入氨氣,然後在反應器中用電子加速器產生的電子束照射煙氣,使水蒸氣與氧等分子激發產生氧化能力強的自由基,這些自由基使煙氣中的SO2很快氧化,產生硫酸。再和氨氣反應形成硫酸氨。其主要特點是系統簡單,操作方便,過程易於控制,副產物可用於生產化肥。脫硫成本低於傳統方法。但此法需要大功率、長期溫度的電子槍,同時需要防輻射屏蔽。
(3)脈沖電暈等離子體(PPCP)法。
是日本專家增田閃一在EBA法的基礎上提出的。它是*脈沖高壓電源在普通反應器中形成等離子體,產生高能電子。此法設備簡單,操作簡便,投資是EBA法的60%。
除以上介紹的以外,近年發展的新工藝還有ABB公司開發的新型集成半乾式脫硫(NID)法,適合於海邊工廠的海水脫硫工藝、常溫精脫硫工藝[8]等。
1.2 國外主要的幾種煙氣脫硫技術簡介
(1) LIFAC脫硫工藝[9]
(1.1.1.2半干法脫硫中已經提到)芬蘭IVO公司和Tampella公司開發了LIFAC脫硫工藝,這項技術是改進的石灰石噴射工藝,進一步提高了脫硫率。它的主要優點是,耗電量小,經濟效益高,工藝設備簡單,投資明顯低於濕式和霧化乾式脫硫方法,且無廢水排放。同時維修較方便,佔地面積小。
(2) 尿素法[10]
尿素法凈化煙氣工藝由俄羅斯門捷列夫化學工藝學院等單位聯合開發,可同時去除SO2和NOX,SO2的脫除率可達99%~100%,NOX脫除率大於95%。對設備無腐蝕作用, NOX,SO2的脫除率與煙氣中NOX,SO2的濃度無關,尾氣可直接排放,吸收液經處理後可回收硫酸銨。
此外還有丹麥開發的SNOX技術[9,11]和微生物煙氣脫硫技術。
1.3 煙氣脫硫技術的發展趨勢與前景
1.3.1 新工藝發展趨勢
各項資料顯示,國外最新脫硫技術研究主要有以下幾個特點。
(1)除塵、脫硫、脫氮一體化
由於硫氧化物、氮氧化物同是國家限制排放的污染物,而分開處理明顯增加了設備的投資和空間的佔用。
(2)自動化技術更加明顯
最新的幾個脫硫工藝更多的是向干法脫硫方向發展,而干法脫硫是最容易達到自動化目的。這也是向社會不斷發展的電子技術*攏。相應的,其科技含量也將越來越高。
(3)生產成本不斷下降
新工藝的脫硫成本相對較低,在這個講究經濟效益的時代要想不被淘汰,其各項成本應越低越好。
1.3.2煙氣脫硫技術發展的前景
在未來十幾年內,循環流化床煙氣脫硫裝置在我國電廠脫硫應用中將會有巨大的潛力和應用前景,同時海水煙氣脫硫裝置在我國沿海電廠,海水資源方便的地區將會有不可替代的優勢。
微生物法用於煙氣脫硫將具有不需高溫、高壓、催化劑,均為常溫常壓下操作,操作費用低、設備要求簡單,利用微生物脫硫,營養要求低,無二次污染等特點。因此,微生物煙氣脫硫是實用性強、技術新穎的生物工程技術,具有誘人的應用前景,應引起重視,加速開發。
我國FGD技術進展我國煙氣脫硫技術基本處於試驗階段。從試驗結果看,有幾項技術已接近世界水平,如清華大學煤清潔燃燒工程研究中心開發的乾式循環流化床煙氣脫硫技術、液柱噴射煙氣脫硫除塵集成技術已受到廣泛重視。
C. 關於硫化物控制的問題
這些或許對你有用。
我國目前的經濟條件和技術條件還不允許象發達國家那樣投入大量的人力和財力,並且在對二氧化硫的治理方面起步很晚,至今還處於摸索階段,國內一些電廠的煙氣脫硫裝置大部分歐洲、美國、日本引進的技術,或者是試驗性的,且設備處理的煙氣量很小,還不成熟。不過由於近幾年國家環保要求的嚴格,脫硫工程是所有新建電廠必須的建設的。因此我國開始逐步以國外的技術為基礎研製適合自己國家的脫硫技術。以下是國內在用的脫硫技術中較為成熟的一些,由於資料有限只能列舉其中的一些供讀者閱讀。
石灰石——石膏法煙氣脫硫工藝
石灰石——石膏法脫硫工藝是世界上應用最廣泛的一種脫硫技術,日本、德國、美國的火力發電廠採用的煙氣脫硫裝置約90%採用此工藝。
它的工作原理是:將石灰石粉加水製成漿液作為吸收劑泵入吸收塔與煙氣充分接觸混合,煙氣中的二氧化硫與漿液中的碳酸鈣以及從塔下部鼓入的空氣進行氧化反應生成硫酸鈣,硫酸鈣達到一定飽和度後,結晶形成二水石膏。經吸收塔排出的石膏漿液經濃縮、脫水,使其含水量小於10%,然後用輸送機送至石膏貯倉堆放,脫硫後的煙氣經過除霧器除去霧滴,再經過換熱器加熱升溫後,由煙囪排入大氣。由於吸收塔內吸收劑漿液通過循環泵反復循環與煙氣接觸,吸收劑利用率很高,鈣硫比較低,脫硫效率可大於95% 。
旋轉噴霧乾燥煙氣脫硫工藝
噴霧乾燥法脫硫工藝以石灰為脫硫吸收劑,石灰經消化並加水製成消石灰乳,消石灰乳由泵打入位於吸收塔內的霧化裝置,在吸收塔內,被霧化成細小液滴的吸收劑與煙氣混合接觸,與煙氣中的SO2發生化學反應生成CaSO3,煙氣中的SO2被脫除。與此同時,吸收劑帶入的水分迅速被蒸發而乾燥,煙氣溫度隨之降低。脫硫反應產物及未被利用的吸收劑以乾燥的顆粒物形式隨煙氣帶出吸收塔,進入除塵器被收集下來。脫硫後的煙氣經除塵器除塵後排放。為了提高脫硫吸收劑的利用率,一般將部分除塵器收集物加入制漿系統進行循環利用。該工藝有兩種不同的霧化形式可供選擇,一種為旋轉噴霧輪霧化,另一種為氣液兩相流。
噴霧乾燥法脫硫工藝具有技術成熟、工藝流程較為簡單、系統可靠性高等特點,脫硫率可達到85%以上。該工藝在美國及西歐一些國家有一定應用范圍(8%)。脫硫灰渣可用作制磚、築路,但多為拋棄至灰場或回填廢舊礦坑。
磷銨肥法煙氣脫硫工藝
磷銨肥法煙氣脫硫技術屬於回收法,以其副產品為磷銨而命名。該工藝過程主要由吸附(活性炭脫硫制酸)、萃取(稀硫酸分解磷礦萃取磷酸)、中和(磷銨中和液制備)、吸收( 磷銨液脫硫制肥)、氧化(亞硫酸銨氧化)、濃縮乾燥(固體肥料制備)等單元組成。它分為兩個系統:
煙氣脫硫系統——煙氣經高效除塵器後使含塵量小於200mg/Nm3,用風機將煙壓升高到7000Pa,先經文氏管噴水降溫調濕,然後進入四塔並列的活性炭脫硫塔組(其中一隻塔周期性切換再生),控制一級脫硫率大於或等於70%,並製得30%左右濃度的硫酸,一級脫硫後的煙氣進入二級脫硫塔用磷銨漿液洗滌脫硫,凈化後的煙氣經分離霧沫後排放。
肥料制備系統——在常規單槽多漿萃取槽中,同一級脫硫製得的稀硫酸分解磷礦粉(P2O5 含量大於26%),過濾後獲得稀磷酸(其濃度大於10%),加氨中和後製得磷氨,作為二級脫硫劑,二級脫硫後的料漿經濃縮乾燥製成磷銨復合肥料。
爐內噴鈣尾部增濕煙氣脫硫工藝
爐內噴鈣加尾部煙氣增濕活化脫硫工藝是在爐內噴鈣脫硫工藝的基礎上在鍋爐尾部增設了增濕段,以提高脫硫效率。該工藝多以石灰石粉為吸收劑,石灰石粉由氣力噴入爐膛850~1150℃溫度區,石灰石受熱分解為氧化鈣和二氧化碳,氧化鈣與煙氣中的二氧化硫反應生成亞硫酸鈣。由於反應在氣固兩相之間進行,受到傳質過程的影響,反應速度較慢,吸收劑利用率較低。在尾部增濕活化反應器內,增濕水以霧狀噴入,與未反應的氧化鈣接觸生成氫氧化鈣進而與煙氣中的二氧化硫反應。當鈣硫比控制在2.0~2.5時,系統脫硫率可達到65~80%。由於增濕水的加入使煙氣溫度下降,一般控制出口煙氣溫度高於露點溫度10~15℃,增濕水由於煙溫加熱被迅速蒸發,未反應的吸收劑、反應產物呈乾燥態隨煙氣排出,被除塵器收集下來。
該脫硫工藝在芬蘭、美國、加拿大、法國等國家得到應用,採用這一脫硫技術的最大單機容量已達30萬千瓦。
煙氣循環流化床脫硫工藝
煙氣循環流化床脫硫工藝由吸收劑制備、吸收塔、脫硫灰再循環、除塵器及控制系統等部分組成。該工藝一般採用干態的消石灰粉作為吸收劑,也可採用其它對二氧化硫有吸收反應能力的乾粉或漿液作為吸收劑。
由鍋爐排出的未經處理的煙氣從吸收塔(即流化床)底部進入。吸收塔底部為一個文丘里裝置,煙氣流經文丘里管後速度加快,並在此與很細的吸收劑粉末互相混合,顆粒之間、氣體與顆粒之間劇烈磨擦,形成流化床,在噴入均勻水霧降低煙溫的條件下,吸收劑與煙氣中的二氧化硫反應生成CaSO3 和CaSO4。脫硫後攜帶大量固體顆粒的煙氣從吸收塔頂部排出,進入再循環除塵器,被分離出來的顆粒經中間灰倉返回吸收塔,由於固體顆粒反復循環達百次之多,故吸收劑利用率較高。
此工藝所產生的副產物呈乾粉狀,其化學成分與噴霧乾燥法脫硫工藝類似,主要由飛灰、CaSO3、CaSO4和未反應完的吸收劑Ca(OH)2等組成,適合作廢礦井回填、道路基礎等。
典型的煙氣循環流化床脫硫工藝,當燃煤含硫量為2%左右,鈣硫比不大於1.3時,脫硫率可達90%以上,排煙溫度約70℃。此工藝在國外目前應用在10~20萬千瓦等級機組。由於其佔地面積少,投資較省,尤其適合於老機組煙氣脫硫。
海水脫硫工藝
海水脫硫工藝是利用海水的鹼度達到脫除煙氣中二氧化硫的一種脫硫方法。在脫硫吸收塔內,大量海水噴淋洗滌進入吸收塔內的燃煤煙氣,煙氣中的二氧化硫被海水吸收而除去,凈化後的煙氣經除霧器除霧、經煙氣換熱器加熱後排放。吸收二氧化硫後的海水與大量未脫硫的海水混合後,經曝氣池曝氣處理,使其中的SO32-被氧化成為穩定的SO42-,並使海水的PH值與COD調整達到排放標准後排放大海。海水脫硫工藝一般適用於靠海邊、擴散條件較好、用海水作為冷卻水、燃用低硫煤的電廠。海水脫硫工藝在挪威比較廣泛用於煉鋁廠、煉油廠等工業爐窯的煙氣脫硫,先後有20多套脫硫裝置投入運行。近幾年,海水脫硫工藝在電廠的應用取得了較快的進展。此種工藝最大問題是煙氣脫硫後可能產生的重金屬沉積和對海洋環境的影響需要長時間的觀察才能得出結論,因此在環境質量比較敏感和環保要求較高的區域需慎重考慮。
電子束法脫硫工藝
該工藝流程有排煙預除塵、煙氣冷卻、氨的充入、電子束照射和副產品捕集等工序所組成。鍋爐所排出的煙氣,經過除塵器的粗濾處理之後進入冷卻塔,在冷卻塔內噴射冷卻水,將煙氣冷卻到適合於脫硫、脫硝處理的溫度(約70℃)。煙氣的露點通常約為50℃,被噴射呈霧狀的冷卻水在冷卻塔內完全得到蒸發,因此,不產生廢水。通過冷卻塔後的煙氣流進反應器,在反應器進口處將一定的氨水、壓縮空氣和軟水混合噴入,加入氨的量取決於SOx濃度和NOx濃度,經過電子束照射後,SOx和NOx在自由基作用下生成中間生成物硫酸(H2SO4)和硝酸(HNO3)。然後硫酸和硝酸與共存的氨進行中和反應,生成粉狀微粒(硫酸氨(NH4)2SO4與硝酸氨NH4NO3的混合粉體)。這些粉狀微粒一部分沉澱到反應器底部,通過輸送機排出,其餘被副產品除塵器所分離和捕集,經過造粒處理後被送到副產品倉庫儲藏。凈化後的煙氣經脫硫風機由煙囪向大氣排放。
氨水洗滌法脫硫工藝
該脫硫工藝以氨水為吸收劑,副產硫酸銨化肥。鍋爐排出的煙氣經煙氣換熱器冷卻至90~100℃,進入預洗滌器經洗滌後除去HCI和HF,洗滌後的煙氣經過液滴分離器除去水滴進入前置洗滌器中。在前置洗滌器中,氨水自塔頂噴淋洗滌煙氣,煙氣中的SO2被洗滌吸收除去,經洗滌的煙氣排出後經液滴分離器除去攜帶的水滴,進入脫硫洗滌器。在該洗滌器中煙氣進一步被洗滌,經洗滌塔頂的除霧器除去霧滴,進入脫硫洗滌器。再經煙氣換熱器加熱後經煙囪排放。洗滌工藝中產生的濃度約30%的硫酸銨溶液排出洗滌塔,可以送到化肥廠進一步處理或直接作為液體氮肥出售,也可以把這種溶液進一步濃縮蒸發乾燥加工成顆粒、晶體或塊狀化肥出售。
D. 什麼是大氣污染控制工程
大氣污染控制工程是環境工程專業的一門必修的專業課程,內容涉及大氣污染物擴散、污染氣象學基礎知識;氣體除塵技術及各種除塵凈化裝置的工作原理、性能特點和設計選型;煙氣脫硫脫硝及空氣凈化, 利用吸收、吸附和催化轉化法凈化氣態污染物的基本原理和典型工藝流程等。教學力求理論聯系實際,注意培養學生分析問題和解決問題的能力, 使學生能應用本課程中所學的基本理論和控制方法對實際的大氣污染控制工程問題進行分析,提出控制方案, 進行設備選型和工藝設計計算, 為學生畢業後從事大氣污染控制工程研究、設計、技術管理等工作奠定必要的基礎。
詳情請見:
http://www.douban.com/subject/1260605/
E. 電廠脫硫工藝流程圖及原理
電廠在進行脫硫脫硝的時候方法是不一樣的,所以其工藝流程也不相同,下面,就具體給大家分享一下。
脫硫工藝又分為兩種,具體的流程介紹是:
一、雙鹼法脫硫工藝 1) 吸收劑制備與補充; 2) 吸收劑漿液噴淋; 3) 塔內霧滴與煙氣接觸混合; 4) 再生池漿液還原鈉基鹼; 5) 石膏脫水處理。 二、石灰石-石膏法脫硫工藝
二、石灰石-石膏法脫硫工藝 1. 脫硫過程:
CaCO3+SO2+1/2H2O→CaSO3·1/2H2O+CO2 Ca(OH)2+SO2→CaSO3·1/2H2O+1/2H2O CaSO3·1/2H2O+SO2+1/2H2O→Ca(HSO3)2 2. 氧化過程:
2CaSO3·1/2H2O+O2+3H2O→2CaSO4·2H2O
Ca(HSO3)2+O2+2H2O→CaSO4·2H2O+H2SO4
脫銷工藝也分為兩種,具體的流程介紹是:一、SNCR脫硝工藝1.採用NH3作為還原劑時:4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O4NH3+2NO+2O2→3N2+6H2O8NH3+6NO2→7N2+12H2O2.採用尿素作為還原劑時:(NH2)2CO→2NH2+CONH2+NO→N2+H2OCO+NO→N2+CO2二、SCR脫硝工藝1.氨法SCR脫硝工藝:
NO+NO2+2NH3—>2N2+3H2O
4NO+4NH3+O2—>4N2+6H2O 2NO2+4NH3+O2—>3N2+6H2O 2. 尿素法SCR脫硝工藝: NH2CONH2+H2O→2NH3+CO2 4NO+4NH3+O2→3N2+6H2O 6NO+4NH3→5N2+6H2O
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F. 脫硫技術的自動控制系統怎麼設計
首先工藝專業要提出帶控制點的流程圖,流程圖中還要明確各種保護連鎖。以此為基礎,熱控專業就可以開始設計了,對於工程公司自動控制系統大部分交給專業的公司進行,只要你把條件、要求及多少個I/O點交給它們就可以了。
G. 大氣污染控制雙鹼法脫硫系統課程設計
學術論文是科學或者社會研究工作者在學術書籍或學術期刊上刊登的呈現自己研究成果的文章。學術論文往往強調原創性的工作總結,但也可以是對前人工作總結的回顧及做出評價,後者也往往被稱為綜述性文章(Review)。學術論文的出版正在經歷著重大變化,出現了從傳統的印刷版到網路上電子格式的興起。論文中最重要的就是論點、論據和論證,所以在寫作中,一定要對這三點加以重視。
論文寫作,簡單的說,就是大專院校畢業論文的寫作,包含著本科生的學士論文,研究生的碩士論文,博士生的博士論文,延伸到了職稱論文的寫作以及科技論文的寫作。一般來說,論文寫作,即高校畢業生,科技工作者以及各科研機構,事業單位工作人員,依據一定的論文格式和字數要求,對學習和工作的學術總結和創新。[1]
論文一般由題名、作者、摘要、關鍵詞、正文、參考文獻和附錄等部分組成,其中部分組成(例如附錄)可有可無。論文各組成的排序為:題名、作者、摘要、關鍵詞、英文題名、英文摘要、英文關鍵詞、正文、參考文獻和附錄和致謝。
下面按論文的結構順序依次敘述。
命題方式
簡明扼要,提綱挈領。英文題名方法①英文題名以短語為主要形式,尤以名詞短語最常見,即題名基本上由一個或幾個名詞加上其前置和(或)後置定語構成;短語型題名要確定好中心詞,再進行前後修飾。各個詞的順序很重要,詞序不當,會導致表達不準。②一般不要用陳述句,因為題名主要起標示作用,而陳述句容易使題名具有判斷式的語義,且不夠精煉和醒目。少數情況(評述性、綜述性和駁斥性)下可以用疑問句做題名,因為疑問句有探討性語氣,易引起讀者興趣。③同一篇論文的英文題名與中文題名內容上應一致,但不等於說詞語要一一對應。在許多情況下,個別非實質性的詞可以省略或變動。④國外科技期刊一般對題名字數有所限制,有的規定題名不超過2行,每行不超過42個印刷符號和空格;有的要求題名不超過14個詞。這些規定可供我們參考。⑤在論文的英文題名中。凡可用可不用的冠詞均不用。
H. 火力發電廠如何控制大氣污染 火力發電廠如何控制大氣污染
1
在發電廠鍋爐煙道上加裝電除塵器,以減少煙氣中煙塵對於大氣的污染,為了滿足2010年新辦法的排放標准,還需要在電除塵器後再設置布袋除塵器,以提高除塵效率;
2
在鍋爐煙道中裝設脫硝設施,將煙氣中的氮化物分離出來,以減少煙氣中氮化物的污染;
3
降低鍋爐燃燒溫度,將其中心點燃燒穩定控制在800℃以下,以減少氮化物的產生;
4
在鍋爐煙道後加裝脫硫裝置,將煙氣中的二氧化硫分離下來,以減少煙氣二氧化硫對大氣的污染;
5
提過鍋爐及發電機組的綜合效率,以降低煤耗,減少同發電容量下的二氧化碳排放量;
6
研究減少二氧化碳排放的新工藝和新技術,減少二氧化碳的排放。
I. 脫硫技術的新型脫硫
氧化脫硫技術
氧化脫硫技術是用氧化劑將噻吩類硫化物氧化成亞碸和碸,再用溶劑抽提的方法將亞碸和碸從油品中脫除,氧化劑經過再生後循環使用。目前的低硫柴油都是通過加氫技術生產的,由於柴油中的二甲基二苯並噻吩結構穩定不易加氫脫硫,為了使油品中的硫含量降到10 μg/g,需要更高的反應壓力和更低的空速,這無疑增加了加氫技術的投資費用和生產成本。而氧化脫硫技術不僅可以滿足對柴油餾分10 μg/g的要求,還可以再分銷網點設置簡便可行的脫硫裝置,是滿足最終銷售油品質量的較好途徑。
ASR-2氧化脫硫技術
ASR-2[12]氧化脫硫技術是由Unipure公司開發的一種新型脫硫技術,此技術具有投資和操作費用低、操作條件緩和、不需要氫源、能耗低、無污染排放、能生產超低硫柴油、裝置建設靈活等優點,為煉油廠和分銷網點提供了一個經濟、可靠的滿足油品硫含量要求的方法。
在實驗過程中,此技術能把柴油中的硫含量由7000 μg/g最終降到5 μg/g。此外該技術還可以用來生產超低硫柴油,來作為油品的調和組分,以滿足油品加工和銷售市場的需要。目前ASR-2技術正在進行中試和工業實驗的設計工作。其工藝流程如下:含硫柴油與氧化劑及催化劑的水相在反應器內混合,在接近常壓和緩和的溫度下將噻吩類含硫化合物氧化成碸;然後將含有待生催化劑和碸的水相與油相分離後送至再生部分,除去碸並再生催化劑;含有碸的油相送至萃取系統,實現碸和油相分離;由水相和油相得到的碸一起送到處理系統,來生產高附加值的化工產品。
盡管ASR-2脫硫技術已進行了多年的研究,但一直沒有得到工業應用,主要是由於催化劑的再生循環、氧化物的脫除等一些技術問題還沒有解決。ASR-2技術可以使柴油產品的硫含量達到5 μg/g,與加氫處理技術柴油產品的硫含量分別為30 μg/g和15 μg/g時相比,硫含量和總處理費用要少的多。因此,如果一些技術性問題能夠很好地解決,那麼ASR-2氧化脫硫技術將具有十分廣闊的市場前景。
超聲波氧化脫硫技術
超聲波氧化脫硫(SulphCo)[13]技術是由USC和SulphCo公司聯合開發的新型脫硫技術。此技術的化學原理與ASR-2技術基本相同,不同之處是SulphCo技術採用了超聲波反應器,強化了反應過程,使脫硫效果更加理想。其流程描述為:原料與含有氧化劑和催化劑的水相在反應器內混合,在超聲波的作用下,小氣泡迅速的產生和破滅,從而使油相與水相劇烈混合,在短時間內超聲波還可以使混合物料內的局部溫度和壓力迅速升高,且在混合物料內產生過氧化氫,參與硫化物的反應;經溶劑萃取脫除碸和硫酸鹽,溶劑再生後循環使用,碸和硫酸鹽可以生產其他化工產品。
SulphCo在完成實驗室工作後,又進行了中試放大實驗,取得了令人滿意的效果,即不同硫含量的柴油經過氧化脫硫技術後硫含量均能降低到10 μg/g以下。目前Bechtel公司正在著手SulphCo技術的工業試驗。
光、等離子體脫硫技術
日本污染和資源國家研究院、德國Tubingen大學等單位研究用紫外光照射及等離子體技術脫硫。其機理是:二硫化物是通過S-S鍵斷裂形成自由基,硫醚和硫醇分別是C-S和S-H鍵斷裂形成自由基,並按下列方式進行反應:
無氧化劑條件下的反應:
CH3S- + -CH3 CH4+CH2 ==== S
CH3S- + CH3CH2R CH3SH+CH2 ==== SCH2R
CH3S- + CH3S- CH3SSCH3
CH3S- + CH2 ==== S CH3SCH2S- -CH3 CH3SCH2SCH3
有氧化劑條件下的反應:
CH3S- + O2 CH3SOO- RH CH3SOOH + R-
SO3+ -CH3
CH3SOOH Rr CH3SO- + -OH
CH3SO- + RH CH3SOH + R-
3CH3SOOH CH3SOOSCH3 + CH3SO3H
此技術以各類有機硫化物和含粗汽油為對象,根據不同的分子結構,通過以上幾種方式進行反應,產物有烷烴、烯烴、芳烴以及硫化物或元素硫,其脫硫率可達20%~80%。若在照射的同時通入空氣,可使脫硫率提高到60%~100%,並將硫轉化成SO3、SO2或硫磺,水洗即可除去。
高效霧化脫硫除塵技術
高效霧化脫硫除塵技術主要通過研究煙塵及二氧化硫等有害物質的化學成分與物流運動特性,利用流體力學、空氣動力學、化學、機械學等,集實心噴霧技術、霧化洗滌技術、凝聚霧化技術、沖擊湍流技術、過濾吸收技術、除霧分離技術等高科技於一體的多科學、多工藝的環保技術,該技術的主要特點是它具有使用壽命長,高效低阻節能,佔地小,造價低,運行費用低,維修率低,管理方便,灰水閉路循環,無二次廢水及揚塵污染。煙塵經處理後各項指標低於國家環境保護排放標准,符合國家鼓勵發展(高效、耐用、低阻、低費用)環保產業政策,實現了高效除塵、脫硫、脫氮、除霧一體化同時完成的大氣污染控制凈化目的。對減輕酸雨、二氧化硫、氮氧化物、氟化物、粉塵、可吸入懸浮微粒等有害物質,改善大氣環境質量有很大的環境效益、社會效益、與經濟效益,也有很好的市場前景。
工藝流程為含塵氣體首先進入高效實心噴霧洗滌室,煙氣經鹼性溶液冷卻降溫達到飽和狀態,大顆粒粉塵及二氧化硫首先被吸收,繼而煙氣、水霧、粉塵三相氣流由於質量的差異、以不同的慣性互相傳質並同時進入高效凝聚霧化洗滌室進行收縮、急聚、擴散等運動作用後第二次被脫硫與除塵,隨後煙氣、水霧。粉塵三相氣流以一定速度沖擊裝有鹼性溶液的高效循環流化過濾室通過充分沖出、湍流、攪拌、過濾、傳質等運動機理後第三次被脫硫與除塵,此時比較潔凈的煙氣一切向或蝸殼走向進入高效上穩旋流逆傳質洗滌室通過由上往下的鹼性液膜與液霧產生逆向傳質運動最後一次脫硫除塵,凈化後的潔凈通過切向或蝸殼走向進入高效下穩旋流脫水除霧室進行氣水分離處理後,由引風機送到煙囪排向高空。而灰水則分別從高效實心噴霧洗滌室、高效循環流化過濾室、高效上穩旋流逆傳質洗滌室底部的自動溢流水封出灰口排向循環池經鹼性水中和沉澱處理、鹼性廢水回收供脫硫除塵器使用,潔凈誰從高效下穩旋流脫水除霧室底部的排水口流出,同時完成了消煙、脫硫、脫氮、除塵、脫水、除霧的全過程。
技術優勢:1集消煙、脫硫、脫氮、除塵、脫水一體化同時完成的技術設計,結構簡單緊湊、工藝流程合理,內部不易結垢堵塞,煙氣不帶水設計; 2設備內部有效面積使用率達100%設計,用煙塵在整個凈化過程中全部完全溶於鹼性水溶液,達到高效傳質的效果; 3應用高效外濺噴射霧化設計,設備內部無易損件設計,保證最高效的脫硫與除塵; 4構成煙氣與鹼性溶液最充分的傳質過程、以保證達到最高效的脫硫與除塵; 5製造材料可選用天然耐磨蝕的花崗石製成,解決了環保設備長期以來不耐磨、不抗腐蝕、壽命短等缺點; 6保證一定的液氣化、穩定的二氧化硫吸收速率、控制ph值在10左右25%的稀鹼液作為二氧化硫吸收劑。不易揮發、損失小,實現脫硫效率高、效果穩定,還有效地解決了設備內部積灰、結垢問題; 7設備內部暢通的煙氣通道設計、煙氣走向沒有死角,降低煙氣熱態阻力,保證設計工況下的效果,不影響鍋爐等燃燒設備的運行; 8簡易高效的循環雙鹼法脫硫原理,充分利用了工廠生產的廢鹼液、以廢治廢、綜合利用、降低運行成本、鹼性水閉路循環使用、廢水利用率100%、實現無二次廢水污染排放