❶ 誰知道都有哪些脫硫技術 最好能把你知道的其中一種說詳細點、帶上你的設計圖為了寫作業。。
生物脫硫,又稱生物催化脫硫(簡稱BDS),是一種在常溫常壓下利用需氧、厭氧菌除去石油含硫雜環化合物中結合硫的一種新技術。早在1948年美國就有了生物脫硫的專利,但一直沒有成功脫除烴類硫化物的實例,其主要原因是不能有效的控制細菌的作用。此後有幾個成功的「微生物脫硫」報道,但卻沒有多少應用價值,原因在於微生物盡管脫去了油中的硫,但同時也消耗了油中的許多炭而減少了油中的許多放熱量[9]。科學工作者一直對其進行了深入的研究,直到1998年美國的Institute of Gas Technology(IGT)的研究人員成功的分離了兩種特殊的菌株,這兩種菌株可以有選擇性的脫除二苯並噻吩中的硫,去除油品中雜環硫分子的工業化模型相繼產生,1992年在美國分別申請了兩項專利(5002888和5104801)。美國Energy BioSystems Corp (EBC)公司獲得了這兩種菌株的使用權,在此基礎上,該公司不僅成功地生產和再生了生物脫硫催化劑,並在降低催化劑生產成本的同時也延長了催化劑的使用壽命。此外該公司又分離得到了玫鴻球菌的細菌,該細菌能夠使C-S鍵斷裂,實現了脫硫過程中不損失油品烴類的目的[10]。現在,EBC公司已成為世界上對生物脫硫技術研究最廣泛的公司。此外,日本工業技術研究院生命工程工業技術研究所與石油產業活化中心聯合開發出了柴油脫硫的新菌種,此菌種可以同時脫除柴油中的二苯並噻吩和苯並噻吩中的硫,而這兩種硫化物中的硫是用其它方法難以脫除的[11]。
BDS過程是以自然界產生的有氧細菌與有機硫化物發生氧化反應,選擇性氧化使C-S鍵斷裂,將硫原子氧化成硫酸鹽或亞硫酸鹽轉入水相,而DBT的骨架結構氧化成羥基聯苯留在油相,從而達到脫除硫化物的目的。BDS技術從出現至今已發展了幾十年,目前為止仍處於開發研究階段。由於BDS技術有許多優點,它可以與已有的HDS裝置有機組合,不僅可以大幅度地降低生產成本,而且由於有機硫產品的附加值較高,BDS比HDS在經濟上有更強的競爭力。同時BDS還可以與催化吸附脫硫組合,是實現對燃料油深度脫硫的有效方法。因此BDS技術具有廣闊的應用前景,預計在2010年左右將有工業化裝置出現。
4 新型的脫硫技術
4.1 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。
(1) 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。
(2) 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。
4.2 光、等離子體脫硫技術[14]
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。
❷ 搞脫硫設計一般用什麼規范
1 中華人民共和國大氣污染防治法 主席令32號
2 火電廠大氣污染物排放標准 GB13223-2003
3 污水綜合排放標准 GB8978-1996
4 建設工程質量管理條例 國務院令279號
5 火力發電廠設計技術規程 DL5000-2000
6 火電廠煙氣排放連續監測技術規范 HJ/T75-2001
7 火力發電廠分散控制系統在線驗收測試規程 DL/T659-1998
8 火力發電廠煙風煤粉管道設計技術規范 DL/T5121-2000
9 火力發電廠保溫油漆設計規范 DL/T5072-2007
10 工業循環冷卻水處理設計規范 GB50050-2007
11 環境空氣質量標准 GB3095-1996
12 一般工業固體廢物貯存、處置場污染控制標准 GB18599-2001
13 工業企業廠界雜訊標准 GB12348-2008
14 工業企業設計衛生標准 GBZ1-2010
15 大氣污染物綜合排放標准 GB16297-1996
16 鋼結構設計規范 GB50017-2003
17 鋼結構工程施工及驗收技術規范 GB 50205-2001
18 玻璃鋼管和管件 HG/T21633-1991
19 工業金屬管道設計規范 GB50316-2000
20 玻璃鱗片襯里施工技術條件 HG/T2640-2004
中華人民共和國工程建設標准強制性條文 電力工程部分
21 火力發電廠金屬技術監督規程 DL/T438-2009
22 建築地基基礎工程施工質量驗收規范 GB50202-2002
23 工業建築防腐蝕設計規范 GB50046-2008
24 建築地面工程施工質量驗收規范 GB50209-2010
25 混凝土結構設計規范 GB50010-2002
26 建築地基基礎設計規范 GB50007-2002
27 建築結構荷載規范 50009-2001
28 混凝土結構工程施工質量驗收規范 GB50204-2002
29 建築物防雷設計規范 GB 50057-94(2000)
30 低壓配電設計規范 GB50054-95
31 通用用電設備配電設計規范 GB 50055-93
32 電氣裝置安裝工程低壓電器施工及驗收規范 GB50254-96
33 砌體結構設計規范 GB50003-2001
34 地下防水工程施工質量驗收規范 GB50208-2002
35 高層建築混凝土結構技術規程 J186-2002
36 建築抗震設計規范 GB50011-2010
37 電氣裝置安裝工程電纜線路施工及驗收規范 GB50168-2001
38 電力建設施工及驗收技術規范(焊接篇) DL5007-92
39 電力建設施工及驗收技術規范(管道篇) DL5031-94
40 電力建設施工及驗收技術規范(鍋爐篇) DL/T5047-95
41 電力建設施工及驗收技術規范(化學篇) DL/T58-81
42 電力建設施工及驗收技術規范(熱工自動化篇) DL/T5190.5-2004
43 火力發電廠煙氣脫硫設計技術規程 DL/T5196-2004
44 建築排水用硬聚氯乙烯管件 GB/T5836.2-2006
45 玻璃鋼聚氯乙烯復合管和管件 HG/T21636-1987
46 環境保護產品技術要求水力旋流分離器 HJ/T249-2006
可能還有些不全,視具體情況定
❸ 鍋爐煙氣脫硫設計(浮閥塔)
硫技術
通過對國內外脫硫技術以及國內電力行業引進脫硫工藝試點廠情況的分析研究,目前脫硫方法一般可劃分為燃燒前脫硫、燃燒中脫硫和燃燒後脫硫等3類。
其中燃燒後脫硫,又稱煙氣脫硫(Flue gas desulfurization,簡稱FGD),在FGD技術中,按脫硫劑的種類劃分,可分為以下五種方法:以CaCO3(石灰石)為基礎的鈣法,以MgO為基礎的鎂法,以Na2SO3為基礎的鈉法,以NH3為基礎的氨法,以有機鹼為基礎的有機鹼法。世界上普遍使用的商業化技術是鈣法,所佔比例在90%以上。按吸收劑及脫硫產物在脫硫過程中的干濕狀態又可將脫硫技術分為濕法、干法和半干(半濕)法。濕法FGD技術是用含有吸收劑的溶液或漿液在濕狀態下脫硫和處理脫硫產物,該法具有脫硫反應速度快、設備簡單、脫硫效率高等優點,但普遍存在腐蝕嚴重、運行維護費用高及易造成二次污染等問題。干法FGD技術的脫硫吸收和產物處理均在干狀態下進行,該法具有無污水廢酸排出、設備腐蝕程度較輕,煙氣在凈化過程中無明顯降溫、凈化後煙溫高、利於煙囪排氣擴散、二次污染少等優點,但存在脫硫效率低,反應速度較慢、設備龐大等問題。半干法FGD技術是指脫硫劑在乾燥狀態下脫硫、在濕狀態下再生(如水洗活性炭再生流程),或者在濕狀態下脫硫、在干狀態下處理脫硫產物(如噴霧乾燥法)的煙氣脫硫技術。特別是在濕狀態下脫硫、在干狀態下處理脫硫產物的半干法,以其既有濕法脫硫反應速度快、脫硫效率高的優點,又有干法無污水廢酸排出、脫硫後產物易於處理的優勢而受到人們廣泛的關注。按脫硫產物的用途,可分為拋棄法和回收法兩種。
1.1脫硫的幾種工藝
(1)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% 。
(2)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。
(3) 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。
(4)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。
(5)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摩擦,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。
(6)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。
(7) 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。
(8)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。
1。2燃燒前脫硫
燃燒前脫硫就是在煤燃燒前把煤中的硫分脫除掉,燃燒前脫硫技術主要有物理洗選煤法、化學洗選煤法、煤的氣化和液化、水煤漿技術等。洗選煤是採用物理、化學或生物方式對鍋爐使用的原煤進行清洗,將煤中的硫部分除掉,使煤得以凈化並生產出不同質量、規格的產品。微生物脫硫技術從本質上講也是一種化學法,它是把煤粉懸浮在含細菌的氣泡液中,細菌產生的酶能促進硫氧化成硫酸鹽,從而達到脫硫的目的;微生物脫硫技術目前常用的脫硫細菌有:屬硫桿菌的氧化亞鐵硫桿菌、氧化硫桿菌、古細菌、熱硫化葉菌等。煤的氣化,是指用水蒸汽、氧氣或空氣作氧化劑,在高溫下與煤發生化學反應,生成H2、CO、CH4等可燃混合氣體(稱作煤氣)的過程。煤炭液化是將煤轉化為清潔的液體燃料(汽油、柴油、航空煤油等)或化工原料的一種先進的潔凈煤技術。水煤漿(Coal Water Mixture,簡稱CWM)是將灰份小於10%,硫份小於0.5%、揮發份高的原料煤,研磨成250~300μm的細煤粉,按65%~70%的煤、30%~35%的水和約1%的添加劑的比例配製而成,水煤漿可以像燃料油一樣運輸、儲存和燃燒,燃燒時水煤漿從噴嘴高速噴出,霧化成50~70μm的霧滴,在預熱到600~700℃的爐膛內迅速蒸發,並拌有微爆,煤中揮發分析出而著火,其著火溫度比干煤粉還低。
燃燒前脫硫技術中物理洗選煤技術已成熟,應用最廣泛、最經濟,但只能脫無機硫;生物、化學法脫硫不僅能脫無機硫,也能脫除有機硫,但生產成本昂貴,距工業應用尚有較大距離;煤的氣化和液化還有待於進一步研究完善;微生物脫硫技術正在開發;水煤漿是一種新型低污染代油燃料,它既保持了煤炭原有的物理特性,又具有石油一樣的流動性和穩定性,被稱為液態煤炭產品,市場潛力巨大,目前已具備商業化條件。
煤的燃燒前的脫硫技術盡管還存在著種種問題,但其優點是能同時除去灰分,減輕運輸量,減輕鍋爐的沾污和磨損,減少電廠灰渣處理量,還可回收部分硫資源。
1.3 燃燒中脫硫,又稱爐內脫硫
爐內脫硫是在燃燒過程中,向爐內加入固硫劑如CaCO3等,使煤中硫分轉化成硫酸鹽,隨爐渣排除。其基本原理是:
CaCO3→CaO+CO2↑
CaO+SO2→CaSO3
CaSO3+1/2×O2→CaSO4
(1) LIMB爐內噴鈣技術
早在本世紀60年代末70年代初,爐內噴固硫劑脫硫技術的研究工作已開展,但由於脫硫效率低於10%~30%,既不能與濕法FGD相比,也難以滿足高達90%的脫除率要求。一度被冷落。但在1981年美國國家環保局EPA研究了爐內噴鈣多段燃燒降低氮氧化物的脫硫技術,簡稱LIMB,並取得了一些經驗。Ca/S在2以上時,用石灰石或消石灰作吸收劑,脫硫率分別可達40%和60%。對燃用中、低含硫量的煤的脫硫來說,只要能滿足環保要求,不一定非要求用投資費用很高的煙氣脫硫技術。爐內噴鈣脫硫工藝簡單,投資費用低,特別適用於老廠的改造。
(2) LIFAC煙氣脫硫工藝
LIFAC工藝即在燃煤鍋爐內適當溫度區噴射石灰石粉,並在鍋爐空氣預熱器後增設活化反應器,用以脫除煙氣中的SO2。芬蘭Tampella和IVO公司開發的這種脫硫工藝,於1986年首先投入商業運行。LIFAC工藝的脫硫效率一般為60%~85%。
加拿大最先進的燃煤電廠Shand電站採用LIFAC煙氣脫硫工藝,8個月的運行結果表明,其脫硫工藝性能良好,脫硫率和設備可用率都達到了一些成熟的SO2控制技術相當的水平。我國下關電廠引進LIFAC脫硫工藝,其工藝投資少、佔地面積小、沒有廢水排放,有利於老電廠改造。
1.4 燃燒後脫硫,又稱煙氣脫硫(Flue gas desulfurization,簡稱FGD)
燃煤的煙氣脫硫技術是當前應用最廣、效率最高的脫硫技術。對燃煤電廠而言,在今後一個相當長的時期內,FGD將是控制SO2排放的主要方法。目前國內外火電廠煙氣脫硫技術的主要發展趨勢為:脫硫效率高、裝機容量大、技術水平先進、投資省、佔地少、運行費用低、自動化程度高、可靠性好等。
1.3.1乾式煙氣脫硫工藝
該工藝用於電廠煙氣脫硫始於80年代初,與常規的濕式洗滌工藝相比有以下優點:投資費用較低;脫硫產物呈干態,並和飛灰相混;無需裝設除霧器及再熱器;設備不易腐蝕,不易發生結垢及堵塞。其缺點是:吸收劑的利用率低於濕式煙氣脫硫工藝;用於高硫煤時經濟性差;飛灰與脫硫產物相混可能影響綜合利用;對乾燥過程式控制制要求很高。
(1) 噴霧乾式煙氣脫硫工藝:噴霧乾式煙氣脫硫(簡稱干法FGD),最先由美國JOY公司和丹麥Niro Atomier公司共同開發的脫硫工藝,70年代中期得到發展,並在電力工業迅速推廣應用。該工藝用霧化的石灰漿液在噴霧乾燥塔中與煙氣接觸,石灰漿液與SO2反應後生成一種乾燥的固體反應物,最後連同飛灰一起被除塵器收集。我國曾在四川省白馬電廠進行了旋轉噴霧干法煙氣脫硫的中間試驗,取得了一些經驗,為在200~300MW機組上採用旋轉噴霧干法煙氣脫硫優化參數的設計提供了依據。
(2) 粉煤灰乾式煙氣脫硫技術:日本從1985年起,研究利用粉煤灰作為脫硫劑的乾式煙氣脫硫技術,到1988年底完成工業實用化試驗,1991年初投運了首台粉煤灰乾式脫硫設備,處理煙氣量644000Nm3/h。其特點:脫硫率高達60%以上,性能穩定,達到了一般濕式法脫硫性能水平;脫硫劑成本低;用水量少,無需排水處理和排煙再加熱,設備總費用比濕式法脫硫低1/4;煤灰脫硫劑可以復用;沒有漿料,維護容易,設備系統簡單可靠。
1.3.2 濕法FGD工藝
世界各國的濕法煙氣脫硫工藝流程、形式和機理大同小異,主要是使用石灰石(CaCO3)、石灰(CaO)或碳酸鈉(Na2CO3)等漿液作洗滌劑,在反應塔中對煙氣進行洗滌,從而除去煙氣中的SO2。這種工藝已有50年的歷史,經過不斷地改進和完善後,技術比較成熟,而且具有脫硫效率高(90%~98%),機組容量大,煤種適應性強,運行費用較低和副產品易回收等優點。據美國環保局(EPA)的統計資料,全美火電廠採用濕式脫硫裝置中,濕式石灰法佔39.6%,石灰石法佔47.4%,兩法共佔87%;雙鹼法佔4.1%,碳酸鈉法佔3.1%。世界各國(如德國、日本等),在大型火電廠中,90%以上採用濕式石灰/石灰石-石膏法煙氣脫硫工藝流程。
石灰或石灰石法主要的化學反應機理為:
石灰法:SO2+CaO+1/2H2O→CaSO3•1/2H2O
石灰石法:SO2+CaCO3+1/2H2O→CaSO3•1/2H2O+CO2
其主要優點是能廣泛地進行商品化開發,且其吸收劑的資源豐富,成本低廉,廢渣既可拋棄,也可作為商品石膏回收。目前,石灰/石灰石法是世界上應用最多的一種FGD工藝,對高硫煤,脫硫率可在90%以上,對低硫煤,脫硫率可在95%以上。
傳統的石灰/石灰石工藝有其潛在的缺陷,主要表現為設備的積垢、堵塞、腐蝕與磨損。為了解決這些問題,各設備製造廠商採用了各種不同的方法,開發出第二代、第三代石灰/石灰石脫硫工藝系統。
濕法FGD工藝較為成熟的還有:氫氧化鎂法;氫氧化鈉法;美國Davy Mckee公司Wellman-Lord FGD工藝;氨法等。
在濕法工藝中,煙氣的再熱問題直接影響整個FGD工藝的投資。因為經過濕法工藝脫硫後的煙氣一般溫度較低(45℃),大都在露點以下,若不經過再加熱而直接排入煙囪,則容易形成酸霧,腐蝕煙囪,也不利於煙氣的擴散。所以濕法FGD裝置一般都配有煙氣再熱系統。目前,應用較多的是技術上成熟的再生(回轉)式煙氣熱交換器(GGH)。GGH價格較貴,占整個FGD工藝投資的比例較高。近年來,日本三菱公司開發出一種可省去無泄漏型的GGH,較好地解決了煙氣泄漏問題,但價格仍然較高。前德國SHU公司開發出一種可省去GGH和煙囪的新工藝,它將整個FGD裝置安裝在電廠的冷卻塔內,利用電廠循環水余熱來加熱煙氣,運行情況良好,是一種十分有前途的方法。
1.5等離子體煙氣脫硫技術
等離子體煙氣脫硫技術研究始於70年代,目前世界上已較大規模開展研究的方法有2類:
(1) 電子束輻照法(EB)
電子束輻照含有水蒸氣的煙氣時,會使煙氣中的分子如O2、H2O等處於激發態、離子或裂解,產生強氧化性的自由基O、OH、HO2和O3等。這些自由基對煙氣中的SO2和NO進行氧化,分別變成SO3和NO2或相應的酸。在有氨存在的情況下,生成較穩定的硫銨和硫硝銨固體,它們被除塵器捕集下來而達到脫硫脫硝的目的。
(2) 脈沖電暈法(PPCP)
脈沖電暈放電脫硫脫硝的基本原理和電子束輻照脫硫脫硝的基本原理基本一致,世界上許多國家進行了大量的實驗研究,並且進行了較大規模的中間試驗,但仍然有許多問題有待研究解決。
1.6 海水脫硫
海水通常呈鹼性,自然鹼度大約為1.2~2.5mmol/L,這使得海水具有天然的酸鹼緩沖能力及吸收SO2的能力。國外一些脫硫公司利用海水的這種特性,開發並成功地應用海水洗滌煙氣中的SO2,達到煙氣凈化的目的。
海水脫硫工藝主要由煙氣系統、供排海水系統、海水恢復系統等組成。
❹ 沼氣脫硫的脫硫原理
干發脫硫是一種簡易、高效、相對低成本的脫硫方式,一般適合用於沼氣量小,硫化氫濃度低的沼氣脫硫。干法脫除沼氣氣體中硫化氫(H2S)的設備基本原理是以O2使H2S 氧化成硫或硫氧化物的一種方法,也可稱為乾式氧化法。干法設備的構成是,在一個容器內放入填料,填料層有活性炭、氧化鐵等。氣體以低流速從一端經過容器內填料層,硫化氫(H2S)氧化成硫或硫氧化物後,余留在填料層中,凈化後氣體從容器另一端排出。
乾式脫硫主要包括主體鋼結構、脫硫劑填料、觀察窗、壓力表、溫度表等組件。脫硫塔通常設計為一用一備,交替使用,即一個脫硫,一個再生。含有硫化氫(H2S)的沼氣進入脫硫塔底部,在穿過脫硫填料層到達頂端的過程中,H2S與脫硫劑發生以下的化學反應:
第一步: Fe2O3 · H2O + 3 H2S = Fe2S3 + 4 H2O (脫硫)
第二步: Fe2S3 + 3/2 O2 + 3 H2O = Fe2O3 · H2O + 2 H2O + 3 S(再生)
含有硫化氫的沼氣首先與底部入口處荷載相對高的脫硫劑反應,反應器上部是負載低的脫硫劑層,通過設計良好的沼氣空速和線速,乾式脫硫能到達良好的精脫硫效果。
在沼氣進入乾式脫硫塔之前,應設置有冷凝水罐或沼氣顆粒過濾器。該裝置可以消除沼氣中夾雜的顆粒雜志,並使得沼氣在進入脫硫前含有一定濕度。
當觀察到脫硫劑變色,或系統壓力損失過大時,應交替使用另一個脫硫塔。當前的脫硫塔在沼氣放空後,進行自然通風,對脫硫劑進行再生。當再生效果不佳時,應從塔體底部將廢棄的脫硫劑排除,在底部排放廢棄填料的同時,相同體積的新鮮脫硫填料加入反應器中。 濕法脫硫可以歸納分為物理吸收法、化學吸收法和氧化法三種。物理和化學方法存在硫化氫再處理問題,氧化法是以鹼性溶液為吸收劑,並加入載氧體為催化劑,吸收H2S,並將其氧化成單質硫,濕法氧化法是把脫硫劑溶解在水中,液體進入設備,與沼氣混合,沼氣中亮臘的硫化氫(H2S)與液體產生氧化反應,生成單質硫吸收硫化氫的液體有氫氧化鈉、氫氧化鈣、碳酸鈉、硫酸亞鐵等。成熟的氧化脫硫法,脫硫效率可達99.5%以上。
在大型的脫硫工程中,一般採用先用濕法進行粗脫硫,之後再通過干法進行精脫硫。
濕法脫硫塔主體包括洗滌塔、硫化氫采樣與監測系統、鹼液配置槽、供水軟水裝置、液位控制系統、支撐件和連接件。脫硫系統通過對出氣硫化氫濃度的監控以及PH值監控,實現全自動運行。
運行時,沼氣由下至上通過脫硫塔,Na2CO3溶液(或NaOH溶液)從頂部向下噴淋,使得H2S氣體與鹼液發生了充分的化學反應。
鹼液存儲在脫硫塔的下方,通過計量泵自動添加敬前滑,計量泵的添加控制通過對出氣H2S濃度的監控自動運行。
當採用碳酸鈉(Na2CO3)試劑脫硫時,主要發生如下反應:
H2S + Na2CO3 = NaHS + NaHCO3 ( 1 )CO2 + Na2CO3 + H2O = 2 NaHCO3 ( 2 )
由於沼氣中含有的大量CO2成分,同樣會消耗鹼液。 系統應能對反應條件(包括反應溫度、PH值)等進行控制,設置最優反應條件,盡可能地減少鹼液的消耗量。 生物脫硫技術包括生物過濾法、生物吸附法和生物滴濾法,三種系統均屬開放系統,其微生物種群隨環境改變而變化。在生物脫硫過程中,氧化態的含硫污染物必須先經生物還原作用生成硫化物或悔辯H2S然後再經生物氧化過程生成單質硫,才能去除。在大多數生物反應器中,微生物種類以細菌為主,真菌為次,極少有酵母菌。常用的細菌是硫桿菌屬的氧化亞鐵硫桿菌,脫氮硫桿菌及排硫桿菌。最成功的代表是氧化亞鐵硫桿菌,其生長的最佳pH值為2.0~2.2。
沼氣生物脫硫是20世紀90年代發展起來的新技術,在國外已得到了廣泛研究,在應用方面也取得了很大進展。國外已有較成熟的沼氣生物脫硫集成技術,主要包括荷蘭帕克公司的殼牌-帕克工藝(shell-PAQ工藝)、奧地利英環(EnvironTec)生物濾池脫硫工藝等,這些工藝在國內也得到了較廣泛應用。國內的生物脫硫技術目前還處於研究階段。下面以奧地利英環EnvironTec 生物脫硫技術為例,介紹一下沼氣生物脫硫工藝。EnvironTec生物脫硫在全球迄今已完成400多個工程案例,在國內也有不少工程案例,該技術被證明是沼氣脫硫的最佳實踐技術,一個典型的案例表明,生物脫硫的綜合運行成本低於每立方沼氣2分錢。
工藝描述:
將一定量的空氣導入含有硫化氫的沼氣中,混合氣體通過EnvironTec生物脫硫塔去除硫化氫。在反應器內部安裝有特殊的塑料填料,它們為脫硫細菌繁殖提供充分的空間。營養液的循環使填料保持潮濕狀態,並且補充脫硫細菌生長繁殖所需的營養。專屬菌種(如絲硫菌屬或者硫桿菌屬),藉助營養液在填料中繁殖。在這種情況下,他們從混合沼氣中吸收硫化氫,並將他們轉化為單質硫,進而轉化為稀硫酸,
化學反應式如下:H2S + 2O2=H2SO42
H2S + O2 =2 S + 2H2OS + H2O + 1.5 O2=H2SO4生成的稀硫酸在營養液和自來水的緩沖中和作用下,一起排出系統,
此過程周而復始。
1 反應塔 5 營養液供應 9 熱交換器 13 營養液液位控制器2 填料 6 稀釋用水 10 氣分析儀 14 空氣流量計
3 沼氣入口 7 循環液 11 pH 控制儀 15 營養液廢液排出口
4 空氣供應 8營養液泵 12 溫度計 16安全流量控制開關
沼氣(3)進入反應器(1)底端,並從底端穿過填料層到達頂部。空氣(4)通過變頻控制精確添加。尾氣成分分析儀(10)對余氧濃度監控並與空氣風機連鎖。 循環液通過循環泵(8)循環噴淋。液位開關(13)控制整體的液位平衡。為了保證細菌的最佳活性,採用熱交換器(9)和溫度監測(12)對系統溫度調節控制。PH儀(11)用於控制營養液的質量(酸鹼度),例如當PH低於設定值時,新鮮的營養液(5)和稀釋用水(6)自動加入脫硫塔中,在此同時,廢液(15)自動排出,並保持液位平衡。
❺ 煤氣脫硫塔如何設計及其設計參數
簡單說兩句:
首先確定設計所必須的條件:
1,煤氣處理量xxxxxNM3/H 2,初始H2S含量g/Nm3 3,最終H2S含量g/Nm3 4,當地海拔Km
5,煤氣入口溫度℃ 6,煤氣入口壓力Pa 7,煤氣入口壓力Pa
設計脫硫塔時應考慮的數據:
1,空塔速度 0.4~0.75m/s
2,填料比表面積95~120m-1
3,溶液入口流速2~3.5m/s
4,溶液出口流速0.2~1.2m/s
以上是設計的前題然後根據以上數據計算出脫硫塔的塔徑及高度。不知道這些東西能不能幫助你.