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烧结烟气脱硫技术
1技术现状分析
烧结烟气脱硫的研究,日本居于世界领先地位,按照严格的环境保护标准,在上世纪70年代建设的大型烧结厂采用了烧结烟气脱硫法,脱硫工艺多为湿式吸收法。80年代以后,主要采用钢渣石膏法、氨硫铵法、活性焦吸附法、电子束照射法等。
钢渣石膏法是利用转炉废渣研磨制成的浆液为脱硫剂,产品为低浓度石膏。该法脱硫效率高、投资省。利用了废渣,但易结垢、产品不能利用。
氨硫铵法脱硫工艺是利用焦化厂产生的氨气,脱除烧结烟气中的SO2.该法脱硫效率高,副产品可利用。但存在氨损、副产物稳定化、副产品品质、副产品的市场化等问题。
活性焦吸附法烟气脱硫在脱除SO2的同时,能不同程度脱除废气中的HCl、HF等有害气体;装置占地面积较小;副产品经综合加工后可利用。但存在运行成本高、设备庞大且造价高、腐蚀问题突出、硫资源回收处理等外围系统复杂、系统长期运行稳定性差等问题。
电子束法烟气脱硫能同时脱硫脱硝,过程简单,不产生废水废渣,副产品可用作化肥。但系统的安全性差,运行成本高,电子加速器价格昂贵,脱硫产物难以有效捕集及利用,应用范围受到限制。
2密相干塔烟气脱硫技术
密相干塔烟气脱硫技术是北京科技大学环境工程中心针对我国国情开发的一种先进的半干法烟气脱硫技术,具有脱硫效率高、投资运行费用低、可靠性高、占地面积小、无废水产生、副产物易处理等优点。在欧洲,已有20多家相当规模的电站锅炉、工业锅炉和工业炉窑工业化应用了该技术。
2.1工艺过程
该工艺的原理是利用干粉状的钙基脱硫剂,与密相干塔及布袋除尘器除下的大量循环灰一起进入加湿器内进行增湿消化,使混合灰的水分含量保持在3%到5%之间,加湿后的循环灰由塔上部进料口进入塔内,工艺流程如图1所示。含水分的循环灰有极好的反应活性和流动性,与由塔上部进入的烟气发生反应。脱硫剂不断循环利用,脱硫效率可达95%。最终脱硫副产物由灰仓溢流出循环系统,通过气力输送装置送入废料仓。
整个工艺流程主要包括:
1)SO2的吸收。预除尘后的烟气由塔上部入口进入,在塔内与高活性的钙基脱硫剂进行SO2吸收反应,反应后的烟气由塔下部烟道出口排出,经除尘器除尘净化后排入大气。
2)脱硫剂的循环利用。塔内落下的反应产物、除尘器收集的颗粒物和新吸收剂一起通过输送装置输送到塔上部的加湿器内,在加湿器内加少量水增湿活化后再次进入塔内进行脱硫反应,实现脱硫剂的循环利用。
3)该过程发生的主要反应式如(1)～(7)。
CaO+H2O—>Ca(OH)2,(1)Ca(OH)2+SO2+1/2H2O—>CaSO3?1/2H2O+H2O,(2)Ca(OH)2+SO3+H2O—>CaSO4?2H2O,(3)CaSO3?1/2H2O+1/2O2+3/2H2O—>CaSO4?2H2O,(4)Ca(OH)2+CO2CaCO3+H2O,(5)Ca(OH)2+2HClCaCl2+2H2O,(6)Ca(OH)2+2HFCaF2+2H2O.(7)
2.2工艺特点
1)脱硫剂用量少而且利用率高,循环过程中的脱硫剂颗粒在搅拌器的破碎作用及烟气强烈湍流引起的相互摩擦作用下,包裹着CaSO3(或CaSO4)外壳的未反应的Ca(OH)2不断裸露出来,使脱硫反应不断充分地进行,脱硫率高达95%,同时可以去除SO3、HCl、HF等;
2)耗水量低,脱硫剂通过加湿提高其活性所用的水非常少,通常循环脱硫剂的含水质量比为3%～5%;
3)塔内的搅拌器强化了传质过程,延长了脱硫反应的时间,保证了系统的运行效果;
4)系统对不同SO2浓度的烟气及负荷变化的适应能力极强,这是该技术的显著优点;
5)脱硫剂在整个脱硫过程中处于干燥状态,操作温度高于露点,没腐蚀或冷凝现象,无废水产生;
6)塔体用普通钢材制作,无需合金、涂料和橡胶衬里等特殊防腐措施;
7)烟气无需再加热即可排放。
2.3系统的自动控制
整个工艺过程设两个控制回路:通过调节加湿器内加入水量来保证密相干塔中反应的温度及恒定的烟气出口温度;通过对进出口烟气流量和SO2浓度的连续监测,调整吸收剂的加入量。
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