燃煤鍋爐煙氣的脫硫處理畢業設計煙氣脫硫燃煤畢業設計燃煤鍋爐處理的煙氣鍋爐煙氣煙氣脫硫設計煙氣處理(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 具有良好化學活性和來源豐富的 MgO 為原料 ,將其制成 漿液 ,然后利用 Mg(OH)2漿液吸收煙氣中的 SO2。 在實驗室由堿性鐵礦渣成功制備了 Mg 基脫硫劑 ,并通過模擬試驗裝置研究了其煙氣脫硫效果。模擬試驗結果表明 :在 Mg(OH)2 乳濁液質量濃度中國礦業大學（北京） 2021 級本科生畢業設計（論文） 8 ~ g/L、氣液體積比 5(L/m3)、煙氣停留時間為 30 s 的工況條件下 ,可將煙氣中 SO2質量濃度從 1 210 mg/L 降至 140 mg/L 以下 ,脫硫的效率可達 %。 為更好的提高鎂法濕法煙氣脫硫的脫硫效率 ,從脫硫劑氧化鎂的活性出發 ,通過 X 射線衍射分析研究了高溫煅燒制備的氧化鎂 ,得出隨著堿式碳酸鎂煅燒溫 度的升高 ,生成的氧化鎂結晶程度越來越大 ,活性越來越差。試驗煅燒溫度控制在 550~800℃ ,升溫時間采用 4 h,保溫時間 h,在此試驗條件下 ,活性最好的氧化鎂的脫硫效率比活性最差的氧化鎂脫硫效率平均提高約 3%左右 ,從而在相同條件下降低了鎂法脫硫的投資成本。鎂法脫硫比較復雜 ,費用也比較高 ,但不存在如鈣基脫硫系統常見的結垢問題 ,終產物采用再生手段 ,既節約了吸收劑又省去了廢物處理的麻煩 ,因此這種方法還是頗受青睞的。 雙堿法煙氣脫硫技術 雙堿法煙氣脫硫系統的特點是先用堿性吸收液進行脫硫 ,然后再用石灰 乳和石灰石粉末再生吸收液。 以鈉堿雙堿法進行試驗 ,即采用 NaOH和 Na2SO3吸收 SO2,吸收液再用石灰或石灰石進行再生反應生成 CaSO3 或 CaSO4 沉淀 ,再生后的 NaOH 溶液返回洗滌器。試驗結果表明 ,吸收液的 pH 值應控制在 ~,當文氏管的液氣比為 1~2(L/ m3),入口煙氣中 SO2質量濃度為 1 000~4 000 mg/L 時 ,脫硫率可達 95~98%。 以處理量為 1 800 m3/h 的亞硫酸鈉循環法煙氣脫硫裝置為實驗對象 ,中國礦業大學（北京） 2021 級本科生畢業設計（論文） 9 著重研究吸收液 pH 值、液氣體積比 L/G、吸收液成份和脫硫劑初始濃度等因素對脫 硫效率的影響 ,并對脫硫劑再生過程和再生清液的脫硫特性進行研究。結果表明吸收液 pH 值決定硫成份在溶液中的狀態 ,從而影響脫硫效率 ,當 pH6 時 ,脫硫效率高且隨 pH 增大變化平緩 。當 pH6 時 ,脫硫效率隨pH 減少急劇降低。 為抑制 Na2SO3發生氧化副反應生成 Na2SO4,通過調整 pH 值及加入抑制劑等方法研究了雙堿法煙氣脫硫系統中對亞硫酸鹽氧化的抑制作用。試驗結果表明 ,當 pH 值從 增加到 時 ,亞硫酸鹽的氧化速率迅速增加 ,當 pH6 時 ,其氧化速率變化不明顯 ,因此建議選擇低 pH 值 。當加入硫代硫酸鈉為抑制劑時 ,發 現其對于亞硫酸鹽的氧化具有很強的抑制作用 ,隨著硫代硫酸鈉濃度的增加 ,其對于亞硫酸鹽氧化的抑制作用增加 ,當硫代硫酸鈉的濃度為 mol/L 時 ,其對于亞硫酸鹽氧化的抑制作用可達到 %。 雙堿法由于采用液相吸收 ,而亞硫酸氫鹽通常比亞硫酸鹽更易溶解 ,從而可避免鈣基脫硫法所經常遇到的結垢問題 ,且可以得到純度較高的副產品石膏。此法的缺點是 ,在操作過程中 , Na2SO3 會發生氧化副反應生成Na2SO4, Na2SO4較難再生 ,需不斷地向系統中補充 Na2SO3或 NaOH,增加堿的耗量 ,且會影響副產物石膏的質量 。 氨法煙氣脫硫技術 氨法煙氣脫硫 ,通常分為兩步 ,即 SO2的脫除和 NH4HSO3的氧化。前一步驟的主要目的是洗滌煙氣中的 SO2,凈化煙氣 ,并生成 (NH4)2SO3溶液。氧化過程則將 (NH4)2SO3溶液氧化成 (NH4)2SO4溶液 ,然后干燥結晶。 中國礦業大學（北京） 2021 級本科生畢業設計（論文） 10 使用開放式連續氨法脫硫實驗系統分別在反應環境溫度為 40℃、 50℃、60℃、 70℃、 80℃和 90℃條件下進行煙氣脫硫實驗。實驗結果表明 ,氨對SO2的脫除率最高達到 99%,最低也在 60%以上 。在低溫下脫硫率很高 ,隨著溫度的升高 ,脫硫率開始下降 。溫度繼續升高 ,脫硫率則開始上升 。大約溫度為70177。 5℃時 ,脫硫率為最低。因此在實際氨法脫硫工程中 ,脫硫過程溫度宜控制在 60 以下或在 80℃以上。氨法煙氣脫硫技術工藝簡單 ,脫硫效率高 ,且副產物 (NH4)2SO4 可用作化肥。但在脫硫過程中 (NH4)2SO4 溶液的氧化需要額外補充能量 ,增加了系統的能耗和運行費用 。且氨的揮發損失 ,以及由此引起尾氣中存在氣溶膠 ,使得氨的利用率不高 ,同時產生了二次污染。這些缺點都制約著氨法煙氣脫硫技術的進一步發展。 海水脫硫技術 煙氣中 SO2被海水吸收轉化成 HSO3和 SO32,此過程所 產生的 H+與海水中的 CO3 HCO3反應生成 CO2 和 H2O,這就使得海水具有較大的 SO2吸收容量。海水的天然堿度 (pH 值在 ~ 之間 )是影響脫硫效率的主要因素 ,其中所含有的大量 CO32和 HCO3是控制海水 pH 值的主要因素。 研究了海水煙氣脫硫過程中所排出的酸化海水的中和問題。從吸收塔里排出的酸化海水在排放之前 ,先利用天然海水的堿度中和 ,再通過曝氣池使 CO2反滲透溶解到酸化海水中以強化中和效果。研究結果表明 ,隨著曝氣速率、海水鹽度、 SO2 的溶解濃度及溫度的提高 ,中和速率加快。該法以海水作為吸 收劑 ,節約淡水資源 ,不存在廢棄物處理及結垢堵塞等問題 ,且脫硫效率高 ,建設和運行費用低 ,適合我國的技術現狀 ,但僅適用于沿海城市的廢氣處理 ,應用局限性較大。 中國礦業大學（北京） 2021 級本科生畢業設計（論文） 11 微生物法煙氣脫硫技術 微生物法煙氣脫硫是利用微生物水溶液或懸浮乳液吸收氣相中硫化物 ,然后利用微生物脫除液相中溶解的硫化物。微生物脫硫過程是先利用厭氧菌種將硫酸鹽還原為 H2S,再經過好氧菌種把 H2S 氧化成硫 ,硫再與金屬離子結合成硫化物沉淀。 利用自制的鼓泡反應器 ,進行了含氧化亞鐵硫桿菌的酸性鐵溶液脫除煙氣中 SO2 的實驗研究。結果表明 ,Fe3+在脫 硫實驗過程中既有催化作用 ,又有氧化作用 。細菌將 Fe2+氧化為 Fe3+,再通過 Fe3+氧化脫硫。當初始 Fe3+質量濃度為 ,脫硫 10 h,其效率仍高達 80%。較細菌直接脫硫相比 ,脫硫率明顯提高。 以電廠粉煤灰治理煙氣中的 SO2,利用粉煤灰中的堿性氧化物進行初級脫硫 ,同時脫硫細菌在適宜條件下的迅速繁殖將粉煤灰水中的不溶性 Fe2O3離子化 ,使微生物脫硫和 Fe3+的催化作用結合起來 ,脫硫效率能達到 80%以上。 微生物法可在常溫常壓下操作 ,設備要求簡單 ,投資少 ,能耗低 ,操作費用低 ,無二次污染 。但也存在投 資工藝不成熟 ,菌種的馴化時間較長等缺點。 濕法和干法煙氣脫硫的優缺點 濕法煙氣脫硫技術以其脫硫效率高、適應范圍 廣、鈣硫比低、技術成熟、副產物石膏可做商品出售 等優點 ,成為當今占主導地位的煙氣脫硫方法。另外該技術具有投資大、動力消耗大、占地面積大、設備復雜、運行費用和技術要求高等缺點 ,限制了它的發展速度。干法脫硫技術與濕法相比中國礦業大學（北京） 2021 級本科生畢業設計（論文） 12 具有投資少、占地面積小、運行費用低、設備簡單、維修方便、煙氣無需再熱等優點 ,可是它卻存在鈣硫比高、脫硫效率低、副產物不能商品化等缺點。 中國礦業大學（北京） 2021 級本科生畢業設計（論文） 13 3 中小型鍋爐 煙氣脫硫 特點及技術 中小型鍋爐煙氣脫硫的主要特點 小型鍋爐是泛指容量在 60t/h 以下的鍋爐。在我國， 4t/h 以下的鍋爐數量占小型鍋爐總數的 70%以上。其主要特點為： （ 1）功能以供熱為主，基本都是工業鍋爐； （ 2）布局分散，遍及城鄉各地，而且多處于人群聚居地和工商業區； （ 3）燃料以煤為主，約占 90%，燃油和燃氣的小鍋爐僅占 10%左右； （ 4）燃煤來源不穩定，一般多為統配煤，因此煤質不易保證，通常硫分在 1%上下，灰分在 20%以上； （ 5）燃燒方式比較落后， 90%以上的小鍋爐都是低效的層燃爐，效率多在60%～ 75%之間，鏈條爐占 2/3，往復爐占 1/4，甚至還有振排爐、下飼爐和拋煤爐等； （ 6）負荷波動較大，開停頻繁，因此化學腐蝕嚴重，對設備、材料均有較高的要求； （ 7）排放煙囪低矮，多在 15～ 60m 之間。不易排放擴散，對生活帶空氣污染的貢獻率高達 40%～ 65%； （ 8）煙氣成分復雜，凈化難度大，投資運行費用高，副產物的回收利用中國礦業大學（北京） 2021 級本科生畢業設計（論文） 14 價值小； （ 9）機械化和自控水平低，運行管理差，脫硫設備達標和連續運行相對困難。 中小型鍋爐煙氣脫硫工藝的選擇 中小型鍋爐煙氣脫硫工藝與大型火電廠的煙氣脫硫工藝原理基本相同，工藝選擇 的依據原則也是一致的，即技術、經濟和工程三統一的原則，技術上要成熟可行，經濟上要合理，性價比高，工程上要具備實施的可能性。迄今，經過實踐檢驗的煙氣脫硫工藝不下 20 種，真正適用于中小型鍋爐的卻不多，因此必須根據其特點和具體實施的條件加以綜合、分析和比較才能確定。在比較中，要強調因地、因廠、因爐制宜，不可隨意、隨機、隨大流，必須嚴格執行有關排放標準和總量控制，不可過分追求脫硫效率和經濟效益，應當立足于“短、易、實”，即短流程，易操作，實在有效 。 從總體上講，確定中小型鍋爐煙氣脫硫適用工藝的條件主要取決于以下 3 項 ： （１）鍋爐的容量，即需處理的煙氣量； （２）燃煤的硫分，直接影響煙氣的 SO2濃度； （３）環境排放標準。 總而言之，濕式工藝的普遍優勢是脫硫效率較高，大多在 90%～ 95%以上，對煙氣濃度的適應能力較強。主要劣勢是占地多，設備腐蝕嚴重，廢水須處理。干（半干）式工藝的普遍優勢是流程短，占地少，無腐蝕，一中國礦業大學（北京） 2021 級本科生畢業設計（論文） 15 次投資比濕法節省 1/4。但其主要劣勢是脫硫效率相對較低，一般只有 85%～90%。濕式或干（半干）式煙氣脫硫工藝共同的特點是處理中小煙氣量和 SO2中低濃度； 副 產物基本上都需要妥善處理 。 因此， 中小型鍋爐煙氣脫 硫適用技術選擇的難點在于更加著重于經濟性和差異性，所謂經濟性就是在性價比方面的要求可能更高，差異性就是在因地制宜，因廠制宜，甚至因爐制宜方面的要求可能更加具體和凸顯重要。 適用于中小型鍋爐煙氣脫硫的主要技術 石灰法 以石灰為脫硫劑，制成乳液對煙氣進行洗滌，吸收其中的 SO2。這個化學過程既簡單又復雜。在 CaO－ SO2－ SO3－ CO2－ H2O 體系中存在著一系列的平衡關系。石灰中的 Ca、 Mg，飛灰中的 K、 Na、 Cl 等，氣體中的 COSO SO O2和 NOx 等相互作用，可以生成 40 多種酸性或中 性產物和 7種固體物質。其中，離子型反應 22 個，固液反應 6個，氣液反應 2個。這是一個十分復雜的氣－液－固三相體系。其中的不少機理至今還未被揭示。 石灰法處理煙氣時，用一定濃度的石灰乳吸收二氧化硫，生成亞硫酸鈣，其反應如 （ 1） 式所示： Ca（ OH） 2+SO2→CaSO31/2H2O+1/2H2 (1) 反應生成的亞硫酸鈣在系統中由于空氣的氧化作用，部分氧化生成硫酸鈣，其反應機理如下： 中國礦業大學（北京） 2021 級本科生畢業設計（論文） 16 CaSO31/2H2O+H=CaO2++HSO3+1/2H2O (2) HSO3+1/2O2=SO42+H+ (3) Ca2++SO42+2H2O=CaSO42H2O (4) 較完全的氧化反應必須要在酸性條件下 (即 H+濃度較高時 )，反應生成的產物為二水石膏。 在洗滌塔內，首先是 SO2被吸收，因為 SO2易溶于水（ 1體積水可溶解40 體積的 SO2），生成呈弱酸性的水合物 SO2H 2O，通常被稱為亞硫酸（ H2SO3） ，而實際上 H2SO3 并不存在，在水溶液中呈離解狀態。溶液中主要存在 H+和 HSO3， SO32很少。 亞硫酸是二價酸，與堿作用可以生成正鹽和酸式鹽，即亞硫酸鹽和亞硫酸氫鹽。在亞硫酸鹽中，只有堿金屬鹽和銨鹽溶于水，其他所有的鹽類均屬難溶鹽，而所有的酸式鹽也都溶于水。這在煙氣脫硫工藝中是一個十分重要的性質，必須了解和掌握。生石灰（ CaO）不溶于水，消化成熟石灰Ca(OH)2后，比較容易與溶于水中的 SO2作用，生成亞硫酸鈣。亞硫酸鈣可以直接作為副產品銷往市場，也可進一步氧化成石膏。石灰法的優越處在于石灰的反應活性比石灰石強，液相阻力小，反應速度快 ，