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    产品中心-煤粉锅炉及燃烧系统-脱硫脱销工艺
 
 
脱硫单元
 
       脱硫,是指将煤中的硫元素用钙基等方法固话防止燃烧时生成 SO2。目前脱硫方法一般可划分为燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫等3种方法。
1、燃烧前脱硫
       煤粉燃烧前通过物理洗选煤法、化学洗选煤法、煤的气化和液化、水煤浆技术等将煤中的硫部分除掉或在煤粉输送过程添加固硫剂,在燃烧过程中,煤粉中的含硫化合物与固硫剂反应生成硫酸盐等物质而留在渣中,不会形成SO2
2、燃烧中脱硫
       在燃烧过程中,向炉内加入固硫剂如CaO等,使煤中硫分化成硫酸盐,随炉渣排除。其基本原理是:
CaO+SO2=高温=CaSO3        2CaSO3+O2===2CaSO4
3、燃烧后脱硫
       燃烧后脱硫,又称烟气脱硫(Flue gas desulfurization,简称FGD),在FGD技术中,按脱硫剂的种类划分,可分为以下六种方法:以CaCO3(石灰石)为基础的钙法,以MgO为基础的镁法,以Na2SO3为基础的钠法,以NH3为基础的氨法,以有机碱为基础的有机碱法,以粉煤灰为基础的煤灰法。

a、石膏法
       石灰石——石膏法脱硫工艺是世界上应用最广泛的一种脱硫技术,它的工作原理是:将石灰石粉加水制成浆液作为吸收剂泵入吸收塔与烟气充分接触混合,烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及从塔下部鼓入的空气进行氧化反应生成硫酸钙,硫酸钙达到一定饱和度后,结晶形成二水石膏。经吸收塔排出的石膏浆液经浓缩、脱水,使其含水量小于10%,然后用输送机送至石膏贮仓堆放,脱硫后的烟气经过除雾器除去雾滴,再经过换热器加热升温后,由烟囱排入大气。由于吸收塔内吸收剂浆液通过循环泵反复循环与烟气接触,吸收剂利用率很高,钙硫比较低,脱硫效率可大于95%。
       脱硫过程
       CaCO3+SO2+1/2H
2O→CaSO3·1/2H2O+CO2
       Ca(OH)2+SO
2→CaSO3·1/2H2O+1/2H2O
       CaSO3·1/2H
2O+SO2+1/2H2O→Ca(HSO3)2
       氧化过程
       2CaSO
3·1/2H2O+O2+3H2O→2CaSO4·2H2O
       Ca(HSO
3)2+O2+2H2O→CaSO4·2H2O+H2SO4

 

b、喷雾干燥法
        喷雾干燥法脱硫工艺以石灰为脱硫吸收剂,石灰经消化并加水制成消石灰乳,消石灰乳由泵打入位于吸收塔内的雾化装置,在吸收塔内,被雾化成细小液滴的吸收剂与烟气混合接触,与烟气中的SO2发生化学反应生成CaSO3,烟气中的SO2被脱除。与此同时,吸收剂带入的水分迅速被蒸发而干燥,烟气温度随之降低。脱硫反应产物及未被利用的吸收剂以干燥的颗粒物形式随烟气带出吸收塔,进入除尘器被收集下来。脱硫后的烟气经除尘器除尘后排放。为了提高脱硫吸收剂的利用率,一般将部分除尘器收集物加入制浆系统进行循环利用。该工艺有两种不同的雾化形式可供选择,一种为旋转喷雾轮雾化,另一种为气液两相流。

c、炉内喷钙尾部增湿法
       炉内喷钙加尾部烟气增湿活化脱硫工艺是在炉内喷钙脱硫工艺的基础上在锅炉尾部增设了增湿段,以提高脱硫效率。该工艺多以石灰石粉为吸收剂,石灰石粉由气力喷入炉膛850~1150℃温度区,石灰石受热分解为氧化钙和二氧化碳,氧化钙与烟气中的二氧化硫反应生成亚硫酸钙。由于反应在气固两相之间进行,受到传质过程的影响,反炉内喷钙尾部增湿法工艺流程图
应速度较慢,吸收剂利用率较低。在尾部增湿活化反应器内,增湿水以雾状喷入,与未反应的氧化钙接触生成氢氧化钙进而与烟气中的二氧化硫反应。当钙硫比控制在2.0~2.5时,系统脱硫率可达到65~80%。由于增湿水的加入使烟气温度下降,一般控制出口烟气温度高于露点温度10~15℃,增湿水由于烟温加热被迅速蒸发,未反应的吸收剂、反应产物呈干燥态随烟气排出,被除尘器收集下来。

 

d、氨水洗涤法
       该脱硫工艺以氨水为吸收剂,副产硫酸铵化肥。锅炉排出的烟气经烟气换热器冷却至90~100℃,进入预洗涤器经洗涤后除去HCI和HF,洗涤后的烟气经过液滴分离器除去水滴进入前置洗涤器中。在前置洗涤器中,氨水自塔顶喷淋洗涤烟气,烟气中的SO
2被洗涤吸收除去,经洗涤的烟气排出后经液滴分离器除去携带的水滴,进入脱硫洗涤器。在该洗涤器中烟气进一步被洗涤,经洗涤塔顶的除雾器除去雾滴,进入脱硫洗涤器。再经烟气换热器加热后经烟囱排放。洗涤工艺中产生的浓度约30%的硫酸铵溶液排出洗涤塔,可以送到化肥厂进一步处理或直接作为液体氮肥出售,也可以把这种溶液进一步浓缩蒸发干燥加工成颗粒、晶体或块状化肥出售。

 

e、.粉煤灰法
       粉煤灰,从微观结构上看,是由许多微小的固体颗粒组成,且具有一定孔隙结构的多孔物质,孔隙率为60%~75%,比表面积一般为25~50㎡/g;其化学组分含有一定量的碱性氧化物,如CaO,MgO等。粉煤灰用于烟气脱硫,主要是利用粉煤灰对烟气的物理吸附以及粉煤灰中活性物质产生的水化产物对SO2的化学吸收。
       粉煤灰的主要成分为SiO
2和AL2O3,煤粉灰形成过程中冷却较快则玻璃体(SiO2、AL2O3、Fe2O3)含量越多,玻璃体组分越多,则碱性矿物组分越多。粉煤灰的主要活性就来自于这些玻璃体,玻璃体含量越高活性越好,具有火山灰活性和吸附特性。当粉煤灰中CaO含量为7.3%时,属于高钙灰。
(1)、a (OH)
2+SiO2+H2O→(CaO)x(SiO2)y(H2O)z
(2)、Ca(OH)
2+Al2O+H2O→(CaO)x(Al2O3)y(H2O)z
(3)、Ca(OH)
2+SiO2+Al2O3+H2O→(Cao)x(Al2O3)y(SiO2)z(H2O)w
(4)、Ca(OH)
2+Al2O3+SO2+H2O→(CaO)x(Al2O3)y(CaSO3)z(H2O)w
生成的水合硅酸钙能促进气、固扩散和增大比表面积,还具有高持水性能,保持灰浆中脱硫剂表面湿润,强化气液间的反应。

 
脱硝单元
 

NOx的处理分为燃烧过程脱销、燃烧后脱销。

1、燃烧过程脱销
       采用低氮燃烧器,采用分级配风燃烧,通过调节燃烧角度和回烟量,数控燃烧气氛,组织低温(<1000℃)燃烧,使燃烧温度控制在 低氮气氛中,实现低氮燃烧,降低NOx生成。
 

2、燃烧后脱硝
       燃烧后脱硝即烟气脱硝,可分为干法、半干法和湿法3类。其中干法包括选择性非催化还原法(SNCR)、选择性催化还原法(SCR)、电子束联合脱硫脱硝法;半干法有活性炭联合脱硫脱硝法;湿法有臭氧氧化吸收法等。就目前而言,干法脱硝SCR占主流地位。

①SCR(Selective Catalytic Reduction)- 选择性催化还原法脱硝技术是指在催化剂(如TiO2、V2O5、WO3)作用下,采用NH3、CO或碳氧化合物等作为还原剂 ,在290-450℃下将烟气中的 NOx还原成无毒的 N2和H2O。其中 NH3-SCR技术较为成熟可靠,目前已在全球范围尤其是发达国家中得到广泛应用。 当 NH3作为还原剂时,SCR反应的化学方程式为:4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O 。
② SNCR(Selective Non-catalytic Reduction)- 选择性非催化还原法脱硝技术是指无催化剂的作用下,在适合脱硝反应的“温度窗口”内喷入还原剂将烟气中的氮氧化物还原为无害的N2和H2O。该技术一般采用炉内喷氨、尿素或氢氨酸作为还原剂还原 NOx 。还原剂只和烟气中的 NOx反应,一般不与氧反应。由于该工艺不用催化剂,因此必须在高温区加入还原剂。还原剂喷入炉膛温度为 850 ~ 1100℃ 的区域,迅速热分解成 NH3,与烟气中的NOx反应生成N2和H2O。
采用NH3作为还原剂,在温度为900℃~1 100℃的范围内,还原NOx的化学反应方程式主要为:
4NH3 + 4NO+ O2 →4N2 +6H2O
4NH3 + 2NO+ 2O2 →3N2 +6H2O
8NH3 + 6NO2 →7N2 +12H2O
 

③H2O2脱硝-过氧化氢脱硝技术是面向烟气污染物控制的环境友好型治理工艺。主要技术优点为:
a.采用 H2O2作为脱硝氧化剂, H2O2可以将 NOx转化成硝酸, 副产物可以综合利用,增加经济效益;
b.H2O2 洗涤不会产生硝酸盐, 避免二次污染;
c.H
2O2本身就是一种绿色的化学试剂,对环境不会产生危害。实现H2O2 脱硝技术路线主要有烟道喷入H2O2 脱硝、UV(紫外光) /H2O2 脱硝、吸收塔H2O2 洗涤脱硝3种方式。H2O2在不同温度不同环境条件下分解为不同产物,其化学方程式主要为:
NO + H
2O2→ NO2 + H2O
H
2O2 + 2NO2 → HNO

 

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