燃煤工业锅炉烟气脱硫技术及经济性分析

燃煤工业锅炉含硫烟气排放是大气污染的主要来源之一,随着国家对锅炉烟气中不同污染物排放要求日益严格,国家实行了烟气超低排放标准,要求SO2低于35 mg/m3,锅炉烟气中SO2控制迫在眉睫。笔者分析了目前常用的湿法、半干法脱硫技术的特点,对比了不同湿法脱硫技术的差异性及优缺点,详细阐述了石灰石-石膏法和高倍率灰钙循环脱硫除尘一体化技术(no gap desulphurization,NGD)及脱硫机理,并分析对比了2种脱硫技术的可行性及经济性。目前石灰石-石膏法的脱硫效率在95%,应用最广泛的是石灰石强制氧化系统,结垢、堵塞、腐蚀、产生废水是该技术的主要问题。NGD脱硫技术将粉煤灰作为脱硫剂,由于神东地区煤种特殊性,粉煤灰中活性物质含量较多,在有水条件下粉煤灰中Si与Al溶解出来与熟石灰发生水合反应,生成的高水合物质使脱硫效率大幅度提升,脱硫效率在80%～90%。由于NGD脱硫技术的经济性优于石灰石-石膏法,加之燃煤工业锅炉不同于电站锅炉的特点,对于中小型燃煤锅炉而言,NGD脱硫技术有很好的适应性和发展前景。     

一种NGD脱硫用粉煤灰f-CaO含量测定方法

为探索一种NGD脱硫用粉煤灰脱硫活性的快速评价方法,采用蔗糖浸取EDTA滴定法对几种灰样中的f-Cao含量进行测定。在测试煤种和工况下,锅炉燃烧得到的纯粉煤灰f-CaO含量约为7%,分别加入0.5%和1%熟石灰后灰样中f-CaO含量增加为7.43%和7.89%。滴定结果与计算值一致。通过脱硫效果测试发现,样品的脱硫效率与其f-CaO含量的趋势一致。该测试方法得到的数据可靠且操作简单。作为评价NGD用粉煤灰脱硫活性的辅助手段,本方法具有很强的实用价值。     

高倍率灰钙循环烟气脱硫除尘一体化技术

工业锅炉是我国仅次于电站锅炉外的用煤大户,在国家新环保形势下,对燃煤工业锅炉的污染物控制水平提出了更高要求。介绍了一种适用高效煤粉工业锅炉的新型半干法烟气脱硫除尘一体化技术(NGD)。分析了脱硫原理、工艺流程、技术参数等,该技术将飞灰中活性钙作为脱硫剂,充分利用低温煤粉浓相燃烧为脱硫创造的有利条件,实现煤粉燃烧与烟气净化的自闭合,达到提高脱硫效率、降低脱硫成本的目的。另外,通过与湿式钠-钙双碱法脱硫技术对比发现,NGD脱硫除尘一体化技术在耗水、占地面积、系统集成、工艺可操作性及运行成本等方面具有显著优势。已配套煤粉锅炉系统建成20和40 t/h NGD脱硫装置各1套,并进行了工业试验。结果证实,在理想工况下,脱硫反应器出口SO2排放质量浓度100 mg/m3,脱硫效率95%。     

基于半干法NGD脱硫技术的SO2超低排放试验研究

随着环保形势的日益严峻,国家对中小型燃煤工业锅炉的烟气污染物治理也提出了超低排放要求。采用半干法烟气脱硫技术是解决中小型燃煤锅炉尾部烟气SO_2污染问题并实现超低排放的有效途径之一。作为一种新型半干法烟气脱硫技术,NGD脱硫采用锅炉自生高钙粉煤灰作为脱硫剂,有效降低了脱硫剂运行成本。为验证该技术的SO_2超低排放效果和脱硫剂使用经济性,以神东某锅炉房配套40 t/h煤粉锅炉NGD脱硫装置为研究对象开展工业试验,同时考察了装置运行稳定性以及关键因素对脱硫效果的影响。试验结果表明,NGD反应器进出差压平均值约1 100 Pa,未出现曲线急剧上升或下降的现象,说明装置总体运行稳定性较好。外加适量Ca(OH)_2后,NGD脱硫装置的SO_2平均排放浓度(9%O_2)小于35 mg/Nm~3,达到超低排放效果。计算得到外加Ca(OH)_2与反应器入口SO_2的钙硫摩尔比n(Ca/S)=0. 9,由于主要利用锅炉自生粉煤灰中的活性钙,外加Ca(OH)_2量低于同类半干法烟气脱硫技术。研究发现,装置脱硫效率随增湿水量的增加而升高;在测试工况下,锅炉自生粉煤灰掺混少量Ca(OH)_2后,脱硫率由70%提高到90%以上。     

脱硫灰中主要组分对石灰石脱硫活性的影响研究

研究脱硫灰中主要组分对石灰石脱硫活性的影响具有重要意义。选择表观溶解速率常数k作为石灰石脱硫活性的评价指标,使用瑞士万通902智能电位滴定仪,分析了脱硫灰中Si O2、Al2O3、Fe2O3、Ca SO3与Mg O等五中组分对石灰石脱硫活性的影响。结果表明,在实验浓度范围内Si O2、Ca SO3、Al2O3等均促进了石灰石的溶解,其对石灰石脱硫活性的影响程度大小顺序为Ca SO3Al2O3Si O2;而Mg O对石灰石的溶解主要起抑制作用;Fe2O3对石灰石脱硫活性的影响与其浓度有关;当脱硫灰与石灰石掺合作脱硫剂时,应综合考虑脱硫灰中各组分的含量及其对石灰石溶出的影响,选择适宜的脱硫灰和石灰石掺合比。     

高倍率灰钙循环脱硫过程及影响因素研究

为深入了解神东30 t/h煤粉工业锅炉对应的高倍率灰钙循环脱硫除尘一体化技术(NGD,no gap desulphurization)脱硫过程及机理,研究不同影响因素对脱硫效率的影响。笔者在反应器上沿程打孔取样,检测不同位置脱硫剂硫含量和水分变化,结果发现,随着脱硫反应的进行,脱硫剂中水分和硫含量分别呈降低和增加的趋势,说明水分对脱硫反应至关重要,在有水存在的条件下,脱硫反应从气固两相反应变为离子间的液相反应,脱硫反应速率显著增加。随着脱硫反应的进行,脱硫剂中反应产物增加导致硫含量增加。检测反应器沿程烟气中成分及含量变化,根据反应器上单位距离脱硫效率的变化率,将脱硫过程分为3个阶段:常速段、降速段、拟平衡段,前2个阶段脱硫反应速率快,为脱硫反应的关键段,所脱除的SO2占SO2总量的90%,因此强化前2个脱硫阶段是提高脱硫效率的有效手段。最后,在NGD脱硫装置上进行工程试验,研究增湿水量、SO2初始浓度、掺混比对脱硫效率的影响规律,结果表明,增湿水量增加,SO2初始浓度降低,熟石灰占比增加,相当于脱硫反应物初始浓度增加,促进脱硫反应向右进行,初始阶段脱硫反应速率增加,因此最终脱硫效率呈现增加的趋势。但由于脱硫剂孔隙结构及活性物质含量的限制,脱硫反应存在最佳的工艺条件使脱硫剂中有效物质被充分利用,根据脱硫效率的变化量最终确定增湿水量、SO2初始浓度、掺混比最佳范围,分别为0.14~0.27 t/h、350~550μL/L、3∶1~2∶1,此时脱硫效率的变化量分别为28.81%、25.87%、10.55%。     

脱硫灰对水泥性能的影响及硫含量的测定

通过试验证实,脱硫粉煤灰会对水泥的凝结时间和外加剂相容性等性能产生较大影响。研究结果表明：对于SO3含量大于2%的脱硫粉煤灰,最大掺量应小于10%;脱硫粉煤灰会使凝结时间显著延长,应适当加入一定比例石灰石以缩短水泥的凝结时间;使用脱硫粉煤灰时改变石膏的掺加量凝结时间变化不大;半水石膏的含量会和脱硫粉煤灰产生叠加效应导致凝结时间进一步变长。脱硫粉煤灰中含有大量的亚硫酸盐,在测定其SO3含量时,由于盐酸的加入使粉煤灰中的亚硫酸根生成SO2挥发,导致测量结果偏低。因此对于脱硫粉煤灰中SO3的测定建议使用荧光分析法或艾士卡法,将亚硫酸根转化为硫酸根后测定。     

循环流化床锅炉炉内脱硫灰渣的水化特性研究

比较循环流化床(CFB)锅炉炉内脱硫灰渣与粉煤灰的性质的差异;分析炉内脱硫灰渣的水化胶凝特性,指出活性的Al2O3和活性的SiO2等无定形物质是CFB锅炉灰渣的活性来源,脱硫灰渣中大量存在的CaO和Ⅱ-CaSO4成分对火山灰活性起到了激发作用,使其具有更加明显的胶凝性质;认为CaO和Ⅱ-CaSO4是参与脱硫灰渣水化反应的主要物质,水化过程形成的钙矾石是引起水化产物膨胀的主要原因,水化后SO2-4的浓度对钙矾石的长期稳定性有着关键影响,而灰渣中的CaO对水化过程的体积膨胀则起到间接作用.     

锅炉烟气氨法脱硫吸收段结垢原因分析及应对措施

贵州赤天化桐梓化工有限公司煤粉锅炉烟气脱硫采用氨法脱硫工艺,存在吸收段结垢的问题,为此对工艺介质中杂质含量进行了检测和计算分析,发现结垢的主要原因是烟气氨法脱硫工艺的浓缩段溶液返混和吸收段溶液p H值高,并采取了控制溶液返混量、降低吸收液p H、控制杂质含量、降低锅炉烟气SO2含量、吸收液沉降除垢等措施,极大地缓解了吸收段结垢的问题。     

湿式氨法脱硫技术在煤粉锅炉烟气脱硫中的应用

由于工业的快速发展和我国缺油少气多煤的能源结构,燃煤烟气中的SO2是大气污染的主要原因之一。减少SO2污染已成为当今大气环境治理的当务之急。各种烟气脱硫工艺已在工业中被广泛的应用,结合我单位应用实例,详细阐述煤粉锅炉湿式氨法烟气脱硫技术的具体应用。     

脱硫型水煤浆脱硫特性的研究

选用碳酸钙、碳酸钡2种脱硫剂,在ZCL固硫仪上分别进行了水煤浆和粉煤的燃烧脱硫试验,试验结果表明：水煤浆的脱硫率优于同种粉煤。研究认为：水煤浆的脱硫率之所以高于同种粉煤,是由于水煤浆中水分的蒸发,使炉内反应气氛与粉煤不同,炉内CO的含量相对减少,可以降低脱硫产物的分解速度;水分蒸发后形成微孔结构,有利于提高脱硫反应的速度。     

新型脱硫催化剂在脱硫装置中的使用

对公司焦炉煤气脱硫装置由改良ADA脱硫催化剂替换为新型脱硫催化剂脱硫工艺效果进行比较,证明采用新型脱硫催化剂替代ADA和V2O5等药剂是完全可行和经济的。     

球团脱硫灰在湿法脱硫中的消溶特性

球团脱硫灰含有大量碱性成分,可以部分替代石灰石用于湿法烟气脱硫,其消溶特性影响脱硫性能。球团脱硫灰消溶特性实验采用自动酸式滴定仪滴加盐酸控制溶液pH值恒定,pH值和温度分别控制在4.5～6.5,20～60℃范围内,实测pH值、温度、Cl^-浓度、脱硫灰在脱硫剂中占比对球团脱硫灰消溶特性的影响。研究发现,降低溶液pH值、适当增大脱硫灰添加比例有利于脱硫剂的溶解,Cl-浓度、脱硫灰在脱硫剂中占比对球团脱硫灰消溶特性的影响。研究发现,降低溶液pH值、适当增大脱硫灰添加比例有利于脱硫剂的溶解,Cl^-对脱硫剂的溶解起抑制作用,脱硫液温度对消溶特性影响不大。     

TXQ-1型脱硫催化剂在半水煤气脱硫中的应用

简要介绍TXQ-1型脱硫催化剂在半水煤气脱硫中应用情况,收到了系统阻力降低、脱硫效率提高、脱硫液中副盐含量降低等效果。     

T305型脱硫剂在半水煤气脱硫中的应用

介绍了T305型脱硫剂在半水煤气脱硫中的应用，并分析了脱硫床层吸硫分布曲线及脱硫剂的利用率，说明该脱硫剂对CO含量较高的半水煤气仍能达到较理想的脱硫效果。     

HPF法与真空碳酸钾法脱硫工艺的比较

介绍了HPF法和真空碳酸钾法脱硫工艺,比较了2种工艺的优缺点。分析表明,HPF法脱硫工艺的投资费用低,操作简单,但运行费用高,生产的硫磺品质低,产生的废液量大,环保问题严重;真空碳酸钾法脱硫工艺的投资费用高,工艺复杂,生产的硫酸可直接用于氨回收,运行费用低。     

Study of waste liquor from ammonia desulfurization for flue gas desulfurization

将氨法脱硫废液用于烟气脱硫系统进行工业化试验.结果表明,新工艺可以增加电厂脱硫溢流液的碱性,提高烟气中SO2的脱除效率,取得较好的应用效果,并且为焦化厂氨法脱硫废液的处理提供了新的途径.     

非常规汽油脱硫技术

水蒸气脱硫是一种以水代替氢的脱硫方法,降低脱硫成本显著。以酶代替传统加氢催化剂的生物脱硫技术是一个引人注目的课题。结合催化和精馏的催化精馏脱硫法,在选择脱硫的对象上,相对传统的催化脱硫更具优势。萃取脱硫是采用一些极性溶剂混合物脱除汽油馏分中的硫化物,须加入氧化助剂才有较好的脱硫效果,由此将导致大的辅助车间和有限脱硫效率。膜过程脱硫、声化学脱硫、等离子体和光脱硫都属于物理方法,环保意义很大。对于吸附脱硫,从流化催化裂化汽油中除硫完全,而汽油产率降低很少,辛烷值几乎没有损失,是一种有前途的脱硫方法。     

不同ZnO含量脱硫吸附剂的脱硫性能研究

采用混捏法制备了不同ZnO含量的镍基催化剂,考察其对油品中含硫化合物的吸附脱硫效果,并对吸附剂的性能进行评价。通过XRD、H2-TPR、BET等表征手段对制备的催化剂进行表征。在固定床装置上对吸附剂进行评价,得到不同ZnO质量分数吸附剂的吸附脱硫效果。在常压、320℃条件下通氢气,氢气流量50 m L/min,对吸附剂预还原2 h,然后降温至220℃,常压条件下对含噻吩100×10-6的苯溶液模型油进行吸附脱硫。结果表明:Zn O质量分数为12%的镍基催化剂吸附脱硫效果最好,吸附剂能持续吸附44 h,平均脱硫率高达98%,穿透硫容达8.8 mg/g,具有较好的工业应用前景。     

铁基脱硫渣再生制备铁酸钠及其循环脱硫

用Fe2O3与Na2CO3制备铁酸钠用于脱除含硫铝酸钠溶液中的硫,采用氧化焙烧及水浸方式对铁基脱硫渣(NaFeS2?2H2O)进行再生,研究了其循环脱硫效果. 结果表明,铁基脱硫渣于950℃下在氧化性气氛中焙烧1 h,可除去脱硫渣中70%的硫;将焙烧渣水浸,硫含量降至0.2%以下,总硫去除率达99%. 将除硫后的浸出渣再制备铁酸钠用于循环脱硫,脱硫率可达67.65%,与初始脱硫剂的脱硫率(69.09%)相当,可实现铁基脱硫剂的再生循环. 焙烧时渣中硫主要以SO2气体排出,剩余可溶性Na2SO4则在水浸过程中进入溶液而被除去.