氧化镁_亚硫酸镁湿法脱硫工艺初探

技术交流/&)亚)酸),%-)工艺初探赵健,曾德勇(华能北京热电有限责任公司,北京100023)[0/1介绍氧化镁亚硫酸镁湿法脱硫及其副产物循环利M的工艺。可行性研究表J,这种脱硫工艺脱硫效率高,基础投资和运行成本相对较低,适合离镁矿较近、燃煤硫分低且附近有再生亚硫酸镁化工厂的电厂脱硫,但国内缺少大型电厂的应M业绩。[&‘$1燃煤电厂;烟气脱硫;氧化镁亚硫酸镁;湿法脱硫[O—%(&1X511[—献标识码1A[—O#&110023364(2006)01005403华能北京热电厂,一座燃用低)煤的电厂,4台锅炉全部计划实施-)。电厂于2003年和2004年委托西南电力设计院进行了/&)亚)酸)-)工艺的可行性研究。结果表明,该%.,‘用量少,副产物可循环利用,而且工程投资、运行成本和检修维护费用较石灰石石膏%低,工艺,可行的。然而,目前国内缺少大型电厂的应用业绩。1/&),%—)/(‘%/)#/&),%-),//&)-/),‘消&生成氢/&)并/此作--)‘而进行烟气-)的一种-)方%,其主要的&学反应过程如下:SO2+H2OH2SO3(1)H2SO3+Mg(OH)2MgSO3+H2O(2)MgSO3+SO2+H2OMg(HSO3)2(3)Mg(HSO3)2+Mg(OH)22MgSO3+2H2O(4)SO2+(1+K)/2Mg(OH)2KMgSO3+(1-K)/2Mg(HSO3)2+KH2O(5)式(5)0K=SO2-/(SO2-+HSO-)333/&),%-)工艺主要由.,‘制备系—、烟气及二/&).,系—、副产物处理系—和工艺水系—组成(图1)。1.1.,‘O#.—0.,‘制备系—0,/&)%(/(50-70)m)—1/&),%—)%/)#自%仓‘给)机被送至/&)混合罐,0混合罐0与‘预处理过的补充水搅拌混合、消&,生成氢/&)浆液,由氢/&)输送泵送至氢/&)储罐。根据-)设备浆液状况,由氢/&)供应泵输送一定量的新鲜浆液进入.,塔底部的集水池,然后‘循环泵送入.,塔顶部。1.2%/&).,.—二/&).,系—,火电厂烟气-)(FGD)的核心。锅炉引风机出口烟气首先由FGD增压风机升压,然后进入-).,塔。烟气从.,塔底部进入,自下而上流动;循环泵将集水池内浆液送入.,塔的顶部,浆液自上而下流动。烟气0的二/&)被-)‘洗涤并与氢/&)发生反应,最终生成亚)酸)晶体,集水池底部的亚)酸)达到一定浓度后由废液排出泵送入技术交流54+(%$.2006(01)技术交流副产品处理系—。-提高.,反应效率,循环泵将浆液反复送入.,塔。.,塔顶部设有除雾器,可使烟气含液量(标准状态(标))低于100mg/m3/下排出.,塔。1.3副产品处(.—/&),%-)副产物处理方式有3种:(1)通过3亚)酸)回用试验3.1/&)的回,亚)酸)可0适当还/‘作用下焙烧成MgO和SO2,回,的/&)与/)/&)品质相当(表1)。表1回,/&)质量(试验室)鼓入/&空气,0/&池内将亚)酸)强制/&成可溶性)酸)后排入大海,实现无害&抛弃。(2))酸)样品名称MgO/%CaO/%&学活性!/sR74/%/)/&)90.601.488220通过凝聚、沉淀、冷却等工艺过程使其转&成一水)酸回,/&)90.501.508315)(MgSO4.1H20),作-肥)出售。(3)从集水池排出的亚)酸)通过浓缩、-水干燥等工艺后送至&工厂,0焙烧炉0分解成/&)和二/&)。/&)运回电厂重复利用,二/&)则作-)酸的生产/)。本文主要介绍第3种处理方式。1.4—)%/水.—-)工艺水包括/&)混合罐用水和.,塔等装置冲洗用水。工艺水需‘预处理,-此需设置独立水箱。工艺水通过泵送至各设备。2/&),%—)%/的特点(1)较好的吸收性能,%-)的.,反应强度取决于-)‘碱金属离子的溶解碱性。碱金属离子的溶解碱性越高,.,反应越强。由于)离子的溶解碱性比钙离子高数百倍,因而)基-)‘具有比钙基-)‘高数十倍的-).,反应能力。工业实践已‘证明,)基-)能达到比钙基-)更高的-)效率,可达99%/上。(2)较低的液气比与石灰石石膏%-)相比,/&)%的液气比/-其1/3,因此-)塔、循环泵等设备及系—容量相对较小。(3)腐蚀、结垢速度较低/&)-)系—浆液的pH值大于6,主要产物-溶解性稍大的亚)酸)和)酸),因此-)副产物不易粘结或结垢,因而提高了系—运行的稳定性并便于检修维护。(4)脱硫副产物可实现循环利M利用亚)酸)!&学活性表示&学物质进行&学反应的难易程度,对/&),目前通常用反应时间表示。如一定质量的/&)和)酸0规定的反应条件下完全反应所用的时间越短,&学活性越好。/&),%-)副产物0不可避免地存0一定量的)酸),0没有还/‘的条件下,)酸)需要01160∀/上才能完全分解-MgO和SO2,而0此温度下生成的/&)已被烧结不能用于-),所/必须0焙烧时加入适当还/‘,并控制焙烧温度,/获得性能适用的/&)。-此,对不同)酸)含量的亚)酸)进行了对比焙烧试验。结果证明,通过控制焙烧工艺条件,0)酸)含量达10%-30%时,回,的/&)仍可达到表1水平。3.2使用再生/&)的经济效益使用再生/&)可降低.,‘费用。/华能北京热电厂4#830t/h锅炉-例,/&)年耗用量/2万t,按照每吨(400-450)元估算(含运费),如全部采用新鲜/&)%,年.,‘费用-(800-900)万元。考虑到再生/&)纯度的降低和它0再生过程0的损失,保守估算,再生回用的/&)-总消耗量的70%,需补充新鲜/&)30%,即年补充量/6000t,年运行.,‘费用则-(240-270)万元,节/成本显著。4/&)粉来源‘品质/求-)用/&),用菱)矿石0800∀-900∀下煅烧而成的轻烧/&),&学活性好,对-)用/&)的具体要求如下:(1)外观-白色或灰白色%末;制)酸并回,/&),一项技术成熟的工艺,美国等(2)MgO含量∃90%;国家已‘研究多年并成功地应用于火电厂烟气-)。(3)CaO含量%1.5%;该工艺不仅大大降低了-)运行成本,而且可/实现(4)活性-(10-120)s;循环‘济模式,值得提倡和推广。(5)R74%20%。+(%$.2006(01)55技术交流我国辽宁的大石桥、海城/及山东的莱州等地菱)矿储量丰富,周围分布了许多)加工厂,均能提供满足上述要求的/&)%,而辽宁大石桥的/&)%质量更好。5/&),%—)%/在国内外的应用日本上世纪70年代0期多家公司相继开发/&),%-)工艺,80年代迅速普及,目前该工艺已成-烟气-)的主要工艺之一。日本也,世界上)‘-)规模最大,采用最多的国家。此外,美国、韩国也,成功运用这一技术的国家,特别,0-)副产物的综合利用方面,采用/&),%-)工艺的火电厂其副产物几乎全部利用,如美国的Mystic电厂、Eddystone电厂。目前,国内代理这项技术的公司有盛艾尔浦环保设备(北京)有限公司、天津汉城夏普环保设备有限公司。然而,国内还没有采用/&),%-)工艺的火电厂,一些工业窑炉采用了这一方%,副产物处理方式,无害&抛弃。/&),%-)工艺的优异性已‘0工业实践0得到证明,但因美国、日本等)资源的贫乏限制了它的普及和推广。0国,世界上菱)矿资源最-丰富的国家,因此采用/&),%-)工艺具有得天独厚的优势。6/&)—)的经济性根据西南电力设计院-华能北京热电厂所做的可行性研究分析,当燃用)分-0.5%,烟气处理量(标)-4#106m3/h时,如采用辽宁的/&)进行-),0不考虑副产物回,利用的情况下-)系—的造价、运行费用和厂用电率分别/-石灰石石膏%的80%-85%、70%-75%和80%-85%。7存在问题(1)低)煤燃烧后产生的二/&)浓度很低,一般小于1000mg/m3。国外用/&)%-)的烟气0,二/&)浓度一般超过2000mg/m3,因此,副产物0亚)酸)的比例相对较高。若该%用0燃烧低)煤的锅炉烟气-)上,很可能会导致副产物0)酸)比例偏大而回,困难。(2)国内对/&)-)副产物的干燥、煅烧还没有工程应用业绩,存0一定风险。(3)国内较大的-)公司均无0大型电厂采用/&)-)的业绩,其造价和技术容易受国外少数/&)-)公司控制。8结论(1)/&)-)具有.,性能好、腐蚀程度相对较低的优点。(2)对低)煤、相对较近的.,‘产地,基础投资和运行维护费用相对石灰石石膏%低一些。(下接第64页)-保证稳定运行,变频器输出最大频率设置不应超过电机额定频率的3倍。(2)加减速时间的设定。运行要求希望加速和减速时间短一些更好,但,如果选择加速时间太短,系—可能无%起动或者因过电流保护跳闸;如果减速时间太短,频率下降太快,电机会进入再生制动状态,可能发生过电压保护跳闸,因而要合理选择加速和减速时间。(4)-使循环水泵出口蝶阀能正常工作,电动蝶阀的供电电源应采用互-备用的双路电源。同时0调试时不仅要对变频控制回路进行检查,还应对故障回路和工频电源相序进行核对,/防止因变频器内部故障自动切换到工频电源工作时相序错误造成蝶阀反转引发事故。4结语(3)变频器一般都安装0控制箱内,其工作环境温度要求040∀/下。南方电厂夏天的气温‘常037∀/上,变频器控制箱内温度‘常超过40∀。高温季节也正,备用循环水泵频繁起停的时候,因此要注意加强控制箱内通风散热。56+(%$.2006(01)技术交流用变频器实现对循环水泵出口蝶阀的启闭控制,比液控系—更加安全可靠,克服了传—电液联动重锤式碟阀或液动蝶阀的结构限制,可/根据运行工况的需要,实现任意角度、快慢的控制。throughcatalyzingtreatmentcanenhanceit’sadsorptioncapability.TncontrollingHgemission,iteractionamongSO2,NOx,andHgmustbeconsid-ered.Keywords:activatedcarbon;sorbent;fluegasofcoalfiring;HgemissioncontrolPRELIMINARYAPPROACHTOWETDESULFURATIONTECHNOLOGYBYUSINGMAGNESIUMOXIDEMAGNESIUMSUL-FITE⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ZHAOJian,ZENGDeyong(54)Abstract:Thetechnologyofcyclicutilizingbyproductsfromwetdesulfurationbyusingmagnesiumoxidemagnesiumsulfitehasbeenpresented.Studyonfeasibilityshowsthatthedesulfurationtechnologyofthiskindtohavehighdesulfurationefficiency,aswellascapitalinvestmentandoperationcosttoberelativelylower.Ttissuitablefordesulfurationinpowerplantwhichisn’tfarfrommagnesiummines,haslowsulfercontentinfuelcoal,andhaschemicalplantforregenerationofmagnesiumsulfitenearby,butthereisshortofapplicationachievementsinlargepowerplantsathome.Keywords:coalfiringpowerplant;fluegasdesulfuration;wetdesulfurationbyusingmagnesiumoxidemagnesiumsulfiteAPPLICATIONOFCOMPUTEROPERATEDACQUISITIONSYSTEM