火电厂湿法氧化镁烟气脱硫除尘一体化技术应用分析

电站辅机火电厂湿法氧化镁烟气脱硫除尘一体化技术应用分析吴洪波（山东电力建设第三工程公司，山东潍坊261031）镁烟气脱硫除尘一体化技术应用的原理及工艺进行了深入的探讨。1引言中国目前是世界上最大的二氧化硫排放国之一，年排放量超过千万t.在中国的电力构成中，火力发电占了75，而火电中有90以上是用煤做燃料。目前火电厂排放的二氧化硫占全国排放总量的1/3，预计到2010年，将占到2/3以上。目前，国内外火电厂采用的脱硫工艺有百余种。按脱硫工艺在生产中所处的部位可分为燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫按脱硫方法分有湿法、半干法和干法。在这些工艺中，烟气脱硫是有效削减SO排放量不可替代的技术。烟气脱硫的方法甚多，但根据物理及化学的基本原理，大体上可分为吸收法、吸附法、催化法3种。吸收法是净化烟气的最重要、应用最广泛的方法。吸收法通常是指应用液体吸收净化烟气中的SO2，因此吸收法烟气脱硫也称为湿法或湿式烟气脱硫。湿法烟气脱硫的优点是脱硫效率高，设备小，投资省，易操作，易控制，操作稳定，以及占地面积小。目前常见的湿法烟气脱硫有：氧化镁法、石灰石/石灰）））石膏法、抛弃法、钠洗法、双碱法及威尔曼）））洛德法等。2湿法烟气脱硫的基本原理（1）物理吸收的基本原理气体吸收可分为物理吸收和化学吸收两种。如果吸收过程不发生显著的化学反应，单纯是被吸收气体溶解于液体的过程，称为物理吸收，如用水吸收2.物理吸收的特点是，随着温度的升高，被吸气体的吸收量减少。火电厂湿法氧化镁烟气脱硫除尘一体化技术应用分析物理吸收的程度，取决于气）液平衡，只要气相中被吸收的分压大于液相呈平衡时该气体分压时，吸收过程就会进行。由于物理吸收过程的推动力很小，吸收速率较低，因而在工程设计上要求被净化气体的气相分压大于气）液平衡时该气体的分压。物理吸收速率较低，现代烟气脱硫中很少单独采用物理吸收法。（2）化学吸收法的基本原理若被吸收的气体组分与吸收液的组分发生化学反应，则称为化学吸收，例如应用碱液吸收SO2.应用固体吸收剂与被吸收组分发生化学反应，而将其从烟气中分离出来的过程，也属于化学吸收，湿法氧化镁烟气脱硫也是化学吸收。在化学吸收过程中，被吸收气体与液体相组分发生化学反应，有效的降低了溶液表面上被吸收气体的分压。增加了吸收过程的推动力，即提高了吸收效率又降低了被吸收气体的气相分压。因此，化学吸收速率比物理吸收速率大得多。物理吸收和化学吸收，都受气相扩散速度（或气膜阻力）和液相扩散速度（或液膜阻力）的影响，工程上常用加强气液两相的扰动来消除气膜与液膜的阻力。在烟气脱硫中，瞬间内要连续不断地净化大量含低浓度SO的烟气，如单独应用物理吸收，因其净化效率很低，难以达到SO的排放标准。因此，烟气脱硫技术中大量采用化学吸收法。用化学吸收法进行烟气脱硫，技术上比较成熟，操作经验比较丰富，实用性强，已成为应用最多、最普遍的烟气脱硫技术。3湿法烟气脱硫用脱硫剂在化学吸收烟气脱硫中，吸收剂的性能从根本上决定了SO吸收操作的效率，因而对吸收剂的性能有一定的要求。（1）吸收能力高，要求对SO具有较高的吸收能力，以提高吸收速率，减少吸收剂的用量，减少设备体积和降低能耗。（2）选择性能好，要求对SO具有良好的选择性能，对其它组分不吸收或吸收能力很低，确保对具有较高的吸收能力。（3）挥发性低，无毒，不易燃烧，化学稳定性好，凝固点低，不发泡，易再生，粘度小，比热小。（4）不腐蚀或腐蚀小，以减少设备投资及维护费用。（5）来源丰富，容易得到，价格便宜。（6）便于处理及操作，不易产生二次污染。完全满足上述要求的吸收剂是很难选择到的。只能根据实际情况，权衡多方面的因素有所侧重地加以选择。氧化镁（MgO）、石灰（CaO）、氢氧化钙），是烟气脱硫较为理想的吸收剂，因而在国内外烟气脱硫中获得最广泛地应用。从资源综合利用，以废治废，避免和减轻二次水污染角度出发来选择吸收剂，具有更重要的意义。4我国氧化镁资源状况（1）我国镁产储量居世界首位，总量约84亿t.（2）出口量占世界市场总量近一半，产于辽、鲁、川和蒙，最大的镁矿在大石桥（已探明储量25.2986亿t，世界四大镁矿之一，被誉为/中国镁都0）。（5）品质很好，价格低。8090出厂价200（6）每年出口台湾的MgO达10万t，到岸价达5湿法氧化镁烟气脱硫的优点湿法氧化镁烟气脱硫与常规的石灰石/石膏法、旋转喷雾半干法、炉内喷钙/增式活化法等脱硫技术相比较，可解决以上几种脱硫方法所无法解决的设备结垢、腐蚀、堵塞、副产品难以回收利用等难题，且具有常规脱硫技术所无法达到的高效率、低费用。有如下几个特点：（1）选用氧化镁做烟气脱硫剂与氧化钙及石灰石相比，前者比后者吸收SO能力强，药剂活性大，反应迅速，主要因为镁的第一、第二电离势都比钙大，镁为3.16QV，而钙仅为1.533QV另外氧化镁水解能力比氧化钙强，氧化镁活性度为45，氧化钙为32，且氢氧化镁中Mg离子半径比氢氧化钙中Ca（2）脱硫剂经热解可循环使用，无二次污染，热解回收的SO可作为化工原料利用。废渣可与粉煤灰混掺生产内墙板等代替粘土砖或用做筑路填料用。（3）脱硫反应中主要的生成物MgSO的溶解度分别比亚硫酸钙的溶解度高100倍以上，同时可在pH为5.58接近中性的环境中良好运行，因此解决了石灰石）））石膏法无法解决的结垢、堵塞、腐蚀等问题。6湿法氧化镁烟气脱硫基本原理湿法氧化镁烟气脱硫技术的基本原理是用MgO浆液吸收SO生成含水亚硫酸镁和小量硫酸镁，然后送硫化床加热，当温度在1235K以上时释放出SO可回收利用，MgO可以循环利用。氧化镁吸收SO的过程主要有四个工序组成：（1）制备氧化镁浆液：氧化镁药粉与水反应生成氢氧化镁，氢氧化镁在水中分解成镁离子及氢氧根离子。的吸收，SO与水反应，水合溶解后按氧化程度生成H3，镁离子与其反应生成含水亚硫酸盐或硫酸盐。（3）亚硫酸镁水合物的干燥：含水亚硫酸镁水合物经加热生成亚硫酸盐及水蒸气。（4）氧化镁的再生（8001000bC）：氧化镁在适当条件下与一氧化碳反应，还原成氧化镁与SO重复利用，亚硫酸镁可直接加热分解。7湿法氧化镁烟气脱硫除尘基本工艺湿法烟气脱硫工艺是目前脱硫效率最高的FGD技术，湿法氧化镁脱硫效率可达98.其工艺流程简图见图1.（1）脱硫风机克服阻力安装烟气脱硫装置后，整个脱硫系统的烟气阻力约为2940Pa，单靠原有锅炉引风机（IDF）不足以克服这些阻力，需设置一助推风机，或称脱硫风机（BUF）。脱硫引风机处于低烟温段，风机容量相当，烟气中水份得到改善，对风机防腐无特殊要求。脱硫系统在负压下运行，有利于环境保护。（2）烟气的预冷却火电厂湿法氧化镁烟气脱硫除尘一体化技术应用分析大多数含硫烟气的温度为120185bC或更高，而吸收操作则要求在较低的温度下（60bC左右）进行。低温有利于吸收，高温有利于解吸。因而在进行吸收之前要对烟气进行预冷却。通常，将烟气冷却到60bC左右较为适宜。通过GGH利用脱硫后的冷空气冷却未脱硫的热烟气。（3）烟气预处理含有SO的烟气，一般都含有一定量的烟尘。在吸收SO之前，除去烟尘，那是最为理想的。然而，这样可能造成工艺过程复杂，设备投资和运行费用过高，在经济是不太经济的。我们在吸收塔内采用脱硫除尘一体化技术，在吸收、净化的SO的过程中同时除去烟尘是比较经济的，较为理想的。（4）吸收塔内SO吸收未脱硫烟气进入吸收塔，在向上流动的过程中与从上部喷入的吸收剂混合接触反应，生成3.脱硫的基本原理见湿法氧化镁烟气脱硫基本原理所述。（5）净化后气体再加热在处理高温含硫烟气的湿法烟气脱硫中，烟气在脱硫塔内被冷却、增湿和降温，烟气的温度降至60bC左右。将60bC左右的净化气体排入大气后，在一定的气象条件下将会产生/白烟0.由于烟气温度低，使烟气的抬升作用降低。特别是在净化处理大量的烟气和某些不利的气象条件下，/白烟0没有远距离扩散和充分稀释这前就已降落到污染源周边的地面，易出现高浓度的SO污染。为此，需要对洗涤净化后的烟气进行二次再加热，提高净化气体的温度。吸收塔出口烟气一般被冷却到4555bC（视烟气入口温度和湿度而定），达饱和含水量。烟气再加热器通常有蓄热式和非蓄热式两种形式。我们采用蓄热式工艺，利用未脱硫的热烟气加热冷烟气。8湿法氧化镁烟气脱硫除尘应用实例潍坊熙杰脱硫技术开发有限责任公司是山东电力建设第三工程公司的全资子公司，该公司与清华大学合作，成功研制出了湿法氧化镁烟气脱硫除尘装置FHX.主要设备有：脱硫塔、循环水系统、加药系统、进出口烟道、热工仪表。该装置有如下特点：（1）工艺流程短，运行稳定可靠（2）动力消耗少，药剂用量少（3）反应生成物没有污染（4）仪表自动化系统完善湿法氧化镁烟气脱硫除尘装置FHX已成功用于：山东电力三公司潍坊基地44t/h锅炉烟气脱硫潍坊恒信纸业集团22t/h锅炉烟气脱硫胶安装脱硫除尘装置的锅炉，均通过了环保部门的监测，达到了环保要求。以潍坊基地为例，烟气脱硫测试结果如下：潍坊基地锅炉：煤中含硫量1.86脱硫除尘器前废气检测结果烟气中二氧化硫浓度1971mg/Nm烟气中二氧化硫排放量23.6kg/h脱硫除尘器后废气检测结果烟尘排放量2.8kg/h烟气中二氧化硫浓度50.3mg/Nm烟气中二氧化硫排放量0.615kg/h脱硫效率：979结束语根据两控区在2010年要达到国家环境标准的要求，我国燃煤电厂必须进行烟气脱硫。我们应该根据我国的国情，采用成本低、设备简单、脱硫效率高、二次污染尽可能小的脱硫技术。争取在脱硫方面做到高效化、资源化、综合化、经济化。湿法氧化镁烟气脱硫除尘一体化技术不管是理论上、矿资源储备、同其他脱硫方法比较，还是实际运用上均为较先进、实用的技术。金晶。火电厂烟气脱硫工艺的选择[J].电力环境保护，2001，张文俊，杨存金，邓九兰，李华芳，马良，罗永才。几种烟气脱硫剂的脱硫性能试验[J].中国环境监测，1999，（6）。孔火良，金保升，吴慧芳，仲兆平。燃煤电厂烟气脱硫主要工艺jklifred港口干雾抑尘机=38