1.氧化鎂法
① 工藝特點:
(1)氧化處理后排放液中的主要成份MgSO4正好是海水中成份的一種,所以非常安全;
(2)吸收SO2生成MgSO4是在溶解狀態進行,不會因漿液發生結垢,堵塞等故障;
(3)氣液比小,當煙氣量相同,SO2含量相等的情況下,石灰石、石灰石-石膏法氣液比為5~20時,MgO法氣液比為2,可大幅度節約運行費用;
(4)因吸收劑Mg(OH)2循環使用,利用率高,MgSO4溶解度高,循環系統補充水量小,無需為處理大量廢渣發愁;
(5)整個處理過程簡單,設備數量少,操作簡單、運行可靠。
② 反應過程:
消化反應:MgO+H2O→Mg(OH)2
吸收反應:Mg(OH)2+SO2→MgSO3+H2O
MgSO3+SO2+H2O→MgSO2
Mg(HSO3)2+ Mg(OH)2→2MgSO3+2H2O→
氧化反應:2MgSO3+O2→2MgSO4
氧化鎂法脫硫工藝分再生法和拋棄法兩種。回收脫硫副產品硫酸鎂需進行濃縮、冷卻結晶、離心分離和干燥等操作,工程投資將會增加。此外也可將副產品硫酸鎂再生,從循環吸收液中分離、干燥,在高溫下加碳還原成氧化鎂循環使用,產生含二氧化硫11%-13%的富氣可用于生產硫酸或硫磺。此工藝流程長,也將增加工程投資。
結合考慮,將脫硫后的廢液直接輸送至脫硫副產品處置系統進行處理,經濃縮池進行濃縮,分離后的水循環利用,脫硫渣外賣。
2. 石灰石-石膏法
原煙氣由增壓風機增壓后進入脫硫裝置(FGD)。煙氣從下而上流動,吸收塔內的漿液從噴嘴由上而下噴出與煙氣逆流接觸,充分進行氣/液接觸反應脫除煙氣中的SO2。
吸收SO2的漿液進入吸收塔底部漿池,與補充的石灰石漿液一起通過循環泵循環進入吸收塔上部洗滌煙氣中的SO2,提高石灰石的利用率。
脫硫的性能參數通過DCS或PLC控制系統對PH值和漿液濃度進行調節,實現自動控制。吸收塔底部的漿液由外置的氧化風機供給氧化空氣,再由側入式攪拌器不停地攪拌更有效地均勻布灑氧化空氣,使亞硫酸鈣完全氧化成石膏。
脫硫后的煙氣經除霧器最大限度地除去濕煙氣中的霧滴,然后經由煙囪排入大氣。
吸收塔漿池內石膏漿液經排出泵送到石膏旋流器中進行初級分離,將15~20%濃度的漿液濃縮至40~50%的底流漿液,溢流漿液返回吸收塔,底流漿液進入真空皮帶脫水機進行二級脫水,最終獲得含水率小于10%的濕餅狀石膏。
3. 雙堿法
雙堿法是采用鈉基脫硫劑進行脫硫,由于鈉基脫硫劑堿性強,吸收二氧化硫后反應產物溶解度大,不會造成飽和結晶,造成結垢堵塞問題。另一方面脫硫產物被排入再生池內用氫氧化鈣進行還原再生,再生出的鈉基脫硫劑在被打入脫硫塔循環使用。雙堿法煙氣脫硫技術是利用氫氧化鈉溶液作為啟動脫硫劑,配置好的氫氧化鈉溶液直接打入脫硫塔洗滌脫除煙氣中的二氧化硫來達到煙氣脫硫的目的。然后脫硫產物經脫硫劑再生吃還原成氫氧化鈉再循環使用。氫氧化鈉隨運行中脫硫渣的處理而有少量流失,因此需及時補充,使循環液中鈉堿濃度維持一定的水平。雙堿法脫硫工藝主要包括五個流程:
(1)吸收劑制備與補充;
(2)吸收劑漿液噴淋;
(3)塔內霧滴與煙氣接觸混合吸收;
(4)再生池漿液還原鈉基堿;
(5)石膏脫水處理。
循環過程中的主要反應如下:
2NaOH+SO2 → Na2SO3+H2O (1)
Na2SO3+SO2+ H2O→2NaHSO3 (2)
其中式(1)為啟動階段NaOH溶液吸收SO2的反應;式(2)為再生液PH值較高時(高于9),溶液吸收SO2的主要反應。
再生過程(用石灰乳,本方案用CAO)
2NaHSO3+Ca(OH)2 → Na2SO3+CaSO3+2H20 (3)
Na2SO3+Ca(OH)2→2NaOH+CaSO3 (4)
式(3)為第一步再生反應,式(4)為再生至PH>9以后繼續發生主反應。
此外,在運行過程中,還會有副反應——氧化反應發生:
HSO3-+ O2 SO42- +H+ (5)
4. 氨法脫硫
氨法脫硫是以氨水作為脫硫劑進行脫硫,當氨水與煙氣中的SO2反應生成亞硫酸銨,亞硫酸銨還可能與SO2繼續反應生成亞硫酸氫銨。
氨水作為脫硫劑是反應活性最強的,在低液氣比的條件下脫硫效率最高,且有副產品,可創造一定經濟效益,但是氨水的價格較高,只有在燃煤含硫量較高,且有廢氨溶液的條件下經濟效益才是最好的。
氨法脫硫較為適用于具有廢氨溶液,且燃煤含硫量較高的化肥廠的自備電廠和工業鍋爐。
氨吸收液在循環過程中主要成分為NH4HSO3與(NH4)2SO3的混合溶液,實質上是(NH4)2SO3對SO2的吸收作用。
吸收過程實質上是亞硫酸銨與SO2發生化學反應:
(NH4)2SO3+SO2+H2O→2NH4HSO3
NH4HSO3與補入的NH3反應生成(NH4)2SO3,從而恢復循環液的吸收能力;
NH4HSO3+NH3→(NH4)2SO3
同時抽出部分吸收液,送出加工處理。
在氧氣工段,鼓入空氣將亞硫銨氧化成硫銨,其反應為:
(NH4)XH2-XSO3+1/2O2 +(2-x)NH3=(NH4)2SO4