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1、第二章火電廠脫硫技術(shù)第一節(jié)火電廠脫硫技術(shù)概述第二節(jié)濕式石灰石-石膏法脫硫技術(shù)第三節(jié)循環(huán)流化床脫硫技術(shù)第四節(jié)其他脫硫技術(shù)第一節(jié)火電廠脫硫技術(shù)概述目前,三個(gè)備受關(guān)注的全球性大氣環(huán)境問(wèn)題:溫室效應(yīng)、酸雨和臭氧層破壞,其中酸雨問(wèn)題最為嚴(yán)重。SO2是形成酸雨的最重要的物質(zhì)。目前應(yīng)用的脫硫技術(shù)按脫硫工藝所在煤炭燃燒過(guò)程中不同的位置分為三類,即燃燒前脫硫、燃燒中脫硫和燃燒后脫硫即煙氣脫硫(FGD)。一、燃燒前脫硫二、燃燒中脫硫三、燃燒后脫硫一、燃燒前脫硫燃燒前脫硫(煤炭脫硫)技術(shù)包括物理的、化學(xué)的、生物的方法,以及多種技術(shù)聯(lián)合使用的綜合工藝、煤炭轉(zhuǎn)化脫硫等。目前我國(guó)廣泛采用的煤炭脫硫方法是物理方法。
2、煤的物理脫硫方法是利用煤中黃鐵礦(工業(yè)上稱硫鐵礦,化學(xué)式FeS2)與有機(jī)質(zhì)在密度、電性質(zhì)、磁性質(zhì)和表面性質(zhì)等物理化學(xué)性質(zhì)的差異,把黃鐵礦從煤中分離出來(lái)的方法。它包括重力選煤、浮選、電選、磁選和油團(tuán)聚分選等,其中重力選煤有跳汰選煤、重介質(zhì)選煤、空氣重介質(zhì)流化床干法選煤、風(fēng)力選煤、斜槽和搖床選煤等多種方法。幾種選煤處理工藝所占比例依次為跳汰59%、重介質(zhì)23%、浮選14%、其他4%。1.重力選煤(以水或水與礦物組成的懸浮液為介質(zhì),進(jìn)行重力選煤的過(guò)程稱為洗煤)(1)跳汰選煤:在垂直脈沖介質(zhì)中顆粒群反復(fù)交替地膨脹收縮,按密度分選固體廢物的一種方法。跳汰分選的一個(gè)脈沖循環(huán)中包括兩個(gè)過(guò)程:床面先是
3、浮起,然后被壓緊。脈沖作用使物料分層,如圖所示。(a)分層前顆粒(b)上升水流將(c)顆粒在水中(d)下降水流,床層緊密混雜堆積床層抬起沉降分層重顆粒進(jìn)入底層(2)水介質(zhì)旋流器分選。該設(shè)備以水作介質(zhì),利用離心力按密度進(jìn)行分選。水介質(zhì)旋流器與搖床聯(lián)合使用,可取長(zhǎng)補(bǔ)短。旋流器工作原理在濕式石灰石-石膏法脫硫工藝系統(tǒng)中作詳細(xì)介紹。(3)搖床選煤。搖床分選是使固體廢物顆粒群在傾斜床面的不對(duì)稱往復(fù)運(yùn)動(dòng)和薄層斜面水流的綜合作用下按密度差異在床面上呈扇形分布而進(jìn)行分選的一種方法。搖床分選設(shè)備常用平面搖床。2.浮選脫硫(煤的浮選同樣只能脫除煤中的部分無(wú)機(jī)硫,對(duì)有機(jī)硫無(wú)能為力)浮選是依據(jù)硫鐵礦與煤的表面
4、潤(rùn)濕性的差異,發(fā)生在氣-液-固三相界面的分選過(guò)程。親水性礦物如煤中成灰物質(zhì)表面與水分子的作用力強(qiáng),生成的水化膜較厚,不易隨氣泡上浮,而疏水性礦物如煤中的有機(jī)質(zhì)分子與水分子的親和力較弱,不能形成穩(wěn)定的水化膜,因而容易隨氣泡上浮。礦物表面的潤(rùn)濕性,可通過(guò)加入浮選藥劑加以改變。浮選脫硫主要用于回收細(xì)粒級(jí)精煤,合理利用煤炭資源。但浮選難用于粗顆粒物料的分選,黃鐵礦的脫除要比降灰更難實(shí)現(xiàn)。實(shí)際上,選煤多采用兩種以上的選煤設(shè)備組成聯(lián)合流程。例如南川選煤廠采用跳汰-搖床流程,南桐選煤廠采用跳汰、旋流器、播床、浮選組合脫硫工藝3.其他脫硫方法煤炭轉(zhuǎn)化是指用化學(xué)方法將煤炭轉(zhuǎn)化為氣體或液體燃料、化工原料或
5、產(chǎn)品,其主要包括煤炭氣化和煤炭液化。在煤炭轉(zhuǎn)化過(guò)程中,煤中大部分硫以H2S、CS2和COS等形式進(jìn)入煤氣。為了滿足日趨嚴(yán)格的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn),并保護(hù)燃用或使用煤炭轉(zhuǎn)化產(chǎn)物的設(shè)備,需要進(jìn)行煤氣脫硫。與煙氣脫硫相比,煤氣脫硫?qū)ο笫菤饬啃?、含硫化合物濃度高的煤氣,因而達(dá)到同樣處理效果時(shí),煤氣脫硫更加經(jīng)濟(jì),易于回收有價(jià)值的硫分。二、燃燒中脫硫在煤燃燒過(guò)程中加入石灰石(CaCO3)或白云石(CaCO3·MgCO3)粉作脫硫劑,CaCO3、MgCO3受熱分解生成CaO、MgO,與煙氣中SO2反應(yīng)生成硫酸鹽,隨灰分排出,從而達(dá)到脫硫目的。在我國(guó),燃燒中脫硫的方法主要有型煤固硫、循環(huán)流化床燃燒脫硫、水煤漿燃燒
6、技術(shù)和爐內(nèi)噴鈣等。1.型煤固硫?qū)⒉煌姆勖航?jīng)篩分后按一定的比例配煤、粉碎后同經(jīng)過(guò)預(yù)處理的黏結(jié)劑和固硫劑混合,經(jīng)機(jī)械設(shè)備擠壓成型及干燥,即可得到具有一定強(qiáng)度和形狀的成品工業(yè)固硫型煤。型煤用固硫劑按化學(xué)形態(tài)可分為鈣系、鈉系及其他三大類,用瀝青、石灰、電石渣、無(wú)硫紙漿黑液等作為黏結(jié)劑。2.水煤漿燃燒技術(shù)水煤漿是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)的一種新型煤基流體潔凈燃料。它是將洗選后的精煤進(jìn)一步加工研磨成微細(xì)煤粉,按煤與水約7∶3的質(zhì)量比和適量(約1.0%)的化學(xué)添加劑配制而成的一種煤水混合物。這種煤水混合物又稱煤水漿或煤水燃料。水煤漿有著代油、節(jié)能、環(huán)保、綜合利用等多重優(yōu)點(diǎn)三、燃燒后脫硫-煙氣脫硫按
7、照吸收劑、脫硫產(chǎn)物在脫硫過(guò)程中的干濕狀態(tài)分為干法、濕法和半干法;按照生成物的處置方式分為回收法和拋棄法;按照脫硫劑是否循環(huán)使用分為再生法和非再當(dāng)法。根據(jù)凈化原理分為兩大類:①吸收吸附法,②氧化還原法另有專家根據(jù)凈化原理分為以下四大類:①吸附法,用多孔固體(吸附劑)將流體混合物中的一種或多種組分凝聚或凝縮在表面,達(dá)到分離目的的操作。②吸收法,利用氣體混合物中各組分在一定吸收劑中溶解度不同,或者是其中某一種或多種組分與吸收劑中活性組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng),