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化学信息学论文

化学信息学论文（设计）

钙法脱硫技术

学院：

化工学院

专业：

应用化学

班级：

101班

学号：

1008110264

姓名：

赵鹏

2012年11月21日

论文（设计）诚信责任书

本人郑重声明：

本人所呈交化学信息学的论文，是在导师的指导下独立进行研究所完成。

毕业论文（设计）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。

特此声明。

作者签名：

赵鹏

日期：

2012.12.20

目录

摘要.......................................................................................................................................

Abstract..............................................................................................................................IV

第一章前言1

1.1二氧化硫污染................................................................................................................1

1.2燃料油中硫的主要存在形式及分布.......................................................................1

1.3目前脱硫技术方法介绍...........................................................................................1

1.4国家政策.....................................................................................................................2

第二章当前脱硫技术的发展3

2.1当前烟气脱硫技术的发展状况..................................................................................3

2.1.1石灰石一石膏湿法脱硫.....................................................................................3

2.1.2海水烟气脱硫.................................................................................................................3

2.1.3喷雾干燥工艺...................................................................................................................4

2.1.4烟气循环流化床脱硫工艺...............................................................................................4

2.1.5电子束脱硫工艺...............................................................................................................4

第三章钙法脱硫技术5

3.1石灰石—石膏湿法的原理及工艺...............................................................................5

3.1.1自适应系统的应用5

3.2石灰石一石膏湿法烟气脱硫存在的问题及解决方案...................................................................6

3.2.1结垢、堵塞问题....................................................................................................................................6

3.2.2结垢、堵塞机理....................................................................................................................................6

3.2.3解决方案................................................................................................................................................7

3.3石灰石干法脱硫原理及工艺...................................................................................................................7

3.3.1石灰石法脱硫原理及工艺....................................................................................................................7

3.4系统设计...................................................................................................................................................8

3.4.1PCS7控制系统总体配置......................................................................................................................8

3.4.2过程控制特点........................................................................................................................................8

3.4.3设备控制及顺序控制...........................................................................................................................9

3.3.4主要调节回路.......................................................................................................................................9

第四章影响石灰石活性的因素10

4.1影响石灰石活性的因素.............................................................................................10

4.1.1ｐＨ值影响........................................................................................................................................10

4.1.2温度对石灰石活性影响......................................................................................................................10

第五章硫系统的腐蚀与防腐...............................................................................................11

5.1硫系统的腐蚀与防腐.................................................................................................11

5.1.1腐蚀机理..............................................................................................................................................11

5.1.2防腐方案..............................................................................................................................................11

第六章结论12

12.1结论的写法12

参考文献13

致谢14

钙法脱硫技术

摘要

当前时期下，世界上使用最多的以及最为广泛地湿式脱硫技术就是石灰石一石膏湿法脱硫技术。

该技术之所以能够被世界广泛地应用，主要还是在于其工艺较成熟、稳定度较高以及效益较好的原因。

而且对于各种类型的煤都可以进行很好地脱硫，据研究报道，该技术脱硫效率高达95％以上。

然而，该技术也存在着一定的问题，如结垢、堵塞等方面的问题，这些问题严重影响了该技术的脱硫效率，影响了化工生产的进程，亟待解决。

文章就是通过对该技术在实际使用过程中的一些常见的问题进行分析论述，然后基于这些问题提出几点对策以及对脱硫效率的提高进行一定的阐述。

同时介绍PCS7过程控制系统，通过系统配置、过程控制特点、主要调节回路等方面，阐述了PCS7过程控制系统在目前国内市场较为常见的干法脱硫工艺中的应用。

关键词：

石灰石一石膏湿法，脱硫，问题，

CalciumdesulfurizationtechnologyAbstract

Abstract

Currentperiod,theworldlargestandmostwidelywetdesulfurizationtechnologyisthelimestone-gypsumwetdesulfurizationtechnology.Thetechnologyhasbeenabletobetheworld'swidelyused,mainlyinitsprocessisrelativelymature,higherstabilityandbetterefficiencyreasons.Andforalltypesofcoalarewelldesulfurizationdesulfurizationefficiencyofthetechnology,accordingtoresearchreports,upto95%ormore.However,thetechnologyexiststosomeproblems,suchasfouling,cloggingandotheraspectsoftheproblem,theseproblemsseriouslyaffectthedesulfurizationefficiencyofthetechnology,theimpactofthechemicalproductionprocess,tobesolved.Thearticleisdiscussedanalysisofthetechnologyintheactualprocessofusingsomeofthecommonproblems,andthenbasedontheseproblemsputforwardsomecountermeasuresandthedesulfurizationefficiencyelaboration.

PCS7processcontrolsystematthesametimeintroducedbythesystemconfiguration,processcontrolfeatures,themajorregulatorsuchasloopsPCS7processcontrolsysteminthedomesticmarketismorecommondrydesulfurizationprocess.

Keywords:

Limestonegypsumwet，Desulfurization，Problem

第一章前言

1.1二氧化硫污染

我国是以燃煤为主的国家，据统计，1995年煤炭消耗量为12．8亿吨，且呈逐年递增趋势，二氧化硫的排放量达2370万吨，超过美国2100万吨的排放量，成为世界二氧化硫排放第一大国。

二氧化硫是酸性的。

它过量排放到大气中，会形成“酸沉降”，遇水可形成酸雨和酸雾：

不遇上水也会以“干沉降”的形式富集在植物和土壤，与土壤中的水会合后，能形成浓度更大的硫酸。

“酸沉降”导致土壤、河流酸化，腐蚀金属，损害土地健康，破坏动植物的生长，严重伤害生态环境。

我国目前燃煤S02排放量占S02排放总量的90％以上，而火力发电厂又是最主要的烟气排放源，因此控制S02的污染势在必行。

1.2燃料油中硫的主要存在形式及分布

原油中有数百种含硫烃，目前已验证并确定结构的就有200余种，这些含硫烃类在原油加工过程中不同程度地分布于各馏分油中。

燃料油中的硫主要有两种存在形式：

通常能与金属直接发生反应的硫化物称为“活性硫”，包括单质硫、硫化氢和硫醇；而不与金属直接发生反应的硫化物称为“非活性硫”，包括硫醚、二硫化物、噻吩等。

对于汽油馏分而言，含硫烃类以硫醇、硫化物和单环噻吩为主，其主要来源于催化裂化（简称FCC）汽油[1]。

因此，要使汽油符合低硫汽油的指标必须对FCC汽油原料进行预处理或对FCC汽油产品进行后处理。

而柴油馏分中的含硫烃类有硫醇、硫化物、噻吩、苯并噻吩和二苯并噻吩等，其中二苯并噻吩的4，6位烷基存在时，由于烷基的位阻作用而使脱硫非常困难，而且随着石油馏分沸点的升高，含硫化合物的结构也越来越复杂。

1.3目前脱硫技术方法介绍

目前烟气脱硫技术种类达几十种，按脱硫过程是否加水和脱硫产物的干湿形态，烟气脱硫分为：

湿法、半干法、干法三大类脱硫工艺。

湿法脱硫技术较为成熟，效率高，操作简单。

传统的石灰石/石灰—石膏法烟气脱硫工艺采用钙基脱硫剂吸收二氧化硫后生成的亚硫酸钙、硫酸钙，由于其溶解度较小，极易在脱硫塔内及管道内形成结垢、堵塞现象。

双碱法烟气脱硫技术是为了克服石灰石—石灰法容易结垢的缺点而发展起来的。

除此还有酸碱精制、碱精制、酸精制、催化法、溶剂萃取法、催化吸附法、络合法等。

1.4国家政策

近年来，国家环保总局出台了一系列政策，对小型火电机组和中大型火电机组分别提出了脱硫要求，规定燃用中、高硫煤的电厂锅炉必须配套安装烟气脱硫设施进行脱硫[1]。

第二章当前脱硫技术的发展

2.1当前烟气脱硫技术的发展状况

目前，工业应用的烟气脱硫技术可分为于法（含半干法）脱硫和湿法脱硫。

干法脱硫是使用固体吸收剂、吸附剂或催化剂除去废气中的二氧化硫。

常用的方法有活性炭吸附法、分子筛吸附法、氧化法和金属氧化物吸收法等。

干法脱硫的最大优点是治理中无废水、废酸的排出，减少了二次污染：

缺点是脱硫效率低，设备庞大。

湿法脱硫采用液体吸收剂洗涤烟气以除去二氧化硫。

常用的方法有石灰石一石膏法、钠碱吸收法、氨吸收法、铝法、催化氧化和催化还原法等。

湿法脱硫所用设备比较简单，操作容易，脱硫效率高，但脱硫后烟气温度较低，不利于烟气的扩散。

下面简要介绍目前在市场上应用比较广泛的烟气脱硫方法。

2.1.1石灰石一石膏湿法脱硫

石灰石一石膏湿法烟气脱硫工艺是目前世界上应用最广泛、技术最成熟的二氧化硫脱除技术，约占已安装FGD机组容量的70％。

该工艺具有脱硫效率高、运行可靠性高、吸收剂利用率高、能适应大容量机组和高浓度二氧化硫烟气条件、对煤种适应性强、吸收剂廉价、钙硫比低（一般小于1．O5）以及副产品具有综合利用的商业价值等特点。

其主要缺点是基建投资费用高、占地面积大、耗水量大及脱硫副产品为湿态，因此难以处理，而且脱硫产生的废水需要经过处理才能排放。

2.1.2海水烟气脱硫

海水烟气脱硫是目前惟一一种不需要添加任何化学药剂的工艺，也不产生固体废弃物，脱硫效率大于92％，运行稳定，系统可用率高达100％；用海水冷却水脱硫，经济性好，运行及维护费用较低：

压力损失小，一般在0．98kPa~2．16kPa；结构简单，操作简便，易于实现自动化。

海水烟气脱硫工艺受地域限制，仅适用于有丰富海水资源的工程，特别适用于海水作循环冷却水的火电厂；用于脱硫的海水碱度、pH和盐度等水质指标要求比较高；只适用于燃用中低硫煤的电厂，对燃用高硫煤的电厂其脱硫除尘器成本显著增加；需要采取专门的防腐设计，妥善解决吸收塔内部、吸收塔排水管沟及其后部烟道、烟囱、曝气池和曝气装置的防腐问题。

2.1.3喷雾干燥工艺

喷雾干燥工艺（SDA）是一种半干法烟气脱硫技术，其市场占有率仅次于湿法。

该法是将吸收剂浆液Ca（OH）在反应塔内喷雾，雾滴在吸收烟气中二氧化硫的同时被热烟气蒸发，生成固体并由电除尘器捕集。

SDA法较适于中、低硫煤地区，当钙硫比为1．3～I．6时，脱硫效率可达80％~90％。

其主要缺点是利用消石灰乳作为吸收剂．系统易结垢和堵塞，而且需要专门设备进行吸收剂的制备，因而投资费用偏大；脱硫效率和吸收剂利用率也不如石灰石一石膏法高。

2.1.4烟气循环流化床脱硫工艺

烟气循环流化床脱硫工艺（CFB2FGD）常采用消石灰作为吸收剂，其脱硫原理与喷雾干燥法类似。

来自空气预热器的烟气通过循环流化床反应器的底部，向上与塔内的石灰反应，大量的反应产物与飞灰由烟气携带进入反应塔后部的预除尘器~nESP。

大部分固体物料返回流化床，最终的产物为干态的粉末状钙基混合物。

与传统的石灰石～石膏法脱硫装置相比，CFB2FGD具有系统简单，工程投资、维修和运行费用低，占地面积小等特点。

烟气循环流化床工艺存在的不足是：

由于固体物料浓度较高。

增大了除尘器负荷，系统阻力相对较大；运行费用与普通喷雾干燥法差不多；脱硫副产品的利用问题尚需作进一步的开发研究。

2.1.5电子束脱硫工艺

电子束辐射技术脱硫的工艺是一种干法脱硫技术，其流程是燃煤锅炉排出的烟气经除尘后进入冷却塔，在塔中由喷雾水冷却到65℃~70℃，在烟气进入反应器之前，注入接近化学计量比的氨气，然后在反应器中接受高能电子束照射，使烟气中的N=f、0和水蒸气等发生辐射反应，生成大量的自由基、原子、电子和各种激发态的原子、分子等活性物质，它们将烟气中的二氧化硫氧化为三氧化硫。

这些高价的硫氧化物与水蒸气反应生成雾状的硫酸，这些酸再与事先注入反应器的氨反应。

生成硫铵。

净化后的烟气经烟囱排放。

[3]

第三章钙法脱硫技术

3.1石灰石—石膏湿法的原理及工艺

3.1.1石灰石—石膏湿法的原理及工艺

石灰石—石膏湿法的原理是把从电除尘器出来的烟气通过增压风机BUF进入换热器GGH。

烟气被冷却后进入吸收塔HBS，并与石灰石浆液相混合。

浆液中的部分水份蒸发掉，烟气进一步冷却。

烟气经循环石灰石稀浆的洗涤，可将烟气中95％以上的硫脱除。

同时还能将烟气中近100％的氯化氢除去。

在吸收器的顶部，烟道气穿过除雾器Me．除去悬浮水滴。

离开吸收塔以后，在进入烟囱之前．烟气再次穿过换热器，进行升温。

吸收塔出口温度一般为5O～70℃，这主要取决于燃烧的燃料类型。

烟囱的最低气体温度常常按国家排放标准规定下来。

在我国，有GGH的脱硫，烟囱的最低气温一般是80℃，无GGH的脱硫，其温度在5O℃左右。

大部分脱硫烟道都配备有旁路挡板（正常情况下处于关闭状态）。

在紧急情况下或启动时。

旁路挡板打开，以使烟道气绕过二氧化硫脱除装置，直接排入烟囱。

石灰石一石膏稀浆从吸收塔沉淀槽中泵入安装在塔顶部的喷嘴集管中。

在石灰石一石膏稀浆沿喷雾塔下落过程中它与上升的烟气接触。

烟气中的二氧化硫，溶入水溶液中。

并被其中的碱性物质中和，从而使烟气中的硫脱除。

石灰石中的碳酸钙与二氧化硫和氧（空气中的氧）发生反应，并最终生成石膏，这些石膏在沉淀槽中从溶液中析出。

石膏稀浆由吸收塔沉淀槽中抽出，经浓缩、脱水和洗涤后先储存起来，然后再从当地运走。

3.2石灰石一石膏湿法烟气脱硫存在的问题及解决方案

3.2.1结垢、堵塞问题

利用湿法同时脱除烟尘和二氧化硫不可避免地同时存在结垢、堵塞问题，特别是磨损与腐蚀相互促进，使解决问题的难度加大。

结垢会造成通道阻塞，破坏气液的正常流动工况。

恶化净化效果，使阻力增加，风机带水。

必须对结垢问题给予足够的重视。

3.2.2结垢、堵塞机理

（1）石膏终产物浓度超过了浆液的吸收极限，石膏就会以晶体的形式开始沉积，当相对饱和浓度达到一定值时，石膏晶体将在悬浮液中已有的石膏晶体表面进行生长，当饱和度达到更高值时，就会形成晶核，同时晶体也会在其它各种物体表面上生长，导致吸收塔内壁结垢。

（2）在系统的氧化程度低下．甚至无氧化发生的条件下，可生成一种反应物为Ca（SO。

）0．8（So．）0．21／2H0，称为CSS-软垢．使系统发生结垢，甚至堵塞。

（3）吸收液pH值的剧烈变化，低pH值时，亚硫酸盐溶解度急剧上升，硫酸盐溶解度略有下降。

会有石膏在很短时间内大量产生并析出，产生硬垢。

而高pH值亚硫酸盐溶解度降低，会引起亚硫酸盐析出，产生软垢。

在碱性pH值运行会产生碳酸钙硬垢。

3.2.3解决方案

（1）采用强制氧化工艺，使氧化反应趋于完全，控制亚硫酸钙的氧化率在95％以上，保持浆液中有足够密度的石膏晶种。

（2）严格除尘，严防喷嘴堵塞。

（3）控制吸收液中水份蒸发速度和蒸发量，运行中控制溶液中石膏过饱和度最大不超过130％。