pds法脱硫工艺流程,PAFP烟气脱硫技术及工程应用

PAFP烟气脱硫技术及工程应用PAFP烟气脱硫技术是以减少二氧化硫排放、净化大气环境、回收硫资源为目标而开发的活性炭吸附脱硫技术。利用活性炭的吸附催化能力，将烟气中的二氧化硫吸收制成硫酸，既消除了二氧化硫污染，又回收了宝贵的硫资源。目前已开发成功直接生产磷铵复合肥技术和脱硫稀酸生产硫酸亚铁技术。从理论上讲，利用脱硫稀酸还可以生产多种硫酸盐产品，因此该技术具有广泛而灵活的实用性。与传统的烟气脱硫方法不同，该技术不需要随时添加脱硫吸收剂，没有脱硫剂原料的现场制备和运输，没有脱硫废渣，没有二次污染。1998年，拔都电厂建成了烟气处理能力为10 104 nm3/h的工业试验装置。其主要技术性能指标为：脱硫率 85%，硫酸浓度30%。1.(1) PAFP烟气脱硫技术发展历程概述(以下简称PAFP)烟气脱硫技术是中国。七五期间，该技术被列为国家科技攻关项目，完成了处理能力为5000 nm3/h的电厂烟气脱硫中间试验。1991年通过国家组织的鉴定验收。该项目于1994年被列为四川省重点工业试验项目，并在四川拔都电厂建成了处理能力为10104Nm3/h的工业试验装置。1998年7月，1999年，国家计委和科技部制定了《高技术产业化重点领域指南》，PAFP烟气脱硫技术已被列入逐步实现成套化和规模化的目标。(二)PAFP烟气脱硫的工艺原理(PAFP)烟气脱硫技术是利用活性炭催化氧化制酸的机理，将烟气中的SO2吸附脱除制取H2SO4。通过与之配套的综合利用工艺，最终可生产磷铵复合肥或硫酸亚铁等综合利用产品。PAFP烟气脱硫技术是烟气脱硫和脱硫副产物综合利用的结合。其工艺原理是烟气中的SO2通过活性炭时被吸附，吸附在活性炭表面的SO2被催化氧化成SO3，与烟气中的H2O接触，以硫酸的形式吸附在活性炭中。活性炭饱和后，经过洗涤再生，最终以稀硫酸的形式产生。该技术在活性炭的选择和洗涤方式上独特的强化工艺，可使回收的SO2生成浓度约为30%的稀硫酸。活性炭脱硫制酸的反应机理可由下式表示：在PAFP烟气脱硫技术中，脱硫副产物的综合利用是一种可因地制宜开发制备硫酸盐系列产品的回收工艺。目前已开发出(N+P2O5)品位35%的磷铵复合肥生产工艺和纯度大于96%的硫酸亚铁(FeSO47H2O)生产工艺。在工业试验中，脱硫副产物为硫酸亚铁，即电厂锅炉排出的液态渣富含铁颗粒，选择铁颗粒并将脱硫副产物稀硫酸按比例计量加入专用反应罐中加热反应。反应产物经浓缩、冷却、结晶、分离后，可得到纯度大于94%的硫酸亚铁(FeSO4 7H2O)产品。此外，最近以稀硫酸和铁为原料，成功生产出附加值更高的铁红产品。在PAFP烟气脱硫技术中，脱硫副产物的综合利用是一种回收工艺，可根据

PAFP烟气脱硫技术不仅解决了SO2污染问题，保护了大气环境，而且通过回收硫资源，在工程投资、运行费用和技术先进性方面均优于传统烟气脱硫技术。其特点如下：1 .采用活性炭吸附氧化脱硫技术，无需随时添加石灰石、石灰、氨水等脱硫吸收剂，无需现场制备和运输脱硫剂原料，无脱硫废渣，无二次污染。操作非常简单，可以快速上手。2.所研制的脱硫专用活性炭表面天然存在的酚羟基、醌羰基等活性基团可以增加氧分子的转移速率，其吸附催化氧化过程比常规活性炭具有更大的吸附容量。活性炭表面的活性基团没有被补加的碘、氨等添加剂修饰，不存在流失问题，因此具有长期催化氧化的作用。PAFP装置的脱硫活性炭催化剂一次可使用4年以上。3.分步强化洗涤再生技术的研发可以在保证脱硫效率的前提下提高产酸浓度，使PAFP技术具有更高的脱硫率和更高的产酸浓度。实验表明，当酸浓度大于30%时，PAFP工艺的脱硫率可稳定在85%。当所需酸浓度不高(<15%)时，脱硫率可达95%以上。4.开发的稀硫酸综合利用技术使脱硫后产生的硫酸直接用于生产副产品，在脱除SO2的同时有效回收了硫资源。其脱硫副产物可使烟气脱硫具有一定的经济效益。5.吸附催化反应脱硫塔是PAFP烟气脱硫的关键设备，集除尘和脱硫于一体，可用于高粉尘、高温、大流量烟气的脱硫。脱硫塔使活性炭脱硫系统在烟气含尘量大于400 mg/m3时能连续可靠地工作。在脱硫效率高的情况下，可以得到浓度30%的稀硫酸。(二)主要技术性能指标与国内外同类产品技术指标的比较。PAFP技术是针对燃煤电厂烟气开发的活性炭脱硫技术，既能消除二氧化硫污染，又能回收硫资源。过去国内外活性炭脱硫技术生产的硫酸浓度太低，一般只有5 ~ 15%。对于这样的稀酸，只能加热浓缩或加石灰中和生成石膏，不能直接使用，影响了这项技术的发展。而PAFP烟气脱硫技术可以将脱硫酸的浓度提高到30%左右，使得直接使用脱硫后的稀酸成为可能。同时，PAFP脱硫技术可以适应高粉尘含量(~ 400 mg/m3)和宽范围的SO2浓度(500~3500ppm)。PAFP脱硫技术与日本日立、德国鲁奇采用活性炭脱硫制酸的国外技术对比见表1。PAFP脱硫技术与国外制酸活性炭脱硫技术的比较。德国鲁奇日立东电法处理烟气量Nm3/H10104421044.5104入口SO2浓度ppm ~ 3000 ~ 500300 ~ 500脱硫空速h-1500未报脱硫塔阻力PA ~ 2000 ~ 4000未报脱硫效率% 858080 ~ 90脱硫稀硫酸浓度% ~ 30 ~ 2010应用范围及市场前景(一)PAFP烟道的应用范围可用于燃煤电厂烟气、工业燃煤锅炉烟气、冶炼厂和化工厂含SO2尾气等。该技术对烟气的含尘量、SO2浓度、气量都有一定的要求。一般来说，灰尘

燃煤烟气中SO2的排放是酸雨污染发展的主要因素。1998年，我国酸雨损失超过1100亿元，相当于每吨SO2损失5000元，已成为制约我国经济社会可持续发展的重要因素。中国是人口大国，农业大国，化肥大国。2005年磷肥需求1000万吨。硫酸是生产磷肥的主要原料。目前我国硫酸年产量超过2300万吨，相当于S0215亿吨。近年来，由于我国硫资源相对短缺，大量进口硫磺以满足日益增长的磷肥需求。预计中国每年进口硫磺总量将超过250万吨，折合S025万吨，占外汇10亿元。此外，每年进口磷肥500万吨，相当于进口硫酸600万吨，相当于SO2 400万吨。因此，按照这种发展趋势，到2005年，中国进口的相当于S02的硫资源将超过1000万吨。加上国内自产的S02，我国化肥行业所需的S02将超过2000万吨/年。一方面排放量2000多万吨/年，白白浪费，还造成1100多亿元的巨大酸雨损失；另一方面需要2000万吨/年，引进需要巨额外汇。因此，在控制二氧化硫排放保护大气环境的同时，有效回收烟气中的二氧化硫作为硫资源加以利用，变害为利，变废为宝，是适合我国国情的烟气脱硫技术研发的发展方向。PAFP是针对燃煤烟气开发的活性炭脱硫技术。它利用活性炭的吸附和催化能力，从烟气中吸收二氧化硫，使之变成硫酸，消除了二氧化硫污染，回收了宝贵的硫资源。由于该技术的投资与传统的废弃脱硫法相近甚至略低，且在运行过程中有其综合利用的副产品可供利用，因此除了解决环境污染外，还将获得经济效益，比传统的废弃法更具竞争力。在西南、华南等燃用高硫煤地区的电厂具有良好的推广应用前景。四。工业应用实例(一)项目基本情况本项目建于拔都电厂，隶属于四川省宜宾电厂，位于四川省宜宾县。拔都电厂有两台50MW机组和两台100MW机组，总装机容量为300MW。本机组配备两台230吨/小时燃煤锅炉和两台410吨/小时燃煤锅炉。该厂4号锅炉部分烟气量约为10x104Nm3/h，相当于120t/h锅炉的烟气量，对应25MW发电机组。拔都电厂使用的煤主要是宜宾地区芙蓉煤矿的无烟煤，也供应一些小煤矿的煤。煤质分析见下表：表2煤质分析数据cyhynyoysyyyyyyyqy 60 . 552 . 380 . 941 . 443 . 746 . 5024 . 4513 . 462 . 120 . 661 . 273 . 279 . 529 . 20010000005 6 . 382 . 380 . 701 . 724 . 359 . 3529 . 529 . 529 . 529 . 529 . 529 . 382 . 381 . 701 . 701 . 59 . 59 . 59 . 59 . 59 . 521 . 31 . 59锅炉正常燃烧时，排出的烟气中SO2浓度可达3000ppm以上。2台410t/h燃煤锅炉配有静电除尘器。除尘器有三个电场，正常工作时，除尘器出口烟气含尘量约为200mg/Nm3。但由于除尘器运行不正常，电除尘器出口烟气含尘量往往在400mg/Nm3左右。脱硫副产物稀硫酸一部分用于生产硫酸亚铁，一部分用于中和电厂灰水的pH值。生产出来的硫酸亚铁一部分直接销售，一部分加工成铁红后销售。生产硫酸亚铁的原料————铁颗粒，均取自p厂液态排渣的渣池

(二)项目主要设计参数：脱硫装置入口烟气参数：二氧化硫浓度2000 ~ 4000 ppm，粉尘浓度400mg/Nm3，烟气温度100 ~ 150，烟气流量70000 ~ 140000 Nm3/h，脱硫装置运行参数：处理后烟气量：~ 10万nm3/H脱硫率80% ~ 90%单塔运行周期40小时年运行时间600小时年脱硫能力4380吨/年产酸量22350吨/年(30%H2SO4)硫酸亚铁生产技术参数：年产量1000吨/年硫酸消耗量(30%) 1250吨/年铁颗粒消耗量(含Fe85%) 20吨/年反应温度80结晶温度20 运行期间，三个塔运行，一个塔用于洗涤和再生。其他辅助设备主要有风机、烟管、酸泵、水泵、酸池、水池等。见下表：表3烟气脱硫装置主要设备及构筑物表编号名称、规格、烟气脱硫系统主要设备型号及材料数量备注1脱硫塔14000400021000碳钢2玻璃钢衬里2风机Y4-73 no 14d Q=159410 m3/h h=3080 Pa碳钢13空气压缩机V-3/7 Q=3m3/P=0.7mpa n=18.5kw碳钢14酸循环泵ih 100-65-250 Q=100 m3/H N=37kw 316 l 55水循环泵IS100-65-200 Q=100m3/h N=22kw碳钢46高压水泵is50-32-250q=100 m3/h n H N=11kw碳钢27酸输送泵IH80-65-165 Q=50m H N=11kw316L28酸循环池1000050005000钢混玻璃钢衬里9池40004000钢混110废酸池80002500钢混玻璃钢衬里综合利用系统主要设备1硫酸储罐25002500玻璃钢12反应罐1501800玻璃钢53离心机SS-1 4反应液罐25002500 系统中的主要设备，如脱硫塔、烟气管道、酸池等。由耐温性、耐酸性强的呋喃树脂和附着力好的环氧树脂复合而成，并添加耐热、耐老化的填料和添加剂。玻璃布作为骨架，形成防腐玻璃钢保护层。脱硫塔内的主要零部件由耐酸不锈钢、聚四氟乙烯等材料制成。酸泵为不锈钢耐腐蚀泵。酸性管道采用UPVC塑料管，耐腐蚀、耐酸、耐压、耐温。(四)运行情况：拔都电厂烟气脱硫装置于1998年建成并投入使用，运行良好，基本达到设计要求。运行数据见下表：表4四都坝电厂烟气脱硫装置运行数据时间烟气流量总入口1号出口1号塔2号出口2号塔3号出口3号塔4号出口4号出口总出口效率SO2浓度效率SO2浓度效率SO2浓度效率SO2浓度效率SO2浓度效率日小时Nm3/hppmppm%ppm%ppm！在1987年7月21日，在2009年9月21日，在2009年8月22日。33341 . 888888888686

目前，已建成的PAFP烟气脱硫工业试验装置，烟气量为10104Nm3/h(约相当于25MW发电机组锅炉的烟气量)，烟气浓度为3000ppm，年运行时间为7000小时，年脱硫能力为5110吨。折合浓硫酸的稀硫酸年产量为7825吨，装置建设费用为951.3万元，单位建设费用为381元。按发电成本计算，每千瓦时电脱硫成本约为0.0088元/千瓦时，计入副产品综合利用收入仅为0.0071元/千瓦时。年脱硫能力5110吨。根据计算的年运行成本，每吨SO2脱除成本为302元，若计入副产品综合利用收入，则为243元。从环境效益和经济效益分析，该脱硫装置年运行可减少SO2排放量5110吨，若按0.60元/kg收取SO2排放费，年可减少SO2排放费306.6万元。如果脱硫装置应用于一套200MW发电机组，每年可减少SO2排放3.2万吨，按每吨SO2损失成本5000元计算，每年可减少损失1.6亿元。同时，每年脱硫回收副产硫酸相当于4.9万吨浓硫酸，相当于替代一个年产5万吨的硫酸厂，配套硫铁矿开采。这符合我国环保、变废为宝、综合利用的国策。既有环境效益和经济效益，又有显著的社会效益。目前燃煤电厂的规模正在向高温高压大容量机组发展，其烟气排放量极大，粉尘和烟气温度高，烟气中SO2浓度相对较低，但SO2排放总量很大。因此，燃煤电厂烟气脱硫通常是一项成本巨大、技术难度高、一般无经济效益的环境污染治理工程，但为了改善环境必须投入。PAFP烟气脱硫技术的发展不仅旨在解决二氧化硫污染和保护大气环境，而且旨在回收和综合利用硫资源，因此在工程投资和运行费用方面有很大进步，技术先进可行，将来可替代部分进口脱硫技术和设备。开展10104Nm3/h PAFP烟气脱硫工业试验，在优化中试结果的基础上，重点开展工程研究，开发比中试规模大20倍的工业试验装置，改变国外脱硫技术和设备占据中国广阔市场的格局，使PAFP技术尽快进入工业应用。六。结论6.1采用三种评价标准分析热电联产的节能效益，结论一致。6.2热电联产系统节能是有条件的。在当前电网供电效率下，对12MW及以上供热机组实施热电冷联产，可实现节能效益。6.3影响热电联产节能的主要因素有：供热机组容量和供热负荷率、电网煤耗、电站锅炉效率、吸收式制冷机热力系数。供热机组容量和供热负荷率、电站锅炉效率和吸收式制冷机热力系数的提高，增加了热电联产系统的节能效益。供电煤耗的降低会降低热电联产系统的节能效益。6.4临界供电煤耗可作为判断热电联产系统节能的一个条件。它的确定对于合理选择供热机组以达到更好的节能效果具有重要意义。

【参考文献】【1】顾畅、向贤浩等。热电制冷节能效果研究、发电设备，1998(4)[2]杨思雯，大力推广吸收式制冷机，发展热电制冷联产，能源研究与利用，1993(5)[3]福临、蒋易，从发电煤耗看热电冷三联供系统的热经济性。粉尘浓度400mg/Nm3，烟气温度100 ~ 150，烟气流量70000 ~ 140000 Nm3/h，脱硫率80% ~ 90%，单塔运行周期40小时，年运行时间600小时，年脱硫能力4380吨/年产酸量22350。硫酸亚铁生产技术参数：年产量1000吨/年消耗硫酸(30%)1250吨/年消耗铁颗粒(含Fe 85%)240吨/年反应温度80，结晶温度20。产品硫酸亚铁的纯度95%。(3)主要设备及结构工程主要设备为活性炭脱硫塔，共有4座脱硫塔，其重叠简化如下其他辅助设备主要有风机、烟管、酸泵、水泵、酸池、水池等。见下表：表3烟气脱硫装置主要设备及构筑物表编号名称、规格、烟气脱硫系统主要设备型号及材料数量备注1脱硫塔14000400021000碳钢2玻璃钢衬里2风机Y4-73 no 14d Q=159410 m3/h h=3080 Pa碳钢13空气压缩机V-3/7 Q=3m3/P=0.7mpa n=18.5kw碳钢14酸循环泵ih 100-65-250 Q=100 m3/H N=37kw 316 l 55水循环泵IS100-65-200 Q=100m3/h N=22kw碳钢46高压水泵is50-32-250q=100 m3/h n H N=11kw碳钢27酸输送泵IH80-65-165 Q=50m H N=11kw316L28酸循环池1000050005000钢混玻璃钢衬里9池40004000钢混110废酸池80002500钢混玻璃钢衬里综合利用系统主要设备1硫酸储罐25002500玻璃钢12反应罐1501800玻璃钢53离心机SS-1 4反应液罐25002500 系统中的主要设备，如脱硫塔、烟气管道、酸池等。由耐温性、耐酸性强的呋喃树脂和附着力好的环氧树脂复合而成，并添加耐热、耐老化的填料和添加剂。玻璃布作为骨架，形成防腐玻璃钢保护层。脱硫塔内的主要零部件由耐酸不锈钢、聚四氟乙烯等材料制成。酸泵为不锈钢耐腐蚀泵。酸性管道采用UPVC塑料管，耐腐蚀、耐酸、耐压、耐温。(四)运行情况：拔都电厂烟气脱硫装置于1998年建成并投入使用，运行良好，基本达到设计要求。运行数据见下表：表4四都坝电厂烟气脱硫装置运行数据时间烟气流量总入口1号出口1号塔2号出口2号塔3号出口3号塔4号出口4号出口总出口效率SO2浓度效率SO2浓度效率SO2浓度效率SO2浓度效率SO2浓度效率日小时Nm3/hppmppm%ppm%ppm！在1987年7月21日，在2009年9月21日，在2009年8月22日。33341 . 888888888686

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