CN102091516A - 一种用烟气进行除垢防垢的装置 - Google Patents

Abstract

属节能环保中的脱硫和循环水处理，脱硫和循环水处理同在一个系统中属突破。本装置同时解决了将烟气排入大气污染环境和循环水的水垢水藻对设备的影响。工艺设计：烟气从原烟道进入经喷淋脱硫从净烟道排出。循环水从凝汽器出口由水泵引入吸收塔，吸收原烟中的二氧化硫、二氧化碳，氧化氮等，经水池调整后再返回凉水塔。用于除垢防垢。优点：1、减少SO₂，CO₂，NOx等向大气的排放。2、减少向循环水加药。3、减少电费支出。4、减少石灰的购、储、运的费用和污染。5、污染源即产生即利用，环境污染几乎为零。6、大量污染变成大量资源。

Description

一种用烟气进行除垢防垢的装置

技术领域：

属节能环保中的脱硫和循环水处理，脱硫和循环水处理同在一个系统中属突破。

背景技术：

循环水处理的方法：

一、机械除垢法：

机械除垢方法是利用机械方法来除去或防止产生垢层。根据除垢防垢时传热设备的工况(停工或开工)，机械除垢阻垢法可分为离线机械除垢阻垢法和在线机械除垢阻垢法。

二、磁场阻垢法：

磁场阻垢的核心设备是磁化器，它由产生磁场的装置和待处理溶液通道两部分组成，溶液以一定的流速在通道内依次通过一个或多个磁路间隙进行磁化。

三、电场阻垢法

电场阻垢主要是通过在循环冷却水中建立静电场，通过静电场作用于循环冷却水而达到防垢阻垢效果。水是一种偶极分子，在强的静电场作用下，水分子的偶极矩增大，并按正、负次序整齐排列。此时，溶解在水中盐类的正、负离子周围被数个偶极水分子包围，于是这些正、负离子也以正、负次序进入偶极水分子群中，它们运动速度和彼此间的有效碰撞大为减少，从而使器壁上的水垢不易生成。

四、化学阻垢方法：

化学阻垢方法是指采用化学方法来预防或去除污垢的方法，主要包括阻垢剂法、加酸法、二氧化碳法、离子交换软化法和石灰软化法。这里重点对阻垢剂法和阻垢剂进行综述。加酸法是向冷却水中加入硫酸，使补充水中的Ca(HCO3)2和Mg(HCO3)2转化为CaSO4和MgSO4，由于CaSO4和MgSO4的溶解度远远大于CaCO3和MgCO3，故加酸由于生成了CaSO4和MgSO4，从而控制了冷却水中水垢的生成。加酸法成本低，但控制不当容易造成系统腐蚀。二氧化碳法是利用向循环水中通入二氧化碳气体，使循环水中碳酸盐平衡向重碳酸盐方向移动，稳定水中的重碳酸盐，有效阻止钙垢的形成。Ca(HCO3)2＝CaCO3+H2O+CO2二氧化碳法安全，但水中的二氧化碳容易逸出而失效。离子交换软化法在循环冷却水处理中，常常采用钠离子交换软化处理过的原水作补充水，以控制冷却水系统中的结垢。它的原理是将原水通过钠型阳离子交换树脂RNa，使水中的成垢离子Ca2+和Mg2+(硬度)与离子交换树脂RNa上的Na+进行交换。交换时，水中的Ca2+、Mg2+被吸附到树脂上，生成R2Ca和R2Mg，而树脂RNa上的Na+则进入水中，从而使水中的成垢阳离子Ca2+和Mg2+浓度降低，水被软化而不容易结垢。离子交换软化法的阻垢效果好而可靠，但投资较大，生产成本高，仅适用于小型的冷却水系统。石灰软化法除去水中硬度是利用消石灰与水中的二氧化碳、碳酸氢钙、碳酸氢镁等反应，生成难溶的CaCO3和Mg(OH)2沉淀，并从水中析出，从而在原水进入冷却水系统之前，预先从其中除去钙，镁离子，达到阻垢的效果。石灰软化法的除垢效果好，适用于硬度高的原水，但建设沉淀池的投资大，占地面积多，工人的劳动条件差。阻垢剂法是通过在循环冷却水中添加化学阻垢剂有机膦酸PBTCA(2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸)，聚羧酸类丙烯酸/2-甲基-2-丙烯酰胺基丙基磺酸共聚物(AA/AMPS)，聚天冬氨酸可以分散水中的碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、氧化铁、粘土、二氧化钛、氢氧化锌、氢氧化镁、氧化锰等沉积物。达到阻垢防垢效果。化学阻垢剂处理循环冷却水结垢方法设备简单，操作管理方便，效果好，成本较低，因而在循环冷却水的处理中得到了广泛应用。中国水处理行业起步较晚，但发展较快。

脱硫的方法

一、燃烧前煤脱硫技术 主要为煤炭洗选脱硫，即在燃烧前对煤进行净化，去除原煤中部分硫分和灰分。分为物理法、化学法和微生物法等。1、物理法：主要指重力选煤，利用煤中有机质和硫铁矿的密度差异而使它们分离。该法的影响因素主要有煤的破碎粒度和硫的状态等。主要方法有淘汰选煤，重介质选煤，风力选煤等。2、化学法：可分为物理化学法和纯化学法。物理化学法即浮选；化学法又包括碱法脱硫，气体脱硫，热解与氢化脱硫，氧化法脱硫等。3、微生物法：在细菌浸出金属的基础上应用于煤炭工业的一项生物工程新技术，可脱除煤中的有机硫和无机硫。我国当前的煤炭入洗率较低，大约在20％左右，而美国为42％，英国为94.9％，法国为88.7％，日本为98.2％。提高煤炭的入洗率有望显著改善燃煤二氧化硫污染。然而，物理选洗仅能去除煤中无机硫的80％，占煤中硫总含量的15％～30％，无法满足燃煤二氧化硫污染控制要求，故只能作为燃煤脱硫的一种辅助手段。

二、燃烧中煤脱硫技术 煤燃烧过程中加入石灰石或白云石作脱硫剂，碳酸钙、碳酸镁受热分解生成氧化钙、氧化镁，与烟气中二氧化硫反应生成硫酸盐，随灰分排出。、燃烧过程中脱硫。在我国采用的燃烧过程中脱硫的技术主要有两种：型煤固硫和流化床燃烧脱硫技术。1、型煤固硫技术：将不同的原料经筛分后按一定比例配煤，粉碎后同经过预处理的粘结剂和固硫剂混合，经机械设备挤压成型及干燥，即可得到具有一定强度和形状的成品工业固硫型煤。固硫剂主要有石灰石、大理石、电石渣等，其加入量视含硫量而定。燃用型煤可大大降低烟气中二氧化硫、一氧化碳和烟尘浓度，节约煤炭，经济效益和环境效益相当可观，但工业实际应用中应解决型煤着火滞后、操作不当会造成的断火熄炉等问题。2、流化床燃烧脱硫技术：把煤和吸附剂加入燃烧室的床层中，从炉底鼓风使床层悬浮进行流化燃烧，形成了湍流混合条件，延长了停留时间，从而提高了燃烧效率。其反应过程是煤中硫燃烧生成二氧化硫，同时石灰石煅烧分解为多孔状氧化钙，二氧化硫到达吸附剂表面并反应，从而达到脱硫效果。流化床燃烧脱硫的主要影响因素有钙硫比，煅烧温度，脱硫剂的颗粒尺寸孔隙结构和脱硫剂种类等。^[1]为提高脱硫效率，可采用以下方法：(1)改进燃烧系统的设计及运行条件  (2)脱硫剂预煅烧  (3)运用添加剂，如碳酸钠，碳酸钾等  (4)开发新型脱硫剂。

三、燃烧后烟气脱硫技术  烟气脱硫的基本原理是酸碱中和反应。烟气中的二氧化硫是酸性物质，通过与碱性物质发生反应，生成亚硫酸盐或硫酸盐，从而将烟气中的二氧化硫脱除。最常用的碱性物质是石灰石、生石灰和熟石灰，也可用氨和海水等其它碱性物质。共分为湿法烟气脱硫技术、干法烟气脱硫技术、半干法烟气脱硫技术三类，分别介绍如下：1、湿法烟气脱硫技术  湿法烟气脱硫技术是指吸收剂为液体或浆液。由于是气液反应，所以反应速度快，效率高，脱硫剂利用率高。该法的主要缺点是脱硫废水二次污染；系统易结垢，腐蚀；脱硫设备初期投资费用大；运行费用较高等。(1)石灰石—石膏法烟气脱硫技术  该技术以石灰石浆液作为脱硫剂，在吸收塔内对烟气进行喷淋洗涤，使烟气中的二氧化硫反应生成亚硫酸钙，同时向吸收塔的浆液中鼓入空气，强制使亚硫酸钙转化为硫酸钙，脱硫剂的副产品为石膏。该系统包括烟气换热系统、吸收塔脱硫系统、脱硫剂浆液制备系统、石膏脱水和废水处理系统。由于石灰石价格便宜，易于运输和保存，因而已成为湿法烟气脱硫工艺中的主要脱硫剂，石灰石—石膏法烟气脱硫技术成为优先选择的湿法烟气脱硫工艺。该法脱硫效率高(大于95％)，工作可靠性高，但该法易堵塞腐蚀，脱硫废水较难处理。(2)氨法烟气脱硫技术  该法的原理是采用氨水作为脱硫吸收剂，氨水与烟气在吸收塔中接触混合，烟气中的二氧化硫与氨水反应生成亚硫酸氨，氧化后生成硫酸氨溶液，经结晶、脱水、干燥后即可制得硫酸氨(肥料)。该法的反应速度比石灰石—石膏法快得多，而且不存在结构和堵塞现象。另外，湿法烟气脱硫技术中还有钠法、双碱脱硫法和海水烟气脱硫法等，应根据吸收剂的来源、当地的具体情况和副产品的销路实际选用。2、半干法烟气脱硫技术  主要介绍旋转喷雾干燥法。该法是美国和丹麦联合研制出的工艺。该法与湿法烟气脱硫工艺相比，具有设备简单，投资和运行费用低，占地面积小等特点，而且烟气脱硫率达75％-90％。该法利用喷雾干燥的原理，将吸收剂浆液雾化喷入吸收塔。在吸收塔内，吸收剂在与烟气中的二氧化硫发生化学反应的同时，吸收烟气中的热量使吸收剂中的水分蒸发干燥，完成脱硫反应后的废渣以干态形式排出。该法包括四个在步骤：1)吸收剂的制备；2)吸收剂浆液雾化；3)雾粒与烟气混合，吸收二氧化硫并被干燥；4)脱硫废渣排出。该法一般用生石灰做吸收剂。生石灰经熟化变成具有良好反应能力的熟石灰，熟石灰浆液经高达15000～20000r/min的高速旋转雾化器喷射成均匀的雾滴，其雾粒直径可小于100微米，具有很大的表面积，雾滴一经与烟气接触，便发生强烈的热交换和化学反应，迅速的将大部分水分蒸发，产生含水量很少的固体废渣。

参考文献：

[1]夏道宏，苏贻勋等.国内外轻质油品脱臭催化剂研究进展[J].石油大学学报，1995，9(3)：102～109

[2]杨洪云，赵德智等.油品脱硫工艺技术及其发展趋势[J].石油化工高等学校学报，2001，14(3)：26～31

[3]夏道宏，苏贻勋等.汽油中硫醇的分离及结构、组成分析[J].炼油设计，1995，25(1)：46～49

[4]郭荣华.甲醇-碱液复合溶剂萃取法提高催化裂化柴油安定性的研究[J].炼油设计，1999，29(6)：23～25

[5]李成岳，张金昌等.汽油和柴油脱技术进展[J].石化技术与应用，2002，20(5)：293～295

[6]徐志达，陈冰等.活性炭纤维用于汽油脱硫醇的研究(Ⅱ)动态吸附[J].石油炼制与化工，2000，31(5)：42～45

[7]张晓静，秦如意等.催化裂化汽油吸附脱硫工艺研究[J].炼油设计，2001，31(6)：44～47

[8]张金昌，王艳辉等.负载活性炭催化脱除油品中硫化物的研究[J].石化技术与应用，2002，20(3)：149～151

[9]祝良富，王月霞.清洁燃料油及生产新工艺[J].天然气与石油，2001，19(4)：25～29

发明内容：

一、工艺流程：(附图1)

锅炉→除尘→循环水喷淋吸收→沉淀池→调整→除垢

优点：

1、减少SO2，CO2，NOx等向大气的排放。

2、减少向循环水加药。

3、减少电费支出。

4、减少石灰的购、储、运的费用和污染。

5、污染源即产生即利用，环境污染几乎为零。

6、大量污染变成大量资源。

化学原理：

碳酸钙+二氧化碳+水 生成 碳酸氢钙

CaCO₃+CO₂+H₂O→Ca(HCO₃)₂

二氧化硫+氧气 生成

2SO₂+O₂→2SO₃

碳酸钙+硫酸 生成 硫酸钙+二氧化碳+水

CaCO₃+H₂SO₄→CaSO₄+CO₂+H₂O

二、接口。(附图2)

三、循环水脱硫塔单独设计。(附图3)

四、原脱硫塔改造。(附图4)

五、用风机直接将烟气引入凉水塔。(附图5)

附图说明：

附图一、

烟气从原烟道进入经喷淋脱硫从净烟道排出。循环水从凝汽器出口由水泵引入吸收塔，吸收原烟中的二氧化硫、二氧化碳，氧化氮等，经水池调整后再返回凉水塔。用于除垢防垢。

附图二、

在原烟道上开一个大小可调的孔，循环水用多少烟气就拿出多少烟气。

附图三、

如果年某地烟气少循环水量大，或着专门为循环水配的脱硫塔用此结构。

附图四、

脱硫塔设计成两部分；一部分用石灰石浆液脱硫，石膏浆液从下面流出；另一部分用循环水脱硫，脱硫后的循环水经调整后返回循环水系统。循环水用多少烟气就拿出多少烟气。

附图五、

当凉水塔碱度、硬度大于烟气酸度时就直接将烟气引入凉水塔。

具体实施方式：

一、工艺流程：将烟气用于循环水的除垢、防垢，杀菌、灭藻，直接将二氧化硫用于循环水处理。

二、接口直接在原风机风道上开口，用阀门调节风向、风量。

三、循环水脱硫塔单独设计也行，改造原脱硫塔也行，直接将烟气引入凉水塔也行，总之循环水用多少二氧化硫，三氧化硫氧化氮等就拿出多少二氧化硫，三氧化硫氧化氮等。

Claims (5)

1.艺流程，附图：1

烟气从原烟道进入经喷淋脱硫从净烟道排出；循环水从凝汽器出口由水泵引入吸收塔，吸收原烟中的二氧化硫、二氧化碳，氧化氮等，经水池调整后再返回凉水塔，用于除垢防垢；优点：

a、减少SO2，CO2，NOx等向大气的排放；

b、减少向循环水加药；

c、减少电费支出；

d、减少石灰的购、储、运的费用和污染；

e、污染源即产生即利用，环境污染几乎为零；

f、大量污染变成大量资源。

化学原理：

碳酸钙+二氧化碳+水生成碳酸氢钙

CaCO₃+CO₂+H₂O→Ca(HCO₃)₂

二氧化硫+氧气生成

2SO₂+O₂→2SO₃

碳酸钙+硫酸生成硫酸钙+二氧化碳+水。

2.接口(原烟气引入接口)，附图：2

在原烟道上开一个大小可调的孔，循环水用多少烟气就拿出多少烟气。

3.循环水脱硫塔单独设计，附图：3

如果当烟气少循环水量大，或着专门为循环水配的脱硫塔用此结构。

4.循环水用一部分烟气的设计，附图：4

脱硫塔设计成两部分；一部分用石灰石浆液脱硫，石膏浆液从下面流出；另一部分用循环水脱硫，脱硫后的循环水经调整后返回循环水系统，循环水用多少烟气就拿出多少烟气。

5.用风机直接将烟气引入凉水塔，附图：5

当凉水塔碱度、硬度大于烟气酸度时就直接将烟气引入凉水塔。

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