活性焦脱硫技术的应用

我国煤炭资源总量10142亿t,居世界第三位。我国是世界上以煤为主要能源的国家,煤炭在我国能源消费结构中占75左右。煤炭作为一种非洁净燃料,含有硫、汞等对环境有害杂质,燃烧过程中产生SO2是形成“酸雨”和“酸雾”的主要原因。燃煤SO2排放量占SO2总排放量的85以上,1tSO2的污染损失超过5000元;燃煤还产生NOx、烟尘等污染物,严重破坏生态环境。防止污染和治理污染已经是一个刻不容缓的问题。
瓮福磷肥厂热电装置现有2×75t/h锅炉,原设计锅炉尾气为水膜除尘、除硫,设计效率5。由于使用地方高硫煤,煤质平均含硫达到4.5,排放烟气的SO2浓度和粉尘浓度超标。按我国现行的排污收费标准,每年需缴纳大量的排污费。2003年新增电除尘器装置对烟气除尘。2004年3月,投资1900多万元,采用列入国家高技术研究发展计划“863”项目的“高性能柱状活性焦烟气脱硫技术”对锅炉尾气处理系统进行了技术改造。改造后的装置2005年4月试验运行;7月4日通过环保验收,烟气污染物达标排放;8月18日该装置顺利通过了技术结题验收和项目成果验收。
1.活性焦脱硫机理
燃煤烟气(温度100～180℃,有氧和水蒸气存在)中的SO2在活性焦作用下,与烟气中水、氧气发生化学反应,生成硫酸。反应如下：
3.存在问题及解决措施
1)活性焦在化学再生和物理循环过程中气化变脆、破碎及磨损而粉化。化学再生过程活性焦消耗与理论值相符,物理循环过程导致活性焦损耗偏高,占总消耗60左右。通过对下料挡板、下料溜管及皮带输送机增加变频等的改造,活性焦物理循环消耗下降了15,总消耗降低26.94kg/tso2。
2)吸附塔中SO2浓度升高,反应剧烈,加之固体活性焦移动不均匀,床层局部温度会上升,温度达到200℃,活性焦氧化加剧,甚至烧毁活性焦。在吸附塔床层增设增湿工艺水,问题得以解决。
3)该装置系统能量损失较大,必须保证蒸汽用量,原设计供汽DN100mm管道偏小,将供汽管道改为DN150mm后满足生产要求,排汽管线由原设计DN150mm单管改为双管。
4)解吸塔中,过热蒸汽为主要能源,蒸汽压力低于3.0MPa、蒸汽温度低于430℃时,会直接影响装置脱硫效率。
5)投用初期,吸附塔格栅及变形、吸附塔内衬脱落等,影响活性焦移动,脱硫效率为74.79～84.32。通过对吸附塔内件、结构改进,脱硫效率达到设计要求。
4.活性焦脱硫装置运行情况
4.1运行状况
装置采用煤作为活性焦的原料,成本低。装置负荷灵活,烟气￠(SO2)可在30～100之间波动,通过在线监测和控制活性焦移动速度,可快速调整系统,达到最佳脱硫效果。主要技术指标见表1。
4.3经济效益
该装置具有明显的经济效益,年脱硫成本费用1080万元,年回收硫资源收益402万元,年减少二氧化硫排污费690万元,锅炉对燃煤煤质和煤种选择裕度变大,年节约煤资源收益216万元,扣除脱硫成本,年经济效益228万元。
5结束语
1)公司在不断扩大企业生产规模的同时,积极研发资源综合利用技术,实现了较大幅度的节能、降耗和减污。
2)我国是硫资源缺乏而煤含硫高的地区,大力发展活性焦脱硫技术,不仅能解决磷化工、煤电产业脱硫的现实难题,还打破了传统产业分工的界限,为更多不同领域的行业所应用,适合中国国情。