流光放電等離子體氨法煙氣脫硫脫硝技術(shù)概述_

1、流光放電等離子體氨法煙氣脫硫脫硝技術(shù)概述胡小吐 1, 鄧詠佳 2(1、 廣東杰特科技發(fā)展有限公司 , 廣東 廣州 510663; 2、 中國石化集團(tuán)南京設(shè)計院 , 江蘇 南京 210048 摘 要 :等離子體煙氣脫硫技術(shù)屬大氣領(lǐng)域的尖端技術(shù) , 也是國際上的研究熱點 。 它充分利用了等離子體自由基的強氧化性和氨吸收的化學(xué)特性實現(xiàn)脫硫脫硝 , 并副產(chǎn)銨肥的原理 、 中試流程 、 技術(shù)特點等 , 。關(guān)鍵詞 :氨法脫硫脫硝 ; 流光放電 ; 等離子體 ; 簡介中圖分類號 :X773. 013 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 : 05-0011-041 技術(shù)概況 正負(fù)離子總體相等的電離氣體 , 是電子 、 離子 、 原子

2、 、 分子和自由基等粒子組成的一種新的物質(zhì)聚集態(tài) , 通常被稱為物質(zhì)的第四態(tài) 。 等離子體空氣凈化技術(shù)表 3 脫硫石膏產(chǎn)品與天然石膏產(chǎn)品比較項目名稱 脫硫石膏 天然石膏 冷撒粉量 (質(zhì)量分?jǐn)?shù) /138. 5%30. 0%初凝時間 /min 7835終凝時間 /min 20102h 抗折強度 /MPa5. 96. 52h 抗壓強度 /MPa22252h 膨脹系數(shù) /10. 8%0. 6%白度 /177. 490. 02008年報批的 型高強石膏 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) (JC /T ×× 200× 見表 4。 從表 3的檢測結(jié)果結(jié)合表 4的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來看 , 用脫硫石膏生產(chǎn)的 -石

3、膏制 品 , 其指標(biāo)高于 2008年報批的 型高強石膏 行業(yè) 標(biāo)準(zhǔn)的最高級 50級別的指標(biāo) 。表 4 2008年報批的 型高強石膏 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等級抗壓強度 /MPa抗折強度 /MPa 2h 強度 烘干強度 2h 強度 烘干強度3012303. 56. 504016404. 58. 005020505. 510. 005 結(jié)論1、 在生產(chǎn)線上進(jìn)行生產(chǎn)投料試驗 , 通過對實際 生產(chǎn)料漿濃度 , 轉(zhuǎn)晶的溫度 、 壓力 、 轉(zhuǎn)晶劑種類及其 添加比例 , 脫水方式和干燥工藝參數(shù)的調(diào)整 , 利用脫 硫石膏生產(chǎn)出 -石膏制品 , 工業(yè)化試驗基本達(dá)到 目的 。2、 脫硫石膏生產(chǎn)的 -石膏粉 , 其抗折強度 、

4、抗 壓強度等各項指標(biāo)符合 2008年報批的 型高強石 膏行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的最高級 50級別的指標(biāo)要求 。3、 生產(chǎn)投料試驗存在的問題是 -石膏制品的 白度較低 , 主要原因是來自原料儲存 、 運輸和晾曬過 程的雜質(zhì)污染 。參考文獻(xiàn) :1 宋樹峰 , 趙建華 , 孫令文 . DCS 控制系統(tǒng)在 -石膏粉液相法生 產(chǎn)中的應(yīng)用 J .工業(yè)控制計算機(jī) , 2008, (10 :78.2 王 志 , 鄒愛紅 , 李國忠 , 等 . 高強石膏材料研究最新進(jìn)展 J .新型建筑材料 , 1999, (9 :4748.3 岳文海 , 王 志 . 半水石膏晶形轉(zhuǎn)化劑作用機(jī)理的探討 J .武漢理工大學(xué)學(xué)報 , 1996,

5、(2 :14.4 段珍華 , 秦鴻根 , 李 崗 , 等 . 脫硫石膏制備高強 -半水石膏 的晶形改良劑與工藝參數(shù)研究 J .新型建筑材料 , 2008, (8 : 14.5 段珍華 , 秦鴻根 , 李 崗 . 動態(tài)水熱法制備高強 -半水石膏的 工藝參數(shù)研究 J .粉煤灰 , 2009, (1 :67, 22.6 鄭萬榮 , 張巨松 , 楊洪永 , 等 . 轉(zhuǎn)晶劑、 晶種和分散劑對 半水 石膏晶體粒度 、 形貌的影響 J .非金屬礦 , 2006, (4 :14. 7 趙建華 , 孫令文 , 王文忠 , 等 . -型高強度石膏液相法生產(chǎn)工 藝 J .技術(shù)與應(yīng)用 , 2008, (4 :3738

6、, 45.作者簡介 :董秀芹 (1967- , 女 , 河北邢臺人 , 工程師 , 山東金 信新型建材公司副總經(jīng)理 , 主要從事石膏粉體的工藝研究 ; 趙建華 (1965- , 男 , 山東平邑人 , 工程師 , 山東黃金集團(tuán)技術(shù)開發(fā)中心石 膏研究所副所長 , 兼中國非金屬礦工業(yè)協(xié)會石膏專業(yè)委員會秘書長 。 (收稿日期 :2009-07-03 1 12009年第 5期 硫磷設(shè)計與粉體工程 S P &B MH RE LATE D E NGI N EER I N G 是近年國際研究熱點 , 認(rèn)為是最具發(fā)展前景的綜合 空氣凈化技術(shù) , 其最大的優(yōu)點在于能同時去除煙氣中 S O 2、 NO x

7、 、 VOCs 、 重金屬等多種污染成分 , 在煙氣凈化技術(shù)領(lǐng)域 , 已成為我國重點支持的科技方向之一 。流光放電煙氣脫硫脫硝技術(shù)是國家“ 863” 計劃 研究課題 , 該技術(shù)是由廣東杰特科技發(fā)展有限公司 承擔(dān) , 聯(lián)合多所知名高校組成課題攻關(guān)專家組 , 歷時 近五年完成攻關(guān)的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的煙氣脫硫脫 硝技術(shù) , 已擁有 17項專利 (其中 12項國內(nèi)實用新型 專利 、 4項國內(nèi)發(fā)明專利 、 1項國際發(fā)明專利 。在 處理氣量為 12000m 3/h 的中試裝置上 , 脫硫率大于 95%、 脫硝率大于 40%, 硫回收率大于 90%, 氨逸出質(zhì)量濃度小于 5mg/m 3, (酸銨為主 , 以

8、下簡稱化肥 該技術(shù)已通過國家 題專家組的驗收 , 動支持 。流光放電等離子體氨法煙氣脫硫脫硝技術(shù)是在 傳統(tǒng)氨法脫硫基礎(chǔ)上 , 結(jié)合國家“ 863” 計劃的研究 成果進(jìn)行改進(jìn)的煙氣脫硫脫硝新技術(shù) , 它充分利用 了等離子體自由基的強氧化性和氨吸收的化學(xué)特 性 , 實現(xiàn)脫硫脫硝 , 并副產(chǎn)硫酸銨和硝酸銨 。2 流光放電脫硫脫硝原理流光放電等離子體氨法煙氣脫硫脫硝技術(shù) (以下簡稱流光放電脫硫脫硝 采用先進(jìn)的 AC /DC(交 直流疊加 電源產(chǎn)生流光放電 , 其結(jié)果是能夠在大 的電場形成高濃度活性粒子 , 即等離子體 。這些活 性粒子能夠直接或間接作用于 S O 2和 NO x , 并將亞 鹽氧化為正

9、鹽 , 同時產(chǎn)生等離子體的高壓電場還能 捕集微細(xì)的霧粒 。 它充分利用了等離子體自由基的 強氧化性和氨吸收的化學(xué)特性實現(xiàn)脫硫脫硝 , 并副 產(chǎn)化肥 。2. 1 等離子體產(chǎn)生機(jī)理等離子體在自然界廣泛存在 , 如宇宙射線 、 星際 空間及地球高空的電離層等均屬于自然界產(chǎn)生的等 離子體 。 常見的人工產(chǎn)生等離子體的方法有氣體放 電法 、 射線輻照法 、 光電離法 、 激光輻射電離法 、 熱電 離法 、 激波法等 , 其中研究最為廣泛的是氣體放電 法 。 氣體放電有多種放電模式 , 流光放電產(chǎn)生等離 子體活性自由基機(jī)理如圖 1所示 。圖 1 (a , , , 引發(fā)電子擊穿的雪崩電離 , 因此生成正離子

10、和電子 ; 電子質(zhì)量輕 , 很快被 吸入正極 , 而在正尖端外留下正離子的電荷團(tuán) , 該正 電荷團(tuán)又產(chǎn)生方向向外的電場 , 并繼續(xù)向外激發(fā) , 再 次引發(fā)電子擊穿的雪崩電離過程 ; 如此繼續(xù) , 以致形成一個線狀的流光通道 , 見圖 1(b 。 在流光電暈區(qū) 域激發(fā)的富能電子能量可達(dá)到 10e V 以上 , 使 O 2、 N 2、 H 2O 、 NH 3等氣體分子發(fā)生電離 , 產(chǎn)生 OH 、 HO 2、 O 、 O 3、 N 、 NH 2、 NH 、 N 2H 、 H 、 e (高能電子 等自由基 ,這就是流光放電引發(fā)化學(xué)反應(yīng)的根源 。 2. 2 脫硫機(jī)理流光放電脫硫脫硝技術(shù)協(xié)同利用了等離子體

11、氧 化和氨吸收的作用 。將氨水或氣氨通入吸收塔 , 使 其與含 S O 2的煙氣接觸 , 發(fā)生熱化學(xué)反應(yīng) 。以一定pH 值的 (NH 4 2S O 3-NH 4HS O 3混合液循環(huán)吸收 S O 2, 并保持電離平衡 :S O 2+(NH 4 2S O 3+H 2O 2NH 4HS O 3NH 3+NH4HS O 3(NH 4 2S O 3H+S O 2- 3HS O -3在活性自由基作用下引發(fā)復(fù)雜的鏈反應(yīng) , 在有 氧氣情況下 , 加速亞鹽的氧化 , 最終將四價硫氧化為 六價硫 , 生成硫酸銨 :OH +HS O -3S O -3+H 2O OH +S O 2-3S O -3+OH-S O

12、-3+O2 H 2OS O -5+H 2OHS O -3+S O -5HS O -4+S O -4S O 2-3+S O -5S O 2-4+S O -4HS O -3+S O -4HS O -4+S O -3S O 2-3+S O -4S O 2-4+S O -3HS O -3+S O -5HS O -5+S O -321 硫磷設(shè)計與粉體工程S P &B MH RE LATE D E NGI N EER I N G2009年第 5期 S O 2-3+S O -5S O 2-5+S O -3S O -5+S O -52S O -4+O2S O -3+S O -3S 2O 2-6S O

13、-5+S O -5S 2O 2-8+O22(NH 4 2S O 3+O22(NH 4 2S O 42NH 4HS O 3+O22NH 4HS O 4NH 4HS O 4+NH3(NH 4 2S O 42. 3 脫硝機(jī)理等離子體自由基 OH 、 O 、 N 、 HO 2、 O 3、 NH 2等與 NO 反應(yīng) , 將 NO 氧化為 NO 2, 部分 NO 被還原為 N 2:NO +O+MNO 2+MNO +O3NO 2+O2NO +NH2N 2+NO 2NO 23NO +N3N 2+ONO +N23N 2O +NNO x 的吸收與氧化 :NO +NO2+2NH 4OH 2NH 4NO 2+H 2O

14、 2NO 2+2NH 4OHNH 4NO 2+NH4NO 3+H 2O2NH 4NO 2+O22NH 4NO 33 流光放電脫硫脫硝工藝流程簡介流光放電煙氣脫硫脫硝系統(tǒng)主要由電除塵器 、 脫硝反應(yīng)器 、 預(yù)洗塔 、 吸收塔 、 電除霧器 、 亞鹽氧化反 應(yīng)器 、 風(fēng)機(jī)等組成 。 其工藝流程如圖 2所示 。圖 2 流光放電煙氣脫硫脫硝工藝流程示意來自省煤器排出的鍋爐煙氣經(jīng)電除塵器除塵 后 , 由引風(fēng)機(jī)送入放電脫硝反應(yīng)器 ; 在放電等離子體 作用下進(jìn)行脫硝處理 , 在有 NH 3條件下 , 部分 NO 被 氧化為 NO 2或還原成 N 2; 脫硝后的煙氣進(jìn)入預(yù)洗塔 , 增濕降溫后進(jìn)入吸收塔 , N

15、H 3吸收劑與大部分 S O 2和 NO x 產(chǎn)生熱化學(xué)反應(yīng) , 并被 (NH 4 2S O 3和 NH 4HS O 3混合液吸收 ; 在保持物料平衡條件下 , 適量地將吸收塔生成液輸送到亞鹽氧化反應(yīng)器 , 使 (NH 4 2S O 3氧化成 (NH 4 2S O 4, 氧化后的溶液經(jīng)預(yù)洗塔濃縮后送硫銨車間脫水干燥后生產(chǎn)硫酸銨和硝 酸銨 ; 出吸收塔的尾氣經(jīng)電除霧器凈化 (抑制殘氨 逸出 , 高效捕集霧粒子 , 控制 S O 3 后經(jīng)煙囪排放 。4 /石膏法 , 主 。 與本技術(shù) 子束或窄脈沖電暈法 。 表 1給出了這些煙氣脫硫脫 硝技術(shù)的性能比較 , 表 2給出了改進(jìn)型流光放電氨 法脫硫與常

16、規(guī)氨法脫硫的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較 。由表 2可看出 , 改進(jìn)型氨法脫硫脫硝技術(shù)具有 以下優(yōu)點 :1、 它增加了脫硝功能 , 也可以選擇不增加脫硝功能 , 僅脫硫時各項指標(biāo)優(yōu)于常規(guī)氨法 ;2、 其亞鹽氧化反應(yīng)器較之常規(guī)氨法的氧化速率高 , 設(shè)備體積小 ;3、 該法采用電除霧方式 , 具有較強的捕霧能力 ,可以去除粒徑 2m 以上的霧滴 (常規(guī)氨法只能去 除 40m 以上的霧滴 , 尾段可實現(xiàn)酸霧排放質(zhì)量 濃度控制在 1575mg/m3, 遠(yuǎn)優(yōu)于常規(guī)氨法 300800mg/m3的排放指標(biāo) ;4、 改進(jìn)型氨法的 n (NH 3 /n (S 較常規(guī)法小 , 氨損少 。5 結(jié)束語傳統(tǒng)氨法脫硫在實際運行中存在一些

17、不足之 處 , 主要有 : 單一脫硫 , 輔助脫硝作用低 ; 亞鹽氧 化效率相對低 ; 潛在尾氣氨逸出 ; 尾氣有酸霧及 氣溶膠排放 ; 塔內(nèi)結(jié)晶固體易堵塞 。等離子體氨法脫硫脫硝技術(shù)是在常規(guī)氨法基礎(chǔ) 上的創(chuàng)新改進(jìn) , 克服了常規(guī)氨法的部分不足 , 主要技 術(shù)特點如下 。1、 完全資源化 。以氨為吸收劑 , 以化肥為終產(chǎn)物 , 可以利用廢氨水 “ 以廢治廢 , 變廢為寶 ” , 不產(chǎn)生 二次污染 。 產(chǎn)物化肥附加值高 , 尤其符合石化行業(yè)31 2009年第 5期 胡小吐 , 等 1流光放電等離子體氨法煙氣脫硫脫硝技術(shù)概述 表 1 煙氣脫硫脫硝技術(shù)性能比較技術(shù)名稱優(yōu)點缺點石灰石 /石膏法1、 脫

18、硫效率高 2、 脫硫劑來源廣1、 不能脫硝2、 副產(chǎn)物價值低 氨選擇性催化還原法 1、 脫硝效率高1、 不能脫硫 2、 不能資源化利用氮 3、 投資高常規(guī)氨法1、 脫硫效率高2、 副產(chǎn)物化肥價值高1、 脫硝效率低 2、 硫酸消耗量大 , 硫酸銨產(chǎn)量大 3、 可設(shè)水吸 NH 3段 4、 氨逸出問題嚴(yán)重電子束 、 窄脈沖電暈法1、 便于回收化肥副產(chǎn)物 2、 同時脫硫脫硝、 干法流程 (粘壁 、 流光放電氨法1、 4, 無粘壁堵塞問題1、 沒有大機(jī)組應(yīng)用經(jīng)驗 2、 需要培育市場表 2 改進(jìn)型流光放電氨法與常規(guī)氨法脫硫技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較項目名稱常規(guī)氨法脫硫 改進(jìn)型流光放電氨法脫硫 +脫硝 脫硫 吸收劑廢氨水

19、 廢氨水 廢氨水 脫硫效率 S O 2/1 95% 95% 95%脫硝效率 NO /1<20% 40%<20%單位投資 /元 千瓦-1 300 350 300氨消耗系數(shù) n (NH 3 /n (S /11. 051. 10(2. 102. 201. 045(2. 091. 015(2. 03亞鹽氧化方式 鼓泡 鼓泡 +等離子體鼓泡 +等離子體除霧方式折板或填料除霧電除霧電除霧含銨鹽尾氣酸霧粒徑 /m >40>2>2酸霧排放質(zhì)量濃度 /mg m -330080015751575尾氣氨逸出質(zhì)量濃度 /mg m -3>10<5<5噸 S O 2脫除成本

20、 (不含收益 /元-10. 01120. 01200. 0104S O 2、 NO x 排放情況S O 2達(dá)標(biāo)排放S O 2、 NO x 達(dá)標(biāo)排放S O 2達(dá)標(biāo)排放的操作特性和需求 , 不存在副產(chǎn)物的出路問題 。2、 脫硫脫硝效率高 (S O 2>95%, NO >40% ,且同時實現(xiàn)脫硫脫硝一體化 , 適應(yīng)更高的環(huán)保要求 。3、 氨吸收 S O 2、 NO x 速率高 , 放電脫硝反應(yīng)器小 , 而且脫硫脫硝合二為一 , 投資低 、 占地少 ; 亞硫酸 鹽溶液在獨立氧化反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng) , 氧化速率高 , 設(shè) 備體積小 , 能耗低 , 不會堵塞 。4、 在等離子體的作用下 , 采用低

21、濃度氣相氨作為吸收劑 , 并進(jìn)行超強除霧抑制氨逃逸 , 減少氨的損 耗 。5、 低排放濁度 。采用電除霧技術(shù) , 可高效去除粒徑 2m 以上的 S O 3酸霧和其他細(xì)微氣溶膠 , 減低 了出口排煙濁度 , 并滿足更嚴(yán)格的排放要求 。6、 運行穩(wěn)定可靠 , 維護(hù)簡便 。7、 該技術(shù)還能脫汞 , 脫 P M2. 5和 VOCs, 因此具有前瞻性 。作者簡介 :胡小吐 (1962- , 男 , 浙江浦江人 , 高級工程師 , 博士 , 從事煙氣除塵 、 脫硫脫硝 、 高電壓氣體放電等技術(shù)的研究工作。(收稿日期 :2009-06-0441 硫磷設(shè)計與粉體工程S P &B MH RE LATE

22、D E NGI N EER I N G2009年第 5期S P &B M H RELATED ENG I NEER I NG ABSTRACTS B i m onthly Total No . 92, No . 52009; Published on Sep. 30, 2009 (I nitial Issue in Dec . of 1991E n g in e e r in g C a lcu la t ion of C r it ica l V e loc ity a n d S e t t lin g V e loc ity of G ra n u la r M a te r i

23、a lsD I N G De 2che ng (Nanjing S UNUP Granulati on Equi pment Co . , L td . , Nanjing 210041, China Abstract: During the engineering design for fluidized 2bed dryer or cooler, pneu matic dryer, fluidized 2bed abs orber, fluidized 2bed reac 2 t or and pneu matic conveying, the critical vel ocity and

24、 settling vel ocity of the granular material are the main p r ocess para meters, which involve many calculati on f or mulas, but such f or mulas have significant li m itati ons . These commonly used calculati on for mulas and calcu 2 lati on exa mp les f or the critical vel ocity, settling vel ocity

25、 and operating vel ocity are outlined . It is considered that interval judg ment is not necessary when the engineering calculati on is done using the Planovski correcti on . It app lies t o any occasi on with a bed course por osity =0. 41. 0.Key words: fluidizati on +granular material; critical vel

26、ocity; settling vel ocity; engineering calculati on; suggesti onIn d u s t r ia l E xp e r i m e n ta l S tu d y of P rod u c t ion of 2gyp sum P ow d e r f rom D e su lfu r ize dG yp sum th rou gh L iq u id P h a P roceDONG Xi u 2q i n 1, ZHAO J i a n 2hua 2, S ONG Shu 2fe ng 2, F U Li 2e 2, 、 Mate

27、rial Co . , L td . , Pingyi 273305, China; 2、 Gyp su m Research I nstitute of opment Center, Pingyi 273305, China Abstract: Overseas research f or p r gyp su m gyp su m thr ough liquid phase p r ocess has been car 2 ried out a l ong ti m e ago, there app licati on . During actual p r oducti on, by a

28、djusting the slurry con 2 centrati on, crystal p ressure, crystal modifier type and dosing, de watering method and drying p r ocess parame 2 ters, 2gyp su m powder is r fr om desulfurized gyp su m, and the indicat ors are better than those defined in the highest level 50 according t o the industrial

29、 standard “ 2type high 2strength gyp su m ” app r oved in 2008, s o that industrial p r oducti on of 2gyp su m powder fr om desulfurized gyp su m is realized .Key words: desulfurized gyp su m; liquid phase p r ocess; p r ocess para meter adjust m ent; 2type high 2strength gyp su m; industrial p r o

30、2 ducti onB r ie f In t rod u c t ion of S t re am e r P la sm a In d u ce d A m m on ia F lu e G a s D e su lp h u r iza t ion a n d D e n it r it ion Te ch n o logy HU Xi a o 2tu 1, DE NG Y ong 2ji a 2(1、 Guangdong J 2TECH Science Devel opment Co . , L td . , Guangzhou 510663, China; 2、 SI N OPEC

31、Nanjing Design I nstitute, Nanjing 210048, China Abstract: Plas ma flue gas desul phurizati on technol ogy is a s ophisticated technol ogy in the at m os pheric field, and is als o an interna 2 ti onal research hots pot . It fully utilizes the str ong oxidizing p r operty of the p las ma free radica

32、l and the che m ical p r operty of a mmonia ab 2 s or p ti on t o realize the desul phurizati on and denitriti on, with byp r oduct of a mmoniu m fertilizer . The p rinci p les of strea mer discharge de 2 sul phurizati on and denitriti on, p r ocess fl ow of the p il ot p lant, and technol ogical fe

33、atures, etc . are outlined . It is als o compared with other flue gas desul phurizati on and denitriti on technol ogies in ter m s of perf or mance and technical economy .Key words: a mmonia p r ocess desul phurizati on and denitriti on; strea mer discharge; brief intr oducti onC u r re n t S ta tu

34、s of R &D a n d D e ve lopm e n t P rosp e c t fo r P o ta ss ium a n d M a gn e s ium S u lfa te F e r t ilize rGUO Ru 2xi n (Tianjin Soda Plant, Tianjin 300450, China Abstract: The hist ory, ore 2for m ing p r ocess, res ource reserve, p r oduct standard, p r oducti on enter p rise and p r oducti on capacity of potas 2 siu m and magnesiu m sulfate fertilizer (langbeinite, p icr omerite is outlined . The R&D p r ogress f or p r oducti on of potassiu m and magne 2 siu m sulfate fertilizer with langbeinite, saline lake brine,