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文檔簡介
1、環保企業必看的14種煙氣脫硫技術國內外已經建成的煙氣脫硫設施以燃煤電廠居多,脫硫技術的 研究也以電廠為主,石油煉化企業脫硫技術研究可在一定程度上 借鑒電廠煙氣脫硫已有的成熟技術。目前,按副產物的形態,煙 氣脫硫技術可分為濕法、干法、半干法三種。一、14種煙氣脫硫技術詳解濕法煙氣脫硫技術(WFGD)吸收劑在液態下與S02反響 脫硫 產物也為液態。該法脫硫效率高、運行穩定,但投資和運行維護 費用高、系統復雜、脫硫后產物較難處理、易造成二次污染。干法煙氣脫硫技術(DFGD)脫硫吸收和產物處理均在干狀態下 進行。該法系統簡單、無污水和廢酸排出、設備腐蝕小、運行費 用低,但脫硫效率較低。半干法煙氣脫硫技
2、術(SDFGD)半干法吸取了濕法和干法的優點,脫硫劑在濕態下脫硫,脫硫產物以干態排出。點,脫硫劑在濕態下脫硫,脫硫產物以干態排出。該法既具有濕法脫硫反響速度快、脫硫效率高的優點,又具有干法無污水和廢 酸排出、硫后產物易于處理的優點。同時脫硫脫硝甚至脫C02及有毒金屬(Hg , Pb等)的聯合處理 工藝深受重視。隨著科學技術的開展,大量最新的工程理論及技 術被引入煙氣治理領域,如:高效液相催化氧化法、電化學法、 膜別離技術以及氣體液化技術等。這些新技術、新觀念的引入, 必定促進技術成熟、工藝可行的新型煙氣治理技術不斷涌現。我 國是個燃煤大國,大氣中87%的二氧化硫和70%的氮氧化合物 及79%的
3、粉塵來源于燃燒過程,如何選擇高效低投資的煙氣治理 方案,是環保工作者面臨的重大課題。應該看到,二氧化硫一方 面是酸雨的罪魁禍首,另一方面,它又是珍貴的硫資源。濕法煙氣脫硫技術優點:濕法煙氣脫硫技術為氣液反響,反響 速度快,脫硫效率高,一般均高于90% ,技術成熟,適用面廣。 濕法脫硫技術比擬成熟,生產運行平安可靠,在眾多的脫硫技術 中,始終占據主導地位,占脫硫總裝機容量的80%以上。缺 點:生成物是液體或淤渣,較難處理,設備腐蝕性嚴重,洗滌后 煙氣需再熱,能耗高,占地面積大,投資和運行費用高、系統 復雜、設備龐大、耗水量大、一次性投資高,一般適用于大型電 廠。分類:常用的濕法煙氣脫硫技術有石灰
4、石-石膏法、間接的石 灰石-石膏法、檸檬吸收法等。1、石灰石/石灰-石膏法原理:是利用石灰石或石灰漿液吸收煙 氣中的SO2 ,生成亞硫酸鈣,經別離的亞硫酸鈣(CaO3S)可 以拋棄,也可以氧化為硫酸鈣(CaSO4),以石膏形式回收。 這是目前世界上技術最成熟、運行狀況最穩定的脫硫工藝,脫硫 效率到達90%以上。2、間接石灰石-石膏法常見的間接石灰石-石膏法有:鈉堿雙 堿法、堿性硫酸鋁法和稀硫酸吸收法等。原理:鈉堿、堿性氧化 鋁(AI2O3.nH2O)或稀硫酸(H2SO4)吸收SO2 ,生成的吸收液 與石灰石反響而得以再生,并生成石膏。該法操作簡單,二次污 染少,無結垢和堵塞問題,脫硫效率高,但
5、是生成的石膏產品質 量較差。3、檸檬吸收法原理:檸檬酸(H3c6H507卜20)溶液具有較好 的緩沖性能,當S02氣體通過檸檬酸鹽液體時,煙氣中的S02 與水中H+發生反響生成H2SO3絡合物,S02吸收率在99% 以上。這種方法僅適于低濃度S02煙氣,而不適于高濃度S02 氣體吸收,應用范圍比擬窄。另外,還有海水脫硫法、磷鉉復肥 法、液相催化法等濕法煙氣脫硫技術。干法煙氣脫硫技術優點:干法煙氣脫硫技術為氣同反響,相對 于濕法脫硫系統來說,具有設備簡單、占地面積小、投資和運行 費用較低、操作方便、能耗低、生成物便于處置、無污水處理系 統等優點。缺點:反響速度慢,脫硫率低,先進的可達6080%。
6、但目前此種方法脫硫效率較低,吸收劑利用率低,磨損、結垢現 象比擬嚴重,在設備維護方面難度較大,設備運行的穩定性、可 靠性不高,且壽命較短,限制了此種方法的應用。分類:常用的 干法煙氣脫硫技術有活性炭吸附法、電子束輻射法、荷電干式吸 收劑噴射法、金屬氧化物脫硫法等。典型的干法脫硫系統是將脫 硫劑(如石灰石、白云石或消石灰)直接噴入爐內。以石灰石為例, 在高溫下燃燒時,脫硫劑燃燒后形成多孔的氧化鈣顆粒,它和煙 氣中的SO2反響生成硫酸鈣,到達脫硫的目的。4、活性炭吸附法原理:SO2被活性炭吸附并被催化氧化為三 氧化硫(SO3),再與水反響生成H2SO4 ,飽和后的活性炭可通 過水洗或加熱再生,同時
7、生成稀H2SO4或高濃度SO2。可獲得 副產品H2SO4 ,液態S02和單質S ,即可以有效地控制S02 的排放,又可以回收硫資源。該技術經西安交通大學對活性炭進 行了改進,開發出本錢低、選擇吸附性能強的ZL30 , ZIAO ,進 一步完善了活性炭的工藝,使煙氣中S02吸附率到達95.8% , 到達國家排放標準。5、電子束輻射法原理:用高能電子束照射煙氣,生成大量的 活性物質,將煙氣中的S02和氮氧化物氧化為S03和二氧化氮 (N02),進一步生成H2SO4和硝酸(NaN03),并被氨(NH3)或 石灰石(CaC03)吸收劑吸收。6、荷電干式吸收劑噴射脫硫法原理:吸收劑以高速流過噴射 單元產
8、生的高壓靜電電暈充電區,使吸收劑帶有靜電荷,當吸收 劑被噴射到煙氣流中,吸收劑因帶同種電荷而互相排斥,外表充 分暴露,使脫硫效率大幅度提高。此方法為干法處理,無設備污 染及結垢現象,不產生廢工業煙氣脫硫技術研究進展水廢渣,副 產品還可以作為肥料使用,無二次污染物產生,脫硫率大于90% , 而且設備簡單,適應性比擬廣泛。但是此方法脫硫靠電子束加速 器產生高能電子;對于一般的大型企業來說,需大功率的電子槍, 對人體有害,故還需要防輻射屏蔽,所以運行和維護要求高。四 川成都熱電廠建成一套電子脫硫裝置,煙氣中SO2的脫硫到達國 家排放標準。7、金屬氧化物脫硫法原理:根據S02是一種比擬活潑的氣體 的特
9、性,氧化性(MnO)、氧化鋅(ZnO)、氧化鐵(Fe3O4)、氧化 銅(CuO)等氧化物對S02具有較強的吸附性,在常溫或低溫下, 金屬氧化物對S02起吸附作用,高溫情況下,金屬氧化物與 S02發生化學反響,生成金屬鹽。然后對吸附物和金屬鹽通過熱 分解法、洗滌法等使氧化物再生。這是一種干法脫硫方法,雖然 沒有污水、廢酸,不造成污染,但是此方法也沒有得到推廣,主 要是因為脫硫效率比擬低,設備龐大,投資比擬大,操作要求較 高,本錢高。該技術的關鍵是開發新的吸附劑。以上幾種S02 煙氣治理技術目前應用比擬廣泛,雖然脫硫率比擬高,但是工藝 復雜,運行費用高,防污不徹底,造成二次污染等缺乏,與我國 實現
10、經濟和環境和諧開展的大方針不相適應,故有必要對新的脫 硫技術進行探索和研究。半干法煙氣脫硫技術半干法脫硫包括噴霧干燥法脫硫、半干半 濕法脫硫、粉末-顆粒噴動床脫硫、煙道噴射脫硫等。8、噴霧干燥法噴霧干燥脫硫方法是利用機械或氣流的力量將 吸收劑分散成極細小的霧狀液滴,霧狀液滴與煙氣形成比擬大的 接觸外表積,在氣液兩相之間發生的一種熱量交換、質量傳遞和 化學反響的脫硫方法。一般用的吸收劑是堿液、石灰乳、石灰石 漿液等,目前絕大多數裝置都使用石灰乳作為吸收劑。一般情況 下,此種方法的脫硫率65%85%。其優點:脫硫是在氣、液、 固三相狀態下進行,工藝設備簡單,生成物為干態的CaS04s CaS04
11、,易處理,沒有嚴重的設備腐蝕和堵塞情況,耗水也比擬 少。缺點:自動化要求比擬高,吸收劑的用量難以控制,吸收效 率不是很高。所以,選擇開發合理的吸收劑是解決此方法面臨的 新難題。9、半干半濕法半干半濕法是介于濕法和干法之間的一種脫硫 方法,其脫硫效率和脫硫劑利用率等參數也介于兩者之間,該方 法主要適用于中小鍋爐的煙氣治理。這種技術的特點是:投資少、 運行費用低,脫硫率雖低于濕法脫硫技術,但仍可到達70%tn , 并且腐蝕性小、占地面積少,工藝可靠。工業中常用的半干半濕 法脫硫系統與濕法脫硫系統相比,省去了制漿系統,將濕法脫硫 系統中的噴入Ca(0H)2:水溶液改為噴入CaO或Ca(OH)2粉 末
12、和水霧。與干法脫硫系統相比,克服了爐內噴鈣法S02和CaO 反響效率低、反響時間長的缺點,提高了脫硫劑的利用率,且工 藝簡單,有很好的開展前景。10、粉末一顆粒噴動床半干法煙氣脫硫法技術原理:含SO2 的煙氣經過預熱器進入粉粒噴動床,脫硫劑制成粉末狀預先與水 混合,以漿料形式從噴動床的頂部連續噴入床內,與噴動粒子充 分混合,借助于和熱煙氣的接觸,脫硫與干燥同時進行。脫硫反 應后的產物以干態粉末形式從別離器中吹出。這種脫硫技術應用 石灰石或消石灰做脫硫劑。具有很高的脫硫率及脫硫劑利用率, 而且對環境的影響很小。但進氣溫度、床內相對濕度、反響溫度 之間有嚴格的要求,在漿料的含濕量和反響溫度控制不當
13、時,會 有脫硫劑粘壁現象發生。11、煙道噴射半干法煙氣脫硫該方法利用鍋爐與除塵器之間 的煙道作為反響器進行脫硫,不需要另外加吸收容器,使工藝投 資大大降低,操作簡單,需場地較小,適合于在我國開發應用。 半干法煙道噴射煙氣脫硫即往煙道中噴人吸收劑漿液,漿滴邊蒸 發邊反響,反響產物以干態粉末出煙道。脫硫新技術最近幾年,科技突飛猛進,環境問題已提升到法 律高度。我國的科技工作者研制出了一些新的脫硫技術,但大多 還處于試驗階段,有待于進一步的工業應用驗證。12、硫化堿脫硫法由Outokumpu公司開發研制的硫化堿脫 硫法主要利用工業級硫化納作為原料來吸收S02工業煙氣,產品 以生成硫磺為目的。反響過程
14、相當復雜,有Na2s04、Na2s03、 Na2s203、S、Na2sx等物質生成,由生成物可以看出過程耗能 較高,而且副產品價值低,華南理工大學的石林經過研究說明過 程中的各種硫的化合物含量隨反響條件的改變而改變,將溶液pH 值控制在5.56.5之間,加入少量起氧化作用的添加劑TFS,那么 產品主要生成Na2s203 ,過濾、蒸發可得到附加值高的5H20. Na2S203 ,而且脫硫率高達97% ,反響過程為:SO2 + Na2S = Na2s203 + S。此種脫硫新技術已通過中試,正在推 廣應用。13、膜吸收法以有機高分子膜為代表的膜別離技術是近幾年 研究出的一種氣體別離新技術,已得到廣
15、泛的應用,尤其在水的 凈化和處理方面。中科院大連物化所的金美等研究員創造性地利 用膜來吸收脫出S02氣體,效果比擬顯著,脫硫率達90%。過 程是:他們利用聚丙烯中空纖維膜吸收器,以NaOH溶液為吸收 液,脫除SO2氣體,其特點是利用多孔膜將氣體SO2氣體和 NaOH吸收液分開,SO2氣體通過多孔膜中的孔道到達氣液相界 面處,SO2與NaOH迅速反響,到達脫硫的目的。此法是膜分 離技術與吸收技術相結合的一種新技術,能耗低,操作簡單,投 資少。14、微生物脫硫技術根據微生物參與硫循環的各個過程,并 獲得能量這一特點,利用微生物進行煙氣脫硫,其機理為:在有 氧條件下,通過脫硫細菌的間接氧化作用,將煙
16、氣中的S02氧化 成硫酸,細菌從中獲取能量。生物法脫硫與傳統的化學和物理脫 硫相比,基本沒有高溫、高壓、催化劑等外在條件,均為常溫常 壓下操作,而且工藝流程簡單,無二次污染。國外曾以地熱發電 站每天脫除5t量的H2s為基礎;計算微生物脫硫的總費用是常規 濕法50%。無論對于有機硫還是無機硫,一經燃燒均可生成被微 生物間接利用的無機硫S02 ,因此,開展微生物煙氣脫硫技術,很具有潛力。四川大學的王安等人在實驗室條件下,選用氧化亞鐵桿菌進行脫硫研究,在較低的液氣比下,脫硫率達98%。二、技術開展趨勢煙氣脫硫技術開展趨勢目前已有的各種技術都有自己的優勢 和缺陷,具體應用時要具體分析,從投資、運行、環保等各方面 綜合考慮來選擇一種適合的脫硫技術。隨著科技的開展,某一項 新技術韻產生都會涉及到很多不同的學科,因此,留意其他學 科的最新進展與研究成果,并把它們應用到煙氣脫硫技術中是開 發新型煙氣脫硫技術的重要途徑,例如微生物脫硫、電子束法脫 硫等脫硫新技術,由于他們各自獨特的特點都將會有很大的開展 空間。隨著人們對環境治理的日益重視和工業煙氣
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