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煙氣脫硫技術概述
2016/11/17 閱讀次數:[1468]

為了治理日益惡化的大氣環境,控制SO2的排放勢在必行,我國已進行了多種脫硫技術的研究及應用。燃煤脫硫根據具體情況可分為三大類:燃燒前脫硫、燃燒中脫硫和燃燒后脫硫。

燃燒前脫硫

燃燒前脫硫方法有機械脫硫、化學脫硫、電磁脫硫、細菌脫硫、超聲脫硫等。


機械脫硫法在實際中得到了應用,如跳汰機脫硫、浮選機脫硫、搖床脫硫、旋流器脫硫、螺旋選礦機脫硫等。機械脫硫是根據煤中硫化鐵硫(FeS2)等含硫化合物與煤比重不同而將其除去,這種方法的脫硫效率取決于FeS2等物質的顆粒大小及煤中無機硫的含量。洗選法不能脫除有機硫及在煤中嵌布很細的硫化鐵硫。

化學方法,煤的熱解和加氫熱解脫硫是根據原煤中使硫存在的化學鍵Fe-S和C-S與C-C相比不穩定,在熱解條件下很容易脫離而生成氣相硫化物H2S或CaS,煤的熱解和加氫熱解就是利用這一特征脫除煤中的硫分。

電化學法是借助煤在電解槽發生電化學氧化和還原反應,將煤中黃鐵礦和有機硫氧化成可溶性硫化物或將煤還原加氫,從而達到脫硫效果。

生物脫硫技術是利用微生物參一與鐵和硫化合物的氧化作用,使硫鐵礦降解,細菌作用將Fe2+氧化為Fe3+ ,單質硫由于細菌作用而氧化為硫酸。該工藝目前尚未獲得大規模應用,不過,隨著生物技術的突破發展,該工藝具有良好的發展前景。

微波法是因微波能激發煤中硫化物同浸提劑反應而脫硫。

燃燒中脫硫

燃燒中脫硫和燃燒后脫硫即煙氣脫硫一般是在燃燒室中和尾部煙道中加入脫硫劑來實現的。燃燒中脫硫是在燃燒產生的高溫氣氛下,脫硫劑與SO2氣體分子發生化學反應,因此燃燒中脫硫是伴隨著燃料燃燒一起完成的。燃燒中脫硫一般以石灰石(主要成分為CaCO3)作為脫硫劑,將其破碎到合適顆粒度后噴入鍋爐內,CaCO3在高溫下分解成CaO和CO2,煙氣中的SO2與CaO反應,完成SO2的爐內吸收過程:若在還原性氣氛下,石灰或石灰石就會和煤燃燒產生的H2S反應,生成CaS,遇氧即被氧化成CaSO4。石灰石一般在800-850℃可以得到****的脫硫效率,爐溫高于1200℃時,已生成的CaS04會分解出SO2,導致脫硫效果不理想。向爐膛內加入石灰石脫硫的****燃燒方式是流化床燃燒技術(CFBC )。只需要在其燃燒的過程中直接噴入石灰石,這種工藝設備投資和運行成本都很低,在Ca/S為2的時候,固硫率可達到70%以上。

燃燒后脫硫
煙氣脫硫FGD (Flue Gas Desulfurization)是當今****上普遍采用的SO2排放控制方法。煙氣脫硫是指從鍋爐排放的煙氣中脫除SO2污染物,這種脫硫方法不影響爐內燃燒和換熱。按反應產物的物質形態(液態、固態)可分為濕法、半干法和千法煙氣脫硫(Wet, Semi-dry and Dry FGD)三種。濕法煙氣脫硫技術占85%左右,其中石灰石一石膏法約占36.7%,其它濕法脫硫技術約占48.3%,噴霧干燥脫硫技術約占8.4%;吸收劑再生脫硫法約占3.41%;爐內噴射吸收劑及尾部增濕活化脫硫技術約占1.9%;其它技術還有循環流化床煙氣脫硫、電子束脫硫、活性碳吸附脫硫、海水脫硫、氧化銅法、催化氧化和還原法脫硫等。

濕法脫硫是在煙道末端,采用漿液劑洗滌煙氣,脫硫劑和脫硫產物均為濕態,反應在溶液中進行,鈣利用率高,脫硫效率可以達到90%以上,是目前國內外大型鍋爐****的脫硫工藝,但其投資大,運行費用高,廢水難處理,需裝設除霧器或專門的再熱裝置。濕法脫硫工藝主要有石灰石/石灰一石膏(拋棄)法、簡易濕法、雙堿法、海水脫硫、氧化鎂法、濕式氨法、石灰一鎂法、堿式硫酸鋁法等。采用的脫硫劑有鈣基、鎂基、氨基、鈉基脫硫劑等。

干法煙氣脫硫過程脫硫吸收和產物處理均在干狀態下進行,具有設備腐蝕小、凈化后煙溫高而利于煙囪排氣擴散等優點,但脫硫效率低、反應速度較慢、設備龐大。多數干法脫硫技術還能同時脫除煙氣中含有的NOX,即脫硫脫硝一體化,具有廣闊的應用前景。目前正在使用或開發的此類工藝有爐內或煙道噴射脫硫、氧化銅法、電子束照射法、活性炭吸附法、催化氧化和還原法等。

半干法煙氣脫硫技術是利用噴霧干燥原理,在吸收劑漿液噴入吸收塔以后,一方面吸收劑與煙氣中的SO2發生化學反應,生成固體灰渣;另一方面煙氣將熱量傳遞給吸收劑使之不斷干燥。在塔內脫硫反應后形成的廢渣為固體粉塵狀,一部分在塔內分離,另一部分隨脫硫后煙氣進入電除塵器。此過程包含漿液(水)的霧化、(漿)液滴的干燥、SO2與脫硫劑的反應(包含氣液反應、氣固反應)、脫硫灰的分離循環等重要環節。粉狀脫硫劑及增濕水分別噴入脫硫反應塔中,或脫硫劑與水首先制成漿液,噴入脫硫反應塔中,都屬于半干法煙氣脫硫的范疇,前一類為噴粉增濕類,后一類為噴漿類。國外研究者從十多年前就開始進行半干法煙氣脫硫技術的研究,開發出多種半干法脫硫工藝,成為石灰石一石膏濕法脫硫技術的有益補充,并投入商業運行,積累了豐富的運行經驗。半干法煙氣脫硫技術有芬蘭Tampella鍋爐制造公司和IVO電力公司合作開發的爐內噴鈣尾部增濕活化技術(LIFAC ),美國Babcock Wilcox ( B&w)公司、Ohio Edison公司、CONSOL.Inc公司共同開發的石灰石噴射多級燃燒技術(LIMB),德國魯奇公司( Lurgi)循環流化床煙氣脫硫技術(CFB-FGD ),德國的Wulff公司回流式循環流化床煙氣脫硫工藝(RCFB),丹麥FLS公司氣體懸浮吸收法煙氣脫硫技術 (GSA),丹麥NIRO公司旋轉噴霧干燥煙氣脫硫技術(SDA ),瑞典ABB公司新型一體化(NID )煙氣脫硫裝置,Bechtet公司有限區域彌散煙氣脫硫技術(CZD-FGD)顆粒噴動床煙氣脫硫工藝(Powder-Particle Spouted Bed)以及Consol公司開發的“Cool Side”工藝、D.B公司開發的“HALT”工藝,EPRI開發的"DryInjection”工藝等。

國內許多單位相繼開發出適合我國國情的半干法煙氣脫硫技術,并在實驗室研究的基礎上,應用在一批中小鍋爐脫硫示范工程上,如清華大學中溫干法煙氣脫硫和蒸汽活化技術、東南大學CFB-FGD技術、哈爾濱電站設備成套設計研究所爐內噴鈣爐后噴水增濕活化技術等,山東大學自行研制開發的雙循環流化床煙氣脫硫技術,哈爾濱工業大學自行開發的復合噴動流態化煙氣脫硫技術等。


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