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[摘 要]本文介绍了湿法脱硫和干法脱硫技术各自的特点及几种主要脱硫技术的原理,并介绍了目前普遍采用的烟气脱硫除尘为一体的工艺流程。
[关键词]脱硫存在的问题;烟气脱硫方法
中图分类号:TU198 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)28-0203-01
煤炭在我国一次能源消费结构中占70%以上,耗煤量约30亿t/a,由此导致大量的二氧化硫排放,对环境造成严重的污染。为了减轻污染,改善人类的生存环境,同时促进工业的发展,我国对烟气脱硫技术进行了大量的研究,有些由于其可行性和经济性等原因而未能得到推广使用。
1 我国烟气脱硫存在的问题
1.1烟气脱硫的国产化问题通过引进国外烟气脱硫技术并国产化制造烟气脱硫装置,降低烟气脱硫装置建设投资.减少脱硫成本,来加速我国烟气脱硫的进程是必要的。但不是唯一选择。不可否认国产设备在质量上与国外的设备有一定的差距,有的方面差距还很大,因此,实现工艺技术自主化、设备国产化还需要多方面的共同努力。在实现烟气脱硫国产化存在的主要问题有:研发费用高昂,不确定风险大:国产化依托工程难以实现:火电厂引进的烟气脱硫项目大多重硬件、轻软件,忽视消化和创新,并存在技术重复引进的现象:国内的工程总承包能力差,缺少火电厂烟气脱硫国产化相配套的优惠政策。
1.2烟气脱硫的产业化问题采用烟气脱硫装置控制SO:排放已成为全社会各阶层的共识,我国在控制SO:排放方面取得了显著成绩。但从烟气脱硫产业化、本地化的发展步伐、全面、协调、可持续的科学发展观来看,我国火电厂s0:的控制及烟气脱硫产业化发展仍然存在诸多问题:法规配套性不够,定量要求不明显,可操作性差;脱硫工程长周期稳定性运行性能差、可利用率低:脱硫技术重复、盲目引进.管理不到位,脱硫市场无序竞争、低价竞争,存在质量隐患;脱硫技术的消化吸收、创新方面严重不足.造成脱硫技术的关键部分还只能依靠国外公司.既不利于国内脱硫公司的持续发展。影响了企业的经济效益,又给工程质量和可靠运行带来了隐患。
2脱硫方式
2.1湿法脱硫
湿法脱硫是用液体作吸收剂吸收烟气中的二氧化硫的方法。该法所需设备小、投资低、操作方便、脱硫效率高。但烟气经过湿法脱硫后,温度低、湿度大,排出后会笼罩在烟囱周围地区,且难以扩散。根据所使用的吸收剂的不同,湿法脱硫主要分为氨法、钠法、钙法、双碱脱硫法等。
2.1 氨法
氨法是用氨水为吸收剂吸收烟气中的二氧化硫,其吸收率达80%~90%,中间产物为亚硫酸铵和硫酸铵,该法适用于火电厂锅炉烟道气的处理和氨来源充沛的地区。采用不同的方法处理中间产物,回收硫酸铵、石膏和单体硫等副产物。
2.2 钠法
钠法是用氢氧化钠、碳酸钠或亚硫酸钠水溶液为吸收剂,吸收烟气中的二氧化硫。因为该法具有对二氧化硫吸收速度快,管路和设备不容易堵塞等优点,所以应用比较广泛,吸收液可经无害处理后弃去,或经适当方法处理后获得Na2SO4晶体、CaSO42H2O和S等副产物。
2.3 钙法
钙法又称石灰―石膏法,是用石灰石、生石灰或消石灰的浮浊液为吸收剂吸收烟气中的二氧化硫,生成的亚硫酸钙经空气氧化后可得到石膏。该法所用的吸收剂价廉易得,回收的大量石膏可用作建筑材料,由此被国内、外广泛采用,特别是适用于电石法生产PVC的企业,可利用电石渣液作为吸收液,其脱硫率达75%左右。
2.4 双碱脱硫法
双碱脱硫法即用氢氧化钠作为脱硫剂,氢氧化钙作再生剂。其脱硫率达80%,反应产生的石膏可再利用,氢氧化钠可作为脱硫剂循环使用。对于氨法、钠法、钙法及双碱脱硫法,如果需要回收中间产物,必须先进行除尘再脱硫;如不回收中间产物,脱硫除尘可同时进行。如现普遍采用的脱硫除尘为一体的水膜除尘脱硫塔,旋流塔烟气脱硫除尘技术,还有花岗岩水膜旋流高效脱硫除尘技术。其主要的工艺流程为将含有二氧化硫的烟气送入吸收塔。吸收液由塔顶进入,使烟气与碱性水充分接触,生成物从吸收塔下部流出,上清液可重新自塔顶送入循环使用。当碱性水饱和后,要将其排出,并换入新的碱性水。由于碱性水与二氧化硫的反应产物易结晶析出而堵塞喷头,影响布水的均匀性。现开发的旋流塔烟气脱硫除尘技术,即烟气通过旋流板上一定角度的缝隙时所产生的旋流来切割连续送入的碱性水,使水分散成雾状液滴。液滴与烟气充分接触,液滴中的碱性水与烟气中的二氧化硫起化学反应,把二氧化硫生成物由气相移入液相。这种布水方式的优点是结构简单,对水质要求不高,避免了碱性物质结垢等原因导致进水管端与旋流板缝隙处结垢,不影响布水的均匀性,可供水量大,随水进入的脱硫成分有保证。但碱性水的腐蚀是推广湿法脱硫的主要障碍,有待解决。
2.5干法脱硫
干法脱硫采用固体粉末或颗粒为吸附剂(或反应剂)。干法脱硫后,烟道气仍具有较高的温度(100℃以上),排出后易扩散,但设备庞大、投资高、脱硫效率低、技术难度也较大。干法脱硫主要有活性炭法、活性氧化锰吸收法、催化氧化法以及还原法等。常用的有活性炭法和催化氧化法。
2.6活性炭法
活性炭法是利用活性炭的活性与较大的比表面积使烟气中的SO2在活性炭表面上与氧及水蒸气反应生成硫酸而被吸附:2SO2+2H2O→2H2SO4。在吸附设备中,由于活性炭的工作状态不同,可分为固定床、移动床和流动床活性炭脱硫法等。用水洗脱吸在活性炭表面上的硫酸,其吸收率达98%,回收产物为15%~17%的稀硫酸。水洗脱吸固定床活性炭脱硫设备主要为5个活性炭吸附器,其中4个吸附器进行通气吸附、1个进行脱吸处理,轮换使用。
2.7催化氧化法
以氧化铝为载体,氧化铀、硫酸钾或五氧化二釩等为催化剂,使二氧化硫氧化成无水或78%的硫酸。该法是在高温条件下进行的操作,所需费用较高。但是由于技术上比较成熟,目前国内外对高浓度二氧化硫的烟气治理多采用此法。
煤在炉内燃烧过程中进行脱硫,即在煤中加入固硫剂,使煤在燃烧过程中产生的硫氧化物立即与固硫剂结合,转化为硫酸盐类,固定在炉渣中而不以气态硫氧化物的形式排入大气。其原理是:在固硫添加剂中加入强氧化剂,使二氧化硫转化成三氧化硫,并借助添加剂中的催化剂的作用使三氧化硫生成硫酸盐而进入炉渣中。该种方法方便、经济、简单,固硫添加剂直接与原煤混合入炉,不需要另设脱硫装置就可达到环保的要求。如甘肃某公司生产的固硫添加剂,由60%~98%的固硫剂和2%~40%的固硫催化剂制成。实验证明,煤中的硫质量分数为3%时,尾气中的二氧化硫削减量为47%~57%;含硫质量分数低于1.5%时,该削减量可达65%。
结束语
烟气脱硫过程中添加剂的使用研究表明,通过加人一定量适当的添加剂,既可以提高其脱硫效率,提高脱硫剂的利用率,进而降低运行费用,同时还能减缓钙垢速率.部分添加剂还可起到缓冲液的作用,从而提高系统的可靠性,另外,使用添加剂具有不需附加装置。操作简单、投资少;价格低廉、容易获得、成本低;用量少、使用方便、对脱硫装置操作影响小等优点,因此对添加剂的研究十分有意义。
参考文献
[1] 陈媛, 李强. 燃煤机组烟气脱硫系统应用[J]. 云南电力技术, 2007, 35(2):57-59.
[2] 袁星. 大型燃煤机组湿法烟气脱硫系统总体运行优化的研究[D]. 华北电力大学, 2012.
[关键词]脱硫存在的问题;烟气脱硫方法
中图分类号:TU198 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)28-0203-01
煤炭在我国一次能源消费结构中占70%以上,耗煤量约30亿t/a,由此导致大量的二氧化硫排放,对环境造成严重的污染。为了减轻污染,改善人类的生存环境,同时促进工业的发展,我国对烟气脱硫技术进行了大量的研究,有些由于其可行性和经济性等原因而未能得到推广使用。
1 我国烟气脱硫存在的问题
1.1烟气脱硫的国产化问题通过引进国外烟气脱硫技术并国产化制造烟气脱硫装置,降低烟气脱硫装置建设投资.减少脱硫成本,来加速我国烟气脱硫的进程是必要的。但不是唯一选择。不可否认国产设备在质量上与国外的设备有一定的差距,有的方面差距还很大,因此,实现工艺技术自主化、设备国产化还需要多方面的共同努力。在实现烟气脱硫国产化存在的主要问题有:研发费用高昂,不确定风险大:国产化依托工程难以实现:火电厂引进的烟气脱硫项目大多重硬件、轻软件,忽视消化和创新,并存在技术重复引进的现象:国内的工程总承包能力差,缺少火电厂烟气脱硫国产化相配套的优惠政策。
1.2烟气脱硫的产业化问题采用烟气脱硫装置控制SO:排放已成为全社会各阶层的共识,我国在控制SO:排放方面取得了显著成绩。但从烟气脱硫产业化、本地化的发展步伐、全面、协调、可持续的科学发展观来看,我国火电厂s0:的控制及烟气脱硫产业化发展仍然存在诸多问题:法规配套性不够,定量要求不明显,可操作性差;脱硫工程长周期稳定性运行性能差、可利用率低:脱硫技术重复、盲目引进.管理不到位,脱硫市场无序竞争、低价竞争,存在质量隐患;脱硫技术的消化吸收、创新方面严重不足.造成脱硫技术的关键部分还只能依靠国外公司.既不利于国内脱硫公司的持续发展。影响了企业的经济效益,又给工程质量和可靠运行带来了隐患。
2脱硫方式
2.1湿法脱硫
湿法脱硫是用液体作吸收剂吸收烟气中的二氧化硫的方法。该法所需设备小、投资低、操作方便、脱硫效率高。但烟气经过湿法脱硫后,温度低、湿度大,排出后会笼罩在烟囱周围地区,且难以扩散。根据所使用的吸收剂的不同,湿法脱硫主要分为氨法、钠法、钙法、双碱脱硫法等。
2.1 氨法
氨法是用氨水为吸收剂吸收烟气中的二氧化硫,其吸收率达80%~90%,中间产物为亚硫酸铵和硫酸铵,该法适用于火电厂锅炉烟道气的处理和氨来源充沛的地区。采用不同的方法处理中间产物,回收硫酸铵、石膏和单体硫等副产物。
2.2 钠法
钠法是用氢氧化钠、碳酸钠或亚硫酸钠水溶液为吸收剂,吸收烟气中的二氧化硫。因为该法具有对二氧化硫吸收速度快,管路和设备不容易堵塞等优点,所以应用比较广泛,吸收液可经无害处理后弃去,或经适当方法处理后获得Na2SO4晶体、CaSO42H2O和S等副产物。
2.3 钙法
钙法又称石灰―石膏法,是用石灰石、生石灰或消石灰的浮浊液为吸收剂吸收烟气中的二氧化硫,生成的亚硫酸钙经空气氧化后可得到石膏。该法所用的吸收剂价廉易得,回收的大量石膏可用作建筑材料,由此被国内、外广泛采用,特别是适用于电石法生产PVC的企业,可利用电石渣液作为吸收液,其脱硫率达75%左右。
2.4 双碱脱硫法
双碱脱硫法即用氢氧化钠作为脱硫剂,氢氧化钙作再生剂。其脱硫率达80%,反应产生的石膏可再利用,氢氧化钠可作为脱硫剂循环使用。对于氨法、钠法、钙法及双碱脱硫法,如果需要回收中间产物,必须先进行除尘再脱硫;如不回收中间产物,脱硫除尘可同时进行。如现普遍采用的脱硫除尘为一体的水膜除尘脱硫塔,旋流塔烟气脱硫除尘技术,还有花岗岩水膜旋流高效脱硫除尘技术。其主要的工艺流程为将含有二氧化硫的烟气送入吸收塔。吸收液由塔顶进入,使烟气与碱性水充分接触,生成物从吸收塔下部流出,上清液可重新自塔顶送入循环使用。当碱性水饱和后,要将其排出,并换入新的碱性水。由于碱性水与二氧化硫的反应产物易结晶析出而堵塞喷头,影响布水的均匀性。现开发的旋流塔烟气脱硫除尘技术,即烟气通过旋流板上一定角度的缝隙时所产生的旋流来切割连续送入的碱性水,使水分散成雾状液滴。液滴与烟气充分接触,液滴中的碱性水与烟气中的二氧化硫起化学反应,把二氧化硫生成物由气相移入液相。这种布水方式的优点是结构简单,对水质要求不高,避免了碱性物质结垢等原因导致进水管端与旋流板缝隙处结垢,不影响布水的均匀性,可供水量大,随水进入的脱硫成分有保证。但碱性水的腐蚀是推广湿法脱硫的主要障碍,有待解决。
2.5干法脱硫
干法脱硫采用固体粉末或颗粒为吸附剂(或反应剂)。干法脱硫后,烟道气仍具有较高的温度(100℃以上),排出后易扩散,但设备庞大、投资高、脱硫效率低、技术难度也较大。干法脱硫主要有活性炭法、活性氧化锰吸收法、催化氧化法以及还原法等。常用的有活性炭法和催化氧化法。
2.6活性炭法
活性炭法是利用活性炭的活性与较大的比表面积使烟气中的SO2在活性炭表面上与氧及水蒸气反应生成硫酸而被吸附:2SO2+2H2O→2H2SO4。在吸附设备中,由于活性炭的工作状态不同,可分为固定床、移动床和流动床活性炭脱硫法等。用水洗脱吸在活性炭表面上的硫酸,其吸收率达98%,回收产物为15%~17%的稀硫酸。水洗脱吸固定床活性炭脱硫设备主要为5个活性炭吸附器,其中4个吸附器进行通气吸附、1个进行脱吸处理,轮换使用。
2.7催化氧化法
以氧化铝为载体,氧化铀、硫酸钾或五氧化二釩等为催化剂,使二氧化硫氧化成无水或78%的硫酸。该法是在高温条件下进行的操作,所需费用较高。但是由于技术上比较成熟,目前国内外对高浓度二氧化硫的烟气治理多采用此法。
煤在炉内燃烧过程中进行脱硫,即在煤中加入固硫剂,使煤在燃烧过程中产生的硫氧化物立即与固硫剂结合,转化为硫酸盐类,固定在炉渣中而不以气态硫氧化物的形式排入大气。其原理是:在固硫添加剂中加入强氧化剂,使二氧化硫转化成三氧化硫,并借助添加剂中的催化剂的作用使三氧化硫生成硫酸盐而进入炉渣中。该种方法方便、经济、简单,固硫添加剂直接与原煤混合入炉,不需要另设脱硫装置就可达到环保的要求。如甘肃某公司生产的固硫添加剂,由60%~98%的固硫剂和2%~40%的固硫催化剂制成。实验证明,煤中的硫质量分数为3%时,尾气中的二氧化硫削减量为47%~57%;含硫质量分数低于1.5%时,该削减量可达65%。
结束语
烟气脱硫过程中添加剂的使用研究表明,通过加人一定量适当的添加剂,既可以提高其脱硫效率,提高脱硫剂的利用率,进而降低运行费用,同时还能减缓钙垢速率.部分添加剂还可起到缓冲液的作用,从而提高系统的可靠性,另外,使用添加剂具有不需附加装置。操作简单、投资少;价格低廉、容易获得、成本低;用量少、使用方便、对脱硫装置操作影响小等优点,因此对添加剂的研究十分有意义。
参考文献
[1] 陈媛, 李强. 燃煤机组烟气脱硫系统应用[J]. 云南电力技术, 2007, 35(2):57-59.
[2] 袁星. 大型燃煤机组湿法烟气脱硫系统总体运行优化的研究[D]. 华北电力大学, 2012.