煙氣脫硫在我國的發(fā)展現(xiàn)狀及研究進(jìn)展.doc

煙氣脫硫在我國的發(fā)展現(xiàn)狀及研究進(jìn)展摘要：介紹國內(nèi)二氧化硫的污染現(xiàn)狀、我國煙氣脫硫的現(xiàn)狀評述主要的已經(jīng)工業(yè)應(yīng)用的脫硫工藝技術(shù)，總結(jié)煙氣脫硫技術(shù)的一些最新研究進(jìn)展情況，最后展望了未來煙氣脫硫技術(shù)的發(fā)展方向及趨勢關(guān)鍵詞：煙氣,脫硫,進(jìn)展眾所周知，煤炭在我國的能源結(jié)構(gòu)占主導(dǎo)地位的狀況已持續(xù)了幾十年，近年來隨著石油天然氣和水能開發(fā)量的增加，煤炭在能源結(jié)構(gòu)中的比例有所減少，但其主導(dǎo)地位仍未改變，其消費(fèi)量占一次能源總消費(fèi)量的70左右，這種局面在今后相當(dāng)長時(shí)問內(nèi)不會(huì)改變，目前燃煤S02排放量占S02 總排放量的90以上，1995年我困超過美國成為世界SO2 排放第一大國，根據(jù)2004年中國環(huán)境情況公報(bào)，2004年全國S02排放量為22549萬噸，比2003年增長了45， 2006年8月3號(hào)國家環(huán)?？偩衷谛侣劙l(fā)布會(huì)上透露，2005 年全國S02排放總量高達(dá)2549萬噸。“十一五”規(guī)劃綱要明確提出，到2010年，全國S02排放總量將比“十五” 期末減少10，排放總量必須控制在2295萬噸。SO2主要來源是金屬冶煉工業(yè)和能源工業(yè)，尤其是燃煤電廠和工業(yè)鍋爐，故對冶煉廠、火電廠的治理是今后環(huán)保工作的重點(diǎn)?？刂芐02排放的技術(shù)研究與開發(fā)從20世紀(jì)50年代開始，至今脫硫技術(shù)已達(dá)200多種。根據(jù)脫硫過程所處的不同階段，可分為燃燒前脫硫(如沈煤，固硫技術(shù)等)，燃燒中脫硫(如爐內(nèi)噴鈣技術(shù))和燃燒后脫硫即煙氣脫硫，其中煙氣脫硫技術(shù)是目前控制大氣中SO2排放最有效和應(yīng)用最廣的一頸脫硫技術(shù)。煙氣脫硫按照脫硫方式和產(chǎn)物的處理形式劃分，可分為干法、半干法和濕法3類。l 煙氣脫硫的發(fā)展現(xiàn)狀11濕法煙氣脫硫濕法煙氣脫硫是凈化煙氣中S02的最重要的應(yīng)用最廣泛的方法，約占總處理量的80%。濕法煙氣脫硫通常是指用液體或漿液吸收凈化煙氣中的S02，因此濕法煙氣脫硫也被稱為吸收法。該法具有技術(shù)成熟，效率高等優(yōu)點(diǎn)，但系統(tǒng)龐大，投資運(yùn)行成本都很高，脫硫后產(chǎn)物處理困難，易造成二次污染等問題。該法主要適用于大型燃煤電站鍋爐的煙氣脫硫。111石灰石-石膏法該法是目前世界上技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛的一種脫硫技術(shù)，該工藝主要采用石灰石石灰作為脫硫劑，經(jīng)破碎磨細(xì)成粉狀，與水混合攪拌成吸收漿液。其主要反應(yīng)為煙氣中的S02先溶解于吸收液中，離解成曠和HS03-，HS03-被強(qiáng)制氧化成硫酸根后與石灰石或石灰洗滌劑進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物硫酸鈣在洗滌液中沉淀下來，經(jīng)分離后即可拋棄，也可以石膏形式回收，其總反應(yīng)化學(xué)式如下：2S02(g)+2CaC03(s)+02(g)+4H20(I)2CaS042H20(s)+2C02(g)該法脫硫效率高于95，吸收劑利用率一般不低于 90工作可靠性高，對煤種適應(yīng)性強(qiáng)。不過，該法投資運(yùn)行成本高，占地面積大，系統(tǒng)復(fù)雜，設(shè)備損耗和防腐方面的研究也有待加強(qiáng)。112氨水洗滌法該法屬回收法，工藝以氨水為吸收劑，副產(chǎn)物為硫酸銨化肥。含硫煙氣經(jīng)換熱器冷卻，預(yù)洗滌器洗滌除去HCI和 HF，洗滌后煙氣經(jīng)過兩級脫硫洗滌器除去其中的SO2，洗滌中產(chǎn)生的濃度約30的硫酸銨溶液町以送到化肥廠一進(jìn)一步處理或直接作液體氮肥出售，也可將溶液進(jìn)一步濃縮蒸發(fā)干燥加工成顆粒、晶體或塊狀化肥出售。從經(jīng)濟(jì)方面來看，該法是目前已有回收法煙氣脫硫技術(shù)中最好的。但是，在煙氣脫硫領(lǐng)域，氨法的發(fā)展相當(dāng)緩慢，由于有大量粉塵，脫硫產(chǎn)品經(jīng)過除塵后，必須經(jīng)凈化后才能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。I2半干法煙氣脫硫半干法脫硫劑在干燥狀態(tài)下脫硫，在濕狀態(tài)下再生或者在濕狀態(tài)下脫硫，在于狀態(tài)下處理脫硫產(chǎn)物的煙氣脫硫技術(shù)。特別是在濕狀態(tài)下脫硫在干狀態(tài)下處理脫硫產(chǎn)物的半干法，以其既具有濕法脫硫速度快，效率高的優(yōu)點(diǎn)，又具有干法無污水和廢酸排出，脫硫后產(chǎn)物易于處理的優(yōu)點(diǎn)而受到人們廣泛的關(guān)注121噴霧干燥法(SDA)該法是最重要的一種半干法脫硫工藝，由美國JOY公司和丹麥NIRO公司開發(fā)，是除石灰石一石膏法外占有率最高的煙氣脫硫方法。該法通過高速旋轉(zhuǎn)噴霧頭將石灰漿噴入噴霧干燥器，與煙氣中S02充分接觸并起中和反應(yīng)，利用煙氣中余熱使石灰漿液中水分蒸發(fā)，脫硫后的煙氣經(jīng)除塵器除塵后排放。為了提高脫硫吸收劑的利用率，一般將部分除塵器收集物加入制漿系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)利用。該工藝有3種不同的霧化形式可供選擇：第一類為旋轉(zhuǎn)噴霧輪霧化，利用高速旋轉(zhuǎn)的離心力把液體霧化：第二類是壓力式霧化器，通過高壓泵，產(chǎn)生2940 kPa以上的壓力，達(dá)到霧化效果；第三類是氣流式霧化器，利用一般的具有壓力的氣流把液體吹散成膜，再撕裂成條，直至徹底粉碎，達(dá)到霧化目的。一股用空壓機(jī)提供堆縮氣流。該法工藝流程較為簡單，占地面積小，投資運(yùn)行費(fèi)用不高；脫硫產(chǎn)物為干態(tài)易處理，無廢水排放。缺點(diǎn)是維護(hù)復(fù)雜，塔壁及塔底積灰嚴(yán)重，腐蝕問題是技術(shù)關(guān)鍵，該法適用于中小機(jī)組及含硫量低于2的中低硫煤。122基于循環(huán)流態(tài)化技術(shù)的脫硫工藝20世紀(jì)80年代德國魯奇公司最早開發(fā)應(yīng)用了循環(huán)流化床煙氣脫硫工藝(CFBFGD)，在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來的商業(yè)化技術(shù)有德國Wulff公司的RCFB工藝，丹麥FLS公司的 GSA工藝，ABB公司的NID工藝。無論從運(yùn)行機(jī)制還是系統(tǒng)流程看，上述幾種工藝都很相似：熟煙氣從反應(yīng)器底部進(jìn)入，在增濕降溫的同時(shí)與加入的鈣基脫硫劑劇烈混合，吸收反應(yīng)產(chǎn)物及未反應(yīng)完全的脫硫劑經(jīng)后續(xù)除塵裝置收集后循環(huán)使用；反應(yīng)器內(nèi)維持高濃度的呈流化狀態(tài)的吸收劑，反應(yīng)表面人且不斷更新：可獲得較高的脫硫率和吸收劑利用率。該工藝從機(jī)理層面而言具有以下特點(diǎn)：固體吸收劑顆粒停留時(shí)間長；同體吸收劑與煙氣問的傳熱傳質(zhì)交換強(qiáng)烈； 固體吸收劑內(nèi)的傳質(zhì)過程強(qiáng)烈；固體吸收劑的利用率高； 運(yùn)行溫度可降至露點(diǎn)附近。同時(shí)該工藝也存在一些不足：由于固體物料濃度較高，增大了除塵器負(fù)荷，系統(tǒng)阻力相對較大；運(yùn)行費(fèi)用與普通噴霧干燥差不多：脫硫副產(chǎn)品的利用問題尚需進(jìn)一步地開發(fā)研列。浙江衢州化工廠采用浙江菲達(dá)機(jī)電公司從ABB公司引進(jìn)的NID技術(shù)，對其一臺(tái)280 th 粉煤鍋爐實(shí)施脫硫工程，于2001年2月正式投運(yùn)，設(shè)計(jì)脫硫效率為85。由武漢凱迪電力股份有限公司承接的廣州恒運(yùn)電廠210 MW機(jī)組煙氣脫硫項(xiàng)目，引進(jìn)了德國 WULFF公司RCFB脫硫技術(shù)，由wULFF公司完成基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，兩公司聯(lián)合供貨完成該項(xiàng)目。該脫硫工程2003年2月通過廣州市環(huán)保局驗(yàn)收，各項(xiàng)排放指標(biāo)均達(dá)到國家環(huán)保要求，鈣硫比小于等于13時(shí)脫硫效率大于90，粉塵排放控制在100 mgm3以下。13干法煙氣脫硫干法煙氣脫硫是指加入的脫硫劑為干態(tài)，脫硫產(chǎn)物仍為干態(tài)的脫硫工藝，該法具有無廢水廢酸排出，設(shè)各腐蝕小，煙氣在凈化過程中無明顯溫降，凈化后煙溫高利于煙囪排氣等優(yōu)點(diǎn)，但存在脫硫效率低，反應(yīng)速度慢，設(shè)備龐大等問題。131活性炭、活性焦干法脫硫目前一種強(qiáng)犁的脫硫方法稱為活性焦干法脫硫，其原理為炯?xì)庵械腟02、O2和H2O在活性焦的催化作用下生成 H2S04并吸附在活性焦表面，吸附飽和后的活性焦進(jìn)入再生床進(jìn)行加熱再生，使得H2S04分解為濃度2050的S02 氣體，然后通過其它工藝制成硫酸銨化肥。這項(xiàng)技術(shù)在日本有工業(yè)化應(yīng)用，效率達(dá)95，是我國煤炭科學(xué)研究院863 科技開發(fā)項(xiàng)目之一。132電子束輻照法電子束煙氣脫硫技術(shù)是一種物理方法和化學(xué)方法結(jié)合的高新技術(shù)，在脫硫過程中，同時(shí)也會(huì)除去煙氣中的NO。，電子束的發(fā)生裝置是由直流高壓屯源和電子加速器組成。當(dāng)煙氣通過電子束照射時(shí)，煙氣中的氮、水、氧等生成OH、 O、H02等反應(yīng)性非常強(qiáng)的活性物質(zhì)，這些活性物質(zhì)與煙氣中的硫氧化物和氮氧化物反應(yīng)后，將其氧化生成硫酸和硝酸，生成的硫酸和硝酸與噴入的氨起中和反應(yīng)，生成硫酸銨和硝酸銨粉塵，用電除塵器收集后，可作為氮肥加以利用。此法具有凈化效梨好，無二次污染，易于操作維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也存在耗電商(約為電廠耗電的10)，要求技術(shù)含量高等缺點(diǎn)。2煙氣脫硫技術(shù)的新進(jìn)展目前的煙氣脫硫技術(shù)研究方向主要有兩個(gè)：一是對已有技術(shù)進(jìn)行改造，以降低脫硫設(shè)備建設(shè)、運(yùn)行及維護(hù)成本以提高脫硫效率；二是研究開發(fā)新的脫硫方法。如脈沖電暈、等離子技術(shù)、生物煙氣脫硫等。21粉粒一顆粒噴動(dòng)床煙氣脫硫工藝(PPSB)該法是目前日本學(xué)者研究出的一種新的半干法脫硫方法，又稱為射流床煙氣脫硫技術(shù)，其原理為：底部有小尺寸進(jìn)氣口的圓筒狀反應(yīng)器，內(nèi)部裝有粗顆粒，粗顆粒同時(shí)受上升氣流和下降漿液的作用，氣速高于某一值后，在到達(dá)一定高度后下降，形成環(huán)狀區(qū)。整個(gè)床層高度上都有從環(huán)狀區(qū)向噴動(dòng)區(qū)的相當(dāng)劇烈的傳質(zhì)和傳熱，在整個(gè)過程中，漿液首先和粗顆粒碰撞，粘附在其表面上，并從氣流和粗顆粒表面吸收熱量。之后漿液中的水分蒸發(fā)，吸收劑變干并凼和顆粒問的碰撞而脫落。最后，干燥的吸收劑細(xì)粉隨氣流排出反應(yīng)器。與傳統(tǒng)的流化床干燥器相比，該技術(shù)的干燥效率明顯提高，且達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行的時(shí)間短，因此，PPSB技術(shù)在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，廢物處理、操作和費(fèi)用方面比濕法有所提高，同時(shí)又比干法和其它半干法的脫硫率和吸收劑利用率高。22炭法吸附進(jìn)展一般商用炭基脫硫吸附劑的共同點(diǎn)是有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)和各種官能團(tuán)，提供對煙氣中S02吸附和催化氧化的活性中心，同時(shí)兼顧再生難易、機(jī)械強(qiáng)度、原料與售價(jià)等因素。通過改善其孔隙結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)特性，可提高吸附硫容，據(jù)此研制d：碘炭、氮炭、渣炭、活性碳纖維、負(fù)載金屬離子活性炭等吸附劑。國內(nèi)外學(xué)者已對它的吸附機(jī)理和吸附動(dòng)力學(xué)作了相關(guān)研究和探討，并取得了一些進(jìn)展。炭法吸附脫硫回收的典型工藝可以按照不同的方式進(jìn)行分類，主要是從再生方式和吸附設(shè)備上分類：按照再生方式可以分為加熱再生，水(酸)洗再生和還原再生，各方式各有其特點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn)；按照吸附設(shè)備可以分為固定床、移動(dòng)床、流化床、旋轉(zhuǎn)床和滴流床等，其中研究和應(yīng)用較多的是固定床和移動(dòng)床吸附設(shè)備。在我國已開發(fā)的工藝中，最受矚目和有發(fā)展前景的為2005年工業(yè)化的煤炭科學(xué)研究總院一國電南自一宏?；钚越狗?。23荷電干法(CDSI)CDSI脫硫技術(shù)是美國阿蘭柯環(huán)境資源公司在20世紀(jì) 90年代初開發(fā)的干法脫硫新技術(shù)。1993年傳入中國，在德州熱電廠和杭鋼自備電廠上安裝兩套裝置，已投入運(yùn)行。系統(tǒng)通過在鍋爐爐膛出口噴入干的吸收劑，與煙道氣中S02 反應(yīng)，達(dá)到脫硫目的。與普通干法不同，其吸收劑在噴入煙道前，以高速流過高壓靜電電暈區(qū)，從而得到強(qiáng)大的靜電。吸收劑顆粒由于帶有同種電性電荷，相互排斥，很快在煙氣中擴(kuò)散，呈均勻的懸浮狀態(tài)，增加了與S02反應(yīng)的機(jī)會(huì)，提高了脫硫效率。該法投資少，占地面積小，工藝簡單，適用于中小鍋爐的脫硫。24脈沖電暈等離子脫硫技術(shù)該法起源于電子束法，它和電子束法實(shí)際上都是等離子法，只不過后者采用電子加速器獲得高能電子，而它利用脈沖電暈放電獲得活化電子而己。其主要化學(xué)反應(yīng)式和電子束法相同，國內(nèi)外許多研究人員對脈沖電暈法脫硫脫硝進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)研究工作，目前，該技術(shù)已進(jìn)入大規(guī)模工業(yè)實(shí)驗(yàn)階段，但要進(jìn)入工業(yè)化應(yīng)用階段還有以下幾個(gè)問題需要解決：大功率、壽命長的納秒級高壓脈沖電源的研制；降低能耗，提高能量效率；線一板式脈沖放電反應(yīng)器結(jié)構(gòu)優(yōu)化及化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模擬的研究。25生物法煙氣脫硫技術(shù)應(yīng)用微生物脫硫的研究是伴隨著利用微生物選礦的研究而開始的。但將其用于煙氣脫硫(BFGD)卻是一項(xiàng)新的技術(shù)，它利用化能自養(yǎng)微生物對S02的代謝過程，將煙氣中的硫氧化物脫除。在微生物脫硫過程中，氧化態(tài)的污染物如 SO：、硫酸鹽、亞硫酸鹽及硫代硫酸鹽經(jīng)過微生物的還原作用生成單質(zhì)硫而被去除。目前研究認(rèn)為有兩種方式：一是同化型硫酸鹽還原作用，利用微生物把硫酸鹽還原成還原態(tài)的硫化物，然后再固定到蛋白質(zhì)中；另一種是異化型硫酸鹽還原作用，是在厭氧條件下將硫酸鹽還原成硫化氫的過程。3結(jié)語展望隨著環(huán)保力度的不斷加大，國家“十一五”方針中對 S02排放的明確限制，作為S02排放大戶的燃煤火電廠和工業(yè)鍋爐的整治勢在必行預(yù)計(jì)未來10年甚至更長時(shí)問，脫硫產(chǎn)業(yè)將迎來大發(fā)展，而煙氣脫硫作為應(yīng)用最廣泛，技術(shù)最成熟的脫硫技術(shù)仍將處于主導(dǎo)地位，未來的煙氣脫硫技術(shù)應(yīng)注重以下方面：(1)開展新型煙氣脫硫的機(jī)理、技術(shù)和工藝研究，擴(kuò)大煙氣脫硫技術(shù)工業(yè)應(yīng)用研究，盡快轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。(