干法煙氣脫硫技術(shù)應(yīng)用及其進(jìn)展

1、干法煙氣脫硫技術(shù)應(yīng)用及其進(jìn)展摘要本文主要論述了干法脫除煙氣中SO2 的各種技術(shù)應(yīng)用及其進(jìn)展?fàn)顩r，對煙氣脫硫技術(shù)的進(jìn)展進(jìn)展展望，即爭辯開發(fā)出優(yōu)質(zhì)高效、經(jīng)濟(jì)配套、性能牢靠、不造成二次污染、適合國情的全的煙氣污染把握技術(shù)勢在必行。關(guān)鍵詞煙氣脫硫 二氧化硫 干法前言：我國的能源以燃煤為主，占煤炭產(chǎn)量75%的原煤用于直接燃燒，煤燃燒過程中 產(chǎn)生嚴(yán)峻污染，如煙氣中CO2 是溫室氣體，SOx 可導(dǎo)致酸雨形成，NOX 也是引起酸雨元兇成中國生態(tài)環(huán)境破壞的最大污染源之一。中國的能源消費(fèi)占世界的8%9%，SO2 的排放量15.1%SO2 87%。中國煤炭一年的產(chǎn)量和12 億噸，SO2 2022 多噸，估量到202

2、2 年中國煤炭量將達(dá) 18 億噸，假設(shè)不承受把握措施，SO2 3300 萬噸。據(jù)估算，每削減1 萬噸SO 2 的1 2022 年，要保持中國目前的SO2 1 千億元1。為此1995 年國家公布了的大氣污染防治法，并劃定了SO2 污染把握區(qū)及酸雨把握區(qū)。各地對SO2 開頭實(shí)行SO2 技爭辯的重要課題之一。因此把握SO2 的排放量，既需要國家的合理規(guī)劃，更需要適合中煙氣脫硫技術(shù)是把握SO2 和酸雨危害最有效的手段之一，按工藝特點(diǎn)主要分為濕法煙氣脫硫、干法煙氣脫硫和半干法煙氣脫硫。濕法脫硫是承受液體吸取劑洗滌SO2煙氣以脫除SO2。常用方法為石灰/石灰石吸取法、鈉堿法、鋁法、催化氧化復(fù)原法等，濕法煙

3、氣脫硫技術(shù)以其脫硫效率高、適應(yīng)范圍廣、 法。但由于濕法煙氣脫硫技術(shù)具有投資大、動(dòng)力消耗大、占地面積大、設(shè)備簡單、運(yùn)行費(fèi)用和技術(shù)要求高等缺點(diǎn)，所以限制了它的進(jìn)展速度。煙氣無需再熱等優(yōu)點(diǎn)，但存在著鈣硫比高、脫硫效率低、副產(chǎn)物不能商品化等缺點(diǎn)。自 20 世紀(jì) 80 年月末，經(jīng)過對干法脫硫技術(shù)中存在的主要問題的大量爭辯和不斷的改進(jìn)，現(xiàn)在已取得突破性進(jìn)展。有代表性的噴霧枯燥法、活性炭法、電子射線輻射法、填充電暈循環(huán)流化床技術(shù)等一批的煙氣脫硫技術(shù)已成功地開頭了商業(yè)化運(yùn)行脫硫技術(shù)的的快速進(jìn)展時(shí)期。傳統(tǒng)的石灰石/石膏法脫硫與的干法、半干法煙氣脫硫技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的比較見表1。 表 1 說明在脫硫效率一樣的條件下，

4、干法、半干法脫硫技術(shù)與濕法相比，在單位投資、運(yùn)行費(fèi)用和占地面積的方面具有明顯優(yōu)勢，將成為具有產(chǎn)業(yè)化前景的煙氣脫硫技術(shù)。 幾種干法煙氣脫硫技術(shù)和近幾年?duì)庌q出來的幾項(xiàng)半干法煙氣脫硫技術(shù)及其各種方法在工業(yè) 方面的應(yīng)用狀況及今后的進(jìn)展方向。1、噴霧枯燥法煙氣脫硫技術(shù)噴霧枯燥法煙氣脫硫技術(shù)是一項(xiàng)進(jìn)展最成熟的煙道氣脫硫技術(shù)之一利用較多。對中高硫燃料的SO280-90%。該技術(shù)的根本原理是由空氣加熱器出來的煙道氣進(jìn)入噴霧式枯燥器中噴出的充分霧化的石灰、副產(chǎn)品泥漿液相接觸，并與其中SOX 反響，生成粉狀鈣化合物的混合物，再經(jīng)過除塵器和吸風(fēng)機(jī)，然后再將干凈的煙氣通過煙囪排出，其反響方程式為SO2 + Ca(OH

5、)2CaSO3 + H2OSO3 + Ca(OH)2 CaSO4 + H2O 1 所示【3】。該技術(shù)安裝費(fèi)用相對較低，一般是同等規(guī)模的石膏法煙氣脫硫系統(tǒng)的70% 故該技術(shù)意味著要擔(dān)當(dāng)雙倍的額外費(fèi)用，即必需購置更多的石灰石和處理脫硫后的副產(chǎn)品， 然后還要將其中的一局部花錢倒掉。2、活性炭吸附法煙氣脫硫技術(shù)承受固體吸附劑吸附凈化SO2 是干法凈化含硫廢氣的重要方法。目前應(yīng)用最多的吸附劑是活性炭，在工業(yè)上應(yīng)用已較成熟。其方法原理為：活性炭對煙氣中SO2 的吸附過程中性炭外表對SO2 O2 的反響有催化作用，反響結(jié)果生成SO3，SO3 易溶于水而生成硫酸，從而使吸附量比純物理吸附時(shí)增大很多。物理吸附過

6、程SO2SO2*O2O2 *H2OH2O*化學(xué)吸附過程：SO2* + O2* 2SO3*SO3*+ H2 O*H2SO4*吸附 SO2 的活性炭，由于其內(nèi)、外表掩蓋了稀硫酸，使活性炭吸附力量下降，因此 SO2 H2 SO4 復(fù)原為SO2，富集后的SO2 可用來生產(chǎn)硫酸?？菰铩＜訜嵩偕ㄊ菍ξ絊O2 的活性炭進(jìn)展加熱，使炭與硫酸發(fā)生反響，將H2SO4又復(fù)原為SO2，富集后的SO2 可用來生成硫酸。出，再加上反響中消耗掉一局部炭，因此吸附劑成分較高，所用設(shè)備浩大。3、電子射線輻射法煙氣脫硫技術(shù)電子射線輻射法是日本荏原制作所于1970 年著手爭辯，1972 年又與日本原子能爭辯所1974 1 00

7、0Nm3/h ,穩(wěn)定了脫硫脫硝的條件，成功地捕集了副產(chǎn)品和硝銨。80 年月由美國政府和日本荏原制作所等單位分擔(dān)出資在美國印第安納州普列斯燃煤發(fā)電廠建立了一套最大處理高硫煤煙氣量為24000Nm3/h 地電子束裝置，1987 年 7 月完成，取得了較好效果，脫硫率可達(dá)90以上，脫硝率可達(dá) 80以上。現(xiàn)日本荏原制作所與中國電力工業(yè)部共同實(shí)施的“EBA 工程”已在成都電廠建成一套完整的煙氣處理力量300000Nm3/h 的電子束脫硫裝置，設(shè)計(jì)入口SO2 1800ppm，在吸取劑化學(xué)計(jì)量0.8 8010。 2 150左右的煙氣經(jīng)預(yù)除塵后再經(jīng)冷卻塔噴水冷卻道60 70左右，在反響室前端依據(jù)煙氣中SO2

8、及NOX SO2 NOX 子，被與四周的氨反響生成微細(xì)的粉粒硫酸銨和硝酸銨的混合物后，干凈的氣體排入大氣。在輻射場中被加速的電子與分子/離子發(fā)生非彈性碰撞，或者發(fā)生分子/離子之間的碰撞生成氧化物質(zhì)和活性基團(tuán)。煙氣中含有O2、H2O、N2、CO2、SO2、NO、NO2 等成分，當(dāng)電子束照耀煙氣時(shí),在輻射場中被加速的電子與煙氣中氣體分子如O2 活性的活性基團(tuán)或氧化性物質(zhì)，可表示為O2、H2O + e* HO、HO2、HO2 、H、O2、O2、eO + O2 +M O3 +M(M 為N2 等分子 )活性基團(tuán)與氣態(tài)污染物發(fā)生反響?；钚曰鶊F(tuán)或氧化性物質(zhì)氧化煙氣中的SO2 生成SO3，可表示為SO2 +O

9、HHSO3SO2+O SO3HSO3 +OH H2SO4SO2 +O2+M SO4+MSO4+ + e SO3生成的SO3 和高價(jià)態(tài)氮氧化物與水反響生成H2SO4 和HNO3。硫酸銨和硝酸銨的生成。生成的H2SO4 和HNO3 與參加的NH3 荷電后被捕集。此外，還可能有尚未反響的SO2 和NH3，SO2 與NH3 反響生成硫酸銨。反響為H2SO4 + 2NH3 (NH4)2SO4HNO3 +HN3 NH4NO3SO2 +2NH3+ H2O + 1/2O2(NH4)2SO4 是否存在SO2 污染物轉(zhuǎn)移、脫硫后副產(chǎn)物捕集等問題上有待進(jìn)一步爭辯。另外廠耗電力也比較高。4、填充式電暈法煙氣脫硫技術(shù)子

10、束法的 60%，因此成為國際上干法脫硫的爭辯前沿。填充式電暈法脫硫原理為：在高壓的碰撞下，煙氣中的HO2、O2、SO2 等氣體分子活化、裂解或電離，產(chǎn)生大量氧化性強(qiáng)的活化基團(tuán)，如： OH 、HO2 、O、O3、O2+、O2*等。電暈電場的存在源源不斷的供給了這些離子的來源。而SO2 在其中發(fā)生一系列的氣體等離子體化學(xué)反響，反響過程相對簡單?？傮w上是在這些基團(tuán)的作用下，最終使二氧化硫氧化成三氧化硫【9】。反響途徑主要其試驗(yàn)流程圖如圖 1 品用碘量法測定其濃度。5、荷電干式吸取劑噴射脫硫系統(tǒng)CDSI荷電干式吸取劑噴射脫硫系統(tǒng)CDSI是美國最專利技術(shù)，它通過在鍋爐出口煙道 噴入干的吸取劑通常用熟石灰

11、，使吸取劑與煙氣中的SO2 發(fā)生反響產(chǎn)生顆粒物質(zhì)，被 題是反響溫度與滯留時(shí)間，在通常的鍋爐煙氣溫度低于200條件下，只能產(chǎn)生慢速亞硫酸鹽化反響，充分反響的時(shí)間在4 秒以上。而煙氣的流速通常為1015m/s，這樣就需要4060m 的煙道，無論從占地面積還是煙氣溫度下降等方中與 SO2 發(fā)生反響。由于粒度再小的吸取劑顆粒在進(jìn)入煙道后也會(huì)重聚攏在一起形成較 解決，因此脫硫效率低，很難在工業(yè)上得到應(yīng)用10。CDSI 系統(tǒng)利用先進(jìn)技術(shù)使這兩個(gè)技術(shù)難題得到解決，從而使在通常煙氣溫度下的脫硫成進(jìn)料把握器，料斗裝置強(qiáng)大的靜電荷通常是負(fù)電荷。當(dāng)吸取劑通過噴射單元的噴管被噴射到煙氣流中時(shí)， 由于使每個(gè)吸取劑粒子的

12、外表都充分暴露在煙氣中，與SO2 完全反響時(shí)機(jī)大大增加，從而提高了脫硫效率，而且吸取劑粒子外表的電暈還大大提高了吸取劑的活性，降低了同SO2 完全反響所需的滯留時(shí)間，從而有效地提高了SO2 的去除效率。工業(yè)應(yīng)用結(jié)果說明：當(dāng)Ca 6070。除提高吸取劑化學(xué)反響速率外，荷電干吸取劑噴射系統(tǒng)對小顆粒的粉塵的去除也有幫 均粒徑，這樣就提高了相應(yīng)除塵設(shè)備對亞微米級顆粒的去除效率。 DSI 石灰則售價(jià)過高，限制了其推廣。6、爐內(nèi)噴鈣尾部增濕煙氣脫硫技術(shù)爐內(nèi)噴鈣尾部增濕也作為一種常見的干法脫硫工藝而被廣泛應(yīng)用硫的根本工藝都是將CaCO3 粉末噴入爐內(nèi)，脫硫劑在高溫下快速分解產(chǎn)生CaO，同時(shí)與煙氣中的SO2

13、反響生成CaSO3。由于單純爐內(nèi)噴鈣脫硫效率往往不高低于2050，、日本、加拿大和歐洲國家得到工業(yè)應(yīng)用，是一種具有寬闊進(jìn)展前景的脫硫技術(shù)。目前， 典型的爐內(nèi)噴鈣尾部增濕脫硫技術(shù)有美國的爐內(nèi)噴鈣多級燃燒器LIMB技術(shù)、芬蘭的爐內(nèi)噴石灰石及氧化鈣活化反響LIFAC技術(shù)、奧地利的灰循環(huán)活化ARA技術(shù)等，下面介紹一下LIFAC技術(shù)11。LIFAC 脫硫技術(shù)是由芬蘭的Tampella 公司和IVO 公司首先開發(fā)成功并投入商業(yè)應(yīng)用的該技術(shù)是將石灰石于鍋爐的 8001150部位噴入，起到局部固硫作用，在尾部煙道的適當(dāng)部位一般在空氣預(yù)熱器與除塵器之間裝設(shè)增濕活化反響器，使?fàn)t內(nèi)未反響的CaO 和水反響生成Ca(

14、OH)2,進(jìn)一步吸取SO2,提高脫硫率。LIFAC 技術(shù)是將循環(huán)流化床技術(shù)引入到煙氣脫硫中來，是其開創(chuàng)性工作，目前該技術(shù)90以上，這已在德國和奧地利電廠的商業(yè)運(yùn)行中得到實(shí)現(xiàn)。LIFAC 技術(shù)具有占地小、系統(tǒng)簡潔、投資和運(yùn)行費(fèi)用相對較、無廢水排放等優(yōu)點(diǎn)，脫硫率為 6080；但該技術(shù)需要改動(dòng)鍋爐，會(huì)對鍋爐的運(yùn)行產(chǎn)生肯定影響。我國南京下關(guān)電廠和紹興錢清電廠從芬蘭引進(jìn)的LIFAC 脫硫技術(shù)和設(shè)備目前已投入運(yùn)行。7、爐內(nèi)噴鈣循環(huán)流化床反響器煙氣脫硫技術(shù)爐內(nèi)噴鈣循環(huán)流化床反響器脫硫技術(shù)是由德國Sim-mering Graz Pauker/Lurgi GmbH公司開發(fā)的。該技術(shù)的根本原理是：在鍋爐爐膛適當(dāng)部

15、位噴入石灰石，起到局部固硫作用，在尾部煙道電除塵器前裝設(shè)循環(huán)流化床反響器，爐內(nèi)未反響的CaO 隨著飛灰輸送到循環(huán)流化床反響器內(nèi)，在循環(huán)硫化床反響器中大顆粒CaO 被其中湍流裂開，為SO2 反響供給更大的外表積，從而提高了整個(gè)系統(tǒng)的脫硫率12。該技術(shù)將循環(huán)流化床技術(shù)引入到煙氣脫硫中來是其開創(chuàng)性工作目前該技術(shù)脫硫率可 達(dá) 90以上，這已在德國和奧地利電廠的商業(yè)運(yùn)行中得到證明。在此根底上，美EEC(En viromentalElements Corporation)和德國Lurgi 公司進(jìn)一步合作開發(fā)了一種型煙氣的脫硫裝置。在該工藝中粉狀的Ca(OH)2 和水分別被噴入循環(huán)流化床反響器內(nèi)，以此代替了

16、爐內(nèi)噴鈣。在循環(huán)流化床反響器內(nèi)吸取劑被增濕活化，并且能充分的循環(huán)利用，而大顆粒吸取劑被其余粒子碰撞裂開，為脫硫反響供給更大反響外表積。本工藝流程的脫硫效率可達(dá) 95以上，造價(jià)較低，運(yùn)行費(fèi)用相對不高，是一種較有前途的脫硫工藝。8、干式循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)干式循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)是20 世紀(jì)80 年月后期進(jìn)展起來的一種的干法煙氣脫硫技術(shù)，該技術(shù)具有投資少、占地小、構(gòu)造簡潔、易于操作，兼有高效除塵和煙氣凈化功能， 運(yùn)3 13。干式循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)在煙氣中SO2 濃度較低的狀況下尤其適用。它具備以下特點(diǎn):鍋爐飛灰作為循環(huán)物料，反響器內(nèi)固體顆粒濃度均勻，固體內(nèi)循環(huán)猛烈，氣固混合、接觸良好，氣固

17、間傳熱、傳質(zhì)格外抱負(fù)。反響塔中由于顆粒的水分蒸發(fā)與水分吸附、固體顆粒之間的猛烈接觸摩擦，造成氣、固、液三相之間極大的反響活性和反響外表積，對于煙氣SO2 的去除有格外抱負(fù)的效果。固體物料被反響器外的高效旋風(fēng)分別器和除塵器收集，再回送至反響塔，使脫除劑 反復(fù)循環(huán)，在反響器內(nèi)的停留時(shí)間延長，從而提高了脫除劑的利用率，降低了運(yùn)行本錢。通過向反響器內(nèi)噴水，使煙氣溫度降至接近水蒸汽分壓下的飽和溫度，提高脫硫效率。反響器不易腐蝕、磨損。系統(tǒng)中的粉煤灰對脫硫反響有催化作用。該技術(shù)已經(jīng)在國家電站燃燒工程技術(shù)爭辯中心和清華大學(xué)煤的清潔燃燒技術(shù)國家重點(diǎn) 試驗(yàn)室分別建立了煙氣循環(huán)流化床脫硫熱態(tài)試驗(yàn)裝置供給了的理論依

18、據(jù)與根底數(shù)據(jù)。并且2022 年底，該項(xiàng)技術(shù)已成功應(yīng)用于清華大學(xué)試驗(yàn)電廠的煙氣脫硫工程14。目前對現(xiàn)有的機(jī)組進(jìn)展煙氣脫硫技術(shù)改造方面投入了大量的精力 脫硫裝置是煙氣脫硫技術(shù)的進(jìn)展趨勢之一。其研發(fā)方向?yàn)镾O2 脫硫率高、牢靠性強(qiáng)、關(guān)心工藝、設(shè)備和材料方面進(jìn)展進(jìn)一步爭辯。致 謝本文在資料的搜集和寫作等各方面承蒙宋長友教師的悉心指導(dǎo)和各方面的幫助 予的幫助表示感謝，對同組的崔月、徐倩、劉立宅在資料搜集過程中的親熱協(xié)作表示感謝。參考文獻(xiàn)1 葉大均,李宇紅,徐旭常.高效超臨界壓力燃煤發(fā)電與低費(fèi)用煙氣凈化技術(shù).中國電力.2000,VOL33.NO.3。杜江，郭曉丹.Ca/S 1 半干法煙氣脫硫技術(shù)爭辯.化工進(jìn)展.2022(2) 4346胡金榜,王風(fēng)東等.噴霧枯燥法煙氣脫硫的試驗(yàn)爭辯.環(huán)境科學(xué).2022(8)2326李廣超李廣超.大氣污染把握技術(shù).第一版,北京,化學(xué)工業(yè)出版社.2022.5,142144鍋坤敏等.活性炭纖維及其前景.化工進(jìn)展.2022(5)3639張基偉.國外燃煤電廠煙氣脫硫技術(shù)綜述.中國能源信息網(wǎng)，2022。趙毅,李守信.有害氣體把握工程.北京,化學(xué)工業(yè)出版社,環(huán)境科學(xué)與工程出版中心.2022.8.207211.日本三菱重工(株