粉煤灰脫硫技術(shù)

粉煤灰脫硫技術(shù)當(dāng)前國內(nèi)實(shí)施的煙氣脫硫工程中，無論是大型的電廠鍋爐還是中小型的燃煤鍋爐，大多數(shù)是采用濕法煙氣脫硫技術(shù)，因?yàn)檫@項(xiàng)技術(shù)的脫硫率高、工藝也比較成熟可靠。但對于還處在發(fā)展階段中的中國來說，濕法工藝還存在投資大、運(yùn)行費(fèi)用高和存在二次污染隱患等問題，一般企業(yè)難以承受。尤其對于中小型燃煤鍋爐，在近幾年里所上的一大批簡易濕法煙氣脫硫設(shè)備中，由于用戶或商家為了節(jié)省投資或應(yīng)付差使，往往忽視了防腐蝕、煙氣再加熱、廢水和廢渣處理等環(huán)節(jié)，大大影響其使用壽命和實(shí)際運(yùn)行率。筆者在本文介紹各種利用粉煤灰脫硫技術(shù)供大家參考，其目的是想尋求一條新的煙氣脫硫途徑，希望能引進(jìn)、開發(fā)和研制一些更適合于我國國情、效果好、費(fèi)用低并為用戶樂意接受的實(shí)用脫硫技術(shù)。一、 粉煤灰理化性質(zhì)及其脫硫原理電廠粉煤灰化學(xué)成分中大部分是SiO2和少量A12O3,Fe2o3、CaO、Ti02,鉀、鈉、鎂、硫、磷的氧化物少許，其余是炭粒。其中堿性氧化物CaO含量約在10%?20%左右，當(dāng)灰水在酸性條件下，Ca2+離子的溶出量較高，因此粉煤灰水具有一點(diǎn)的脫硫能力。目前一些水膜除塵器，由于灰水的重復(fù)利用，在除塵的同時(shí)也有一定的脫硫作用，脫硫率在15%-20%左右。另外炭粒在燃燒中由于氣體的揮發(fā)和化學(xué)反應(yīng)，形成表面多孔、形狀復(fù)雜的焦?fàn)铑w粒，比表面積約為0.8?2.4m2/g。其中大部分是玻璃球體，其余是結(jié)晶物質(zhì)和未燃燼顆粒。成為一種空心顆粒與實(shí)心顆粒、多孔顆粒與規(guī)則顆粒、有機(jī)物質(zhì)和無機(jī)物質(zhì)相互混合的特殊粉體［1］。在干法脫硫技術(shù)中，利用了這種特殊結(jié)構(gòu)的良好反應(yīng)活性，把粉煤灰作為脫硫劑的載體進(jìn)行煙氣脫硫，脫硫率可以咼達(dá)90%以上。二、 利用灰渣水脫硫試驗(yàn)［2］由蕭山熱電廠提供的灰渣， 燃煤的灰化學(xué)成分為： SiO244%-59%、CaO24%、A12O314%-17%、Fe2O39%-17%、MgO1%-2%、Na2O2%，用灰渣配制濃度為1%、4%和8%的漿液，測試它們對SO2氣體的吸收率，試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。表1G=L%a=4%PHT1PHTPH(jiiiti) ;鮒(miti)(%)Cluin')滋5S3.126?92552.4S7.52553.217.BL1075.70生.0510.6S.S&4.491047.甘7.1215 』72.7&2.9&1□67.&63.甜1534.857.0C2168.SO2.59216".853.07.2134.356.63Z654.602.49.,2S57.21 .3.0134.056.43利用鍋爐灰渣水脫硫的反應(yīng)機(jī)理復(fù)雜，其脫硫能力的高低取決于氣體、液體的擴(kuò)散速度以及堿性物質(zhì)浸出速度和浸出量的多少。PH值在7.0?3.5時(shí)，脫硫率由90%緩慢下降到70%左右;PH值在3.5~2.5時(shí)，脫硫率穩(wěn)定在70%左右;PH低于2.5后，脫硫率急劇下降。當(dāng)灰渣濃度高出一定值后，脫硫率反而會降低，因?yàn)镻H越高Ca2+離子越難溶出。經(jīng)工業(yè)性試驗(yàn)證明，利用鍋爐灰渣水脫硫，可以節(jié)約20%-60%的吸收劑用量。三、粉煤灰脫硫劑的研究試驗(yàn)在近幾年來，國內(nèi)外都在開展利用粉煤灰制高效脫硫劑的研究［3］［4］⑸。它們的共同之處都是利用粉煤灰或灰渣作為一種載體，加入熟石灰和粘結(jié)劑后造粒成型制成的。試驗(yàn)證明，用粉煤灰制成的脫硫劑的脫硫效率要高于純的石灰脫硫劑，這是因?yàn)闅?固反應(yīng)中吸收劑比表面積的大小是反應(yīng)速率的主要決定因素的結(jié)果。在適當(dāng)?shù)幕?石灰比和反應(yīng)溫度時(shí)，脫硫率可達(dá)到90%以上。試驗(yàn)也證明，電廠的飛灰是各種灰渣中最好的脫硫劑載體，即使在100-165°C時(shí)，仍然有很高的脫硫率。四、利用電廠粉煤灰脫除煙氣SO2的示范工程日本北海道電力公司在1986年開始研究和開發(fā)的，先后經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室階段、1000和50000m3N/h煙氣量的小試和中試，直到建立12.5萬kw機(jī)組的示范工程，歷經(jīng)5年時(shí)間正式投入了商業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)，至今已正常運(yùn)轉(zhuǎn)整十年。該技術(shù)已轉(zhuǎn)讓給美國等5個(gè)國家。（一）工藝過程經(jīng)除塵后的鍋爐煙氣在脫硫器中與顆粒狀粉煤灰脫硫劑反應(yīng)，煙氣中SO2被脫除后進(jìn)入煙囪排放。脫硫產(chǎn)物沉積在粉煤灰脫硫劑中一起從脫硫器排出，其中一部分摻入到飛灰中作粉煤灰脫硫劑的原料，其余則成為副產(chǎn)品出售。其工藝過程如圖示：裝車擊售脫硫反應(yīng)器分預(yù)反應(yīng)器和主反應(yīng)器兩個(gè)部分，粒狀脫硫劑自上而下依次流動(dòng)穿過主反應(yīng)器和預(yù)反應(yīng)器，煙氣與脫硫劑在反應(yīng)器內(nèi)交錯(cuò)流動(dòng)接觸。（二） 工藝特點(diǎn)脫硫率＞90%（煙氣溫度100-300C）；除塵率＞85%；石灰利用率＞80%屬于固-氣反應(yīng)，脫硫產(chǎn)物被固定在粉煤灰中，一方面改善了粉煤灰的物理性能，提高了粉煤灰的利用的價(jià)值；另一方面作為造粒的粘接劑而得到充分利用。干式工藝過程，不產(chǎn)生廢水，也不引起煙氣溫度的下降，因此不需要煙氣再加熱過程。脫硫器類型：顆粒流動(dòng)床，系統(tǒng)壓力降約100mm水柱。（三） 用于脫硫的粉煤灰最終產(chǎn)品的商業(yè)用途這種粉煤灰除了通常做建筑材料外，在日本還作以下用途：冰箱除臭劑和鞋子除臭/干燥劑，以及貓、狗等寵物用除臭/干燥劑，在日本市場上的商業(yè)名稱叫“經(jīng)濟(jì)砂”，它的除臭能力相當(dāng)于或大大高于市場同類產(chǎn)品，如與活性炭比較，則是后者的兩倍以上。用作江河湖泊清淤泥用的凝結(jié)劑，無論是采用就地覆蓋還是異地處理的辦法，它都能起到類似水泥的作用。五、利用粉煤灰脫硫的優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)注意的問題（一）利用粉煤灰脫硫的優(yōu)點(diǎn)脫硫效率高，石灰利用率也高。不產(chǎn)生廢水、廢渣和二次污染，尤其適用于干旱缺水地區(qū)。由于是干式工藝，加上脫硫產(chǎn)物是沉積在粉煤灰中隨時(shí)被帶出，因此腐蝕和結(jié)垢問題要減輕了很多。粉煤灰經(jīng)加工被用于脫硫后，其理化性能得到了改善，具有較高的商業(yè)利用價(jià)值。（二）推廣應(yīng)用粉煤灰脫硫應(yīng)注意的問題這項(xiàng)技術(shù)雖然免除了龐大的廢水處理設(shè)施，但也要增加一系列粉煤灰加工設(shè)備，如混合、成型、養(yǎng)護(hù)、干燥、除塵等工序，再加上這一整套設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)，其投資和運(yùn)行費(fèi)用是不會很低的，因此需要一定的經(jīng)濟(jì)實(shí)力。如果采用其他工藝，簡化粉煤灰造粒成型工序[6]，投資和運(yùn)行費(fèi)用會適當(dāng)降低的。這項(xiàng)技術(shù)要真正得到應(yīng)用，其關(guān)鍵是粉煤灰的最終產(chǎn)物要有銷路，而原料粉煤灰的質(zhì)量則是關(guān)鍵之最了。因此，效率較高的大、中型電廠鍋爐才能滿足這一要求。粉煤灰有了銷路，其銷售收入再加上減免排污費(fèi)、粉煤灰輸送和管理費(fèi)的大幅度減少等一系列經(jīng)濟(jì)效益，才有可能抵消部分甚至全部的運(yùn)行費(fèi)用，則一系列的優(yōu)點(diǎn)就能得到體現(xiàn)。這項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵設(shè)備是顆粒流動(dòng)床脫硫器，美國西屋電器公司（現(xiàn)合并到西門子公司）近期研制成功一種顆粒移動(dòng)床設(shè)備，它是利用粉煤灰進(jìn)行高溫除塵，也可以具有脫硫的功能，但由于系統(tǒng)阻力太大，實(shí)際應(yīng)用于煙氣脫硫還難易實(shí)現(xiàn)。如果使用循環(huán)流化床設(shè)備，脫硫效率可以保證，但動(dòng)力消耗要大大增加，還要增加一套除塵設(shè)備。目前日本研制的顆粒流動(dòng)床脫硫器，系統(tǒng)阻力比較小，反應(yīng)效率也比較高，商業(yè)應(yīng)用已有10年之久，比較適用。國內(nèi)也有人提出其他類型的設(shè)想和試驗(yàn)[7]。[參考資料]許綠薇電廠粉煤灰理化性質(zhì)的測定及利用途徑環(huán)境科學(xué)研究2000，3，P51杭州環(huán)境保護(hù)研究所旋流沖擊煙氣脫硫除塵技術(shù)研究課題鑒定材料1997熊云威鈣質(zhì)煤渣脫硫劑與煙氣脫硫的實(shí)驗(yàn)研究重慶環(huán)境科學(xué)2000，3，P29吳潁海活性飛灰煙氣脫硫試驗(yàn)研究廈門潔凈煤技術(shù)國際研討會論文集1997，P457[5]K.YamadaPreparationofHighlyActiveAb