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14種煙氣脫硫技術(shù)

更新時(shí)間:2022-05-25 點(diǎn)擊數(shù):2778

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    14種煙氣脫硫技術(shù)

國(guó)內(nèi)外已經(jīng)建成的煙氣脫硫設(shè)施以燃煤電廠居多,脫硫技術(shù)的研究也以電廠為主,石油煉化企業(yè)脫硫技術(shù)研究可在一定程度上借鑒電廠煙氣脫硫已有的成熟技術(shù)。目前,按副產(chǎn)物的形態(tài),煙氣脫硫技術(shù)可分為濕法、干法、半干法三種。


濕法煙氣脫硫技術(shù)(WFGD)


  吸收劑在液態(tài)下與SO2反應(yīng),脫硫產(chǎn)物也為液態(tài)。該法脫硫效率高、運(yùn)行穩(wěn)定,但投資和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高、系統(tǒng)復(fù)雜、脫硫后產(chǎn)物較難處理、易造成二次污染。

  濕法煙氣脫硫技術(shù)優(yōu)點(diǎn): 濕法煙氣脫硫技術(shù)為氣液反應(yīng),反應(yīng)速度快、脫硫效率高,一般均高于90%,技術(shù)成熟、適用面廣。濕法脫硫技術(shù)比較成熟,生產(chǎn)運(yùn)行安全可靠,在眾多的脫硫技術(shù)中, 始終占據(jù)主導(dǎo)地位,占脫硫總裝機(jī)容量的 80% 以上。缺點(diǎn):生成物是液體或淤渣,較難處理,設(shè)備腐蝕性嚴(yán)重,洗滌后煙氣需再熱, 能耗高, 占地面積大,投資和運(yùn)行費(fèi)用高、系統(tǒng)復(fù)雜、設(shè)備龐大、耗水量大、一次性投資高,一般適用于大型電廠。分類: 常用的濕法煙氣脫硫技術(shù)有石灰石-石膏法、間接的石灰石-石膏法、檸檬吸收法等。

石灰石/石灰-石膏法


  是利用石灰石或石灰漿液吸收煙氣中的 SO2,生成亞硫酸鈣,經(jīng)分離的亞硫酸鈣(CaO3S) 可以拋棄, 也可以氧化為硫酸鈣( CaSO4),以石膏形式回收。這是目前世界上技術(shù)最成熟、運(yùn)行狀況最穩(wěn)定的脫硫工藝, 脫硫效率達(dá)到 90% 以上。

間接石灰石-石膏法


  常見(jiàn)的間接石灰石-石膏法有: 鈉堿雙堿法、堿性硫酸鋁法和稀硫酸吸收法等。原理: 鈉堿、堿性氧化鋁(Al2O3˙nH2O)或稀硫酸(H2SO4)吸收 SO2,生成的吸收液與石灰石反應(yīng)而得以再生,并生成石膏。該法操作簡(jiǎn)單,二次污染少,無(wú)結(jié)垢和堵塞問(wèn)題,脫硫效率高,但是生成的石膏產(chǎn)品質(zhì)量較差。

檸檬吸收法


  原理:檸檬酸(H3C6H5O7˙H2O)溶液具有較好的緩沖性能,當(dāng) SO2氣體通過(guò)檸檬酸鹽液體時(shí), 煙氣中的 SO2與水中 H+發(fā)生反應(yīng)生成 H2SO3絡(luò)合物,SO2吸收率在 99% 以上。這種方法僅適于低濃度 SO2煙氣,而不適于高濃度 SO2氣體吸收,應(yīng)用范圍比較窄。另外, 還有海水脫硫法、磷銨復(fù)肥法、液相催化法等濕法煙氣脫硫技術(shù)。

干法煙氣脫硫技術(shù)(DFGD)


  脫硫吸收和產(chǎn)物處理均在干狀態(tài)下進(jìn)行。該法系統(tǒng)簡(jiǎn)單、無(wú)污水和廢酸排出、設(shè)備腐蝕小、運(yùn)行費(fèi)用低,但脫硫效率較低。

  干法煙氣脫硫技術(shù)優(yōu)點(diǎn):干法煙氣脫硫技術(shù)為氣同反應(yīng),相對(duì)于濕法脫硫系統(tǒng)來(lái)說(shuō),具有設(shè)備簡(jiǎn)單、占地面積小、投資和運(yùn)行費(fèi)用較低、操作方便、能耗低、生成物便于處置、無(wú)污水處理系統(tǒng)等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn): 反應(yīng)速度慢,脫硫率低,先進(jìn)的可達(dá)60~80%。但目前此種方法脫硫效率較低, 吸收劑利用率低,磨損、結(jié)垢現(xiàn)象比較嚴(yán)重,在設(shè)備維護(hù)方面難度較大,設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性不高,且壽命較短,限制了此種方法的應(yīng)用。分類: 常用的干法煙氣脫硫技術(shù)有活性炭吸附法、電子束輻射法、荷電干式吸收劑噴射法、金屬氧化物脫硫法等。典型的干法脫硫系統(tǒng)是將脫硫劑(如石灰石、白云石或消石灰)直接噴入爐內(nèi)。以石灰石為例,在高溫下煅燒時(shí),脫硫劑煅燒后形成多孔的氧化鈣顆粒,它和煙氣中的 SO2反應(yīng)生成硫酸鈣,達(dá)到脫硫的目的。

活性炭吸附法


  原理:SO2被活性炭吸附并被催化氧化為三氧化硫(SO3),再與水反應(yīng)生成 H2SO4, 飽和后的活性炭可通過(guò)水洗或加熱再生,同時(shí)生成稀H2SO4或高濃度SO2。可獲得副產(chǎn)品H2SO4, 液態(tài)SO2和單質(zhì)S,即可以有效地控制SO2的排放,又可以回收硫資源。該技術(shù)經(jīng)西安交通大學(xué)對(duì)活性炭進(jìn)行了改進(jìn),開(kāi)發(fā)出成本低、選擇吸附性能強(qiáng)的ZL30,ZIA0,進(jìn)一步完善了活性炭的工藝,使煙氣中SO2吸附率達(dá)到 95.8%,達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。


電子束輻射法


  原理:用高能電子束照射煙氣,生成大量的活性物質(zhì),將煙氣中的SO2和氮氧化物氧化為 SO3和二氧化氮(NO2),進(jìn)一步生成H2SO4和硝酸(NaNO3),并被氨(NH3)或石灰石(CaCO3)吸收劑吸收。

荷電干式吸收劑噴射脫硫法


  原理:吸收劑以高速流過(guò)噴射單元產(chǎn)生的高壓靜電電暈充電區(qū),使吸收劑帶有靜電荷, 當(dāng)吸收劑被噴射到煙氣流中,吸收劑因帶同種電荷而互相排斥,表面充分暴露,使脫硫效率大幅度提高。此方法為干法處理,無(wú)設(shè)備污染及結(jié)垢現(xiàn)象,不產(chǎn)生廢工業(yè)煙氣脫硫技術(shù)研究進(jìn)展水廢渣, 副產(chǎn)品還可以作為肥料使用,無(wú)二次污染物產(chǎn)生,脫硫率大于90%,而且設(shè)備簡(jiǎn)單,適應(yīng)性比較廣泛。但是此方法脫硫靠電子束加速器產(chǎn)生高能電子;對(duì)于一般的大型企業(yè)來(lái)說(shuō),需大功率的電子槍,對(duì)人體有害,故還需要防輻射屏蔽,所以運(yùn)行和維護(hù)要求高。四川成都熱電廠建成一套電子脫硫裝置,煙氣中SO2的脫硫達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。


金屬氧化物脫硫法


  原理:根據(jù) SO2是一種比較活潑的氣體的特性,氧化錳(MnO)、氧化鋅(ZnO)、氧化鐵(Fe3O4) 、氧化銅(CuO)等氧化物對(duì)SO2具有較強(qiáng)的吸附性,在常溫或低溫下,金屬氧化物對(duì) SO2起吸附作用,高溫情況下,金屬氧化物與 SO2發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成金屬鹽。然后對(duì)吸附物和金屬鹽通過(guò)熱分解法、洗滌法等使氧化物再生。這是一種干法脫硫方法, 雖然沒(méi)有污水、廢酸,不造成污染, 但是此方法也沒(méi)有得到推廣,主要是因?yàn)槊摿蛐时容^低,設(shè)備龐大,投資比較大,操作要求較高,成本高。該技術(shù)的關(guān)鍵是開(kāi)發(fā)新的吸附劑。以上幾種 SO2煙氣治理技術(shù)目前應(yīng)用比較廣泛,雖然脫硫率比較高, 但是工藝復(fù)雜,運(yùn)行費(fèi)用高,防污不徹底,造成二次污染等不足,與我國(guó)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境和諧發(fā)展的大方針不相適應(yīng),故有必要對(duì)新的脫硫技術(shù)進(jìn)行探索和研究。


半干法煙氣脫硫技術(shù)(SDFGD)


  半干法煙氣脫硫技術(shù)(SDFGD)半干法吸取了濕法和干法的優(yōu)點(diǎn),脫硫劑在濕態(tài)下脫硫,脫硫產(chǎn)物以干態(tài)排出。該法既具有濕法脫硫反應(yīng)速度快、脫硫效率高的優(yōu)點(diǎn),又具有干法無(wú)污水和廢酸排出、硫后產(chǎn)物易于處理的優(yōu)點(diǎn)。

  半干法煙氣脫硫技術(shù)半干法脫硫包括噴霧干燥法脫硫、半干半濕法脫硫、粉末- 顆粒噴動(dòng)床脫硫、煙道噴射脫硫等。

噴霧干燥脫硫法


  是利用機(jī)械或氣流的力量將吸收劑分散成極細(xì)小的霧狀液滴,霧狀液滴與煙氣形成比較大的接觸表面積,在氣液兩相之間發(fā)生的一種熱量交換、質(zhì)量傳遞和化學(xué)反應(yīng)的脫硫方法。一般用的吸收劑是堿液、石灰乳、石灰石漿液等,目前絕大多數(shù)裝置都使用石灰乳作為吸收劑。一般情況下,此種方法的脫硫率 65%~85% 。其優(yōu)點(diǎn):脫硫是在氣、液、固三相狀態(tài)下進(jìn)行,工藝設(shè)備簡(jiǎn)單,生成物為干態(tài)的CaSO4、CaSO4,易處理,沒(méi)有嚴(yán)重的設(shè)備腐蝕和堵塞情況,耗水也比較少。缺點(diǎn):自動(dòng)化要求比較高,吸收劑的用量難以控制,吸收效率不是很高。所以,選擇開(kāi)發(fā)合理的吸收劑是解決此方法面臨的新難題。


半干半濕法


  半干半濕法是介于濕法和干法之間的一種脫硫方法,其脫硫效率和脫硫劑利用率等參數(shù)也介于兩者之間,該方法主要適用于中小鍋爐的煙氣治理。這種技術(shù)的特點(diǎn)是: 投資少、運(yùn)行費(fèi)用低,脫硫率雖低于濕法脫硫技術(shù),但仍可達(dá)到70%tn,并且腐蝕性小、占地面積少,工藝可靠。工業(yè)中常用的半干半濕法脫硫系統(tǒng)與濕法脫硫系統(tǒng)相比,省去了制漿系統(tǒng),將濕法脫硫系統(tǒng)中的噴入 Ca(OH)2:水溶液改為噴入CaO或Ca(OH)2 粉末和水霧。與干法脫硫系統(tǒng)相比, 克服了爐內(nèi)噴鈣法SO2和CaO反應(yīng)效率低、反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)的缺點(diǎn),提高了脫硫劑的利用率,且工藝簡(jiǎn)單,有很好的發(fā)展前景。


粉末- 顆粒噴動(dòng)床脫硫法


  技術(shù)原理:含SO2的煙氣經(jīng)過(guò)預(yù)熱器進(jìn)入粉粒噴動(dòng)床,脫硫劑制成粉末狀預(yù)先與水混合, 以漿料形式從噴動(dòng)床的頂部連續(xù)噴入床內(nèi),與噴動(dòng)粒子充分混合,借助于和熱煙氣的接觸, 脫硫與干燥同時(shí)進(jìn)行。脫硫反應(yīng)后的產(chǎn)物以干態(tài)粉末形式從分離器中吹出。這種脫硫技術(shù)應(yīng)用石灰石或消石灰做脫硫劑。具有很高的脫硫率及脫硫劑利用率,而且對(duì)環(huán)境的影響很小。但進(jìn)氣溫度、床內(nèi)相對(duì)濕度、反應(yīng)溫度之間有嚴(yán)格的要求,在漿料的含濕量和反應(yīng)溫度控制不當(dāng)時(shí), 會(huì)有脫硫劑粘壁現(xiàn)象發(fā)生。


煙道噴射半干法


  煙氣脫硫該方法利用鍋爐與除塵器之間的煙道作為反應(yīng)器進(jìn)行脫硫,不需要另外加吸收容器,使工藝投資大大降低,操作簡(jiǎn)單,需場(chǎng)地較小,適合于在我國(guó)開(kāi)發(fā)應(yīng)用。半干法煙道噴射煙氣脫硫即往煙道中噴人吸收劑漿液,漿滴邊蒸發(fā)邊反應(yīng),反應(yīng)產(chǎn)物以干態(tài)粉末出煙道。

新脫硫技術(shù)


  脫硫新技術(shù)最近幾年,科技突飛猛進(jìn), 環(huán)境問(wèn)題已提升到法律高度。我國(guó)的科技工作者研制出了一些新的脫硫技術(shù),但大多還處于試驗(yàn)階段,有待于進(jìn)一步的工業(yè)應(yīng)用驗(yàn)證。


硫化堿脫硫法


  由 Outokumpu公司開(kāi)發(fā)研制的硫化堿脫硫法主要利用工業(yè)級(jí)硫化納作為原料來(lái)吸收SO2工業(yè)煙氣,產(chǎn)品以生成硫磺為目的。反應(yīng)過(guò)程相當(dāng)復(fù)雜,有Na2SO4、Na2SO3、Na2S203、S、Na2Sx等物質(zhì)生成,由生成物可以看出過(guò)程耗能較高,而且副產(chǎn)品價(jià)值低,華南理工大學(xué)的石林經(jīng)過(guò)研究表明過(guò)程中的各種硫的化合物含量隨反應(yīng)條件的改變而改變,將溶液pH值控制在5.5~6.5 之間,加入少量起氧化作用的添加劑 TFS,則產(chǎn)品主要生成Na2S203,過(guò)濾、蒸發(fā)可得到附加值高的5H20˙Na2S203,而且脫硫率高達(dá)97%,反應(yīng)過(guò)程為: SO2+Na2S=Na2S203+S。此種脫硫新技術(shù)已通過(guò)中試,正在推廣應(yīng)用。


膜吸收法


  以有機(jī)高分子膜為代表的膜分離技術(shù)是近幾年研究出的一種氣體分離新技術(shù),已得到廣泛的應(yīng)用,尤其在水的凈化和處理方面。中科院大連物化所的金美等研究員創(chuàng)造性地利用膜來(lái)吸收脫出 SO2氣體,效果比較顯著,脫硫率達(dá)90%。過(guò)程是:他們利用聚丙烯中空纖維膜吸收器,以 NaOH 溶液為吸收液,脫除 SO2氣體,其特點(diǎn)是利用多孔膜將氣體SO2氣體和 NaOH吸收液分開(kāi),SO2氣體通過(guò)多孔膜中的孔道到達(dá)氣液相界面處,SO2與 NaOH 迅速反應(yīng),達(dá)到脫硫的目的。此法是膜分離技術(shù)與吸收技術(shù)相結(jié)合的一種新技術(shù),能耗低,操作簡(jiǎn)單,投資少。


微生物脫硫技術(shù)


  根據(jù)微生物參與硫循環(huán)的各個(gè)過(guò)程,并獲得能量這一特點(diǎn),利用微生物進(jìn)行煙氣脫硫,其機(jī)理為: 在有氧條件下,通過(guò)脫硫細(xì)菌的間接氧化作用,將煙氣中的SO2氧化成硫酸,細(xì)菌從中獲取能量。生物法脫硫與傳統(tǒng)的化學(xué)和物理脫硫相比,基本沒(méi)有高溫、高壓、催化劑等外在條件,均為常溫常壓下操作,而且工藝流程簡(jiǎn)單,無(wú)二次污染。國(guó)外曾以地?zé)岚l(fā)電站每天脫除5t 量的H2S為基礎(chǔ);計(jì)算微生物脫硫的總費(fèi)用是常規(guī)濕法50%。無(wú)論對(duì)于有機(jī)硫還是無(wú)機(jī)硫,一經(jīng)燃燒均可生成被微生物間接利用的無(wú)機(jī)硫SO2,因此,發(fā)展微生物煙氣脫硫技術(shù),很具有潛力。四川大學(xué)的王安等人在實(shí)驗(yàn)室條件下,選用氧化亞鐵桿菌進(jìn)行脫硫研究,在較低的液氣比下,脫硫率達(dá) 98% 。


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