技術(shù)應(yīng)用 | 煙氣脫硫技術(shù)盤(pán)點(diǎn)

我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)以煤炭為主,煤炭燃燒排放的煙氣中含有大氣污染的主要成分SO2，SO2會(huì)嚴(yán)重污染大氣環(huán)境、破壞生態(tài)平衡、危害人類(lèi)及動(dòng)植物的健康、導(dǎo)致出現(xiàn)大面積酸雨、腐蝕破壞建筑物，對(duì)人類(lèi)的生存環(huán)境和生態(tài)環(huán)境危害巨大。因此控制二氧化硫的排放至關(guān)重要。

煙氣脫硫技術(shù)是目前世界上應(yīng)用廣泛且行之有效的減排技術(shù)。按照脫硫劑與脫硫產(chǎn)物的干濕狀態(tài)，可分為濕法脫硫、半干法脫硫及干法脫硫。

    1、濕法脫硫技術(shù)

    濕法脫硫技術(shù)的脫硫效果較好，但是存在設(shè)備投入和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用較高的不足，適用于脫除硫含量較高的煙氣。比較常見(jiàn)的濕法脫硫工藝有石灰石-石膏濕法脫硫，氨法脫硫。

    1.1 石灰石-石膏濕法脫硫工藝

    石灰石—石膏濕法脫硫工藝由于其脫硫效率高、運(yùn)行穩(wěn)定，技術(shù)最為成熟，在煙氣處理中應(yīng)用最為廣泛，占世界已投運(yùn)煙氣脫硫系統(tǒng)的80%左右。

    石灰石-石膏濕法脫硫工藝以石灰石作為脫硫劑。將石灰石粉體與水混合，制成脫硫劑漿液，噴入脫硫塔中。在脫硫塔中，脫硫劑漿液與煙氣充分接觸混合。煙氣中的SO2與漿液中的Ca2+反應(yīng)生成CaSO3，實(shí)現(xiàn)脫硫。CaSO3不穩(wěn)定，會(huì)與鼓入空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)，生成石膏。石灰石-石膏濕法脫硫工藝具有脫硫效率高特點(diǎn)，但是在脫硫的同時(shí)，會(huì)由于存在脫硫漿液霧化夾帶、脫硫產(chǎn)物結(jié)晶析出及各種氣-液、氣-液-固脫硫反應(yīng)等霧化過(guò)程，形成 PM2.5。由于PM2.5是霧霾產(chǎn)生的重要因素，因此對(duì)于石灰石-石膏濕法脫硫工藝而言，不僅要保持較高的脫硫效率，還要保證PM2.5的有效捕集。

    1.2 氨法脫硫

    氨法煙氣脫硫，簡(jiǎn)稱氨法，是以氨基物質(zhì)作吸收劑脫除煙氣中的SO2并回收副產(chǎn)物(如硫酸銨等)的濕式煙氣脫硫工藝，一般采用廢氨水或液氨作為吸收劑，氨法煙氣脫硫技術(shù)是世界上商業(yè)化應(yīng)用的脫硫方法之一.該工藝既可高效脫硫又可以部分脫除煙氣中的氮氧化物，副產(chǎn)物為硫酸銨可作為化肥，從而實(shí)現(xiàn)資源回收利用，是控制酸雨和二氧化硫污染最為有效和環(huán)保的濕法煙氣脫硫技術(shù)。

    氨法脫硫特點(diǎn)是液氣反應(yīng)，接觸面積大，反應(yīng)動(dòng)力強(qiáng)，脫硫效率高，可達(dá)98%以上；煙氣條件適應(yīng)性強(qiáng)，可以實(shí)現(xiàn)氣量及濃度的較大幅度波動(dòng)；脫硫劑來(lái)源穩(wěn)定，對(duì)有合成氨和焦化制氣的企業(yè)可實(shí)現(xiàn)以廢治用。

    2、干法脫硫技術(shù)

    干法煙氣脫硫技術(shù)是指應(yīng)用粉狀或粒狀吸收劑、吸附劑或催化劑等來(lái)脫除煙氣中的含硫組分。干法脫硫不產(chǎn)生廢酸、廢水，對(duì)設(shè)備的腐蝕較小，脫硫后的煙氣溫度較高，熱損失少；但是存在脫硫效率低、反應(yīng)速度慢等不足。目前，有2種具有代表性的干法脫硫技術(shù)，分別為金屬氧化物干法脫硫技術(shù)和爐膛噴鈣脫硫技術(shù)。

    2.1 金屬氧化物干法脫硫技術(shù)

    金屬氧化物干法脫硫技術(shù)的一個(gè)很重要應(yīng)用是高溫煤氣脫硫。目前的脫硫劑主要有鐵基、鋅基、錳基等金屬氧化物。脫硫反應(yīng)的原理是金屬氧化物與H2S生成金屬的硫化物和水，將H2S中的硫固定下來(lái)。該技術(shù)的不足是催化劑制備過(guò)程較為復(fù)雜，需再生使用。

    2.2 爐膛噴鈣脫硫技術(shù)

    爐膛噴鈣脫硫技術(shù)是目前許多火電廠采用的脫硫方法。該方法將石灰或者石灰石直接噴進(jìn)鍋爐，在鍋爐內(nèi)短暫停留，并迅速進(jìn)行硫氧化物的脫除。鈣基脫硫劑脫硫機(jī)理的實(shí)質(zhì)就是以CaO吸收酸性的 SO2，生成 CaSO3，并被氧氣氧化成 CaSO4。爐膛噴鈣脫硫工藝的優(yōu)點(diǎn)是原料易得、設(shè)備投資費(fèi)用低、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低。

    3、半干法脫硫技術(shù)

    半干法脫硫工藝主要應(yīng)用在缺水、機(jī)組容量小、煤中硫含量較低的情況下。該技術(shù)一般將脫硫與除塵相結(jié)合。相對(duì)于干法脫硫技術(shù)，該工藝具有較高的脫硫效率。

    3.1 循環(huán)懸浮式半干煙氣脫硫技術(shù)

    循環(huán)懸浮式半干煙氣脫硫技術(shù)脫除鍋爐中的煙氣時(shí)首先通過(guò)靜電除塵脫去煙氣中的粉塵，而后進(jìn)入脫硫系統(tǒng)，與吸收塔內(nèi)懸浮且反復(fù)循環(huán)的吸收劑充分接觸、反應(yīng)，除去SO2，再經(jīng)過(guò)布袋除塵器除塵，達(dá)到脫除塵的目的。脫硫過(guò)程中需要將煙氣增濕，以便脫硫反應(yīng)更好地進(jìn)行。

    3.2 NID半干法脫硫工藝

    NID半干法脫硫是一種集脫硫與除塵于一體的綜合工藝，主要以氧化鈣或氫氧化鈣為吸附劑。吸收劑首先通過(guò)加水增濕，再與含二氧化硫的廢氣反應(yīng)，生成亞硫酸鈣。反應(yīng)后的吸收劑進(jìn)入除塵裝置進(jìn)行收集，而后與新鮮的吸收劑混合，循環(huán)使用。NID半干法脫硫需要控制的工藝參數(shù)包括脫硫效率、化學(xué)配比量、溫度、相對(duì)濕度、循環(huán)物料的加入量等。該方法脫硫效果較好，SO2的脫除率達(dá)90%以上。此外，還具有水分蒸發(fā)時(shí)間短、裝置占地面積小的特點(diǎn)。

    3.3 活性焦脫硫工藝

    活性焦脫硫工藝是一種半干法脫硫技術(shù)，具有水耗少、效率高、強(qiáng)度大以及成本低等特點(diǎn)?；钚越姑摿蚬に囍饕峭ㄟ^(guò)物理吸附和化學(xué)吸附去除SO2。脫硫過(guò)程中，煙氣中的SO2、H2O和O2首先吸附在活性焦表面，再在孔隙中的活性位點(diǎn)上催化氧化形成硫酸和硫酸鹽，從而實(shí)現(xiàn)SO2的脫除。

    3.4 CO2活化CaCO3干法脫硫工藝

    CO2活化CaCO3干法脫硫工藝是將一定溫度下的煙氣從底部引入流化床反應(yīng)器。流化床反應(yīng)器內(nèi)含有粗砂作為惰性介質(zhì)，上升的煙氣可使其流化。脫硫劑漿液由一定比例的CaCO3和水構(gòu)成，經(jīng)CO2氣體活化后，從頂部進(jìn)入流化床反應(yīng)器。脫硫劑漿液分散在作為惰性介質(zhì)的粗砂表面，與SO2反應(yīng)，從而使其脫除。脫硫劑漿液在脫硫過(guò)程中，接受來(lái)自煙氣的熱量而變得干燥，并且由于質(zhì)量較小而與惰性介質(zhì)粗砂分離，隨脫硫后的煙氣進(jìn)入旋風(fēng)分離器。在旋風(fēng)分離器中，反應(yīng)后的脫硫劑粉體被收集，隨煙氣排放。

    除上述較為常見(jiàn)的工藝外，仍有許多前沿工藝處于研究探索過(guò)程。無(wú)論是哪種脫硫方式，其最終目標(biāo)都是治理環(huán)境，保護(hù)環(huán)境。因此，在探索新技術(shù)工藝以滿足脫硫需要的同時(shí)即解決當(dāng)前問(wèn)題的同時(shí)，更應(yīng)著眼于將來(lái)環(huán)保的要求、技術(shù)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)高效低能耗低成本的煙氣治理目標(biāo)。