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淺談煙氣脫硫技術

點擊次數:1405 發布時間:2012-06-11

 淺談煙氣脫硫技術

任中京、付善任

 

 前言

  我國的能源構成以煤炭為主,其消費量占一次能源總消費量的70%左右,這種局面在今后相當長的時間內不會改變。火電廠以煤作為主要燃料進行發電,煤直接燃燒釋放出大量SO2,造成大氣環境污染,且隨著裝機容量的遞增,SO2的排放量也在不斷增加。加強 環境保護工作是我國實施可持續發展戰略的重要保證。所以,加大火電廠SO2的控制力度 就顯得非常緊迫和必要。SO2的控制途徑有三個:燃燒前脫硫、燃燒中脫硫、燃燒后脫硫 即煙氣脫硫(FGD),目前煙氣脫硫被認為是控制SO2zui行之有效的途徑。煙氣脫硫主要為干法半干法和濕法。

 

 煙氣脫硫的基本原理

煙氣中的SO2 實質上是酸性的,可以通過與適當的堿性物質反應從煙氣中脫除SO2。煙道氣脫zui常用的堿性物質是石灰石碳酸鈣、生石灰氧化鈣,CaO和熟石灰氫氧化鈣。石灰石產量豐富,因而相對便宜,生石灰和熟石灰都是由石灰石通過加熱來制取。有時也用碳酸納純堿、碳酸鎂和氨等其它堿性物質。 

所用的堿性物質與煙道氣中的SO2發生反應,產生了一種亞硫酸鹽和硫酸鹽的混合物根據所用的堿性物質不同,這些鹽可能是鈣鹽、鈉鹽、鎂鹽或銨鹽。亞硫酸鹽和硫酸鹽間的比率取決于工藝條件,在某些工藝中,所有亞硫酸鹽都轉化成了硫酸鹽。 

SO2與堿性物質間的反應或在堿溶液中發生濕法煙道氣脫硫技術,或在固體堿性物質的濕潤表面發生干法或半干法煙道氣脫硫技術。 

在濕法煙氣脫硫系統中,堿性物質通常是堿溶液,更多情況是堿的漿液與煙道氣在噴霧塔中相遇。煙道氣中SO2溶解在水中,形成一種稀酸溶液,然后與溶解在水中的堿性物質發生中和反應。反應生成的亞硫酸鹽和硫酸鹽從水溶液中析出,析出情況取決于溶液中存在的不同鹽的相對溶解性。例如,硫酸鈣的溶解性相對較差,因而易于析出。硫酸納和硫酸銨的溶解性則好得多。 

在干法和半干法煙道氣脫硫系統中,固體堿性吸收劑或使煙氣穿過堿性吸收劑床噴入煙道氣流中,使其與煙道氣相接觸。無論哪種情況,SO2都是與固體堿性物質直接反應,生成相應的亞硫酸鹽和硫酸鹽。為了使這種反應能夠進行,固體堿性物質必須是十分疏松或相當細碎。在半干法煙道氣脫硫系統中,水被加入到煙道氣中,以在堿性物質顆粒物表面形成一層液膜,SO2溶入液膜,加速了與固體堿性物質的反應。

 煙氣脫硫技術

  目前煙氣脫硫技術主要有石灰石-石灰拋棄法,石灰石-石膏法、雙堿法、氧化鎂法、韋爾曼—洛德法、氨法、海水脫硫法等濕法脫硫法技術,以及旋轉噴霧干燥法,爐內噴鈣尾部增濕活化法、循環硫化床脫硫技術、荷電干式噴射脫硫法、電子束照射法、脈沖電暈等離子體法等干式、半干式煙氣脫硫技術

石灰石-石膏濕法煙氣脫硫主要通過六步來實現:

(1)氣態SO2在氣流中擴散,擴散通過氣膜;

(2)SO2被吸收,離解成亞硫酸根和氫離子;

(3)氫離子與碳酸鈣反應生成鈣離子;

(4)亞硫酸根離子被氧化生成硫酸根離子;

(5)在酸性條件下,硫酸根與鈣離子反應生成硫酸鹽;

(6)硫酸鹽結晶產生石膏。

影響石灰石-石膏煙氣脫硫效率的主要因素有吸收溫度,石灰石的品質、粒度,液氣比,鈣硫比,漿液的pH值,煙氣流速和溫度,煙氣中的含氧量,漿池的持液量,石膏過飽和度等。

這里著重介紹一下石灰石的品質和漿液顆粒粒徑對脫硫效率的影響。石灰石的主要成分是CaCO3,CaCO3含量越高,石灰石的活性越大,越有利于脫硫。一般來說,石灰石粒徑越小,比表面積越大,液固接觸越充分,從而能有效降低液相阻力,使它在液相中的溶解及反映更快、更充分,有利于提高吸收劑利用率和脫硫效率。但粒徑越小,研磨能耗和設備投資將會大大增加。綜合考慮上述兩個方面,一般要求石灰石細度為250-325目(47μm-61μm

 小結

    石灰石-石膏法煙氣脫硫以技術成熟、脫硫效率高、吸收劑價廉易得、煤種適應范圍寬、能滿足大機組煙氣脫硫要求、脫硫副產品可資源化、對負荷變化的適應性強,適應30%-100%的負荷變化,并有較大幅度降低工程造價的可能性等顯著優點成為目前世界上zui成熟、應用zui廣泛的煙氣脫硫工藝。

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