1、煙氣脫硫經(jīng)典工藝             

煙氣脫硫(ＦＧＤ)是目前世界上唯一大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用的脫硫方式,也是最經(jīng)濟(jì)切實(shí)可行的方法。迄今為止,世界各國(guó)研究開(kāi)發(fā)的ＦＧＤ技術(shù)估計(jì)超過(guò)了200多種,目前成熟可行的有十多種。通常按照脫硫劑和脫硫產(chǎn)物的干濕狀態(tài)分為濕法、半干法和干法。

1.1濕法脫硫

這是目前較成熟、運(yùn)行較穩(wěn)定的方法。由于是氣液反應(yīng),脫硫反應(yīng)速率快、效率高、脫硫劑利用率高。但由于其廢水處理量大,運(yùn)行成本也較高。

1.1.1石灰石-石灰法。

是以石灰石或石灰的漿液為脫硫劑,在吸收塔內(nèi)對(duì)ＳＯ2煙氣進(jìn)行洗滌吸收的方法,其產(chǎn)物為ＣａＳＯ3和ＣａＳＯ4。石灰石系統(tǒng)的最佳操作條件ＰＨ值為 5.8-6.2,而石灰系統(tǒng)的最佳ＰＨ值為8。由于原料中的Ｃａ(ＯＨ)2或ＣａＣＯ3沉積或結(jié)晶析出、反應(yīng)產(chǎn)物ＣａＳＯ3和ＣａＳＯ4的結(jié)晶析出等,所以其最大的難點(diǎn)是吸收塔結(jié)垢和堵塞問(wèn)題。為了解決這個(gè)問(wèn)題,現(xiàn)在石灰石-石灰法已被石灰石-石膏法所代替。

1.1.2石灰石-石膏法。

是以空氣鼓入吸收塔,使得ＣａＳＯ3氧化為ＣａＳＯ4(石膏),由于其鼓入氣體使料液更為均勻,脫硫率更高,其堵塞和結(jié)垢的幾率大大降低。此法的最大優(yōu)點(diǎn)是石灰石來(lái)源廣、價(jià)格低,而生成的石膏可用于建筑材料和鈣塑材料。其缺點(diǎn)是系統(tǒng)管理操作復(fù)雜、初期投資較大。

1.1.3雙堿法。

此法種類(lèi)較多,實(shí)際上是為了克服石灰法易結(jié)垢的缺點(diǎn),主要是鈉堿雙堿法。即采用ＮａＣＯ3或ＮａＯＨ溶液為第一吸收液,再用石灰石或石灰溶液為第二堿液使之再生,再生后溶液繼續(xù)循環(huán)使用。此法得到的ＳＯ2仍以ＣａＳＯ3或ＣａＳＯ4的形式沉淀出來(lái)。由于其產(chǎn)物的生產(chǎn)過(guò)程在吸收塔外,所以避免了結(jié)垢和堵塞。

1.1.4氧化鎂吸收法。

除了Ｃａ+對(duì)ＳＯ2有吸收作用外,ＭｇＯ、ＭｎＯ2和ＺｎＯ等對(duì)ＳＯ2也有吸收作用。此法具有代表性的工藝有基里洛(Ｇｉｒｉｌｌｏ)法和凱米克 (Ｃｈｅｍｉｃｏ)法。基里洛法是用吸收性能好且易再生的ＭｇＯｘ、ＭｎＯｙ為吸收劑,吸收煙氣中的ＳＯ2。凱米克法是用ＭｇＯ的水溶液 [Ｍｇ(ＯＨ)2]吸收煙氣中的ＳＯ2,吸收液再生后可繼續(xù)循環(huán)使用。我國(guó)氧化鎂資源豐富,而且可再生,成本相對(duì)較低,吸收后得到高濃度ＳＯ2氣體,適宜于制造硫酸或固態(tài)硫磺。由于鎂還是會(huì)有損失,易造成二次污染。

1.1.5鈉堿吸收法。

本法是用ＮａＯＨ、Ｎａ2ＣＯ3和Ｎａ2ＳＯ3的水溶液為吸收劑,吸收煙氣中的ＳＯ2。其中使用最多的是威爾曼-洛德(Ｗｅｌｌｍａｎ-Ｌｏｒｄ)法,是美國(guó)和日本應(yīng)用較多的脫硫方法。此法實(shí)際上是采用Ｎａ2ＳＯ3和ＮａＨＳＯ3混合液為吸收劑。當(dāng)吸收劑中ＮａＨＳＯ3濃度達(dá)到80%-90%時(shí),就要對(duì)吸收劑進(jìn)行再生,可獲得較高濃度的ＳＯ2和Ｎａ2ＳＯ3。再生后的Ｎａ2ＳＯ3可用于循環(huán)使用,ＳＯ2可用于生產(chǎn)硫酸。對(duì)煙氣的吸收效率可達(dá)到90%以上。此法具有吸收速度快、運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不易堵塞等優(yōu)點(diǎn)。

除以上方法外,濕法還包括氨法、堿式硫酸鋁法、水和稀酸吸收法等。這些方法由于吸收效率不高,應(yīng)用范圍較窄。

1.2半干法脫硫。

是利用顯熱蒸發(fā)吸收液中的水份,使最終產(chǎn)物為干粉狀,得到廢渣較難利用,一般拋棄處理。

1.2.1爐內(nèi)噴鈣濕活化(ＬＩＦＡＣ)法。

此法是由芬蘭ＩＶＯ公司和ＴＡＭＰＥＬＬＥ公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)的。是在傳統(tǒng)爐內(nèi)噴鈣法基礎(chǔ)上增加了活化反應(yīng)器,并促進(jìn)噴水增濕。由于其脫硫效率可達(dá)到75%-80%左右,較適合于中小機(jī)組和老電廠改造。

1.2.2旋轉(zhuǎn)噴霧干燥(ＳＤＡ)法。

此法是利用噴霧干燥的原理,將吸收劑(如石灰漿液)霧化噴入吸收塔內(nèi),使得吸收劑與煙氣中的ＳＯ2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。得到的固體以廢渣形式排出。ＳＤＡ法系統(tǒng)簡(jiǎn)單、投資較低,不會(huì)結(jié)垢和堵塞,但其效率略低于濕法。

1.3干法脫硫。

傳統(tǒng)是用石灰蘇打(ＣａＯ-Ｎａ2ＣＯ3)干粉來(lái)除去煙道內(nèi)廢氣所含的ＳＯ2。從而得到干粉狀鈣鹽和鈉鹽及未反應(yīng)的干燥粉塵的混合產(chǎn)物的方法。此法可以達(dá)到自動(dòng)控制的目的,但效率不及濕式脫硫法,可靠性也還有待提高。

2、新工藝發(fā)展現(xiàn)狀。
由于傳統(tǒng)工藝存在效率低、操作復(fù)雜等特點(diǎn),在科技的發(fā)展和環(huán)保要求下,許多國(guó)家已不局限于傳統(tǒng)經(jīng)典工藝。所以,新工藝不斷被研究開(kāi)發(fā)出來(lái)。

2.1荷電干式噴射脫硫(ＣＤＳＩ)法。
此法是美國(guó)ＡＬＡＮＣＯ公司開(kāi)發(fā)的專(zhuān)利技術(shù)。其技術(shù)核心是吸收劑以高速通過(guò)高壓靜電電暈充電區(qū),得到強(qiáng)大的靜電荷后,被噴射到煙氣中,擴(kuò)散形成均勻的懸浮狀態(tài)。由于粒子表現(xiàn)的電暈,增強(qiáng)了活性、縮短了反應(yīng)時(shí)間,從而有效提高了反應(yīng)效率。此法投資及占地僅為傳統(tǒng)濕法的10%和27%。但其脫硫效率相對(duì)較低。

2.2電子束照射(ＥＢＡ)法。
其原理是在煙氣進(jìn)入反應(yīng)器之前先加入氨氣,然后在反應(yīng)器中用電子加速器產(chǎn)生的電子束照射煙氣,使水蒸氣與氧等分子激發(fā)產(chǎn)生氧化能力強(qiáng)的自由基,這些自由基使煙氣中的ＳＯ2很快氧化,產(chǎn)生硫酸。再和氨氣反應(yīng)形成硫酸氨。其主要特點(diǎn)是系統(tǒng)簡(jiǎn)單,操作方便,過(guò)程易于控制,副產(chǎn)物可用于生產(chǎn)化肥。脫硫成本低于傳統(tǒng)方法。但此法需要大功率、長(zhǎng)期溫度的電子槍,同時(shí)需要防輻射屏蔽。

2.2.3脈沖電暈等離子體(ＰＰＣＰ)法。
是日本專(zhuān)家增田閃一在ＥＢＡ法的基礎(chǔ)上提出的。由于省去了昂貴的電子束加速器,避免了電子槍壽命短和Ｘ射線屏蔽等問(wèn)題。所以世界許多科學(xué)家競(jìng)相研究。它是靠脈沖高壓電源在普通反應(yīng)器中形成等離子體,產(chǎn)生高能電子。此法設(shè)備簡(jiǎn)單,操作簡(jiǎn)便,投資是ＥＢＡ法的60%。除以上介紹的以外,近年發(fā)展的新工藝還有ＡＢＢ公司開(kāi)發(fā)的新型集成半干式脫硫(ＮＩＤ)法,適合于海邊工廠的海水脫硫工藝、常溫精脫硫工藝等。

3、ＦＧＤ工藝的比較與選擇。
無(wú)論選擇何種ＦＧＤ工藝,其經(jīng)濟(jì)上總是要虧損的,但它保護(hù)了環(huán)境,產(chǎn)生了社會(huì)效益。通常在考慮選擇工藝時(shí),要求在滿足排放標(biāo)準(zhǔn)的情況下,盡可能降低成本,其中包括一次投入成本和運(yùn)行成本;同時(shí)還要考慮二次污染和產(chǎn)物處理。所以通常要根據(jù)具體的情況來(lái)選擇不同的方法。

4、新工藝發(fā)展趨勢(shì)。

當(dāng)今我國(guó)脫硫技術(shù)還是依靠國(guó)外進(jìn)口設(shè)備為主。國(guó)產(chǎn)化的設(shè)備還處在60年代水平。從各項(xiàng)資料分析表明,國(guó)外最新脫硫技術(shù)研究主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)。

4.1除塵、脫硫、脫氮一體化。

由于硫氧化物、氮氧化物同是國(guó)家限制排放的污染物,而分開(kāi)處理明顯增加了設(shè)備的投資和空間的占用。所以,一體化也勢(shì)在必行。ＥＢＡ法現(xiàn)在已經(jīng)可以達(dá)到同時(shí)脫硫脫氮的目。但脫氮效率僅20%左右。還有待改善。

4.2自動(dòng)化技術(shù)更加明顯。

最新的幾個(gè)脫硫工藝更多的是向干法脫硫方向發(fā)展,而干法脫硫是最容易達(dá)到自動(dòng)化目的。這也是向社會(huì)不斷發(fā)展的電子技術(shù)靠攏。相應(yīng)的,其科技含量也將越來(lái)越高。

4.3生產(chǎn)成本不斷下降。

可以看出新工藝的脫硫成本相對(duì)較低,在這個(gè)講究經(jīng)濟(jì)效益的時(shí)代要想不被淘汰,其各項(xiàng)成本應(yīng)越低越好。由于我國(guó)現(xiàn)存工業(yè)公司對(duì)污染控制更多還是靠國(guó)家強(qiáng)制執(zhí)行,沒(méi)有自我改善的意識(shí),所以估計(jì)在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi),我國(guó)還很難改變從國(guó)外進(jìn)口先進(jìn)設(shè)備的現(xiàn)狀。而何時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)國(guó)產(chǎn)化,何時(shí)才能真正把煙氣脫硫的成本降下來(lái)有待進(jìn)一步研究。

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