全站搜索
烟气脱硫中几种重要的二氧化硫净化技术
作者:管理员    发布于:2017-11-02 14:03:17    文字:【】【】【

  1975-),女,助理工程师,主要从事环境监测工作。E-mail:727221459qq.com我国是以煤为主要能源的国家,80以上的煤用于直接燃烧,煤中所含的杂质硫在燃烧时会生成酸性气体S2.这种气体在高空被雨雪溶解而形成酸雨,严重侵蚀桥梁楼屋、船舶车辆、机电设备,并造成湖泊河流和土壤酸化,抑制有机物的降解和固氮,促进钙,镁,钾等营养元素流失,导致动植物大量死亡,给生态系统造成很大的破坏,并对人类的健康造成危害。根据国家环保总局2004年中国环境状况公报,我国二氧化硫年均浓度达到国家二级标准(0.06mg/m3)的城市占74.3,超过国家三级标准(0.10mg/m3)的城市占统计城市的9.1,出现酸雨的城市298个(占统计城市的56.5),降水年均pH值小于5.6的城市218个(占统计城市的41.4)国经济、社会可持续发展的重要因素。探索技术上先进、经济上合理的SO:治理技术一直是环保领域广泛关注的焦点。本文概述了二氧化硫的基础研究和防治技术,并针对生产实践中的几种重要的二氧化硫净化处理技术进行了探讨。

  1烟气脱硫我国的煤炭主要用在火力发电、工业锅炉和炉窑,大气中的二氧化硫也主要来自这些行业,其中火电行业二氧化硫排放量约占全国总排放量45,工业锅炉排放量约占30,工业窑炉排放量约占20烟气源的污染物排放是关键。烟气脱硫(FlueGasDesulphurization,FGD)技术是我国目前控制二氧化硫污染的主要途径烟气脱硫方法有很多,成熟的技术主要湿法、半干法、干法,循环流化床法、氨法、镁法,本文重点介绍湿法石灰石/石灰-石膏法,NADS氨-肥法和半干法旋转喷雾法。

  1.1湿法石灰石/石灰-石膏法湿法石灰石/石灰-石膏法主要用于大型电站锅炉烟气的脱硫。是喷淋洗涤式石灰石/石灰-石膏法的工艺流程示意图。整个脱硫工艺由烟气换热系统,吸收塔脱硫系统,脱硫剂浆液制备系统,石膏脱水系统,辅助的水系统和控制系统组成。烟气脱硫系统通常位于烟道的末端,置于除尘器之后。由锅炉出来的烟气经过除尘和换热降温之后以120尤进人脱硫吸收塔,在吸收塔内与20~30的石灰石浆料接触,反应生成亚硫酸钙,在吸收塔底部鼓人大量空气,使亚硫酸钙氧化成硫酸钙。受石灰石的溶解度及活性的限制,采用石灰石为脱硫剂其脱硫率一般在85以上,适用于S2浓度中等偏低的烟气脱硫。若吸收塔内采用20的石灰乳液为脱硫剂,脱硫效率可达95以上,适用于S2浓度较高的烟气。

  石灰石/石灰-石膏法工艺流程图湿法石灰石/石灰-石膏法是目前世界上技术成熟,实用多,运行状况稳定的脱硫工艺,被世界各国广泛采用。该法NADS氨一肥法工艺流程脱硫效率高,钙的利用率高,对煤种的适应性好,但是它的一次性投资(约占总投资的15 ~20)和占地面积较大,且脱硫副产物硫石膏产量较大。由于大量的硫石膏难以综合利用,导致大量的硫石膏堆放储存,易造成环境的二次污染,同时采用这种工艺会增加二氧化碳的排放。

  NADS(NovelAmmoniaDe-Suphurization)-肥法是以我国庞大的化肥工业为基础,以NH3为脱硫剂,将火电厂烟气中的S2回收,生产高效化肥,化害为利,变废为宝的一种脱硫技术。

  其原理如下:NADS氨-肥法工艺流程(如所示)分为两部分,即SO2吸收和硫酸-硫铵部分。其中硫酸-硫铵部分又包括亚硫铵溶液酸解装置,硫酸生产装置,硫铵生产装置。电除尘出来的S2烟气(140 ~160尤)经过再热冷却塔温度降为100~120尤,进人S2吸收塔,2吸收塔为多级循环吸收,一般出自3 ~5级吸收塔的亚硫铵溶液经过离心分离除尘后,进人硫酸中和反应釜,得到硫铵溶液和体积浓度为8~10的S2与空气的混合气体。硫铵溶液经过结晶,干燥,包装得到商品硫铵化肥,SO:气体经过冷凝、干燥器后进人硫酸装置生产98.3(质量)的商品硫酸,所得的硫酸(98)约70~80返回中和反应釜,其他作为商品出售。含量<10mg/L的氨烟气经烟囱排放。

  值得一提的是NADS氨-肥工艺中SO2催化氧化是一个放热过程,副产蒸汽,而国外同类技术中S4+变为S6+需要很大的额外能耗,这是NADS技术中一个突出的创新。另外,NADS工艺采用多级吸收塔,在保证95以上的SO2被吸收的同时,出口尾气中的NH3的含量可控制在10mg/L以内,很好的避免了传统氨-肥法中“亚硫铵”气溶胶问题。与国外同类技术相比,NADS突出的优越性是投资减少75 ~80,运行成本减少70~751 1.3旋转喷雾法旋转喷雾(半干法)是一种常用的烟气脱硫工艺,脱硫系统主要由生石灰接收贮存系统,浆液制造和供给系统,脱硫反应系统和除尘除渣系统组成(如所示)。将制备好的石灰乳用泵送至高位给料箱,然后流至喷雾干燥吸收塔内的高速旋转的雾化轮(转速可达15000~20000r/min),在离心力的作用下喷射成均匀的伞状雾滴,烟气则沿雾化四周进人塔内,形成一个向下的涡旋气流,以保证吸收剂雾滴在被烟气蒸发干燥的同时完成对烟气中SO2的吸收。同时,由于喷雾轮的高速旋转,吸收剂浆液在雾化轮出口处的线速度可达150m/s以上,在离心力作用下分散成比表面较大的微小颗粒(直径小于100pm),同烟气接触后,发生强烈的热交换和化学反应,迅速蒸掉自身的水分形成固体灰渣。

  旋转喷雾法工艺流程图旋转喷雾脱硫法在处理烟气量25Nm3/h,钙硫比1.4,比差温度保持在15~18尤时,脱硫校外可达70以上。同其他脱硫工艺相比,具有占地面积小,工艺系统简单,水耗低,能耗低的特点,对于缺少又缺少脱硫预留场地的中小电力机组进行脱硫改造很有吸引力。

  2催化法净化硫催化净化法是废气治理中一项重要的、有效的技术。利用催化剂来脱除S2,可以分为两条途径。一种是利用催化剂把S2还原为单质硫,这种方法可附产硫;另一种是利用催化剂把S2氧化为S3,可以用来制硫酸。前者称为催化还原法,后者称为催化氧化法。

  2.1催化还原法烟气直接还原脱硫技术是利用适当的还原剂将烟道气中的S2选择性地催化还原成单质硫,这种方法的终产物是固态单质硫,无废水废渣排放。因此,催化还原脱硫技术成了烟气脱硫研究的一个热点。烟气中的S2与还原剂(CO+H2)反应,被还原为硫磺S2+H2+CO―S+C2+H2O,也可先把部分S2还原成H2S,再通过Claus(Superclaus)过程消除S2. Superclaus法总脱硫率可达到99,但在实际应用中需掌握好AS的氧化度,应使用大孔径的催化剂,以降低硫磺继续氧化的可能性。陈爱平等利用AB3钙钛矿结构的复合氧化物催化剂在CO中脱除S2,能较容易地生成La22S和CS2硫化物活性相,具有较高的活性。

  将S2还原为硫粉的方法很多,除CO、H2、H2S还原剂外,还可以用C、CH4和NH3还原。郑诗礼等用活性炭在800尤进行平衡实验时,硫收率的峰值出现在C/S2(物质的量比)等于1.48处,此时硫收率为52.5,2脱除率为92.8.这种方法不需要吸收剂和一系列复杂的吸收装置,含硫量高的煤可直接作还原剂及产物硫易于储运等优点,因而将会有广阔的发展前景。

  2.2液相催化氧化法液相催化氧化法适合处理低浓度SO:烟气,其基本原理是将烟道气引人含氧化催化剂的水溶液中,使S2氧化成稀硫酸而脱硫。常用催化剂为Fe2+,Fe3+或Mn2+,研究表明:采用单离子吸收液,液相催化净化低浓度SO:烟气往往不易获得满意的效果,使用多种离子的混合吸收液能得到较满意的效果。通常合吸收液净化处理低浓度S2烟气,当液气比为1L/Nm3时,单板效率大于50,可得到16H2SO4,硫酸大生成速率为1.8h-1,液气比增加到5L/Nm3时,吸收率还有明显提高。

  该方法工艺简单,铁离子催化剂加装方便,S02吸收效率高,催化剂价廉易得,可附产稀硫酸,具有明显的环境、经济效益。日本、波兰等国曾报道用该法脱除烟道气中的S2,脱硫率达90. 3结语我国缺油多煤、以煤为主的能源结构和形势将继续相当长时间,随着我国的经济的快速发展,燃煤带来的S2污染形势也将越来越严峻,安装和运行脱硫装置是目前控制二氧化硫污染的主要手段。我国目前在建和运行的脱硫技术以传统的石灰石一石膏湿法脱硫技术为主,但该技术并不完全符合我国国情,有待改进。为了满足保护环境的需求,对于脱硫技术需向高效化、资源化、符合循环经济的方向发展。为促进脱硫产业的健康发展,我国脱硫产业及政策有待于进一步规范和完善,在将来的烟气脱硫的生产实践中,相信会有更好的脱硫技术,为保护环境、促进电力和经济的协调发展而服务。

访问统计
51客服