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文檔簡介
1、干法脫硫技術(shù)摘要:本文主要論述了干法脫除煙氣中SO2的各種技術(shù)應用及其進展情況,對煙氣脫硫技術(shù)的發(fā)展進行展望,即研究開發(fā)出優(yōu)質(zhì)高效、經(jīng)濟配套、性能可靠、不造成二次污染、適合國情的全新的煙氣污染控制技術(shù)勢在必行。 關(guān)鍵詞:煙氣脫硫 二氧化硫 干法 前言:我國的能源以燃煤為主,占煤炭產(chǎn)量75%的原煤用于直接燃燒,煤燃燒過程中產(chǎn)生嚴重污染,如煙氣中CO2是溫室氣體,SOx可導致酸雨形成,NOX也是引起酸雨元兇之一,同時在一定條件下還可破壞臭氧層以及產(chǎn)生光化學煙霧等。總之燃煤產(chǎn)生的煙氣是造成中國生態(tài)環(huán)境破壞的最大污染源之一。中國的能源消費占世界的8%9%,SO2的排放量占到世界的15.1%,燃煤所排放
2、的SO2又占全國總排放量的87%。中國煤炭一年的產(chǎn)量和消費高達12億噸,SO2的年排放量為2000多噸,預計到2010年中國煤炭量將達18億噸,如果不采用控制措施,SO2的排放量將達到3300萬噸。據(jù)估算,每削減1萬噸SO2的費用大約在1億元左右,到2010年,要保持中國目前的SO2排放量,投資接近1千億元,如果想進一步降低排放量,投資將更大1。為此1995年國家頒布了新的大氣污染防治法,并劃定了SO2污染控制區(qū)及酸雨控制區(qū)。各地對SO2的排放控制越來越嚴格,并且開始實行SO2排放收費制度。隨著人們環(huán)境意識的不斷增強,減少污染源、凈化大氣、保護人類生存環(huán)境的問題正在被億萬人們所關(guān)心和重視,尋求
3、解決這一污染措施,已成為當代科技研究的重要課題之一。因此控制SO2的排放量,既需要國家的合理規(guī)劃,更需要適合中國國情的 低費用、低耗本的脫硫技術(shù)。煙氣脫硫技術(shù)是控制SO2和酸雨危害最有效的手段之一,按工藝特點主要分為濕法煙氣脫硫、干法煙氣脫硫和半干法煙氣脫硫。濕法脫硫是采用液體吸收劑洗滌SO2煙氣以脫除SO2。常用方法為石灰/石灰石吸收法、鈉堿法、鋁法、催化氧化還原法等,濕法煙氣脫硫技術(shù)以其脫硫效率高、適應范圍廣、鈣硫比低、技術(shù)成熟、副產(chǎn)物石膏可做商品出售等優(yōu)點成為世界上占統(tǒng)治地位的煙氣脫硫方法。但由于濕法煙氣脫硫技術(shù)具有投資大、動力消耗大、占地面積大、設(shè)備復雜、運行費用和技術(shù)要求高等缺點,所
4、以限制了它的發(fā)展速度。干法脫硫技術(shù)與濕法相比具有投資少、占地面積小、運行費用低、設(shè)備簡單、維修方便、煙氣無需再熱等優(yōu)點,但存在著鈣硫比高、脫硫效率低、副產(chǎn)物不能商品化等缺點。自20世紀80年代末,經(jīng)過對干法脫硫技術(shù)中存在的主要問題的大量研究和不斷的改進,現(xiàn)在已取得突破性進展。有代表性的噴霧干燥法、活性炭法、電子射線輻射法、填充電暈法、荷電干式吸收劑噴射脫硫技術(shù)、爐內(nèi)噴鈣尾部增濕法、煙氣循環(huán)流化床技術(shù)、爐內(nèi)噴鈣循環(huán)流化床技術(shù)等一批新的煙氣脫硫技術(shù)已成功地開始了商業(yè)化運行,其脫硫副產(chǎn)物脫硫灰已成功地用在鋪路和制水泥混合材料方面。這一些技術(shù)的進步,迎來了干法、半干法煙氣脫硫技術(shù)的新的快速發(fā)展時期。傳
5、統(tǒng)的石灰石/石膏法脫硫與新的干法、半干法煙氣脫硫技術(shù)經(jīng)濟指標的比較見表1。表1說明在脫硫效率相同的條件下,干法、半干法脫硫技術(shù)與濕法相比,在單位投資、運行費用和占地面積的方面具有明顯優(yōu)勢,將成為具有產(chǎn)業(yè)化前景的煙氣脫硫技術(shù)。3、電子射線輻射法煙氣脫硫技術(shù)電子射線輻射法是日本荏原制作所于1970年著手研究,1972年又與日本原子能研究所合作,確立的該技術(shù)作為連續(xù)處理的基礎(chǔ)。1974年荏原制作所處理重油燃燒廢氣,進行了1000Nm3/h規(guī)模的試驗,探明了添加氨的輻射效果,穩(wěn)定了脫硫脫硝的條件,成功地捕集了副產(chǎn)品和硝銨。80年代由美國政府和日本荏原制作所等單位分擔出資在美國印第安納州普列斯燃煤發(fā)電廠
6、建立了一套最大處理高硫煤煙氣量為24000Nm3/h地電子束裝置,1987年7月完成,取得了較好效果,脫硫率可達90以上,脫硝率可達80以上?,F(xiàn)日本荏原制作所與中國電力工業(yè)部共同實施的“中國EBA工程”已在成都電廠建成一套完整的煙氣處理能力為300000Nm3/h的電子束脫硫裝置,設(shè)計入口SO2濃度為1800ppm,在吸收劑化學計量比為0.8的情況下脫硫率達80,脫硝率達106。該法工藝由煙氣冷卻、加氨、電子束照射、粉體捕集四道工序組成,其工藝流程圖如圖2所示。溫度約為150左右的煙氣經(jīng)預除塵后再經(jīng)冷卻塔噴水冷卻道60 70左右,在反應室前端根據(jù)煙氣中SO2及NOX的濃度調(diào)整加入氨的量,然后混
7、合氣體在反應器中經(jīng)電子束照射,排氣中的SO2和NOX受電子束強烈作用,在很短時間內(nèi)被氧化成硫酸和硝酸分子,被與周圍的氨反應生成微細的粉粒(硫酸銨和硝酸銨的混合物),粉粒經(jīng)集塵裝置收集后,潔凈的氣體排入大氣7。6、爐內(nèi)噴鈣尾部增濕煙氣脫硫技術(shù)爐內(nèi)噴鈣尾部增濕也作為一種常見的干法脫硫工藝而被廣泛應用。雖然噴鈣尾部增濕脫硫的基本工藝都是將CaCO3粉末噴入爐內(nèi),脫硫劑在高溫下迅速分解產(chǎn)生CaO,同時與煙氣中的SO2反應生成CaSO3。由于單純爐內(nèi)噴鈣脫硫效率往往不高(低于2050),脫硫劑利用率也較低,因此爐內(nèi)噴鈣還需與尾部增濕配合以提高脫硫效率。該技術(shù)已在美國 、日本、加拿大和歐洲國家得到工業(yè)應用
8、,是一種具有廣闊發(fā)展前景的脫硫技術(shù)。目前,典型的爐內(nèi)噴鈣尾部增濕脫硫技術(shù)有美國的爐內(nèi)噴鈣多級燃燒器(LIMB)技術(shù)、芬蘭的爐內(nèi)噴石灰石及氧化鈣活化反應(LIFAC)技術(shù)、奧地利的灰循環(huán)活化(ARA)技術(shù)等,下面介紹一下LIFAC技術(shù)11。LIFAC脫硫技術(shù)是由芬蘭的Tampella公司和IVO公司首先開發(fā)成功并投入商業(yè)應用的該技術(shù)是將石灰石于鍋爐的8001150部位噴入,起到部分固硫作用,在尾部煙道的適當部位(一般在空氣預熱器與除塵器之間)裝設(shè)增濕活化反應器,使爐內(nèi)未反應的CaO和水反應生成Ca(OH)2,進一步吸收SO2,提高脫硫率。LIFAC技術(shù)是將循環(huán)流化床技術(shù)引入到煙氣脫硫中來,是其開
9、創(chuàng)性工作,目前該技術(shù)脫硫率可達90以上,這已在德國和奧地利電廠的商業(yè)運行中得到實現(xiàn)。LIFAC技術(shù)具有占地小、系統(tǒng)簡單、投資和運行費用相對較、無廢水排放等優(yōu)點,脫硫率為6080;但該技術(shù)需要改動鍋爐,會對鍋爐的運行產(chǎn)生一定影響。我國南京下關(guān)電廠和紹興錢清電廠從芬蘭引進的LIFAC脫硫技術(shù)和設(shè)備目前已投入運行。7、爐內(nèi)噴鈣循環(huán)流化床反應器煙氣脫硫技術(shù)爐內(nèi)噴鈣循環(huán)流化床反應器脫硫技術(shù)是由德國Sim-mering Graz Pauker/Lurgi GmbH公司開發(fā)的。該技術(shù)的基本原理是:在鍋爐爐膛適當部位噴入石灰石,起到部分固硫作用,在尾部煙道電除塵器前裝設(shè)循環(huán)流化床反應器,爐內(nèi)未反應的CaO隨著
10、飛灰輸送到循環(huán)流化床反應器內(nèi),在循環(huán)硫化床反應器中大顆粒CaO被其中湍流破碎,為SO2反應提供更大的表面積,從而提高了整個系統(tǒng)的脫硫率12。該技術(shù)將循環(huán)流化床技術(shù)引入到煙氣脫硫中來,是其開創(chuàng)性工作,目前該技術(shù)脫硫率可達90以上,這已在德國和奧地利電廠的商業(yè)運行中得到證實。在此基礎(chǔ)上,美國EEC(Enviromental Elements Corporation)和德國Lurgi公司進一步合作開發(fā)了一種新型煙氣的脫硫裝置。在該工藝中粉狀的Ca(OH)2和水分別被噴入循環(huán)流化床反應器內(nèi),以此代替了爐內(nèi)噴鈣。在循環(huán)流化床反應器內(nèi),吸收劑被增濕活化,并且能充分的循環(huán)利用,而大顆粒
11、吸收劑被其余粒子碰撞破碎,為脫硫反應提供更大反應表面積。本工藝流程的脫硫效率可達95以上,造價較低,運行費用相對不高,是一種較有前途的脫硫工藝。8、干式循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)干式循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)是20世紀80年代后期發(fā)展起來的一種新的干法煙氣脫硫技術(shù),該技術(shù)具有投資少、占地小、結(jié)構(gòu)簡單、易于操作,兼有高效除塵和煙氣凈化功能,運行費用低等優(yōu)點。因而,國家電站燃燒工程技術(shù)研究中心和清華大學煤的清潔燃燒技術(shù)國家重點實驗室分別對該技術(shù)的反應機理、反應過程的數(shù)學模型等進行了理論和實驗研究。其工藝流程如圖3示,從煤粉燃燒裝置產(chǎn)生的實際煙氣通過引風機進入反應器,再經(jīng)過旋風除塵器,最后通過引風機從煙囪排
12、出。脫硫劑為從回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)的高品質(zhì)石灰粉,用螺旋給粉機按給定的鈣硫比連續(xù)加入。旋風除塵器除下的一部分脫硫灰經(jīng)循環(huán)灰斗和螺旋給灰機進入反應器中再循環(huán)。在文丘里管中有噴水霧化裝置,通過調(diào)節(jié)水量來控制反應器內(nèi)溫度13。摘 要 本文針對工業(yè)煙氣的脫硫技術(shù)的研究現(xiàn)狀及研究方向進行綜合性分析。 關(guān)鍵詞 煙氣 脫硫 技術(shù) 研究 1 前言 SO2是造成大氣污染的主要污染物之一,有效控制工業(yè)煙氣中SO2是當前刻不容緩的環(huán)保課題。 據(jù)國家環(huán)
13、保統(tǒng)計,每年各種煤及各種資源冶煉產(chǎn)生二氧化硫(SO2)達2158.7萬t,高居世界第一位,其中工業(yè)來源排放量1800萬t,占總排放量的83。其中我國目前的一次能源消耗中,煤炭占76,在今后若干年內(nèi)還有上升的趨勢。我國每年排入大氣的87的SO2來源于煤的直接燃燒。隨著我國工業(yè)化進程的不斷加快,SO2的排放量也日漸增多。 2、煙氣脫硫技術(shù)進展 目前,煙氣脫硫技術(shù)根據(jù)不同的劃分方法可以分為多種方法;其中最常用的是根據(jù)操作過程的物相不同,脫硫方法可分為濕法、干法和半干法1。 2.1 濕法煙氣脫硫技術(shù) 優(yōu)點:濕法煙氣脫硫技術(shù)為氣液反應,反應速度快,脫硫效率高,一般均高于90,技術(shù)成熟,適用面廣。濕法脫硫
14、技術(shù)比較成熟,生產(chǎn)運行安全可靠,在眾多的脫硫技術(shù)中,始終占據(jù)主導地位,占脫硫總裝機容量的80以上2。 缺點:生成物是液體或淤渣,較難處理,設(shè)備腐蝕性嚴重,洗滌后煙氣需再熱,能耗高,占地面積大,投資和運行費用高。系統(tǒng)復雜、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。 A 石灰石石灰-石膏法: 原理: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。是目前世界上技術(shù)最成熟、運行狀況最穩(wěn)定的脫硫工藝,脫硫效率達到
15、90以上。 B 間接石灰石-石膏法: 常見的間接石灰石-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而得以再生,并生成石膏。該法操作簡單,二次污染少,無結(jié)垢和堵塞問題,脫硫效率高,但是生成的石膏產(chǎn)品質(zhì)量較差。 C 檸檬吸收法: 原理:檸檬酸(H3C6H5O7·H2O)溶液具有較好的緩沖性能,當SO2氣體通過檸檬酸鹽液體時,煙氣中的SO2與水中H發(fā)生反應生成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,應用范
16、圍比較窄3。 另外,還有海水脫硫法、磷銨復肥法、液相催化法等濕法煙氣脫硫技術(shù)。 2.2 干法煙氣脫硫技術(shù) 優(yōu)點:干法煙氣脫硫技術(shù)為氣同反應,相對于濕法脫硫系統(tǒng)來說,設(shè)備簡單,占地面積小、投資和運行費用較低、操作方便、能耗低、生成物便于處置、無污水處理系統(tǒng)等。 缺點:但反應速度慢,脫硫率低,先進的可達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)象比較嚴重,在設(shè)備維護方面難度較大,設(shè)備運行的穩(wěn)定性、可靠性不高,且壽命較短,限制了此種方法的應用。 分類:常用的干法煙氣脫硫技術(shù)有活性碳吸附法、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
17、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,脫硫劑煅燒后形成多孔的氧化鈣顆粒,它和煙氣中的SO2反應生成硫酸鈣,達到脫硫的目的。 A 活性碳吸附法: 原理:SO2被活性碳吸附并被催化氧化為三氧化硫(SO3),再與水反應生成H2SO4,飽和后的活性碳可通過水洗或加熱再生,同時生成稀H2SO4或高濃度SO2??色@得副產(chǎn)品H2SO4,液態(tài)SO2和單質(zhì)硫,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)西安交通大學對活性炭進行了改進,開發(fā)出成本低、選擇吸附性能強的ZL30,ZIA0,進一步完善了活性炭的工藝,使煙氣中SO2吸附率達到95.8,達
18、到國家排放標準4。 B 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),進一步生成H2SO4和硝酸(NaNO3),并被氨(NH3)或石灰石(CaCO3)吸收劑吸收 C 荷電干式吸收劑噴射脫硫法(CDSI): 原理:吸收劑以高速流過噴射單元產(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,無設(shè)備污染及結(jié)垢現(xiàn)象,不產(chǎn)生廢水廢渣,副產(chǎn)品還可以作為肥料使用,無二次污染物產(chǎn)生,脫硫率大于907,而且設(shè)備簡單,適應性比較廣泛。
19、但是此方法脫硫靠電子束加速器產(chǎn)生高能電子;對于一般的大型企業(yè)來說,需大功率的電子槍,對人體有害,故還需要防輻射屏蔽,所以運行和維護要求高。四川成都熱電廠建成一套電子脫硫裝置,煙氣中SO2的脫硫達到國家排放標準。 D 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SO2具有較強的吸附性,在常溫或低溫下,金屬氧化物對SO2起吸附作用,高溫情況下,金屬氧化物與SO2發(fā)生化學反應,生成金屬鹽。然后對吸附物和金屬鹽通過熱分解法、洗滌法等使氧化物再生。這是一種干法脫硫方法,雖然沒有污水、廢酸,不造成污染
20、,但是此方法也沒有得到推廣,主要是因為脫硫效率比較低,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)鍵是開發(fā)新的吸附劑。 以上幾種SO2煙氣治理技術(shù)目前應用比較廣泛的,雖然脫硫率比較高,但是工藝復雜,運行費用高,防污不徹底,造成二次污染等不足,與我國實現(xiàn)經(jīng)濟和環(huán)境和諧發(fā)展的大方針不相適應,故有必要對新的脫硫技術(shù)進行探索和研究。 2.3 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、粉末一顆粒噴動床脫硫、煙道噴射脫硫等。 A 噴霧干燥法5: 噴霧干燥脫硫方法是利用機械或氣流的力量將吸收劑分散成極細小的霧狀液滴,霧狀液滴與煙氣形成比較大的接觸表面積
21、,在氣液兩相之間發(fā)生的一種熱量交換、質(zhì)量傳遞和化學反應的脫硫方法。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6585。其優(yōu)點:脫硫是在氣、液、固三相狀態(tài)下進行,工藝設(shè)備簡單,生成物為干態(tài)的CaSO 、CaSO ,易處理,沒有嚴重的設(shè)備腐蝕和堵塞情況,耗水也比較少。缺點:自動化要求比較高,吸收劑的用量難以控制,吸收效率不是很高。所以,選擇開發(fā)合理的吸收劑是解決此方法面臨的新難題。 B 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
22、種技術(shù)的特點是:投資少、運行費用低,脫硫率雖低于濕法脫硫技術(shù),但仍可達到70tn,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):水溶液改為噴入CaO或Ca(OH):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反應效率低、反應時間長的缺點,提高了脫硫劑的利用率,且工藝簡單,有很好的發(fā)展前景。 C 粉末一顆粒噴動床半千法煙氣脫硫法: 技術(shù)原理:含SO2的煙氣經(jīng)過預熱器進入粉粒噴動床,脫硫劑制成粉末狀預先與水混合,以漿料形式從噴動床的頂部連續(xù)噴人床內(nèi),與噴動粒子充分混合,借助于和熱煙氣的接觸
23、,脫硫與干燥同時進行。脫硫反應后的產(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,而且對環(huán)境的影響很小。但進氣溫度、床內(nèi)相對濕度、反應溫度之間有嚴格的要求,在漿料的含濕量和反應溫度控制不當時,會有脫硫劑粘壁現(xiàn)象發(fā)生。 D 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器進行脫硫,不需要另外加吸收容器,使工藝投資大大降低,操作簡單,需場地較小,適合于在我國開發(fā)應用。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,反應產(chǎn)物以干態(tài)粉末出煙道。 3 新興的煙氣脫硫方法以及當前研究的熱點 最近幾年,科技突飛猛
24、進,環(huán)境問題已提升到法律高度。我國的科技工作者研制出了一些新的脫硫技術(shù),但大多還處于試驗階段,有待于進一步的工業(yè)應用驗證。 31 硫化堿脫硫法 由Outokumpu公司開發(fā)研制的硫化堿脫硫法主要利用工業(yè)級硫化納作為原料來吸收SO2工業(yè)煙氣,產(chǎn)品以生成硫磺為目的。反應過程相當復雜,有Na2SO4、Na2SO3、Na2S203、S、Na2Sx等物質(zhì)生成,由生成物可以看出過程耗能較高,而且副產(chǎn)品價值低,華南理工大學的石林經(jīng)過研究表明過程中的各種硫的化合物含量隨反應條件的改變而改變,將溶液pH值控制在5.56.5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,過濾、蒸發(fā)可得到附加
25、值高的5H 0·Na2S203,而且脫硫率高達97,反應過程為:SO2+Na2S=Na2S203+S。此種脫硫新技術(shù)已通過中試,正在推廣應用。 32 膜吸收法 以有機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)造性地利用膜來吸收脫出SO2氣體,效果比較顯著,脫硫率達90。過程是: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,其特點是利用多孔膜將氣體SO2氣體和NaOH吸收液分開,SO2氣體通過多孔膜中的孔道到達氣液相界面處,SO2與NaOH迅速反應,達到脫硫的目的。
26、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,操作簡單,投資少。 33 微生物脫硫技術(shù) 根據(jù)微生物參與硫循環(huán)的各個過程,并獲得能量這一特點,利用微生物進行煙氣脫硫,其機理為:在有氧條件下,通過脫硫細菌的間接氧化作用,將煙氣中的SO2氧化成硫酸,細菌從中獲取能量。 生物法脫硫與傳統(tǒng)的化學和物理脫硫相比,基本沒有高溫、高壓、催化劑等外在條件,均為常溫常壓下操作,而且工藝流程簡單,無二次污染。國外曾以地熱發(fā)電站每天脫除5t量的H:S為基礎(chǔ);計算微生物脫硫的總費用是常規(guī)濕法506。無論對于有機硫還是無機硫,一經(jīng)燃燒均可生成被微生物間接利用的無機硫SO2,因此,發(fā)展微生物煙氣脫硫技術(shù),很具有潛力
27、。四川大學的王安等人在實驗室條件下,選用氧化亞鐵桿菌進行脫硫研究,在較低的液氣比下,脫硫率達98。 4、煙氣脫硫技術(shù)發(fā)展趨勢 目前已有的各種技術(shù)都有自己的優(yōu)勢和缺陷,具體應用時要具體分析,從投資、運行、環(huán)保等各方面綜合考慮來選擇一種適合的脫硫技術(shù)。隨著科技的發(fā)展,某一項新技術(shù)韻產(chǎn)生都會涉及到很多不同的學科,因此,留意其他學科的最新進展與研究成果,并把它們應用到煙氣脫硫技術(shù)中是開發(fā)新型煙氣脫硫技術(shù)的重要途徑,例如微生物脫硫、電子束法脫硫等脫硫新技術(shù),由于他們各自獨特的特點都將會有很大的發(fā)展空間。隨著人們對環(huán)境治理的日益重視和工業(yè)煙氣排放量的不斷增加,投資和運行費用少、脫硫效率高、脫硫劑利用率高、
28、污染少、無二次污染的脫硫技術(shù)必將成為今后煙氣脫硫技術(shù)發(fā)展的主要趨勢。 各種各樣的煙氣脫硫技術(shù)在脫除SO2的過程中取得了一定的經(jīng)濟、社會和環(huán)保效益,但是還存在一些不足,隨著生物技術(shù)及高新技術(shù)的不斷發(fā)展,電子束脫硫技術(shù)和生物脫硫等一系列高新、適用性強的脫硫技術(shù)將會代替?zhèn)鹘y(tǒng)的脫硫方法。 參考文獻: 1 陳兵,張學學煙氣脫硫技術(shù)研究與進展J工業(yè)鍋爐,2002,74(4):6-10 2 林永明,韋志高濕法石灰石石灰一石膏脫硫技術(shù)應用綜述J廣西電力工程,20004:92-98 3 郭小宏,等利用活性炭治理華光實業(yè)社會福利冶煉廠可行研究報告R2002,6 4 石林,等硫化堿溶液脫除工
29、業(yè)煙氣中的二氧化硫J,中山大學學報論叢,1997,5 5 孫勝奇,陳榮永等我國二氧化硫煙氣脫硫技術(shù)現(xiàn)狀及進展J2005,29(1):44-47干法煙氣脫硫是反應在無液相介入的完全干燥的狀態(tài)下進行,反應產(chǎn)物也為干粉狀,不存在腐蝕、結(jié)露等問題。干法主要有爐內(nèi)噴鈣煙氣脫硫、爐內(nèi)噴鈣尾部煙氣增濕活化脫硫、活性炭吸附再生煙氣脫硫等技術(shù)。(1) 爐內(nèi)噴鈣煙氣脫硫技術(shù)爐內(nèi)噴鈣煙氣脫硫是把鈣基吸收劑如石灰石、白云石等噴到爐膛燃燒室上部溫度低于1200的區(qū)域,隨后石灰石瞬時煅燒生成CaO,新生的CaO與SO2進行硫酸鹽化反應生成CaSO4,并隨飛灰在除塵器中收集。該反應過程是非常復雜的,主要由石灰石的煅燒、Ca
30、O/SO2硫酸鹽化反應和CaCO3/SO2直接硫酸化反應等組成。曾經(jīng)認為是簡單反應的CaO/SO2硫酸鹽化反應,現(xiàn)在被認為是復雜的高溫、瞬時的多相反應。吸收劑的類型、新生CaO的微孔結(jié)構(gòu)、溫度、時間等諸多參數(shù)影響著硫酸鹽化反應過程。因此,爐內(nèi)噴鈣煙氣脫硫仍是一個值得研究的課題。爐內(nèi)噴鈣煙氣脫硫技術(shù)的特點是投資省、占地面積小、易于在老鍋爐上改造,不足之處是脫硫效率低,鈣利用率低。為此,可以通過加裝一些設(shè)備提高爐內(nèi)噴鈣的SO2脫除率。最簡單的方法是在除塵器之前向煙道內(nèi)噴水,這能使脫硫率提高10%。反應產(chǎn)物再循環(huán)也是提高脫硫率和石灰石利用率的有效方法。被除塵設(shè)備(ESP或布袋除塵器)收集下來的反應產(chǎn)
31、物經(jīng)過一些調(diào)整后,噴入爐膛或管道并循環(huán)數(shù)次,使脫硫率達到70%以上。(2) 爐內(nèi)噴鈣尾部煙氣增濕活化脫硫技術(shù)爐內(nèi)噴鈣在除塵裝置如ESP之前噴水增濕,使未反應的CaO活化,提高煙氣中SO2的脫除效率。芬蘭IVO公司把煙氣增濕這一概念進行了擴展,開發(fā)出爐內(nèi)噴鈣尾部煙氣增濕活化脫硫工藝(LIFAC)。該工藝除了保留爐內(nèi)噴射石灰石粉脫硫系統(tǒng),在爐后煙道上增設(shè)了一個獨立的活化反應器,將爐內(nèi)未反應完的CaO通過霧化水進行活化后再次脫除煙氣中的SO2。LIFAC工藝可以分步實施,以滿足用戶在不同階段對脫硫效率的要求??煞秩綄嵤菏沂癄t內(nèi)噴射煙氣增濕及干灰再循環(huán)加濕灰漿再循環(huán)。第一步通過石灰石粉噴入爐膛可
32、得到25%35%的脫硫率,該步的投資需要量很小,一般為整個脫硫系統(tǒng)費用的10%。在第二步中活化塔是核心,煙氣要進行增濕和脫硫灰再循環(huán),可使脫硫效率達到75%,該步的投資大約是脫硫系統(tǒng)總費用的85%。增加第三步灰漿再循環(huán)后脫硫效率可增至85%,而投資費用僅為總費用的5%。分步實施可以在原有鍋爐上進行。這樣非常獨特的優(yōu)點使得用戶在計劃自己的投資和滿足排放標準方面有更大的靈活性。該工藝1985年在芬蘭建成了第1套工業(yè)化裝置后短短幾年,就在多個國家應用。南京下關(guān)電廠引進芬蘭IVO公司全套LIFAC技術(shù),配套125MW機組,燃煤含硫0.92%時,脫硫率為75%左右,該脫硫工程已于1998年投入運行。(3) 活性炭吸附再生煙氣脫硫技術(shù)活性炭吸附再生煙氣脫硫技術(shù)最早出現(xiàn)在19世紀70年代后期,已有數(shù)種工藝在日本、德國、美國等得到工業(yè)應用,其代表方法有日立法、住友法、魯奇法、BF法及Reidluft法等。目前已由火電廠擴展到石油化工、硫酸及肥料工業(yè)等領(lǐng)域?;钚蕴棵摿虻闹饕攸c:過程比較簡單,再生過程中副產(chǎn)物很少;吸附容量有限,須在低氣速(0.31.2m/s)下運行,因而吸附器體積較大;活性炭易被廢氣中的O2氧化而導致?lián)p耗;長期使用后,活性炭會產(chǎn)生磨損,并因
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