焦化設備:煙氣脫硫脫硝技術大匯總
第一部分脫硫技術
目前(qian)煙氣(qi)脫硫(liu)(liu)技(ji)術種類(lei)達幾十種,按(an)脫硫(liu)(liu)過程是否加水和脫硫(liu)(liu)產物的(de)干(gan)濕(shi)(shi)(shi)形(xing)態(tai),煙氣(qi)脫硫(liu)(liu)分為:濕(shi)(shi)(shi)法(fa)、半干(gan)法(fa)、干(gan)法(fa)三大(da)類(lei)脫硫(liu)(liu)工藝。濕(shi)(shi)(shi)法(fa)脫硫(liu)(liu)技(ji)術較為成(cheng)熟,效(xiao)率(lv)高(gao),操作簡單。
一、濕法煙氣脫硫技術
優點:濕法煙氣脫(tuo)硫(liu)(liu)(liu)技術(shu)為氣液反應(ying),反應(ying)速(su)度(du)快,脫(tuo)硫(liu)(liu)(liu)效率(lv)高,一般均(jun)高于90%,技術(shu)成熟(shu)(shu),適用面廣。濕法脫(tuo)硫(liu)(liu)(liu)技術(shu)比較成熟(shu)(shu),生產(chan)運行(xing)安全可靠(kao),在眾(zhong)多的脫(tuo)硫(liu)(liu)(liu)技術(shu)中(zhong),始(shi)終占據主導地位,占脫(tuo)硫(liu)(liu)(liu)總(zong)裝機容量的80%以(yi)上。
缺點:生成(cheng)物是液體或(huo)淤(yu)渣(zha),較難處理,設(she)(she)備(bei)腐蝕性嚴重,洗滌后煙氣(qi)需再(zai)熱,能耗(hao)高,占地面積大(da),投(tou)資和運行費用高。系(xi)統(tong)復雜、設(she)(she)備(bei)龐大(da)、耗(hao)水量大(da)、一次性投(tou)資高,一般(ban)適(shi)用于大(da)型電廠(chang)。
分類:常用(yong)的(de)濕(shi)法(fa)煙氣脫硫技術有(you)石(shi)(shi)(shi)(shi)灰石(shi)(shi)(shi)(shi)-石(shi)(shi)(shi)(shi)膏法(fa)、間接的(de)石(shi)(shi)(shi)(shi)灰石(shi)(shi)(shi)(shi)-石(shi)(shi)(shi)(shi)膏法(fa)、檸檬吸收法(fa)等。
A、石(shi)(shi)灰(hui)石(shi)(shi)/石(shi)(shi)灰(hui)-石(shi)(shi)膏法:
原理:是利用石灰(hui)石或石灰(hui)漿(jiang)液(ye)吸收(shou)煙氣(qi)中的SO2,生成亞硫(liu)酸(suan)鈣(gai),經分離的亞硫(liu)酸(suan)鈣(gai)(CaSO3)可以(yi)拋棄,也可以(yi)氧化(hua)為(wei)硫(liu)酸(suan)鈣(gai)(CaSO4),以(yi)石膏形式回收(shou)。是目(mu)前世界上技術最成熟、運行狀(zhuang)況最穩定(ding)的脫硫(liu)工藝,脫硫(liu)效率達到90%以(yi)上。
目前傳統的(de)(de)石(shi)灰石(shi)/石(shi)灰—石(shi)膏(gao)法(fa)煙(yan)氣脫(tuo)硫工(gong)藝在(zai)現在(zai)的(de)(de)中(zhong)國市場應(ying)用是(shi)比(bi)較(jiao)廣泛的(de)(de),其(qi)采用鈣基(ji)脫(tuo)硫劑吸收(shou)二氧化硫后生成(cheng)的(de)(de)亞硫酸鈣、硫酸鈣,由于其(qi)溶解度較(jiao)小,極易在(zai)脫(tuo)硫塔內及(ji)管(guan)道內形成(cheng)結(jie)垢、堵(du)塞現象(xiang)。對比(bi)石(shi)灰石(shi)法(fa)脫(tuo)硫技(ji)術(shu),雙堿(jian)法(fa)煙(yan)氣脫(tuo)硫技(ji)術(shu)則克服了石(shi)灰石(shi)—石(shi)灰法(fa)容易結(jie)垢的(de)(de)缺(que)點。
B、間接石(shi)灰石(shi)-石(shi)膏法:
常見的(de)間接石(shi)(shi)灰石(shi)(shi)-石(shi)(shi)膏(gao)法(fa)有:鈉堿(jian)(jian)雙堿(jian)(jian)法(fa)、堿(jian)(jian)性硫(liu)(liu)酸鋁(lv)法(fa)和(he)稀(xi)硫(liu)(liu)酸吸(xi)(xi)收(shou)法(fa)等。原理:鈉堿(jian)(jian)、堿(jian)(jian)性氧化鋁(lv)(Al2O3·nH2O)或稀(xi)硫(liu)(liu)酸(H2SO4)吸(xi)(xi)收(shou)SO2,生成的(de)吸(xi)(xi)收(shou)液與石(shi)(shi)灰石(shi)(shi)反(fan)應而得以再生,并(bing)生成石(shi)(shi)膏(gao)。該法(fa)操作簡(jian)單,二次污染少,無結(jie)垢和(he)堵塞問題,脫(tuo)硫(liu)(liu)效率(lv)高,但(dan)是生成的(de)石(shi)(shi)膏(gao)產品質量較(jiao)差。
C、檸檬吸收法:
原理:檸檬(meng)酸(suan)(H3C6H5O7·H2O)溶液具有較(jiao)好的(de)緩沖性能,當SO2氣(qi)體(ti)通過檸檬(meng)酸(suan)鹽液體(ti)時,煙氣(qi)中的(de)SO2與水(shui)中H發生(sheng)反應生(sheng)成H2SO3絡合物,SO2吸收率在99%以上。這種(zhong)方法(fa)僅適于(yu)低濃度SO2煙氣(qi),而不適于(yu)高濃度SO2氣(qi)體(ti)吸收,應用范圍比較(jiao)窄。另(ling)外,還有海水(shui)脫硫法(fa)、磷銨復肥(fei)法(fa)、液相催化法(fa)等濕法(fa)煙氣(qi)脫硫技(ji)術。
二、干法煙氣脫硫技術
優(you)點:干法煙氣脫硫(liu)技(ji)術為氣同反應,相對于(yu)濕法脫硫(liu)系統(tong)來說,設(she)備簡單,占地面(mian)積小、投資和運行費用較低(di)、操作方便、能耗(hao)低(di)、生成物便于(yu)處置、無污水處理系統(tong)等(deng)。
缺點:但反應速度(du)慢,脫硫率低,先進的(de)可達(da)60-80%。但目前此種(zhong)方法脫硫效率較低,吸收(shou)劑(ji)利(li)用率低,磨損、結垢現象比(bi)較嚴重,在(zai)設(she)備維護(hu)方面難度(du)較大,設(she)備運行的(de)穩定性、可靠性不高,且壽命(ming)較短,限制了此種(zhong)方法的(de)應用。
分類:常用的干法(fa)煙氣脫硫技術有活性碳吸(xi)附法(fa)、電子束輻射法(fa)、荷電干式吸(xi)收劑噴(pen)射法(fa)、金屬氧化物脫硫法(fa)等。
典型的(de)(de)干法脫(tuo)硫系統是將脫(tuo)硫劑(如石(shi)灰石(shi)、白云石(shi)或消石(shi)灰)直接噴入爐內(nei)。以石(shi)灰石(shi)為例,在高溫下(xia)煅燒時,脫(tuo)硫劑煅燒后形成多孔的(de)(de)氧化鈣(gai)顆粒,它和煙(yan)氣中的(de)(de)SO2反應生成硫酸鈣(gai),達到脫(tuo)硫的(de)(de)目(mu)的(de)(de)。
干(gan)(gan)法煙(yan)氣(qi)脫硫技(ji)術(shu)(shu)在鋼(gang)鐵行業(ye)中已經有應用(yong)于(yu)(yu)(yu)于(yu)(yu)(yu)大(da)型轉爐和(he)高爐的(de)例子(zi),對于(yu)(yu)(yu)中小(xiao)(xiao)型高爐該(gai)方法則不太適(shi)用(yong)。干(gan)(gan)法脫硫技(ji)術(shu)(shu)的(de)優(you)點是(shi)工(gong)藝過(guo)程簡(jian)單,無污水(shui)、污酸處理問題,能(neng)耗(hao)低,特別是(shi)凈(jing)(jing)化后煙(yan)氣(qi)溫度較(jiao)高,有利(li)于(yu)(yu)(yu)煙(yan)囪排氣(qi)擴散,不會產(chan)生“白煙(yan)”現象,凈(jing)(jing)化后的(de)煙(yan)氣(qi)不需要二(er)次加熱(re),腐蝕性小(xiao)(xiao);其缺點是(shi)脫硫效率較(jiao)低,設備龐大(da)、投(tou)資(zi)大(da)、占地(di)面積(ji)大(da),操作技(ji)術(shu)(shu)要求(qiu)高。常見的(de)干(gan)(gan)法脫硫技(ji)術(shu)(shu)有。
A、活性(xing)碳吸附法
原理:SO2被(bei)活(huo)性碳吸(xi)附并被(bei)催化(hua)(hua)氧(yang)化(hua)(hua)為(wei)三氧(yang)化(hua)(hua)硫(liu)(SO3),再(zai)與(yu)水(shui)反應生(sheng)(sheng)成H2SO4,飽和后的(de)活(huo)性碳可(ke)(ke)通過水(shui)洗或加熱再(zai)生(sheng)(sheng),同時生(sheng)(sheng)成稀H2SO4或高(gao)濃度SO2。可(ke)(ke)獲(huo)得副產(chan)品(pin)H2SO4,液態SO2和單質(zhi)硫(liu),即可(ke)(ke)以有效地(di)控(kong)制SO2的(de)排放(fang),又可(ke)(ke)以回收硫(liu)資源。該技術經西安交通大(da)學對活(huo)性炭(tan)進行(xing)了改進,開(kai)發出成本低(di)、選擇吸(xi)附性能強的(de)ZL30,ZIA0,進一步完善了活(huo)性炭(tan)的(de)工藝,使煙氣中SO2吸(xi)附率達(da)到95.8%,達(da)到國家排放(fang)標準。
B、電子束(shu)輻射法
原理:用(yong)高能電子束照射煙氣,生成大量的(de)活性(xing)物質(zhi),將煙氣中的(de)SO2和氮氧化(hua)物氧化(hua)為SO3和二(er)氧化(hua)氮(NO2),進一步(bu)生成H2SO4和硝酸(NaNO3),并(bing)被(bei)氨(NH3)或(huo)石灰石(CaCO3)吸收劑吸收。
C、荷電干式吸收劑噴射脫(tuo)硫法(CD.SI)
原理:吸(xi)(xi)收劑(ji)以(yi)高(gao)速流(liu)過(guo)噴射(she)單元產(chan)(chan)生(sheng)的(de)高(gao)壓靜電(dian)(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)(dian)暈充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)區(qu),使吸(xi)(xi)收劑(ji)帶有(you)靜電(dian)(dian)(dian)(dian)荷,當(dang)吸(xi)(xi)收劑(ji)被噴射(she)到煙(yan)氣流(liu)中(zhong),吸(xi)(xi)收劑(ji)因帶同種(zhong)電(dian)(dian)(dian)(dian)荷而互(hu)相排斥,表面充(chong)分暴(bao)露(lu),使脫硫效率(lv)大(da)(da)(da)幅度提高(gao)。此方法(fa)為(wei)干法(fa)處(chu)理,無設備污(wu)染及結垢現象(xiang),不(bu)產(chan)(chan)生(sheng)廢水廢渣(zha),副產(chan)(chan)品還(huan)可以(yi)作(zuo)為(wei)肥料(liao)使用,無二次(ci)污(wu)染物(wu)產(chan)(chan)生(sheng),脫硫率(lv)大(da)(da)(da)于90%,而且設備簡單,適(shi)應(ying)性比較(jiao)廣泛。但是此方法(fa)脫硫靠電(dian)(dian)(dian)(dian)子束(shu)加(jia)速器產(chan)(chan)生(sheng)高(gao)能電(dian)(dian)(dian)(dian)子;對(dui)于一般的(de)大(da)(da)(da)型(xing)企業來說,需(xu)大(da)(da)(da)功(gong)率(lv)的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)子槍,對(dui)人體有(you)害,故還(huan)需(xu)要防(fang)輻射(she)屏蔽,所以(yi)運行和維護(hu)要求高(gao)。四川成都熱電(dian)(dian)(dian)(dian)廠建成一套電(dian)(dian)(dian)(dian)子脫硫裝置,煙(yan)氣中(zhong)SO2的(de)脫硫達(da)到國家排放標(biao)準(zhun)。
D、金屬氧化物脫硫法
原(yuan)理:根據(ju)SO2是(shi)一種比較(jiao)(jiao)(jiao)活潑的(de)氣(qi)體的(de)特(te)性(xing),氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)錳(MnO)、氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鋅(ZnO)、氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鐵(tie)(Fe3O4)、氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)銅(CuO)等(deng)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)物(wu)對(dui)SO2具有較(jiao)(jiao)(jiao)強的(de)吸附(fu)性(xing),在常溫或低溫下(xia),金屬(shu)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)物(wu)對(dui)SO2起吸附(fu)作用,高溫情況下(xia),金屬(shu)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)物(wu)與SO2發(fa)生化(hua)(hua)(hua)學(xue)反(fan)應,生成金屬(shu)鹽。然(ran)后對(dui)吸附(fu)物(wu)和金屬(shu)鹽通過熱分解法(fa)(fa)、洗滌法(fa)(fa)等(deng)使氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)物(wu)再生。這是(shi)一種干法(fa)(fa)脫(tuo)硫方(fang)法(fa)(fa),雖(sui)然(ran)沒有污水(shui)、廢酸,不造(zao)成污染,但是(shi)此方(fang)法(fa)(fa)也沒有得到推廣,主要是(shi)因為脫(tuo)硫效率比較(jiao)(jiao)(jiao)低,設備龐大,投資(zi)比較(jiao)(jiao)(jiao)大,操作要求較(jiao)(jiao)(jiao)高,成本高。該技術的(de)關鍵是(shi)開發(fa)新的(de)吸附(fu)劑。
以上幾(ji)種SO2煙氣治理技(ji)術目前應(ying)用(yong)比較(jiao)廣泛(fan)的(de)(de),雖然脫硫率(lv)比較(jiao)高(gao),但是(shi)工藝復雜,運(yun)行費用(yong)高(gao),防(fang)污不徹底,造成(cheng)二次污染(ran)等不足,與(yu)我國實現經(jing)濟和環境(jing)和諧發展的(de)(de)大方針不相適(shi)應(ying),故有必(bi)要(yao)對新的(de)(de)脫硫技(ji)術進行探索和研究(jiu)。
三、半干法煙氣脫硫技術
半干(gan)(gan)法脫(tuo)(tuo)硫(liu)包括噴(pen)霧干(gan)(gan)燥法脫(tuo)(tuo)硫(liu)、半干(gan)(gan)半濕法脫(tuo)(tuo)硫(liu)、粉末一顆粒噴(pen)動床脫(tuo)(tuo)硫(liu)、煙道噴(pen)射(she)脫(tuo)(tuo)硫(liu)等(deng)。
A、噴霧干燥法
噴(pen)霧(wu)干燥(zao)脫硫方(fang)法(fa)是(shi)利用機(ji)械或氣流的(de)(de)力量(liang)將吸(xi)(xi)(xi)收(shou)(shou)劑分(fen)散(san)成極細小的(de)(de)霧(wu)狀(zhuang)液(ye)(ye)滴(di),霧(wu)狀(zhuang)液(ye)(ye)滴(di)與煙氣形成比較(jiao)大的(de)(de)接觸表面積,在氣液(ye)(ye)兩相之間發生的(de)(de)一(yi)種熱量(liang)交換、質量(liang)傳遞和(he)化學反(fan)應(ying)的(de)(de)脫硫方(fang)法(fa)。一(yi)般(ban)用的(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)收(shou)(shou)劑是(shi)堿(jian)液(ye)(ye)、石(shi)灰乳、石(shi)灰石(shi)漿液(ye)(ye)等(deng),目前絕大多數(shu)裝置都使(shi)用石(shi)灰乳作(zuo)為吸(xi)(xi)(xi)收(shou)(shou)劑。一(yi)般(ban)情況(kuang)下(xia),此種方(fang)法(fa)的(de)(de)脫硫率65%~85%。其優點(dian):脫硫是(shi)在氣、液(ye)(ye)、固(gu)三(san)相狀(zhuang)態下(xia)進行,工藝設備(bei)簡單(dan),生成物為干態的(de)(de)CaSO、CaSO,易(yi)處理(li),沒(mei)有嚴重的(de)(de)設備(bei)腐蝕和(he)堵塞情況(kuang),耗(hao)水也比較(jiao)少。缺點(dian):自動(dong)化要求比較(jiao)高,吸(xi)(xi)(xi)收(shou)(shou)劑的(de)(de)用量(liang)難以控制(zhi),吸(xi)(xi)(xi)收(shou)(shou)效率不(bu)是(shi)很高。所以,選擇開發合理(li)的(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)收(shou)(shou)劑是(shi)解(jie)決此方(fang)法(fa)面臨的(de)(de)新難題。
B、半干半濕法(fa)
半干(gan)半濕(shi)(shi)法(fa)(fa)是(shi)介于(yu)(yu)濕(shi)(shi)法(fa)(fa)和干(gan)法(fa)(fa)之間的(de)一種(zhong)脫(tuo)硫(liu)(liu)方法(fa)(fa),其(qi)脫(tuo)硫(liu)(liu)效率(lv)和脫(tuo)硫(liu)(liu)劑(ji)利用(yong)(yong)(yong)(yong)率(lv)等參(can)數也(ye)介于(yu)(yu)兩(liang)者之間,該方法(fa)(fa)主要適用(yong)(yong)(yong)(yong)于(yu)(yu)中(zhong)小鍋(guo)爐(lu)的(de)煙氣治理(li)。這種(zhong)技術的(de)特點(dian)是(shi):投資(zi)少、運行費用(yong)(yong)(yong)(yong)低,脫(tuo)硫(liu)(liu)率(lv)雖低于(yu)(yu)濕(shi)(shi)法(fa)(fa)脫(tuo)硫(liu)(liu)技術,但仍(reng)可達(da)到70%tn,并且腐蝕性小、占(zhan)地面積少,工(gong)藝可靠。工(gong)業中(zhong)常用(yong)(yong)(yong)(yong)的(de)半干(gan)半濕(shi)(shi)法(fa)(fa)脫(tuo)硫(liu)(liu)系(xi)統與(yu)濕(shi)(shi)法(fa)(fa)脫(tuo)硫(liu)(liu)系(xi)統相(xiang)比(bi),省去了制(zhi)漿(jiang)系(xi)統,將濕(shi)(shi)法(fa)(fa)脫(tuo)硫(liu)(liu)系(xi)統中(zhong)的(de)噴(pen)(pen)入Ca(OH):水(shui)溶液改為噴(pen)(pen)入CaO或Ca(OH):粉末和水(shui)霧。與(yu)干(gan)法(fa)(fa)脫(tuo)硫(liu)(liu)系(xi)統相(xiang)比(bi),克服了爐(lu)內噴(pen)(pen)鈣法(fa)(fa)SO2和CaO反應效率(lv)低、反應時間長的(de)缺點(dian),提(ti)高了脫(tuo)硫(liu)(liu)劑(ji)的(de)利用(yong)(yong)(yong)(yong)率(lv),且工(gong)藝簡單,有很(hen)好的(de)發展前景。
C、粉末一(yi)顆粒(li)噴動(dong)床(chuang)半千(qian)法(fa)煙氣脫硫法(fa)
技(ji)術(shu)原理:含SO2的(de)(de)煙氣經過預(yu)熱(re)器進入粉(fen)粒噴動(dong)床(chuang),脫(tuo)(tuo)硫(liu)劑(ji)制成(cheng)粉(fen)末(mo)狀預(yu)先(xian)與(yu)水(shui)混合,以漿(jiang)料(liao)形式(shi)從噴動(dong)床(chuang)的(de)(de)頂部連續噴人床(chuang)內,與(yu)噴動(dong)粒子充分(fen)混合,借助(zhu)于和(he)(he)熱(re)煙氣的(de)(de)接觸(chu),脫(tuo)(tuo)硫(liu)與(yu)干(gan)燥同時進行。脫(tuo)(tuo)硫(liu)反應(ying)后的(de)(de)產(chan)物(wu)以干(gan)態粉(fen)末(mo)形式(shi)從分(fen)離器中吹出。這種脫(tuo)(tuo)硫(liu)技(ji)術(shu)應(ying)用石(shi)灰石(shi)或消(xiao)石(shi)灰做(zuo)脫(tuo)(tuo)硫(liu)劑(ji)。具有(you)(you)很高的(de)(de)脫(tuo)(tuo)硫(liu)率及脫(tuo)(tuo)硫(liu)劑(ji)利用率,而(er)且對(dui)環(huan)境的(de)(de)影響(xiang)很小。但(dan)進氣溫(wen)度、床(chuang)內相對(dui)濕(shi)度、反應(ying)溫(wen)度之(zhi)間有(you)(you)嚴(yan)格的(de)(de)要求(qiu),在漿(jiang)料(liao)的(de)(de)含濕(shi)量(liang)和(he)(he)反應(ying)溫(wen)度控制不(bu)當時,會有(you)(you)脫(tuo)(tuo)硫(liu)劑(ji)粘壁現象發生。
D、煙(yan)道(dao)噴射半干法煙(yan)氣脫硫
該方(fang)法利(li)用鍋爐與除塵器之(zhi)間的煙(yan)道(dao)(dao)作(zuo)為反應器進行脫(tuo)硫,不需要另外(wai)加吸(xi)收(shou)容器,使(shi)工藝投資大(da)大(da)降低,操作(zuo)簡單,需場(chang)地較小,適合于(yu)在我國開發應用。半干法煙(yan)道(dao)(dao)噴射煙(yan)氣脫(tuo)硫即往煙(yan)道(dao)(dao)中噴人吸(xi)收(shou)劑漿液(ye),漿滴(di)邊蒸發邊反應,反應產(chan)物以干態粉末(mo)出煙(yan)道(dao)(dao)。
四、新興的煙氣脫硫方法
最近幾年,科技突飛猛(meng)進,環境問題已提(ti)升到法律(lv)高(gao)度。我國的科技工(gong)(gong)作(zuo)者研制出了一(yi)些新的脫硫技術,但大多還處于(yu)試驗階段,有待于(yu)進一(yi)步的工(gong)(gong)業應用驗證。
1、硫化堿脫硫法
由(you)Outokumpu公司開發研制的硫(liu)化堿脫(tuo)硫(liu)法主要利用(yong)工業級硫(liu)化納作為(wei)(wei)原料來吸(xi)收(shou)SO2工業煙氣,產(chan)品以(yi)(yi)生成(cheng)硫(liu)磺為(wei)(wei)目的。反應(ying)過(guo)程(cheng)(cheng)相當復雜(za),有Na2SO4、Na2SO3、Na2S203、S、Na2Sx等物(wu)質(zhi)生成(cheng),由(you)生成(cheng)物(wu)可以(yi)(yi)看出過(guo)程(cheng)(cheng)耗能較(jiao)高(gao),而(er)且副產(chan)品價值低(di),華南理工大學的石林經(jing)過(guo)研究表明過(guo)程(cheng)(cheng)中的各種硫(liu)的化合物(wu)含量(liang)隨反應(ying)條件的改變而(er)改變,將(jiang)溶液pH值控制在(zai)5.5—6.5之(zhi)間,加(jia)入(ru)少(shao)量(liang)起氧化作用(yong)的添加(jia)劑TFS,則產(chan)品主要生成(cheng)Na2S203,過(guo)濾、蒸發可得到附(fu)加(jia)值高(gao)的5H0·Na2S203,,而(er)且脫(tuo)硫(liu)率高(gao)達97%,反應(ying)過(guo)程(cheng)(cheng)為(wei)(wei):SO2+Na2S=Na2S203+S。此種脫(tuo)硫(liu)新技(ji)術已(yi)通過(guo)中試,正在(zai)推廣應(ying)用(yong)。
2、膜吸收法
以有機高分(fen)子膜(mo)(mo)為(wei)代表的(de)(de)(de)膜(mo)(mo)分(fen)離技術是(shi)近幾年研(yan)究(jiu)出(chu)(chu)的(de)(de)(de)一種氣體分(fen)離新技術,已得到(dao)廣泛的(de)(de)(de)應用,尤其在水的(de)(de)(de)凈(jing)化和處理方面。中(zhong)科(ke)院大連物(wu)化所(suo)的(de)(de)(de)金美(mei)等研(yan)究(jiu)員創(chuang)造(zao)性地利用膜(mo)(mo)來吸(xi)(xi)收(shou)(shou)脫出(chu)(chu)SO2氣體,效(xiao)果比較(jiao)顯著(zhu),脫硫(liu)率達90%。過(guo)程是(shi):他們利用聚丙(bing)烯中(zhong)空纖維膜(mo)(mo)吸(xi)(xi)收(shou)(shou)器,以NaOH溶液為(wei)吸(xi)(xi)收(shou)(shou)液,脫除SO2氣體,其特點(dian)是(shi)利用多孔(kong)(kong)膜(mo)(mo)將氣體SO2氣體和NaOH吸(xi)(xi)收(shou)(shou)液分(fen)開,SO2氣體通過(guo)多孔(kong)(kong)膜(mo)(mo)中(zhong)的(de)(de)(de)孔(kong)(kong)道到(dao)達氣液相界面處,SO2與(yu)NaOH迅速反應,達到(dao)脫硫(liu)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)。此法是(shi)膜(mo)(mo)分(fen)離技術與(yu)吸(xi)(xi)收(shou)(shou)技術相結合的(de)(de)(de)一種新技術,能耗低,操作簡單(dan),投資少。
3、微生物脫硫技術
根(gen)據微生物參與硫循環的各個過程(cheng),并獲得(de)能量這一特點,利用微生物進(jin)行煙氣(qi)脫硫,其(qi)機理為:在(zai)有氧(yang)條件下,通(tong)過脫硫細(xi)菌(jun)的間(jian)接氧(yang)化作用,將煙氣(qi)中(zhong)的SO2氧(yang)化成硫酸,細(xi)菌(jun)從中(zhong)獲取能量。
生(sheng)物(wu)(wu)法脫(tuo)硫(liu)(liu)(liu)與傳統的化學和物(wu)(wu)理脫(tuo)硫(liu)(liu)(liu)相比,基本沒有高溫(wen)(wen)、高壓(ya)、催化劑等外在(zai)條件,均為(wei)常溫(wen)(wen)常壓(ya)下操作,而且工藝(yi)流程簡單,無二次污染。國(guo)外曾以(yi)地(di)熱(re)發(fa)電站每天脫(tuo)除5t量的H:S為(wei)基礎;計算微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)脫(tuo)硫(liu)(liu)(liu)的總費用(yong)是常規濕(shi)法50%。無論對于有機硫(liu)(liu)(liu)還是無機硫(liu)(liu)(liu),一(yi)經燃燒均可生(sheng)成被微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)間接利用(yong)的無機硫(liu)(liu)(liu)SO2,因(yin)此,發(fa)展微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)煙氣(qi)脫(tuo)硫(liu)(liu)(liu)技術(shu),很具有潛(qian)力。四川大學的王安等人在(zai)實驗室條件下,選用(yong)氧化亞鐵桿(gan)菌進行脫(tuo)硫(liu)(liu)(liu)研究,在(zai)較低的液氣(qi)比下,脫(tuo)硫(liu)(liu)(liu)率達98%。
4、煙(yan)氣(qi)脫硫技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)發(fa)展(zhan)(zhan)趨勢目前已有的(de)(de)各(ge)種技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)都有自(zi)己的(de)(de)優勢和缺陷,具(ju)體(ti)應(ying)用時要具(ju)體(ti)分析,從投資、運行、環保等各(ge)方面綜(zong)合考慮來選擇一種適合的(de)(de)脫硫技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)。隨著科(ke)(ke)技(ji)(ji)(ji)的(de)(de)發(fa)展(zhan)(zhan),某一項新技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)韻產生都會涉及到很(hen)多不(bu)同的(de)(de)學科(ke)(ke),因此,留意其他學科(ke)(ke)的(de)(de)最新進展(zhan)(zhan)與研究(jiu)成果,并(bing)把它們應(ying)用到煙(yan)氣(qi)脫硫技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)中(zhong)是開發(fa)新型煙(yan)氣(qi)脫硫技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)的(de)(de)重要途徑,例如微生物脫硫、電子束(shu)法脫硫等脫硫新技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu),由于他們各(ge)自(zi)獨特(te)的(de)(de)特(te)點都將(jiang)會有很(hen)大的(de)(de)發(fa)展(zhan)(zhan)空間。
隨著(zhu)人們對環境治理的日益(yi)重視和(he)工業(ye)煙氣排放量的不斷增加,投資(zi)和(he)運行費用少、脫(tuo)硫效率高、脫(tuo)硫劑利用率高、污(wu)染少、無二次污(wu)染的脫(tuo)硫技術必(bi)將成為今后(hou)煙氣脫(tuo)硫技術發展(zhan)的主(zhu)要趨(qu)勢(shi)。
各種各樣的(de)(de)煙氣脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)技(ji)術(shu)在脫(tuo)(tuo)(tuo)除SO2的(de)(de)過程中取得了一定的(de)(de)經(jing)濟、社(she)會(hui)和環保效益,但是還存在一些不足(zu),隨著生(sheng)物技(ji)術(shu)及高新技(ji)術(shu)的(de)(de)不斷(duan)發展(zhan),電(dian)子束脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)技(ji)術(shu)和生(sheng)物脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)等一系列高新、適用(yong)性強的(de)(de)脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)技(ji)術(shu)將會(hui)代替(ti)傳統(tong)的(de)(de)脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)方法。
第二部分脫硝技術
常見的脫硝技(ji)術中,根(gen)據氮氧(yang)化物的形成機理,降氮減排的技(ji)術措施可以(yi)分為兩大類:
一(yi)類是(shi)從源頭上治理。控制(zhi)煅(duan)燒(shao)中生成NOx。其技術措(cuo)施:①采用低(di)氮燃(ran)燒(shao)器;②分解爐和管道內的分段(duan)燃(ran)燒(shao),控制(zhi)燃(ran)燒(shao)溫(wen)度;③改變配料(liao)方案,采用礦化劑,降低(di)熟(shu)料(liao)燒(shao)成溫(wen)度。
另一類是從(cong)末端治理。控制(zhi)煙氣中(zhong)排放的NOx,其技(ji)術措施:①“分級燃燒+SNCR”,國內已(yi)有(you)(you)試(shi)點;②選擇(ze)性非催化(hua)還原法(SNCR),國內已(yi)有(you)(you)試(shi)點;③選擇(ze)性催化(hua)還原法(SCR),目前(qian)歐洲(zhou)只(zhi)有(you)(you)三條線實(shi)驗;③SNCR/SCR聯合脫(tuo)硝技(ji)術,國內水泥脫(tuo)硝還沒有(you)(you)成功經驗;④生物脫(tuo)硝技(ji)術(正處(chu)于研發(fa)階段)。
國內的(de)脫硝技術(shu),尚屬探索示(shi)范階段(duan),還未進行科(ke)學(xue)總(zong)結。各種設計工藝技術(shu)路線和裝備設施是否科(ke)學(xue)合理、運行是否可靠?脫硝效率、運行成本(ben)、能(neng)耗、二(er)次污染物(wu)排(pai)放有(you)多少等都將經受實踐的(de)檢驗。
脫硝技術具(ju)體可(ke)以分為:
燃燒前脫硝:
1)加氫脫硝
2)洗選
燃燒中脫硝
1)低溫燃燒
2)低氧燃燒
3)FBC燃燒技術(shu)
4)采用低(di)NOx燃(ran)燒(shao)器
5)煤粉濃淡分離
6)煙氣再循(xun)環技術(shu)
燃燒后脫硝
1)選(xuan)擇性非催化還原脫(tuo)硝(SNCR)
2)選擇性催化還原脫硝(SCR)
3)活性炭吸附(fu)
4)電子束脫硝技術
其(qi)中(zhong)SNCR脫硝效率在大型燃煤機組中(zhong)可(ke)達25%~40%,對小型機組可(ke)達80%。由于該法(fa)受(shou)鍋(guo)爐(lu)結構(gou)尺寸影響很大,多用(yong)作低(di)(di)氮燃燒技(ji)術的補(bu)充處理手段(duan)。其(qi)工(gong)程造(zao)價(jia)低(di)(di)、布置(zhi)簡易、占地面積小,適合(he)(he)老廠改造(zao),新廠可(ke)以根據鍋(guo)爐(lu)設(she)計配(pei)合(he)(he)使用(yong)。
而選(xuan)(xuan)擇(ze)性(xing)催(cui)(cui)化還(huan)(huan)(huan)原(yuan)技術(shu)(SCR)是目(mu)前(qian)最成(cheng)熟的煙氣(qi)(qi)脫硝(xiao)技術(shu),它是一(yi)種爐(lu)后脫硝(xiao)方(fang)(fang)法(fa),最早由日本于20世(shi)紀60~70年代后期完成(cheng)商業運(yun)行(xing),是利用(yong)還(huan)(huan)(huan)原(yuan)劑(ji)(NH3,尿素(su))在金屬催(cui)(cui)化劑(ji)作用(yong)下,選(xuan)(xuan)擇(ze)性(xing)地(di)與(yu)NOx反(fan)應生成(cheng)N2和H2O,而不是被O2氧化,故稱為(wei)“選(xuan)(xuan)擇(ze)性(xing)”。目(mu)前(qian)世(shi)界(jie)上流(liu)行(xing)的SCR工藝主(zhu)要(yao)分為(wei)氨(an)法(fa)SCR和尿素(su)法(fa)SCR2種。此2種方(fang)(fang)法(fa)都是利用(yong)氨(an)對(dui)NOx的還(huan)(huan)(huan)原(yuan)功(gong)能,在催(cui)(cui)化劑(ji)的作用(yong)下將(jiang)NOx(主(zhu)要(yao)是NO)還(huan)(huan)(huan)原(yuan)為(wei)對(dui)大氣(qi)(qi)沒有多少影(ying)響的N2和水,還(huan)(huan)(huan)原(yuan)劑(ji)為(wei)NH3。
目(mu)前,在SCR中(zhong)使用(yong)的(de)催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)大多(duo)以TiO2為載(zai)體,以V2O5或V2O5-WO3或V2O5-MoO3為活(huo)性成分,制成蜂(feng)窩式(shi)、板式(shi)或波紋式(shi)三(san)種類型。應用(yong)于煙氣(qi)脫(tuo)硝(xiao)中(zhong)的(de)SCR催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)可分為高(gao)溫(wen)(wen)催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)(345℃~590℃)、中(zhong)溫(wen)(wen)催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)(260℃~380℃)和低(di)溫(wen)(wen)催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)(80℃~300℃),不(bu)同的(de)催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)適宜的(de)反應溫(wen)(wen)度不(bu)同。如果(guo)反應溫(wen)(wen)度偏低(di),催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)的(de)活(huo)性會(hui)降(jiang)低(di),導致脫(tuo)硝(xiao)效率下降(jiang),且如果(guo)催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)持續在低(di)溫(wen)(wen)下運行會(hui)使催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)發生永久(jiu)性損壞;如果(guo)反應溫(wen)(wen)度過高(gao),NH3容易(yi)被氧(yang)化(hua)(hua),NOx生成量(liang)增加,還會(hui)引起(qi)催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)材料的(de)相(xiang)變,使催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)的(de)活(huo)性退化(hua)(hua)。目(mu)前,國(guo)內(nei)外(wai)SCR系(xi)統大多(duo)采(cai)用(yong)高(gao)溫(wen)(wen)催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji),反應溫(wen)(wen)度區間為315℃~400℃。
該(gai)方法在實際應(ying)用中的優缺點如下:
優(you)點:該法脫硝效率高(gao),價格相對(dui)低廉,目前廣(guang)泛(fan)應(ying)用在國內(nei)外工程中,成為電站煙氣脫硝的主流技術。
缺點:燃(ran)料中(zhong)(zhong)(zhong)含有硫分,燃(ran)燒過程中(zhong)(zhong)(zhong)可生(sheng)成一定量的(de)(de)SO3。添加催(cui)化劑(ji)后(hou),在有氧(yang)條件下,SO3的(de)(de)生(sheng)成量大幅增加,并與過量的(de)(de)NH3生(sheng)成NH4HSO4。NH4HSO4具有腐蝕性和粘(zhan)性,可導致尾部煙道設備損壞。雖然SO3的(de)(de)生(sheng)成量有限,但其造成的(de)(de)影響不(bu)可低估(gu)。另(ling)外,催(cui)化劑(ji)中(zhong)(zhong)(zhong)毒現象也(ye)不(bu)容忽視。
第三部分(fen)鍋(guo)爐企業(ye)的脫硫脫硝技術(shu)應用
鍋(guo)爐(lu)企(qi)業的脫(tuo)硫脫(tuo)硝技術(shu),在國(guo)內(nei)現有(you)鍋(guo)爐(lu)生產廠(chang)家中多以(yi)煤或(huo)煤氣(qi)作為燃(ran)燒(shao)介質,對于燃(ran)煤鍋(guo)爐(lu),國(guo)內(nei)應用最(zui)成熟的工藝是FGD法(利用吸(xi)(xi)收劑或(huo)吸(xi)(xi)附劑去(qu)除煙氣(qi)中的二氧(yang)化硫)脫(tuo)硫技術(shu),脫(tuo)硝則以(yi)選擇性催化還(huan)原法SCR技術(shu)為主。
SCR法脫硝(xiao)技術是(shi)世界上(shang)最主流的去除NOx的方法,這種(zhong)方法可以(yi)在(zai)(zai)現有(you)的FGD工藝下加入脫硝(xiao)裝置(zhi),在(zai)(zai)含(han)氧氣氛下,還(huan)原(yuan)劑有(you)限與廢(fei)氣中NO反應的催(cui)化(hua)過(guo)程稱(cheng)為選擇(ze)性催(cui)化(hua)還(huan)原(yuan),合適(shi)的催(cui)化(hua)劑和還(huan)原(yuan)劑應具有(you)特點如下:
1)還原劑應(ying)具(ju)有高(gao)的反應(ying)性。
2)還原劑(ji)可選擇性的與NOx反應,而(er)不與煙氣(qi)中大(da)量存在(zai)的氧化(hua)性物(wu)質反應。
3)還原劑必須價格低廉,以使(shi)脫除過程(cheng)的低成本運作。
4)催化劑應(ying)大大降低NOx還原溫度。
5)催化劑應具有高的催化活性,以利于煙氣中低濃度NOx的有效還原。
6)催(cui)化劑選擇性(xing)(xing)的與還原劑與NOx的反應形成(cheng)N2,而對還原劑與煙(yan)氣中其他氧化性(xing)(xing)物質(zhi)的反應表現惰性(xing)(xing)。
7)催化劑應具有結(jie)構穩定(ding)。
8)催(cui)化劑不收煙氣其他祖墳的(de)毒化。
對于鍋爐行業來說,一定(ding)要研究(jiu)同時脫(tuo)(tuo)硫脫(tuo)(tuo)硝技(ji)術,目(mu)前(qian)國內(nei)多(duo)為單獨脫(tuo)(tuo)硫脫(tuo)(tuo)硝技(ji)術,這種方式造成設備重復建設,能耗(hao)大,人員成本、運行成本高,而(er)同時脫(tuo)(tuo)硫脫(tuo)(tuo)硝技(ji)術則可以在(zai)一定(ding)程(cheng)度上避免此類問題的發(fa)生。

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