煙氣脫硫經典工藝
1、煙氣脫硫經典工藝 ; ;
煙氣脫硫(liu)(liu)(ＦＧＤ)是目前世界上(shang)唯一(yi)大規模(mo)商業應用(yong)的脫硫(liu)(liu)方(fang)式,也是最經濟切(qie)實可(ke)(ke)行的方(fang)法(fa)。迄今為(wei)止(zhi),世界各國研究開(kai)發的ＦＧＤ技術估(gu)計超過了(le)200多(duo)種,目前成熟可(ke)(ke)行的有十多(duo)種。通常按照脫硫(liu)(liu)劑和(he)脫硫(liu)(liu)產物的干(gan)濕(shi)狀態分為(wei)濕(shi)法(fa)、半(ban)干(gan)法(fa)和(he)干(gan)法(fa)。
1.1濕(shi)法脫硫
這是(shi)目前較(jiao)(jiao)成熟、運行(xing)較(jiao)(jiao)穩定的方法。由于是(shi)氣液反應(ying),脫(tuo)硫(liu)反應(ying)速率(lv)快、效率(lv)高、脫(tuo)硫(liu)劑利用率(lv)高。但由于其廢水處(chu)理(li)量大,運行(xing)成本也較(jiao)(jiao)高。
1.1.1石灰石-石灰法。
是(shi)以石(shi)(shi)(shi)(shi)灰(hui)(hui)石(shi)(shi)(shi)(shi)或(huo)石(shi)(shi)(shi)(shi)灰(hui)(hui)的漿液為(wei)脫硫劑,在吸收塔內對ＳＯ2煙氣進行洗(xi)滌吸收的方法,其產物為(wei)ＣａＳＯ3和(he)ＣａＳＯ4。石(shi)(shi)(shi)(shi)灰(hui)(hui)石(shi)(shi)(shi)(shi)系統(tong)的最(zui)佳操作條件ＰＨ值(zhi)為(wei) 5.8-6.2,而(er)石(shi)(shi)(shi)(shi)灰(hui)(hui)系統(tong)的最(zui)佳ＰＨ值(zhi)為(wei)8。由于原料中的Ｃａ(ＯＨ)2或(huo)ＣａＣＯ3沉積(ji)或(huo)結(jie)晶(jing)析出(chu)、反應產物ＣａＳＯ3和(he)ＣａＳＯ4的結(jie)晶(jing)析出(chu)等,所以其最(zui)大的難點是(shi)吸收塔結(jie)垢(gou)和(he)堵塞問(wen)題。為(wei)了解決(jue)這個問(wen)題,現在石(shi)(shi)(shi)(shi)灰(hui)(hui)石(shi)(shi)(shi)(shi)-石(shi)(shi)(shi)(shi)灰(hui)(hui)法已被石(shi)(shi)(shi)(shi)灰(hui)(hui)石(shi)(shi)(shi)(shi)-石(shi)(shi)(shi)(shi)膏法所代替。
1.1.2石灰(hui)石-石膏法。
是(shi)以空氣(qi)鼓入吸收塔(ta),使得(de)ＣａＳＯ3氧化為(wei)ＣａＳＯ4(石(shi)(shi)膏),由于其(qi)(qi)鼓入氣(qi)體使料液更為(wei)均勻,脫(tuo)硫率(lv)更高,其(qi)(qi)堵塞和結(jie)垢(gou)的(de)(de)幾率(lv)大大降(jiang)低。此(ci)法的(de)(de)最大優點(dian)是(shi)石(shi)(shi)灰石(shi)(shi)來源廣、價(jia)格低,而生成的(de)(de)石(shi)(shi)膏可用于建筑材料和鈣塑(su)材料。其(qi)(qi)缺點(dian)是(shi)系統管理(li)操作復(fu)雜、初(chu)期投資(zi)較(jiao)大。
1.1.3雙堿法。
此法(fa)(fa)種類較多,實(shi)際上(shang)是(shi)為(wei)了(le)克服石灰(hui)法(fa)(fa)易結垢的缺(que)點(dian),主要是(shi)鈉堿雙堿法(fa)(fa)。即采用ＮａＣＯ3或ＮａＯＨ溶液為(wei)第一吸(xi)收液,再(zai)用石灰(hui)石或石灰(hui)溶液為(wei)第二(er)堿液使之再(zai)生(sheng),再(zai)生(sheng)后溶液繼續(xu)循環使用。此法(fa)(fa)得到的ＳＯ2仍以(yi)ＣａＳＯ3或ＣａＳＯ4的形(xing)式沉(chen)淀出來。由于其產物(wu)的生(sheng)產過程在吸(xi)收塔外,所以(yi)避免(mian)了(le)結垢和(he)堵塞。
1.1.4氧化鎂吸收法。
除了(le)Ｃａ+對(dui)ＳＯ2有吸(xi)(xi)收(shou)(shou)(shou)作用(yong)(yong)(yong)(yong)外(wai),ＭｇＯ、ＭｎＯ2和ＺｎＯ等對(dui)ＳＯ2也有吸(xi)(xi)收(shou)(shou)(shou)作用(yong)(yong)(yong)(yong)。此法(fa)具有代表(biao)性的(de)工藝(yi)有基里洛(luo)(luo)(Ｇｉｒｉｌｌｏ)法(fa)和凱米克 (Ｃｈｅｍｉｃｏ)法(fa)。基里洛(luo)(luo)法(fa)是(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)吸(xi)(xi)收(shou)(shou)(shou)性能(neng)好且易再(zai)(zai)生的(de)ＭｇＯｘ、ＭｎＯｙ為吸(xi)(xi)收(shou)(shou)(shou)劑,吸(xi)(xi)收(shou)(shou)(shou)煙(yan)氣(qi)中(zhong)的(de)ＳＯ2。凱米克法(fa)是(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)ＭｇＯ的(de)水溶液 [Ｍｇ(ＯＨ)2]吸(xi)(xi)收(shou)(shou)(shou)煙(yan)氣(qi)中(zhong)的(de)ＳＯ2,吸(xi)(xi)收(shou)(shou)(shou)液再(zai)(zai)生后可繼續循環使用(yong)(yong)(yong)(yong)。我國氧化鎂資源豐(feng)富,而且可再(zai)(zai)生,成(cheng)本相對(dui)較(jiao)低,吸(xi)(xi)收(shou)(shou)(shou)后得到高濃度ＳＯ2氣(qi)體(ti),適宜于(yu)制造(zao)硫酸或(huo)固態硫磺。由于(yu)鎂還(huan)是(shi)(shi)會有損失,易造(zao)成(cheng)二次污染。
1.1.5鈉堿吸收(shou)法(fa)。
本法(fa)是用(yong)(yong)(yong)(yong)ＮａＯＨ、Ｎａ2ＣＯ3和(he)Ｎａ2ＳＯ3的水溶液為吸(xi)收(shou)劑(ji),吸(xi)收(shou)煙氣(qi)中的ＳＯ2。其中使用(yong)(yong)(yong)(yong)最(zui)多的是威爾(er)曼(man)-洛(luo)德(Ｗｅｌｌｍａｎ-Ｌｏｒｄ)法(fa),是美國和(he)日本應用(yong)(yong)(yong)(yong)較多的脫硫方法(fa)。此(ci)法(fa)實際上(shang)是采用(yong)(yong)(yong)(yong)Ｎａ2ＳＯ3和(he)ＮａＨＳＯ3混合(he)液為吸(xi)收(shou)劑(ji)。當吸(xi)收(shou)劑(ji)中ＮａＨＳＯ3濃度(du)(du)達到(dao)80%-90%時(shi),就(jiu)要對吸(xi)收(shou)劑(ji)進行再生,可(ke)(ke)獲得(de)較高濃度(du)(du)的ＳＯ2和(he)Ｎａ2ＳＯ3。再生后的Ｎａ2ＳＯ3可(ke)(ke)用(yong)(yong)(yong)(yong)于循環使用(yong)(yong)(yong)(yong),ＳＯ2可(ke)(ke)用(yong)(yong)(yong)(yong)于生產硫酸。對煙氣(qi)的吸(xi)收(shou)效率(lv)可(ke)(ke)達到(dao)90%以(yi)上(shang)。此(ci)法(fa)具(ju)有吸(xi)收(shou)速度(du)(du)快、運轉(zhuan)時(shi)不易堵塞等優點。
除以上方法(fa)(fa)外,濕法(fa)(fa)還包括氨法(fa)(fa)、堿式(shi)硫(liu)酸(suan)鋁法(fa)(fa)、水和稀酸(suan)吸收法(fa)(fa)等(deng)。這些方法(fa)(fa)由于吸收效(xiao)率不高,應(ying)用范圍較窄。
1.2半干法脫硫。
是利用顯(xian)熱(re)蒸發吸收液中(zhong)的水份,使最(zui)終產物為干粉(fen)狀,得到(dao)廢渣較難(nan)利用,一般拋棄(qi)處理。
1.2.1爐內噴鈣(gai)濕活化(ＬＩＦＡＣ)法。
此(ci)法是由芬蘭ＩＶＯ公司和(he)ＴＡＭＰＥＬＬＥ公司聯合開發的(de)。是在傳統爐內噴鈣(gai)法基礎上增加了(le)活化反應(ying)器,并促進噴水增濕。由于其脫硫效(xiao)率可達到75%-80%左(zuo)右,較適合于中(zhong)小機(ji)組和(he)老電(dian)廠改造。
1.2.2旋轉噴霧(wu)干燥(ＳＤＡ)法。
此法是利用噴霧(wu)干燥的(de)(de)原(yuan)理,將吸(xi)收劑(如石灰漿(jiang)液)霧(wu)化(hua)噴入(ru)吸(xi)收塔內,使得(de)吸(xi)收劑與煙氣(qi)中的(de)(de)ＳＯ2發生化(hua)學反應。得(de)到的(de)(de)固(gu)體(ti)以廢渣形(xing)式排(pai)出。ＳＤＡ法系統簡單、投資較低,不會結垢(gou)和堵(du)塞,但其效率略低于濕法。
1.3干(gan)法脫硫。
傳統是用石灰蘇打(ＣａＯ-Ｎａ2ＣＯ3)干(gan)粉(fen)來除去煙(yan)道(dao)內(nei)廢氣所含的(de)(de)ＳＯ2。從(cong)而得到干(gan)粉(fen)狀鈣鹽和鈉鹽及未反應的(de)(de)干(gan)燥粉(fen)塵的(de)(de)混合(he)產物(wu)的(de)(de)方法(fa)。此法(fa)可以達到自動(dong)控制的(de)(de)目的(de)(de),但效率不及濕式脫硫法(fa),可靠(kao)性也還有待提高。
2、新工藝發展現狀。
由于傳統工藝存在(zai)效率低(di)、操(cao)作復雜等特點,在(zai)科技的(de)發(fa)展和環保要求下,許(xu)多國家(jia)已(yi)不局限于傳統經典(dian)工藝。所以,新工藝不斷被(bei)研究開發(fa)出(chu)來。
2.1荷電干式噴射脫硫(ＣＤＳＩ)法。
此法是美國ＡＬＡＮＣＯ公司開發的(de)專利技術(shu)。其技術(shu)核心是吸收(shou)劑以高(gao)速通過高(gao)壓靜電(dian)(dian)電(dian)(dian)暈充電(dian)(dian)區,得到強(qiang)大的(de)靜電(dian)(dian)荷后,被噴射到煙(yan)氣中,擴(kuo)散形成均勻的(de)懸(xuan)浮狀態。由(you)于粒子表現的(de)電(dian)(dian)暈,增強(qiang)了活性(xing)、縮短了反(fan)應時間,從而有效(xiao)提(ti)高(gao)了反(fan)應效(xiao)率。此法投資及占地僅為傳統(tong)濕法的(de)10%和27%。但其脫(tuo)硫效(xiao)率相對較低。
2.2電子束照射(ＥＢＡ)法。
其(qi)原理是在(zai)煙(yan)氣(qi)進入反應(ying)(ying)器(qi)之前先加入氨(an)氣(qi),然后在(zai)反應(ying)(ying)器(qi)中用電(dian)(dian)(dian)子(zi)加速器(qi)產(chan)生(sheng)的電(dian)(dian)(dian)子(zi)束照射煙(yan)氣(qi),使水蒸氣(qi)與氧(yang)等分子(zi)激發產(chan)生(sheng)氧(yang)化(hua)(hua)能(neng)力強的自由基,這些自由基使煙(yan)氣(qi)中的ＳＯ2很(hen)快氧(yang)化(hua)(hua),產(chan)生(sheng)硫酸。再和氨(an)氣(qi)反應(ying)(ying)形成硫酸氨(an)。其(qi)主要(yao)特點是系(xi)統簡(jian)單(dan),操作方便,過程易于控(kong)制,副產(chan)物可用于生(sheng)產(chan)化(hua)(hua)肥。脫(tuo)硫成本低(di)于傳(chuan)統方法。但此法需要(yao)大功率、長期(qi)溫度的電(dian)(dian)(dian)子(zi)槍(qiang),同(tong)時(shi)需要(yao)防輻射屏蔽。
2.2.3脈沖電暈等離子體(ＰＰＣＰ)法。
是日(ri)本專家(jia)增田(tian)閃一在(zai)ＥＢＡ法的(de)(de)(de)(de)基礎(chu)上提出的(de)(de)(de)(de)。由于(yu)省去了(le)昂貴的(de)(de)(de)(de)電(dian)子(zi)束加速(su)器,避免(mian)了(le)電(dian)子(zi)槍(qiang)壽命短和Ｘ射線屏蔽等(deng)問題。所以(yi)世(shi)界許多(duo)科(ke)學家(jia)競相研(yan)究。它是靠脈沖高壓電(dian)源在(zai)普(pu)通反應器中(zhong)形成等(deng)離子(zi)體,產生高能電(dian)子(zi)。此法設備簡單,操(cao)作(zuo)簡便(bian),投(tou)資是ＥＢＡ法的(de)(de)(de)(de)60%。除以(yi)上介紹的(de)(de)(de)(de)以(yi)外,近年發展的(de)(de)(de)(de)新(xin)工藝(yi)還有(you)ＡＢＢ公(gong)司(si)開發的(de)(de)(de)(de)新(xin)型集成半干式脫硫(liu)(ＮＩＤ)法,適(shi)合于(yu)海邊工廠的(de)(de)(de)(de)海水脫硫(liu)工藝(yi)、常溫精(jing)脫硫(liu)工藝(yi)等(deng)。
3、ＦＧＤ工藝的比較與選擇。
無論選擇(ze)何(he)種ＦＧＤ工藝(yi),其(qi)經濟上(shang)總是要虧損(sun)的,但它(ta)保護了(le)(le)環境(jing),產(chan)(chan)生了(le)(le)社會效益。通常在考慮(lv)選擇(ze)工藝(yi)時,要求在滿足排(pai)放標準的情況下,盡可能降(jiang)低(di)成(cheng)本,其(qi)中(zhong)包括一次投入成(cheng)本和(he)運(yun)行成(cheng)本;同(tong)時還要考慮(lv)二次污染和(he)產(chan)(chan)物處(chu)理。所以通常要根據具體的情況來選擇(ze)不同(tong)的方法。
4、新工藝發展趨(qu)勢。
當今(jin)我國(guo)脫(tuo)硫技(ji)術還是依靠國(guo)外(wai)進口設(she)(she)備為主。國(guo)產化的設(she)(she)備還處在60年代水(shui)平。從各項(xiang)資(zi)料分(fen)析表明,國(guo)外(wai)最新脫(tuo)硫技(ji)術研究(jiu)主要(yao)有以(yi)下(xia)幾個特點(dian)。
4.1除塵(chen)、脫硫、脫氮一體(ti)化。
由于硫氧化物、氮(dan)氧化物同是(shi)國家限(xian)制排放的污(wu)染(ran)物,而(er)分開處(chu)理明顯增加了設(she)備的投資和空間的占用。所(suo)以,一體化也勢在(zai)必行。ＥＢＡ法現(xian)在(zai)已經(jing)可以達到同時脫硫脫氮(dan)的目。但脫氮(dan)效率僅20%左右。還有待改善。
4.2自(zi)動化技術更(geng)加明顯。
最(zui)新的(de)(de)幾個(ge)脫(tuo)硫工(gong)藝(yi)更多的(de)(de)是向(xiang)(xiang)干(gan)法(fa)脫(tuo)硫方向(xiang)(xiang)發展(zhan),而干(gan)法(fa)脫(tuo)硫是最(zui)容易達到自動化目的(de)(de)。這也是向(xiang)(xiang)社會不斷發展(zhan)的(de)(de)電子技術靠攏。相(xiang)應的(de)(de),其科(ke)技含量也將越(yue)來越(yue)高。
4.3生(sheng)產成本不斷下降。
可以看(kan)出新(xin)工藝(yi)的脫(tuo)硫成本相對較低,在這個講究(jiu)經濟效(xiao)益(yi)的時(shi)(shi)代要想不被淘汰,其各項成本應越低越好。由于(yu)我(wo)(wo)國(guo)(guo)現(xian)存工業公司對污染控制更多還(huan)是(shi)靠國(guo)(guo)家強(qiang)制執行,沒(mei)有自我(wo)(wo)改(gai)善的意識,所以估計在很長一(yi)段時(shi)(shi)間(jian)內,我(wo)(wo)國(guo)(guo)還(huan)很難(nan)改(gai)變從國(guo)(guo)外進口先(xian)進設備的現(xian)狀(zhuang)。而何時(shi)(shi)能(neng)夠實現(xian)國(guo)(guo)產化,何時(shi)(shi)才(cai)能(neng)真正把(ba)煙氣脫(tuo)硫的成本降下來有待進一(yi)步研(yan)究(jiu)。
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