燃煤全過程脫硫技術
脫硫(liu)技術可分為(wei)爐前、 爐中、爐后3種方式 ,各種脫硫(liu)方法(fa)對(dui)照(zhao)見表1。
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從表1要看出 ,現有的一(yi)些脫(tuo)硫(liu)(liu)方法不同程度地(di)存在脫(tuo)硫(liu)(liu)率(lv)低或(huo)成本較高的缺點 ,所以提高脫(tuo)硫(liu)(liu)率(lv)和降低生產成本成為燃(ran)煤脫(tuo)硫(liu)(liu)技術發展的主攻方向。
針對以(yi)上缺點 ,我們做了一(yi)(yi)系列改(gai)進(jin) ,采取燃(ran)燒(shao)前、中、后三位一(yi)(yi)體的全過程(cheng)脫硫方法。分別(bie)采用微生(sheng)物(wu)菌類、電石(shi)廢(fei)渣(zha)和蒸(zheng)氣鍋(guo)爐廢(fei)水作(zuo)脫硫劑。微生(sheng)物(wu)價(jia)(jia)格便宜 ,操作(zuo)簡單 ,電石(shi)渣(zha)和鍋(guo)爐廢(fei)水來源(yuan)廣泛 ,成本低。該項(xiang)技(ji)術(shu)可以(yi)達(da)到變廢(fei)為(wei)寶以(yi)廢(fei)治廢(fei)、 消除廢(fei)渣(zha)、廢(fei)液造成的環境污染 ,低價(jia)(jia)高效(xiao)進(jin)行潔凈煤(mei)燃(ran)燒(shao)之一(yi)(yi)舉多得的最佳(jia)效(xiao)果。
1 燃燒前脫硫
微生物脫硫(liu)方法最早源(yuan)于人們發現了(le)一些自型細菌( Thiobacillus ferrooxidans) 能(neng)(neng)(neng)(neng)夠促進(jin)氧(yang)化并溶解煤(mei)炭中的(de)(de)黃鐵(tie)(tie)礦。這種(zhong)菌主要(yao)是氧(yang)化亞(ya)(ya)鐵(tie)(tie)硫(liu)桿菌( T. Ferrooxidans) 和(he)氧(yang)化硫(liu)桿菌( T. thiooxidans) 。如(ru)氧(yang)化亞(ya)(ya)鐵(tie)(tie)硫(liu)桿菌除了(le)能(neng)(neng)(neng)(neng)利用一種(zhong)或幾種(zhong)還原態(tai)和(he)部(bu)分還原態(tai)的(de)(de)硫(liu)化物作為(wei)能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)外(wai) ,還具有通過氧(yang)化 Fe2 +為(wei) Fe3 +及不溶性金屬硫(liu)化物獲(huo)得能(neng)(neng)(neng)(neng)量的(de)(de)能(neng)(neng)(neng)(neng)力。
1. 1 微生物脫硫
微生(sheng)物脫(tuo)硫(liu)就是把(ba)煤(mei)粉懸浮在(zai)含細菌的(de)氣泡液(ye)中 ,細菌產(chan)生(sheng)的(de)酶(mei)促使硫(liu)氧化為硫(liu)酸鹽 ,從(cong)而達(da)到脫(tuo)硫(liu)的(de)目的(de)。
1. 2 無機硫的脫除
在有水(shui)和(he)(he)空氣的(de)(de)條件下,脫硫(liu)(liu)微生物能通過生物氧(yang)化(hua)還原作(zuo)用將(jiang)煤炭中(zhong)的(de)(de)黃鐵(tie)礦氧(yang)化(hua)成(cheng)可溶解的(de)(de)硫(liu)(liu)酸和(he)(he)亞鐵(tie)離子、鐵(tie)離子。在微生物的(de)(de)作(zuo)用下 ,鐵(tie)離子又可作(zuo)為(wei)氧(yang)化(hua)劑 ,將(jiang)硫(liu)(liu)鐵(tie)礦氧(yang)化(hua)為(wei)單(dan)質硫(liu)(liu) ,進(jin)面(mian)又將(jiang)單(dan)質硫(liu)(liu)氧(yang)化(hua)成(cheng)硫(liu)(liu)酸 ,從(cong)而(er)使黃鐵(tie)礦中(zhong)的(de)(de)硫(liu)(liu)最(zui)終生成(cheng)可溶性的(de)(de)硫(liu)(liu)酸和(he)(he)硫(liu)(liu)酸鐵(tie)從(cong)煤中(zhong)脫除出來(lai)。
1. 3 有機硫的脫除
煤基(ji)(ji)中的(de)(de)(de)有機(ji)硫(liu)(liu)(liu)主要以(yi)噻吩基(ji)(ji)(C4H4S - ) 、硫(liu)(liu)(liu)基(ji)(ji)( - S - )和(he)多(duo)硫(liu)(liu)(liu)鏈( - S - ) X 的(de)(de)(de)形式存在(zai) ,二苯并噻吩(DBT)是煤炭中含(han)量較高的(de)(de)(de)一類有機(ji)硫(liu)(liu)(liu) ,微(wei)生(sheng)物降解有兩(liang)條途徑:一是環(huan)羥基(ji)(ji)化 ,使碳環(huan)開環(huan) ,結(jie)構降解 ,把不溶于水的(de)(de)(de) DBT生(sheng)成可(ke)溶性(xing)的(de)(de)(de)噻吩衍(yan)生(sheng)物;二是通(tong)過微(wei)生(sheng)物直接作用(yong)于噻吩核上的(de)(de)(de)硫(liu)(liu)(liu)原(yuan)子 ,最終(zhong)生(sheng)成硫(liu)(liu)(liu)酸。后者不破壞環(huan)結(jie)構 ,因(yin)此煤就不損失熱量。
2 燃燒中脫硫
鍋爐內,煤炭燃燒時(shi)產(chan)生(sheng)大(da)量(liang)的(de)SO2 ,因(yin)此在爐內脫硫很有必要。這里我們(men)選用電(dian)石廠的(de)廢渣(zha)(zha)(zha)作為脫硫劑。電(dian)石是有機(ji)工業中(zhong)制取大(da)量(liang)乙炔氯(lv)的(de)重要原料,同(tong)時(shi)產(chan)生(sheng)了大(da)量(liang)的(de)副產(chan)物即廢電(dian)石渣(zha)(zha)(zha)。電(dian)石渣(zha)(zha)(zha)的(de)主(zhu)要成分有Ca(OH)2、SiO2 及 Fe2O3等 ,Ca (OH) 2 是主(zhu)要的(de)脫硫劑。
煤燃燒產生的大(da)部分SO2 與(yu)Ca (OH) 2 結合(he)生成(cheng)CaSO4·2H2O沉降在鍋(guo)爐(lu)底(di)部 ,成(cheng)為(wei)煤渣 ,從而把硫固(gu)定在鍋(guo)爐(lu)內 ,減少了SO2的排放(fang)量。
2. 1 脫硫效果及特性
電石渣脫硫效果如圖(tu)(tu)1、圖(tu)(tu)2所示。
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從圖1可知電(dian)(dian)(dian)石(shi)(shi)渣(zha)對(dui)(dui)型煤(mei)的(de)(de)固(gu)硫能(neng)力隨電(dian)(dian)(dian)石(shi)(shi)渣(zha)添加(jia)量的(de)(de)增加(jia)而(er)提高(gao)。但注意必須(xu)控制電(dian)(dian)(dian)石(shi)(shi)渣(zha)的(de)(de)添加(jia)量不能(neng)過(guo)大(da) ,以(yi)(yi)免影響型煤(mei)的(de)(de)燃(ran)燒(shao)狀況和熱損失(shi)。圖2中 ,1、 2、 3 條曲(qu)線代表電(dian)(dian)(dian)石(shi)(shi)渣(zha)粒度越(yue)來越(yue)大(da)。反映出電(dian)(dian)(dian)石(shi)(shi)渣(zha)的(de)(de)粒度對(dui)(dui)固(gu)硫效(xiao)果有一定(ding)影響。電(dian)(dian)(dian)石(shi)(shi)渣(zha)粒度越(yue)小 ,固(gu)硫能(neng)力越(yue)強。所以(yi)(yi)增加(jia)電(dian)(dian)(dian)石(shi)(shi)渣(zha)的(de)(de)比(bi)表面積有利于提高(gao)固(gu)硫率。
2. 2 改進
由于(yu)電石(shi)渣(zha)中含有(you)大量的(de) SiO2、 Al2O3 等雜質 ,導(dao)致(zhi)型煤(mei)(mei)粘結性差(cha) ,又影響型煤(mei)(mei)燃(ran)燒。為(wei)了使型煤(mei)(mei)既具有(you)一定的(de)強度又能調整燃(ran)燒狀況 ,可(ke)在電石(shi)渣(zha)中添加氧化物(如 Fe2O3 或(huo)MgO)以改(gai)善固(gu)(gu)硫(liu)效果。而我們采用硼鎂礦(2MgO - B2O3 ) 制取硼砂 (Na2B4O7· 10H2O) 所得的(de)廢(fei)渣(zha) (其中含有(you)MgO)作為(wei)輔助固(gu)(gu)硫(liu)劑。這(zhe)樣既有(you)助于(yu)提高固(gu)(gu)硫(liu)率 ,又實(shi)現了工業廢(fei)渣(zha)的(de)綜合利用 ,達到以廢(fei)治廢(fei)的(de)目的(de)。
3 燃燒后煙氣脫硫
在(zai)爐(lu)內脫硫(liu)的(de)基(ji)礎之上,還有(you) SO2 沒有(you)被除去(qu) ,在(zai)爐(lu)后就要進行煙(yan)氣脫硫(liu)凈化(hua)處理 ,一般采(cai)用堿(jian)性(xing)(xing)溶(rong)液(ye)(ye)如(ru)NaOH、KOH等噴(pen)入(ru)煙(yan)道脫硫(liu) ,這(zhe)時堿(jian)液(ye)(ye)的(de)需要量(liang)擴(kuo)大 ,如(ru)果單用 NaOH 或KOH 溶(rong)液(ye)(ye) ,那么成(cheng)本必然(ran)提高。實試驗表明(ming)工業中蒸汽(qi)鍋(guo)爐(lu)的(de)堿(jian)性(xing)(xing)排污水能起到脫硫(liu)的(de)效果 ,排污水的(de)主要成(cheng)分是 KOH、NaOH、Ca (OH) 、Mg(OH)2、重碳酸(suan)化(hua)合(he)物和磷酸(suan)化(hua)合(he)物。工業蒸汽(qi)鍋(guo)爐(lu)的(de)污水排放量(liang)極(ji)大 ,在(zai)燃煤脫硫(liu)技術(shu)上具有(you)以(yi)廢治廢的(de)廣(guang)闊(kuo)應(ying)用前景(jing)。
3. 1 模似實驗
此實驗的(de)目的(de)在(zai)于探索堿性鍋爐廢(fei)水的(de)濃度與 SO2 吸(xi)收(shou)效率的(de)關(guan)系。采用三(san)級吸(xi)收(shou)裝(zhuang)置 ,著(zhu)重(zhong)考察[OH-]不同的(de)情況下 ,各級吸(xi)收(shou)狀況及總(zong)的(de)吸(xi)收(shou)狀況。
3. 2 結果分析
實驗證(zheng)明(ming),隨[OH-]增大(da) ,SO2 吸收(shou)率逐漸(jian)增大(da) ,也就(jiu)是 SO2 的脫除(chu)率逐漸(jian)增大(da) 。
實驗還(huan)反(fan)映出 ,當[OH-]達(da)到 0. 1 mol/ L 以下時 ,二(er)級、 三級吸(xi)收(shou)率(lv)為零 ,僅存(cun)(cun)在(zai)(zai)一級吸(xi)收(shou) ,僅存(cun)(cun)在(zai)(zai)一級吸(xi)收(shou)。所以在(zai)(zai)實際操作中需將堿性鍋爐廢(fei)水的(de)(de)氫(qing)氧根濃度控制在(zai)(zai) 0. 1～1. 00 mol/ L 的(de)(de)范圍內 ,以便達(da)到更好的(de)(de)脫硫效果。
4 燃煤全過程脫硫技術應用前景
著眼于我國國情,燃煤全(quan)過程脫硫(liu)技術以廢治廢 ,投資小 ,成本低(di) ,操作簡單 ,脫硫(liu)率高 ,環境(jing)友好 ,具有(you)廣闊的應(ying)用前景。
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