工業廢氣除塵脫硫技術的進展
摘 要:我國的能源以燃煤為主,環境污染嚴重。綜述了國內外工業廢氣除塵脫硫技術的主要方法,并指出應選擇除塵脫硫效率高、投資少、運轉費用低、運轉可靠、不產生二次污染的方法。
關鍵詞:二氧化硫,廢氣,除塵脫硫
隨著國民經濟的發展能源消耗不斷增加,尤其是我國煤炭的大量消耗引起了大氣中煙塵和SO2 的嚴重污染,環境保護工作者對如何減少和控制大氣污染進行了大量的研究。大氣中的二氧化硫( SO2 )是分布最廣,數量最大危害最嚴重的氣體污染物之一,其主要來源有含硫燃料的燃燒,含硫礦物的冶煉,化學工業的廢氣,也有水泥窯廢氣排放的SO2 等工業[ 1 ] 。隨著環保力度的加強,煙氣除塵脫硫技術越來越引起人們的重視。本文主要介紹了國內外煙氣除塵脫硫技術的主要方法,簡述了各種方法的原理、特點和適用范圍,為工業廢氣除塵脫硫提供參考。
1 工業廢氣除塵的技術
除塵方式通常概括為兩類,一是干法除塵,二是濕法除塵。干法主要包括旋風除塵、靜電除塵和袋式除塵。旋風分離裝置已有一百年的歷史,初期多用于生產過程中的物料回收及氣固分離,隨著人們環保要求的日益提高,旋風分離廣泛地應用于了氣體除塵,并對其提高分離效率、降低壓力損失、提高耐磨性能等方面進行了大量研究[ 2～3 ] 。靜電除塵器是利用靜電力將粉塵從氣流中除去的一種裝置,它具有除塵性能好,能耗低,氣流阻力小等優點,并且從低溫低壓到高溫高壓均可應用[ 4～5 ] 。袋式除塵器是一種高效的煙塵凈化設備,其除塵效率可達99199%。袋式除塵技術對高濃度的煙塵有較好的適應性,可處理的煙塵濃度達1000 g/m3 以上,適用于半干法/干法煙氣脫硫和循環流化床鍋爐的煙氣處理[ 6～7 ] 。
濕式除塵器是利用水形成液網、液膜或液滴與塵粒發生慣性碰撞、擴散效應、粘附、擴散漂移與熱漂移、凝聚作用,從廢氣中搜集分離塵粒,并兼吸收氣態污染物的作用。目前國內常用濕式除塵器的有水膜除塵器、噴淋塔、文丘里洗滌器、沖擊式除塵器和旋流板塔等[ 6～7 ] 。
2 工業廢氣脫硫技術
煙氣脫硫是指脫除煙氣中的SO2。SO2 控制方法多種多樣,世界各國研究開發的SO2 控制技術達200多種。這些技術按燃燒過程可分為三大類: ( 1)燃燒前脫硫; ( 2)燃燒中脫硫; ( 3)燃燒后脫硫,即煙氣脫硫 ( FGD) 。后一種脫硫技術是目前應用最廣、效率最高的脫硫技術。
煙氣脫硫按工藝特點可分為干法,半干法和濕法三大類。干法脫硫主要為荷電干式噴射脫硫法、脈沖電暈等離子體法等[ 8 ] ,干法脫硫工藝簡單、無污水處理、能耗低且腐蝕性小,但脫硫效率一般比濕法低。半干法脫硫主要為旋轉噴霧干燥法、煙道內噴入吸收劑法等[ 9～11 ] ,其特點是:反應在氣、液、固三相中進行,具有干法脫硫的某些優點。濕法脫硫主要為石灰/石灰石法、鈉堿雙堿法、鈉鹽循環法、堿式硫酸鋁- 石膏法等[ 11～13 ] ,其優點是脫硫率高、操作穩定且經驗多,但存在著易造成二次污染,脫硫后的煙氣需再加熱,易造成腐蝕和結垢等問題。
3 工業廢氣除塵與脫硫一體化技術
除塵脫硫一體化是將高溫煤氣中的粉塵顆粒和氣態SO2 在一個單獨的捕集單元中脫除。除塵脫硫一體化裝置可概括為干法和濕法兩種。目前國內外已開發了大量脫硫除塵一體化裝置,主要有水膜除塵器、文丘里旋風水膜除塵器、臥式旋風水膜除塵器、噴淋塔除塵脫硫裝置、沖擊式水浴除塵器、自激式除塵器、旋流板塔脫硫除塵一體化裝置以及高壓靜電濾槽復合型臥式除塵器[ 14 ]等濕式處理裝置。由于除塵脫硫一體化工藝具有投資少、運轉費用低、脫硫率適中、操作管理簡便、結構緊湊、占地面積小等優點,近年來已被廣泛應用。下面介紹幾種新型的除塵與脫硫一體化裝置:
3.1 多管文丘里煙氣除塵脫硫裝置
煙體由下向上進入文丘里管,由于離心力作用,塵粒被甩到裝置的濕內壁上,然后被溢流堰上流下的堿液洗滌下來。其除塵效果約為85～90% ,脫硫效率達到90%以上。該裝置是一種結構簡單、高效、高可靠性、低費用的煙氣脫硫除塵設備,既適合于新建燃煤(油)鍋爐,又適合于已有濕式除塵器增加脫硫功能[ 15 ] 。
3.2 噴流塔脫硫除塵裝置
該噴流塔吸收劑從塔下部的管網高速噴出,到達至高點后分散成霧滴下落,與從管網下部進入并穿過管網的煙氣充分接觸,形成流化層,完成除塵脫硫過程。本技術用于同時脫硫除塵時,在脫硫條件下運行,可達到9916%以上的除塵效率和92%以上的脫硫效率。該裝置結構簡單、壓降小、效率高、生產能力大,適于處理大規模煙氣[ 16 ] 。
3.3 濕式旋流煙氣脫硫除塵一體化裝置
煙氣從塔底部切線方向進入除塵脫硫器主體,自下而上與吸收液逆流接觸。煙氣在旋流板上旋激液體, 把液體分散成較小的液滴,增大了傳質效果。氣相和液相在接觸過程中,氣相中的煙塵和二氧化硫在擴散、碰撞的作用下被捕獲截留和吸收。液滴和顆粒物又在離心力的作用下,甩向四周的薄液流邊界層而被除去。
該裝置具有開孔率大、負荷高、壓降低、處理能力大、操作彈性大、不易堵塞等優點。對中小型燃煤鍋爐的脫硫除塵具有一定的推廣應用價值[ 17 ] 。
3.4 SCX2III型濕式除塵脫硫裝置
廢氣經集氣罩抽風系統進入袋式除塵器,除去絕大部分廢塵后經引風機進入濕式脫硫除塵一體化設備, 除去廢氣中的二氧化硫及進一步除去粉塵,其余廢氣經煙囪排出。其脫硫效率為大于85% ,除塵效率大于 80%。該裝置綜合應用了氣液旋轉霧化、文丘里、旋流板等先進技術以提高氣液傳質速率,強化SO2 吸收和除霧功能,具有脫硫除塵一體化、脫硫率高、阻力小等優點[ 18 ] 。
3.5 移動床活性焦煙氣脫硫與除塵中式裝置
該裝置吸附塔結構為錯流移動床,煙氣流通截面為矩形。活性焦由頂部加入,靠重力自上向下緩慢下移,同時,煙氣由活性焦層的一側連續錯流穿過焦層。煙氣與活性焦接觸時,煙氣中的SO2 被活性焦吸附脫除。含塵氣體通過該床層時,活性焦床層相當于一臺顆粒過濾器,其過濾作用能除去大部分煙塵。其脫硫效率達98% ,除塵效率大于95%。該裝置具有設備簡單、操作與控制容易、運行穩定可靠、脫硫過程基本無水耗和不對環境造成二次污染等優點[ 19～20 ] 。
4 結語
本文介紹了多種工業廢氣除塵脫硫技術,其環境效益都十分明顯,但一個可行的脫硫工藝還要考慮其綜合經濟情況。因此,在實際生產中應選擇投資省,除塵脫硫效率高,技術成熟,運轉費用低,長期運轉穩定可靠,不產生二次污染的除塵脫硫技術。
參考文獻:
[ 1 ] 單曉云,高志芳,趙樹果1燃煤二氧化硫對大氣的污染及可行的控制措施[ J ]1礦業安全與環保, 2005, 32 (1) : 302331
[ 2 ] 谷新春,王偉文,王立新,等1環流式旋風除塵器內流場的數值模擬[ J ]1高校化學工程學報, 2007, 21 (3) : 41124161
[ 3 ] Stefen Obermair, JakobWoisetschlager, Gemot Staudinger1 Investigation of the flow pattern in different dust outlet geometrie of a gas scyclone by la2工業廢氣除塵脫硫技術的進展
摘 要:我國的能源以燃煤為主,環境污染嚴重。綜述了國內外工業廢氣除塵脫硫技術的主要方法,并指出應選擇除塵脫硫效率高、投資少、運轉費用低、運轉可靠、不產生二次污染的方法。
關鍵詞:二氧化硫,廢氣,除塵脫硫
隨著國民經濟的發展能源消耗不斷增加,尤其是我國煤炭的大量消耗引起了大氣中煙塵和SO2 的嚴重污染,環境保護工作者對如何減少和控制大氣污染進行了大量的研究。大氣中的二氧化硫( SO2 )是分布最廣,數量最大危害最嚴重的氣體污染物之一,其主要來源有含硫燃料的燃燒,含硫礦物的冶煉,化學工業的廢氣,也有水泥窯廢氣排放的SO2 等工業[ 1 ] 。隨著環保力度的加強,煙氣除塵脫硫技術越來越引起人們的重視。本文主要介紹了國內外煙氣除塵脫硫技術的主要方法,簡述了各種方法的原理、特點和適用范圍,為工業廢氣除塵脫硫提供參考。
1 工業廢氣除塵的技術
除塵方式通常概括為兩類,一是干法除塵,二是濕法除塵。干法主要包括旋風除塵、靜電除塵和袋式除塵。旋風分離裝置已有一百年的歷史,初期多用于生產過程中的物料回收及氣固分離,隨著人們環保要求的日益提高,旋風分離廣泛地應用于了氣體除塵,并對其提高分離效率、降低壓力損失、提高耐磨性能等方面進行了大量研究[ 2～3 ] 。靜電除塵器是利用靜電力將粉塵從氣流中除去的一種裝置,它具有除塵性能好,能耗低,氣流阻力小等優點,并且從低溫低壓到高溫高壓均可應用[ 4～5 ] 。袋式除塵器是一種高效的煙塵凈化設備,其除塵效率可達99199%。袋式除塵技術對高濃度的煙塵有較好的適應性,可處理的煙塵濃度達1000 g/m3 以上,適用于半干法/干法煙氣脫硫和循環流化床鍋爐的煙氣處理[ 6～7 ] 。
濕式除塵器是利用水形成液網、液膜或液滴與塵粒發生慣性碰撞、擴散效應、粘附、擴散漂移與熱漂移、凝聚作用,從廢氣中搜集分離塵粒,并兼吸收氣態污染物的作用。目前國內常用濕式除塵器的有水膜除塵器、噴淋塔、文丘里洗滌器、沖擊式除塵器和旋流板塔等[ 6～7 ] 。
2 工業廢氣脫硫技術
煙氣脫硫是指脫除煙氣中的SO2。SO2 控制方法多種多樣,世界各國研究開發的SO2 控制技術達200多種。這些技術按燃燒過程可分為三大類: ( 1)燃燒前脫硫; ( 2)燃燒中脫硫; ( 3)燃燒后脫硫,即煙氣脫硫 ( FGD) 。后一種脫硫技術是目前應用最廣、效率最高的脫硫技術。
煙氣脫硫按工藝特點可分為干法,半干法和濕法三大類。干法脫硫主要為荷電干式噴射脫硫法、脈沖電暈等離子體法等[ 8 ] ,干法脫硫工藝簡單、無污水處理、能耗低且腐蝕性小,但脫硫效率一般比濕法低。半干法脫硫主要為旋轉噴霧干燥法、煙道內噴入吸收劑法等[ 9～11 ] ,其特點是:反應在氣、液、固三相中進行,具有干法脫硫的某些優點。濕法脫硫主要為石灰/石灰石法、鈉堿雙堿法、鈉鹽循環法、堿式硫酸鋁- 石膏法等[ 11～13 ] ,其優點是脫硫率高、操作穩定且經驗多,但存在著易造成二次污染,脫硫后的煙氣需再加熱,易造成腐蝕和結垢等問題。
3 工業廢氣除塵與脫硫一體化技術
除塵脫硫一體化是將高溫煤氣中的粉塵顆粒和氣態SO2 在一個單獨的捕集單元中脫除。除塵脫硫一體化裝置可概括為干法和濕法兩種。目前國內外已開發了大量脫硫除塵一體化裝置,主要有水膜除塵器、文丘里旋風水膜除塵器、臥式旋風水膜除塵器、噴淋塔除塵脫硫裝置、沖擊式水浴除塵器、自激式除塵器、旋流板塔脫硫除塵一體化裝置以及高壓靜電濾槽復合型臥式除塵器[ 14 ]等濕式處理裝置。由于除塵脫硫一體化工藝具有投資少、運轉費用低、脫硫率適中、操作管理簡便、結構緊湊、占地面積小等優點,近年來已被廣泛應用。下面介紹幾種新型的除塵與脫硫一體化裝置:
3.1 多管文丘里煙氣除塵脫硫裝置
煙體由下向上進入文丘里管,由于離心力作用,塵粒被甩到裝置的濕內壁上,然后被溢流堰上流下的堿液洗滌下來。其除塵效果約為85～90% ,脫硫效率達到90%以上。該裝置是一種結構簡單、高效、高可靠性、低費用的煙氣脫硫除塵設備,既適合于新建燃煤(油)鍋爐,又適合于已有濕式除塵器增加脫硫功能[ 15 ] 。
3.2 噴流塔脫硫除塵裝置
該噴流塔吸收劑從塔下部的管網高速噴出,到達至高點后分散成霧滴下落,與從管網下部進入并穿過管網的煙氣充分接觸,形成流化層,完成除塵脫硫過程。本技術用于同時脫硫除塵時,在脫硫條件下運行,可達到9916%以上的除塵效率和92%以上的脫硫效率。該裝置結構簡單、壓降小、效率高、生產能力大,適于處理大規模煙氣[ 16 ] 。
3.3 濕式旋流煙氣脫硫除塵一體化裝置
煙氣從塔底部切線方向進入除塵脫硫器主體,自下而上與吸收液逆流接觸。煙氣在旋流板上旋激液體, 把液體分散成較小的液滴,增大了傳質效果。氣相和液相在接觸過程中,氣相中的煙塵和二氧化硫在擴散、碰撞的作用下被捕獲截留和吸收。液滴和顆粒物又在離心力的作用下,甩向四周的薄液流邊界層而被除去。
該裝置具有開孔率大、負荷高、壓降低、處理能力大、操作彈性大、不易堵塞等優點。對中小型燃煤鍋爐的脫硫除塵具有一定的推廣應用價值[ 17 ] 。
3.4 SCX2III型濕式除塵脫硫裝置
廢氣經集氣罩抽風系統進入袋式除塵器,除去絕大部分廢塵后經引風機進入濕式脫硫除塵一體化設備, 除去廢氣中的二氧化硫及進一步除去粉塵,其余廢氣經煙囪排出。其脫硫效率為大于85% ,除塵效率大于 80%。該裝置綜合應用了氣液旋轉霧化、文丘里、旋流板等先進技術以提高氣液傳質速率,強化SO2 吸收和除霧功能,具有脫硫除塵一體化、脫硫率高、阻力小等優點[ 18 ] 。
3.5 移動床活性焦煙氣脫硫與除塵中式裝置
該裝置吸附塔結構為錯流移動床,煙氣流通截面為矩形。活性焦由頂部加入,靠重力自上向下緩慢下移,同時,煙氣由活性焦層的一側連續錯流穿過焦層。煙氣與活性焦接觸時,煙氣中的SO2 被活性焦吸附脫除。含塵氣體通過該床層時,活性焦床層相當于一臺顆粒過濾器,其過濾作用能除去大部分煙塵。其脫硫效率達98% ,除塵效率大于95%。該裝置具有設備簡單、操作與控制容易、運行穩定可靠、脫硫過程基本無水耗和不對環境造成二次污染等優點[ 19～20 ] 。
4 結語
本文介紹了多種工業廢氣除塵脫硫技術,其環境效益都十分明顯,但一個可行的脫硫工藝還要考慮其綜合經濟情況。因此,在實際生產中應選擇投資省,除塵脫硫效率高,技術成熟,運轉費用低,長期運轉穩定可靠,不產生二次污染的除塵脫硫技術。
參考文獻:
[ 1 ] 單曉云,高志芳,趙樹果1燃煤二氧化硫對大氣的污染及可行的控制措施[ J ]1礦業安全與環保, 2005, 32 (1) : 302331
[ 2 ] 谷新春,王偉文,王立新,等1環流式旋風除塵器內流場的數值模擬[ J ]1高校化學工程學報, 2007, 21 (3) : 41124161
[ 3 ] Stefen Obermair, JakobWoisetschlager, Gemot Staudinger1 Investigation of the flow pattern in different dust outlet geometrie of a gas scyclone by la2
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