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燃煤脱硫技术及其应用前景

发布人:慧宇环保   发布时间:2019-06-28

我国的能源构成以煤炭为主,其消耗量日益增加,SO2的排放量也不断增加。我国是世界上大气环境受SO2严重污染的少数国家之一,生态环境因此遭到严重的破坏,造成很大的经济损失。世界各国都已注意到大气污染对人类生存的危害,都投入巨额资金对其进行整治。我国也因此制定了《我国跨世纪绿色工程计划》,对大气污染进行综合治理。消减SO2的排放量,防治大气SO2污染,已成为我国当今及未来相当长时期内的主要社会问题之一。

治理大气SO2污染的根本途径之一是采取有效的脱硫措施,减少点、面排放源的SO2排放量。为此,必须针对我国的具体情况,开发切实可行的脱硫技术,卓有成效地控制燃煤烟气排放的SO2量。目前,国内外普遍采用的燃煤脱硫方法可分为燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫三类。

(l)燃烧前脱硫。燃烧前脱硫就是在煤燃烧前把煤中的硫分脱除掉,降低燃煤的含硫量,从而达到减少污染的目的。燃烧前脱硫技术主要有物理洗选煤法、化学洗选煤法、煤的气化和液化等。物理洗选煤法脱硫较经济,可除去大部分的黄铁矿硫,但只能脱无机硫,且会造成煤炭资源和水资源的浪费。生物、化学法脱硫不仅能脱无机硫,也能脱除有机硫,但生产成本昂贵,距工业应用尚有较大距离。燃烧前脱硫技术中物理洗选煤技术已成熟,煤的气化和液化还有待于进一步研究完善。有的技术如微生物脱硫等正在开发。煤的燃烧前的脱硫技术尽管还存在着种种问题,但其优点是能同时除去灰分,减轻运输量,减轻锅炉的沾污和磨损,减少电厂灰渣处理量,还可回收部分硫资源。

(2)燃烧中脱硫。燃烧中脱硫(即炉内脱硫)是在煤粉燃烧的过程中同时投入一定量的脱硫剂,在燃烧时脱硫剂将二氧化硫脱除。如炉内喷钙、型煤固硫和利用脱硫添加剂等,典型的技术是循环流化床技术。

(3)燃烧后脱硫。燃烧后脱硫(即烟气脱硫)是在烟道处加装脱硫设备,对烟气进行脱硫的方法,是目前世界上大规模商业化应用的脱硫技术,它是控制SO2较行之有效的途径。典型的技术有石灰石/石膏法、喷雾干燥法、电子束法、氨法等。

烟气脱硫技术发展及其应用

烟气脱硫脱硝除尘器方法按所用的吸收剂、吸附剂的形态及净化烟气的方法分为干法、半干法及湿法三大类。目前,湿法烟气脱硫技术占85%左右,其中石灰石/石膏法约占36.7%,其它湿法脱硫技术约占48.3%;喷雾干燥脱硫技术约占8.4%;吸收剂再生脱硫技术约占3.4%;炉内喷射吸收剂及尾部增湿活化脱硫技术约占1.9%;其它烟气脱硫形式有电子束脱硫、脉冲等离子体脱硫、海水脱硫技术、循环流化床脱硫技术等。以湿法脱硫为主的国家有日本(约占98%)、美国(约占92%)和德国(约占90%)等。

由于对环境保护的日益重视和大气污染物排放量的更加严格控制,我国新建大型火电厂和现役电厂主力机组必须安装相应的烟气脱硫装置以达到国家环保排放标准。

1石灰石/石灰抛弃法

以石灰石或石灰的浆液作脱硫剂,在吸收塔内对SO2烟气喷淋洗涤,使烟气中的SO2反应生成CaS04,在洗涤液中沉淀下来,经分离后抛弃。

石灰石/石灰抛弃法的主要装置由脱硫剂的制备装置、吸收塔和脱硫后废弃物处理装置组成。其关键性的设备是吸收塔。对于石灰石/石灰抛弃法,结垢与堵塞是较大问题,主要原因在于:溶液或浆液中的水分蒸发而使固体沉积;氢氧化钙或碳酸钙沉积或结晶析出;反应产物亚硫酸钙或硫酸钙的结晶析出等。所以吸收洗涤塔应具有持液量大、气液间相对速度高、气液接触面大、内部构件少、阻力小等特点。洗涤塔主要有固定填充式、转盘式、湍流塔、文丘里洗涤塔和道尔型洗涤塔等,它们各有优缺点,脱硫效率高的往往操作的可靠性较差。脱硫后固体废弃物的处理也是石灰石/石灰抛弃法的一个很大的问题,目前主要有回填法和不渗透地存储法,都需要占用很大的土地面积。由于以上的缺点,石灰石/石灰抛弃法已被石灰石/石膏法所取代。

2石灰石/石膏法

该技术与抛弃法的区别在于向吸收塔的浆液中鼓入空气,强制使caso3都氧化为cas04(石膏),脱硫的副产品为石膏。同时鼓入空气产生了更为均匀的浆液,易于达到90%的脱硫率,并且易于控制结垢与堵塞。由于石灰石价格便宜,易于运输与保存,因而自80年代以来石灰石已经成为石膏法的主要脱硫剂。当今国内外选择火电厂烟气脱硫设备时,石灰石/石膏强制氧化系统成为优先选择的湿法烟气脱硫工艺。

石灰石/石膏法的主要优点是适用的煤种范围广、脱硫效率高(有的装置CaiS=1时,脱硫效率大于90%)、吸收剂利用率高(可大于90%)、设备运转率高(可达90%以上)、工作的可靠性高(目前较成熟的烟气脱硫工艺)、脱硫剂一石灰石来源丰富且廉价。但是石灰石/石膏法的缺点也是比较明显的,主要是初期投资费用太高,运行费用高,占地面积大,系统管理操作复杂,磨损腐蚀现象较为严重,副产物一一牙i膏很难处理(由于销路问题只能堆放),废水较难处理,有待作进一步改进和提高。

3双碱法

实际上,双碱法脱硫工艺是为了克服石灰石/石灰法容易结垢的缺点,并进一步提高脱硫效率而发展起来的。它先用碱金属盐类如钠盐的水溶液吸收SO2,然后在另一个石灰反应器中用灰石或石灰石将吸收了50:的吸收液再生,再生的吸收液返回吸收塔再用。而SO2还是以亚硫酸钙和石膏的形式沉淀出来。由于其固体的产生过程不是发生在吸收塔中的,所以避免了石灰石/石灰法的结垢问题。

4氧化镁法

一些金属氧化物如Mgo、Mno2和ZnO等都有吸收SO2的能力,可利用其浆液或水溶液作为脱硫剂洗涤烟气脱硫。吸收了SO2的亚硫酸盐和亚硫酸在一定温度下分 解产生SO2气体,可以用于制造硫酸,而分 解形成的金属氧化物得到了再生,可循环使用。我国氧化镁资源丰富,可考虑此法,但必须对烟气进行预先的除尘和除氯,而且该过程中会有8%的Mgo流失,造成二次污染。


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