對工業煙氣脫硫技術的研究進展

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對工業煙氣脫硫技術的研究進展
摘 要: 本文針對工業煙氣的脫硫技術的研究現狀及研究方向進行綜合性分析。

關鍵詞: 煙氣 脫硫 技術 研究

1 前言
SO2是造成大氣污染的主要污染物之一,有效控制工業煙氣中SO2是當前刻不容緩的環保課題。
據國家環保統計,每年各種煤及各種資源冶煉產生二氧化硫(SO2)達2158.7萬t,高居世界第一位,其中工業來源排放量1800萬t,佔總排放量的83%。其中我國目前的一次能源消耗中,煤炭佔76%,在今後若干年內還有上升的趨勢。我國每年排入大氣的87%的SO2來源於煤的直接燃燒。隨着我國工業化進程的不斷加快,SO2的排放量也日漸增多。
2、煙氣脫硫技術進展
目前,煙氣脫硫技術根據不同的劃分方法可以分爲多種方法;其中最常用的是根據操作過程的物相不同,脫硫方法可分爲溼法、幹法和半乾法[1]。
2.1 溼法煙氣脫硫技術
優點:溼法煙氣脫硫技術爲氣液反應,反應速度快,脫硫效率高,一般均高於90%,技術成熟,適用面廣。溼法脫硫技術比較成熟,生產運行安全可靠,在衆多的脫硫技術中,始終佔據主導地位,佔脫硫總裝機容量的80%以上[2]。
缺點:生成物是液體或淤渣,較難處理,設備腐蝕性嚴重,洗滌後煙氣需再熱,能耗高,佔地面積大,投資和運行費用高。系統複雜、設備龐大、耗水量大、一次性投資高,一般適用於大型電廠。
分類:常用的溼法煙氣脫硫技術有石灰石-石膏法、間接的石灰石-石膏法、檸檬吸收法等。
A 石灰石/石灰-石膏法:
原理:是利用石灰石或石灰漿液吸收煙氣中的SO2,生成亞硫酸鈣,經分離的亞硫酸鈣(CaO3S)可以拋棄,也可以氧化爲硫酸鈣(CaSO4),以石膏形式回收。是目前世界上技術最成熟、運行狀況最穩定的脫硫工藝,脫硫效率達到90%以上。
B 間接石灰石-石膏法:
常見的間接石灰石-石膏法有:鈉鹼雙鹼法、鹼性硫酸鋁法和稀硫酸吸收法等。原理:鈉鹼、鹼性氧化鋁(Al2O3·nH2O)或稀硫酸(H2SO4)吸收SO2,生成的吸收液與石灰石反應而得以再生,並生成石膏。該法操作簡單,二次污染少,無結垢和堵塞問題,脫硫效率高,但是生成的石膏產品質量較差。
C 檸檬吸收法:
原理:檸檬酸(H3C6H5O7·H2O)溶液具有較好的緩衝性能,當SO2氣體通過檸檬酸鹽液體時,煙氣中的SO2與水中H發生反應生成H2SO3絡合物,SO2吸收率在99%以上。這種方法僅適於低濃度SO2煙氣,而不適於高濃度SO2氣體吸收,應用範圍比較窄[3]。
另外,還有海水脫硫法、磷銨複肥法、液相催化法等溼法煙氣脫硫技術。
2.2 幹法煙氣脫硫技術
優點:幹法煙氣脫硫技術爲氣同反應,相對於溼法脫硫系統來說,設備簡單,佔地面積小、投資和運行費用較低、操作方便、能耗低、生成物便於處置、無污水處理系統等。
缺點:但反應速度慢,脫硫率低,先進的可達60-80%。但目前此種方法脫硫效率較低,吸收劑利用率低,磨損、結垢現象比較嚴重,在設備維護方面難度較大,設備運行的穩定性、可靠性不高,且壽命較短,限制了此種方法的應用。
分類:常用的幹法煙氣脫硫技術有活性碳吸附法、電子束輻射法、荷電乾式吸收劑噴射法、金屬氧化物脫硫法等。
典型的幹法脫硫系統是將脫硫劑(如石灰石、白雲石或消石灰)直接噴入爐內。以石灰石爲例,在高溫下煅燒時,脫硫劑煅燒後形成多孔的氧化鈣顆粒,它和煙氣中的SO2反應生成硫酸鈣,達到脫硫的目的。
A 活性碳吸附法:
原理:SO2被活性碳吸附並被催化氧化爲三氧化硫(SO3),再與水反應生成H2SO4,飽和後的活性碳可通過水洗或加熱再生,同時生成稀H2SO4或高濃度SO2。可獲得副產品H2SO4,液態SO2和單質硫,即可以有效地控制SO2的排放,又可以回收硫資源。該技術經西安交通大學對活性炭進行了改進,開發出成本低、選擇吸附性能強的ZL30,ZIA0,進一步完善了活性炭的工藝,使煙氣中SO2吸附率達到95.8%,達到國家排放標準[4]。