烟气脱硫技术研究进展及其对燃气脱硫的借鉴意义

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1、烟气脱硫技术研究进展及其对燃气脱硫的借鉴意义摘要:目前燃煤锅炉产生大量的含硫废气进而污染大气。而燃气作为一种清洁能源越来越受到各国的重视,许多国家以渐渐地把燃煤锅炉取代为燃气锅炉,从而减少硫的排放量。但是燃气在应用的过程中同样不可避免的会产生含硫废气。本文选择燃气为研究对象,分析了目前国家脱硫技术的状况,并对干法和湿法脱硫原理进行了详细的阐述,对比了干法与湿法脱硫技术的优劣,提出了采用烟气干法脱硫技术控制SO2排放量的工艺路线。关键词:烟气脱硫;干法脱硫;湿法脱硫;研究进展;燃气脱硫1.引言我国是能源生产消费大国,目前能源消费占全国的10%。在我国

2、的能源结构体系中,煤约占整个能源结构体系的75%。随着国民经济的快速发展,燃煤量也不断的增多,SO2排放量也不断增多。1995年我国二氧化硫排放量超过2370万吨,超过美国1994排放量(2100万吨),成为世界最大的二氧化硫排放国[1]。燃煤产生的二氧化硫污染及酸雨问题日趋严重,在这种背景下,燃气就渐渐地取代了燃煤而被广泛应用在各个领域[2]。近年来,国家对烟气脱硫要求更高更急,对烟气中SO2排放标准更严,这就更加迫切的要求火力发电厂尽快解决烟气中SO2的脱除问题,现在国内发电机组大多采用了脱硫技术以确保排放的SO2浓度和总量[3]。目前控制SO

3、2污染技术通常可分为3类[4]:(1)燃烧前脱硫,是通过各种方法将燃气净化,去除燃气中所含的硫分,灰分等污染杂质;(2)燃烧中脱硫,即在燃气燃烧过程中加入石灰石或白云石粉作为脱硫剂,CaCO3和MgCO3加热分解成CaO和MgO,和烟气中的SO2反应生成硫酸盐,随灰分排出;(3)燃烧后烟气脱硫,即烟气脱硫(FGD),是当今世界上唯一最大规模商业化应用的脱硫技术,是控制SO2最行之有效的途径。所谓烟气脱硫[5]就是应用化学或者物理的方法将烟气中的SO2予以固定或脱除。按照脱硫方式和产物的处理形式划分,烟气脱硫[6]又可划分为:干法,半干法和湿法三类。

4、干法烟气脱硫技术[7],即脱硫吸收和产物处理均在干状态下进行的,该方法具有无污水和废酸排出、设备腐蚀小、烟气在脱硫过程中无明显温降、净化后烟温高、利用烟囱排气扩散等有点。湿法烟气脱硫技术[8],液体或浆状吸收剂在湿状态下脱硫和处理脱硫产物,该法具有脱硫反应速度快,脱硫效率高等有点。但湿法烟气脱硫工艺存在投资和设备运行费用都很高、脱硫后产物处理较难、易造成二次污染、启停不便、腐蚀积垢等问题。半干法烟气脱硫技术,该方法皆有干法和湿法等特点,是脱硫剂在干燥状态下脱硫,在湿状态下再生或者在湿状态下脱硫,在干状态下处理脱硫产物(如喷雾干燥法)的烟气脱硫技术。

5、本文就分别阐述了这三种烟气脱硫技术,并分析各种方法的优缺点,并提出了本文的观点——采用干法烟气脱硫技术。2.烟气脱硫技术研究进展4锅炉烟气脱硫是控制SO2含量的行之有效的途径。不同的技术对烟气脱硫的效果不同。目前,国内外的脱硫技术主要有干法和湿法2类。干法脱硫主要有石灰/石灰石抛弃法、石灰石/石膏法、循环流化床脱硫等;湿法脱硫方法主要有双碱法、氧化镁碱法、氨碱法等[5]。2.1干法烟气脱硫2.1.1电子束脱硫工艺电子束脱硫工艺开发于20世纪70年代的日本(如图1)[1],美国和德国也有研究。我国成都热电厂成功利用日本荏原技术建立了电子束脱硫示范工程

6、。工艺以氨为吸收剂,烟气由喷洒塔冷却至适当温度后进入辐射反应器,在高能电子束辐照下,烟气中氮、氧和水形成自由基和离子,与SO2和氮氧化物反应生成硫酸和硝酸。氨存在下,产生铵盐。产物经除尘器收集后,可作为肥料使用。工艺的关键设备是电子加速器。用于电子加速的电压高达数百千伏,能源由直流电源供给。高能电子束穿透“窗口”辐照烟气,促使反应进行。阻隔电子加速器真空和烟气的是微米级厚的钛箱,它能抵抗住两侧的压差,并耐受辐照高温引起的烟气腐蚀。整个辐照反应器必须保持无辐射泄漏。电子束脱硫工艺具有同时脱硫和脱氮的功能,产生的副产物可用作肥料。在最优化运行条件下,脱

7、硫和脱氮效率能达到90%以上。该工艺流程简单、运行维护方便,烟气负荷负载能力强,一次投资和运行费用低,无二次污染物产生,同时脱硫脱硝,副产物硫酸铵和硝酸铵是可利用的氮肥。图1电子束脱硫工艺流程图2.1.2干法喷射脱硫技术干法烟气脱硫主要有2种方法,一种是炉膛喷钙脱硫;另一种是烟道喷钙脱硫[1]。有研究表明,炉膛喷钙法脱硫效率在36%以下,钙的利用率在15%以下,这其中最主要的原因是,CaSO4覆盖层阻止了反应的进一步发生,使反应过程终止。另外,由于炉内的温度都在1000℃以上,高温容易造成CaO的烧结。烧结现象导致CaO比表面积的减少和孔隙率的降低

8、,影响了SO2的扩散。因此,炉膛喷钙脱硫必须考虑CaO的烧结问题。烟道喷钙脱硫是一种传统的烟气脱硫方法,该法存在的主要问题

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