來源:工業(yè)過程氣體監(jiān)測技術(shù) 作者:銳意自控
本文介紹了國內(nèi)外脫硫技術(shù)最新進(jìn)展，闡述了各種不同脫硫技術(shù)的性能、特點、反應(yīng)原理和應(yīng)用現(xiàn)狀，并預(yù)測了脫硫技術(shù)的發(fā)展趨勢。
煙氣脫硫技術(shù)是控制SO2的有效手段之一，經(jīng)過了近幾十年的發(fā)展，它已在世界各國的各類煙氣脫硫裝置得到了廣泛的應(yīng)用。最常用的方法是按照吸收劑和脫硫產(chǎn)物的狀態(tài)進(jìn)行分類可以分為三種：濕法煙氣脫硫、半干法煙氣脫硫和干法煙氣脫硫。
濕法煙氣脫硫
概述：濕法煙氣脫硫廣泛應(yīng)用于大型電廠，其特點是脫硫系統(tǒng)位于煙道的末端、除塵器之后，脫硫過程的反應(yīng)溫度低于露點，所以脫硫后的煙氣需要再加熱才能排出。由于是氣液反應(yīng)，其脫硫反應(yīng)速度快、效率高、如用石灰做脫硫劑時，當(dāng)Ca:S=1時，即可達(dá)到百分之九十以上的脫硫率。
優(yōu)點：脫硫反應(yīng)速度快、效率高。
缺點：存在廢水處理問題，初次投資大。
細(xì)分：石膏脫硫法、氨水洗滌脫硫法等。
石膏脫硫法原理
將石灰石粉加水制成漿液作為吸收劑，泵入吸收塔與煙氣充分接觸混合，煙氣中的二氧化硫與漿液中的碳酸鈣以及從塔下部鼓入的空氣進(jìn)行氧化反應(yīng)生成硫酸鈣，硫酸鈣達(dá)到一定飽和度，結(jié)晶形成為二水石膏。
經(jīng)過吸收塔排出的石膏漿液濃縮、脫水，使其含水量小于10%，然后用輸送機(jī)送至石膏貯倉堆放，脫硫后的煙氣經(jīng)過除霧器除去霧滴，我們再一次經(jīng)過換熱器加熱升溫，由煙囪排入大氣。由于吸收塔內(nèi)吸收劑漿液通過循環(huán)泵反復(fù)循環(huán)與煙氣接觸，吸收劑利用率很高，鈣硫比較低，脫硫效率已經(jīng)大于95%。
半干法煙氣脫硫
概述：采用吸收劑以漿液狀態(tài)進(jìn)入吸收塔(洗滌塔)，脫硫后所產(chǎn)生的脫硫副產(chǎn)品是干態(tài)的工藝流程。
細(xì)分：噴霧干燥法脫硫、半干半濕法脫硫、煙道噴射脫硫等。
1噴霧干燥法
噴霧干燥脫硫方法是利用機(jī)械或氣流的力量將吸收劑分散成極細(xì)小的霧狀液滴，霧狀液滴與煙氣形成比較大的接觸表面積，在氣液兩相之間發(fā)生的一種熱量交換、質(zhì)量傳遞和化學(xué)反應(yīng)的脫硫方法。
一般用的吸收劑是堿液、石灰乳、石灰石漿液等，目前絕大多數(shù)裝置都使用石灰乳作為吸收劑。一般情況下，此種方法的脫硫率65％～85％。
優(yōu)點：脫硫是在氣、液、固三相狀態(tài)下進(jìn)行，工藝設(shè)備簡單，生成物為干態(tài)的CaSO3、CaSO4，易處理，沒有嚴(yán)重的設(shè)備腐蝕和堵塞情況，耗水也比較少。
缺點：自動化要求比較高，吸收劑的用量難以控制，吸收效率不是很高。所以，選擇開發(fā)合理的吸收劑是解決此方法面臨的新難題。
2半干半濕法
半干半濕法是介于濕法和干法之間的一種脫硫方法，其脫硫效率和脫硫劑利用率等參數(shù)也介于兩者之間，該方法主要適用于中小鍋爐的煙氣治理。
技術(shù)特點：投資少、運(yùn)行費(fèi)用低，脫硫率雖低于濕法脫硫技術(shù)，但仍可達(dá)到70％，并且腐蝕性小、占地面積少，工藝可靠。
與濕法脫硫系統(tǒng)相比：省去了制漿系統(tǒng)，將濕法脫硫系統(tǒng)中的噴入Ca(OH)2水溶液改為噴入CaO或Ca(OH)2粉末和水霧。
與干法脫硫系統(tǒng)相比：克服了爐內(nèi)噴鈣法SO2和CaO反應(yīng)效率低、反應(yīng)時間長的缺點，提高了脫硫劑的利用率，且工藝簡單，有很好的發(fā)展前景。
3煙道噴射半干法煙氣脫硫
半干法煙道噴射煙氣脫硫即往煙道中噴人吸收劑漿液，漿滴邊蒸發(fā)邊反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物以干態(tài)粉末出煙道。該方法利用鍋爐與除塵器之間的煙道作為反應(yīng)器進(jìn)行脫硫，不需要另外加吸收容器，使工藝投資大大降低，操作簡單，需場地較小，適合于在我國開發(fā)應(yīng)用。
干法煙氣脫硫
概述：采用吸收劑進(jìn)入吸收塔，脫硫后所產(chǎn)生的脫硫副產(chǎn)品是干態(tài)的工藝流程。典型的干法脫硫系統(tǒng)是將脫硫劑(如石灰石或消石灰)直接噴入爐內(nèi)。以石灰石為例，在高溫下煅燒時，脫硫劑煅燒后形成多孔的氧化鈣顆粒，它和煙氣中的SO2反應(yīng)生成硫酸鈣，達(dá)到脫硫的目的。
優(yōu)點：與濕法相比具有投資少、占地面積小、運(yùn)行費(fèi)用低、設(shè)備簡單、維修方便、煙氣無需再熱等優(yōu)點。
缺點：鈣硫比高、脫硫效率低、副產(chǎn)物不能商品化。
細(xì)分：活性碳吸附法、電子束輻射法、金屬氧化物脫硫法等。
1活性碳吸附法
原理：SO2被活性碳吸附并被催化氧化為三氧化硫(SO3)，再與水反應(yīng)生成H2SO4，飽和后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?？色@得副產(chǎn)品H2SO4，液態(tài)SO2和單質(zhì)硫，即可以有效地控制SO2的排放，又可以回收硫資源。
2電子束輻射法
原理：用高能電子束照射煙氣，生成大量的活性物質(zhì)，將煙氣中的SO2和氮氧化物氧化為SO3和二氧化氮(NO2)，進(jìn)一步生成H2SO4和硝酸(HNO3)，并被氨(NH3)或石灰石(CaCO3)吸收劑吸收。
3金屬氧化物脫硫法
原理：根據(jù)SO2是一種比較活潑的氣體的特性，氧化錳(MnO)、氧化鋅(ZnO)、氧化銅(CuO)等氧化物對SO2具有較強(qiáng)的吸附性，在常溫或低溫下，金屬氧化物對SO2起吸附作用，高溫情況下，金屬氧化物與SO2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成金屬鹽。然后對吸附物和金屬鹽通過熱分解法、洗滌法等使氧化物再生。
優(yōu)點：無污水、廢酸，不造成污染。
缺點：脫硫效率比較低，設(shè)備龐大，投資大，操作不易，成本高，因此未得到推廣，利用的較少。
煙氣脫硫技術(shù)發(fā)展的趨勢
現(xiàn)在的各種煙氣脫硫技術(shù)在脫除SO2的過程中取得了一定的經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)保效益，但是還有一些不足，隨著生物技術(shù)及高新技術(shù)的不斷發(fā)展，電子束脫硫技術(shù)和生物脫硫等一系列高新、適用性強(qiáng)的脫硫技術(shù)必將成為今后煙氣脫硫技術(shù)發(fā)展的主要趨勢。
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