日志
煙氣脫硫經典工藝
熱度 22
1、煙氣脫硫經典工藝
煙氣脫硫(ＦＧＤ)是目前世界上唯一大規模商業應用的脫硫方式,也是最經濟切實可行的方法。迄今為止,世界各國研究開發的ＦＧＤ技術估計超過了200多種,目前成熟可行的有十多種。通常按照脫硫劑和脫硫產物的干濕狀態分為濕法、半干法和干法。
1.1濕法脫硫
這是目前較成熟、運行較穩定的方法。由于是氣液反應,脫硫反應速率快、效率高、脫硫劑利用率高。但由于其廢水處理量大,運行成本也較高。
1.1.1石灰石-石灰法。
是以石灰石或石灰的漿液為脫硫劑,在吸收塔內對ＳＯ2煙氣進行洗滌吸收的方法,其產物為ＣａＳＯ3和ＣａＳＯ4。石灰石系統的最佳操作條件ＰＨ值為5.8-6.2,而石灰系統的最佳ＰＨ值為8。由于原料中的Ｃａ(ＯＨ)2或ＣａＣＯ3沉積或結晶析出、反應產物ＣａＳＯ3和ＣａＳＯ4的結晶析出等,所以其最大的難點是吸收塔結垢和堵塞問題。為了解決這個問題,現在石灰石-石灰法已被石灰石-石膏法所代替。
1.1.2石灰石-石膏法。
是以空氣鼓入吸收塔,使得ＣａＳＯ3氧化為ＣａＳＯ4(石膏),由于其鼓入氣體使料液更為均勻,脫硫率更高,其堵塞和結垢的幾率大大降低。此法的最大優點是石灰石來源廣、價格低,而生成的石膏可用于建筑材料和鈣塑材料。其缺點是系統管理操作復雜、初期投資較大。
1.1.3雙堿法。
此法種類較多,實際上是為了克服石灰法易結垢的缺點,主要是鈉堿雙堿法。即采用ＮａＣＯ3或ＮａＯＨ溶液為第一吸收液,再用石灰石或石灰溶液為第二堿液使之再生,再生后溶液繼續循環使用。此法得到的ＳＯ2仍以ＣａＳＯ3或ＣａＳＯ4的形式沉淀出來。由于其產物的生產過程在吸收塔外,所以避免了結垢和堵塞。
1.1.4氧化鎂吸收法。
除了Ｃａ+對ＳＯ2有吸收作用外,ＭｇＯ、ＭｎＯ2和ＺｎＯ等對ＳＯ2也有吸收作用。此法具有代表性的工藝有基里洛(Ｇｉｒｉｌｌｏ)法和凱米克(Ｃｈｅｍｉｃｏ)法�；锫宸ㄊ怯梦招阅芎们乙自偕模停纾希�、ＭｎＯｙ為吸收劑,吸收煙氣中的ＳＯ2。凱米克法是用ＭｇＯ的水溶液[Ｍｇ(ＯＨ)2]吸收煙氣中的ＳＯ2,吸收液再生后可繼續循環使用。我國氧化鎂資源豐富,而且可再生,成本相對較低,吸收后得到高濃度ＳＯ2氣體,適宜于制造硫酸或固態硫磺。由于鎂還是會有損失,易造成二次污染。
1.1.5鈉堿吸收法。
本法是用ＮａＯＨ、Ｎａ2ＣＯ3和Ｎａ2ＳＯ3的水溶液為吸收劑,吸收煙氣中的ＳＯ2。其中使用最多的是威爾曼-洛德(Ｗｅｌｌｍａｎ-Ｌｏｒｄ)法,是美國和日本應用較多的脫硫方法。此法實際上是采用Ｎａ2ＳＯ3和ＮａＨＳＯ3混合液為吸收劑。當吸收劑中ＮａＨＳＯ3濃度達到80%-90%時,就要對吸收劑進行再生,可獲得較高濃度的ＳＯ2和Ｎａ2ＳＯ3。再生后的Ｎａ2ＳＯ3可用于循環使用,ＳＯ2可用于生產硫酸。對煙氣的吸收效率可達到90%以上。此法具有吸收速度快、運轉時不易堵塞等優點。
除以上方法外,濕法還包括氨法、堿式硫酸鋁法、水和稀酸吸收法等。這些方法由于吸收效率不高,應用范圍較窄。
1.2半干法脫硫。
是利用顯熱蒸發吸收液中的水份,使最終產物為干粉狀,得到廢渣較難利用,一般拋棄處理。
1.2.1爐內噴鈣濕活化(ＬＩＦＡＣ)法。
此法是由芬蘭ＩＶＯ公司和ＴＡＭＰＥＬＬＥ公司聯合開發的。是在傳統爐內噴鈣法基礎上增加了活化反應器,并促進噴水增濕。由于其脫硫效率可達到75%-80%左右,較適合于中小機組和老電廠改造。
1.2.2旋轉噴霧干燥(ＳＤＡ)法。
此法是利用噴霧干燥的原理,將吸收劑(如石灰漿液)霧化噴入吸收塔內,使得吸收劑與煙氣中的ＳＯ2發生化學反應。得到的固體以廢渣形式排出。ＳＤＡ法系統簡單、投資較低,不會結垢和堵塞,但其效率略低于濕法。
1.3干法脫硫。
傳統是用石灰蘇打(ＣａＯ-Ｎａ2ＣＯ3)干粉來除去煙道內廢氣所含的ＳＯ2。從而得到干粉狀鈣鹽和鈉鹽及未反應的干燥粉塵的混合產物的方法。此法可以達到自動控制的目的,但效率不及濕式脫硫法,可靠性也還有待提高。
2、新工藝發展現狀。
由于傳統工藝存在效率低、操作復雜等特點,在科技的發展和環保要求下,許多國家已不局限于傳統經典工藝。所以,新工藝不斷被研究開發出來。
2.1荷電干式噴射脫硫(ＣＤＳＩ)法。
此法是美國ＡＬＡＮＣＯ公司開發的專利技術。其技術核心是吸收劑以高速通過高壓靜電電暈充電區,得到強大的靜電荷后,被噴射到煙氣中,擴散形成均勻的懸浮狀態。由于粒子表現的電暈,增強了活性、縮短了反應時間,從而有效提高了反應效率。此法投資及占地僅為傳統濕法的10%和27%。但其脫硫效率相對較低。
2.2電子束照射(ＥＢＡ)法。
其原理是在煙氣進入反應器之前先加入氨氣,然后在反應器中用電子加速器產生的電子束照射煙氣,使水蒸氣與氧等分子激發產生氧化能力強的自由基,這些自由基使煙氣中的ＳＯ2很快氧化,產生硫酸。再和氨氣反應形成硫酸氨。其主要特點是系統簡單,操作方便,過程易于控制,副產物可用于生產化肥。脫硫成本低于傳統方法。但此法需要大功率、長期溫度的電子槍,同時需要防輻射屏蔽。
2.2.3脈沖電暈等離子體(ＰＰＣＰ)法。
是日本專家增田閃一在ＥＢＡ法的基礎上提出的。由于省去了昂貴的電子束加速器,避免了電子槍壽命短和Ｘ射線屏蔽等問題。所以世界許多科學家競相研究。它是靠脈沖高壓電源在普通反應器中形成等離子體,產生高能電子。此法設備簡單,操作簡便,投資是ＥＢＡ法的60%。除以上介紹的以外,近年發展的新工藝還有ＡＢＢ公司開發的新型集成半干式脫硫(ＮＩＤ)法,適合于海邊工廠的海水脫硫工藝、常溫精脫硫工藝等。
3、ＦＧＤ工藝的比較與選擇。
無論選擇何種ＦＧＤ工藝,其經濟上總是要虧損的,但它保護了環境,產生了社會效益。通常在考慮選擇工藝時,要求在滿足排放標準的情況下,盡可能降低成本,其中包括一次投入成本和運行成本;同時還要考慮二次污染和產物處理。所以通常要根據具體的情況來選擇不同的方法。
4、新工藝發展趨勢。
當今我國脫硫技術還是依靠國外進口設備為主。國產化的設備還處在60年代水平。從各項資料分析表明,國外最新脫硫技術研究主要有以下幾個特點。
4.1除塵、脫硫、脫氮一體化。
由于硫氧化物、氮氧化物同是國家限制排放的污染物,而分開處理明顯增加了設備的投資和空間的占用。所以,一體化也勢在必行。ＥＢＡ法現在已經可以達到同時脫硫脫氮的目。但脫氮效率僅20%左右。還有待改善。
4.2自動化技術更加明顯。
最新的幾個脫硫工藝更多的是向干法脫硫方向發展,而干法脫硫是最容易達到自動化目的。這也是向社會不斷發展的電子技術靠攏。相應的,其科技含量也將越來越高。
4.3生產成本不斷下降。
從表一可以看出新工藝的脫硫成本相對較低,在這個講究經濟效益的時代要想不被淘汰,其各項成本應越低越好。
由于我國現存工業公司對污染控制更多還是靠國家強制執行,沒有自我改善的意識,所以估計在很長一段時間內,我國還很難改變從國外進口先進設備的現狀。而何時能夠實現國產化,何時才能真正把煙氣脫硫的成本降下來有待進一步研究。
煙氣脫硫(ＦＧＤ)是目前世界上唯一大規模商業應用的脫硫方式,也是最經濟切實可行的方法。迄今為止,世界各國研究開發的ＦＧＤ技術估計超過了200多種,目前成熟可行的有十多種。通常按照脫硫劑和脫硫產物的干濕狀態分為濕法、半干法和干法。
1.1濕法脫硫
這是目前較成熟、運行較穩定的方法。由于是氣液反應,脫硫反應速率快、效率高、脫硫劑利用率高。但由于其廢水處理量大,運行成本也較高。
1.1.1石灰石-石灰法。
是以石灰石或石灰的漿液為脫硫劑,在吸收塔內對ＳＯ2煙氣進行洗滌吸收的方法,其產物為ＣａＳＯ3和ＣａＳＯ4。石灰石系統的最佳操作條件ＰＨ值為5.8-6.2,而石灰系統的最佳ＰＨ值為8。由于原料中的Ｃａ(ＯＨ)2或ＣａＣＯ3沉積或結晶析出、反應產物ＣａＳＯ3和ＣａＳＯ4的結晶析出等,所以其最大的難點是吸收塔結垢和堵塞問題。為了解決這個問題,現在石灰石-石灰法已被石灰石-石膏法所代替。
1.1.2石灰石-石膏法。
是以空氣鼓入吸收塔,使得ＣａＳＯ3氧化為ＣａＳＯ4(石膏),由于其鼓入氣體使料液更為均勻,脫硫率更高,其堵塞和結垢的幾率大大降低。此法的最大優點是石灰石來源廣、價格低,而生成的石膏可用于建筑材料和鈣塑材料。其缺點是系統管理操作復雜、初期投資較大。
1.1.3雙堿法。
此法種類較多,實際上是為了克服石灰法易結垢的缺點,主要是鈉堿雙堿法。即采用ＮａＣＯ3或ＮａＯＨ溶液為第一吸收液,再用石灰石或石灰溶液為第二堿液使之再生,再生后溶液繼續循環使用。此法得到的ＳＯ2仍以ＣａＳＯ3或ＣａＳＯ4的形式沉淀出來。由于其產物的生產過程在吸收塔外,所以避免了結垢和堵塞。
1.1.4氧化鎂吸收法。
除了Ｃａ+對ＳＯ2有吸收作用外,ＭｇＯ、ＭｎＯ2和ＺｎＯ等對ＳＯ2也有吸收作用。此法具有代表性的工藝有基里洛(Ｇｉｒｉｌｌｏ)法和凱米克(Ｃｈｅｍｉｃｏ)法�；锫宸ㄊ怯梦招阅芎们乙自偕模停纾希�、ＭｎＯｙ為吸收劑,吸收煙氣中的ＳＯ2。凱米克法是用ＭｇＯ的水溶液[Ｍｇ(ＯＨ)2]吸收煙氣中的ＳＯ2,吸收液再生后可繼續循環使用。我國氧化鎂資源豐富,而且可再生,成本相對較低,吸收后得到高濃度ＳＯ2氣體,適宜于制造硫酸或固態硫磺。由于鎂還是會有損失,易造成二次污染。
1.1.5鈉堿吸收法。
本法是用ＮａＯＨ、Ｎａ2ＣＯ3和Ｎａ2ＳＯ3的水溶液為吸收劑,吸收煙氣中的ＳＯ2。其中使用最多的是威爾曼-洛德(Ｗｅｌｌｍａｎ-Ｌｏｒｄ)法,是美國和日本應用較多的脫硫方法。此法實際上是采用Ｎａ2ＳＯ3和ＮａＨＳＯ3混合液為吸收劑。當吸收劑中ＮａＨＳＯ3濃度達到80%-90%時,就要對吸收劑進行再生,可獲得較高濃度的ＳＯ2和Ｎａ2ＳＯ3。再生后的Ｎａ2ＳＯ3可用于循環使用,ＳＯ2可用于生產硫酸。對煙氣的吸收效率可達到90%以上。此法具有吸收速度快、運轉時不易堵塞等優點。
除以上方法外,濕法還包括氨法、堿式硫酸鋁法、水和稀酸吸收法等。這些方法由于吸收效率不高,應用范圍較窄。
1.2半干法脫硫。
是利用顯熱蒸發吸收液中的水份,使最終產物為干粉狀,得到廢渣較難利用,一般拋棄處理。
1.2.1爐內噴鈣濕活化(ＬＩＦＡＣ)法。
此法是由芬蘭ＩＶＯ公司和ＴＡＭＰＥＬＬＥ公司聯合開發的。是在傳統爐內噴鈣法基礎上增加了活化反應器,并促進噴水增濕。由于其脫硫效率可達到75%-80%左右,較適合于中小機組和老電廠改造。
1.2.2旋轉噴霧干燥(ＳＤＡ)法。
此法是利用噴霧干燥的原理,將吸收劑(如石灰漿液)霧化噴入吸收塔內,使得吸收劑與煙氣中的ＳＯ2發生化學反應。得到的固體以廢渣形式排出。ＳＤＡ法系統簡單、投資較低,不會結垢和堵塞,但其效率略低于濕法。
1.3干法脫硫。
傳統是用石灰蘇打(ＣａＯ-Ｎａ2ＣＯ3)干粉來除去煙道內廢氣所含的ＳＯ2。從而得到干粉狀鈣鹽和鈉鹽及未反應的干燥粉塵的混合產物的方法。此法可以達到自動控制的目的,但效率不及濕式脫硫法,可靠性也還有待提高。
2、新工藝發展現狀。
由于傳統工藝存在效率低、操作復雜等特點,在科技的發展和環保要求下,許多國家已不局限于傳統經典工藝。所以,新工藝不斷被研究開發出來。
2.1荷電干式噴射脫硫(ＣＤＳＩ)法。
此法是美國ＡＬＡＮＣＯ公司開發的專利技術。其技術核心是吸收劑以高速通過高壓靜電電暈充電區,得到強大的靜電荷后,被噴射到煙氣中,擴散形成均勻的懸浮狀態。由于粒子表現的電暈,增強了活性、縮短了反應時間,從而有效提高了反應效率。此法投資及占地僅為傳統濕法的10%和27%。但其脫硫效率相對較低。
2.2電子束照射(ＥＢＡ)法。
其原理是在煙氣進入反應器之前先加入氨氣,然后在反應器中用電子加速器產生的電子束照射煙氣,使水蒸氣與氧等分子激發產生氧化能力強的自由基,這些自由基使煙氣中的ＳＯ2很快氧化,產生硫酸。再和氨氣反應形成硫酸氨。其主要特點是系統簡單,操作方便,過程易于控制,副產物可用于生產化肥。脫硫成本低于傳統方法。但此法需要大功率、長期溫度的電子槍,同時需要防輻射屏蔽。
2.2.3脈沖電暈等離子體(ＰＰＣＰ)法。
是日本專家增田閃一在ＥＢＡ法的基礎上提出的。由于省去了昂貴的電子束加速器,避免了電子槍壽命短和Ｘ射線屏蔽等問題。所以世界許多科學家競相研究。它是靠脈沖高壓電源在普通反應器中形成等離子體,產生高能電子。此法設備簡單,操作簡便,投資是ＥＢＡ法的60%。除以上介紹的以外,近年發展的新工藝還有ＡＢＢ公司開發的新型集成半干式脫硫(ＮＩＤ)法,適合于海邊工廠的海水脫硫工藝、常溫精脫硫工藝等。
3、ＦＧＤ工藝的比較與選擇。
無論選擇何種ＦＧＤ工藝,其經濟上總是要虧損的,但它保護了環境,產生了社會效益。通常在考慮選擇工藝時,要求在滿足排放標準的情況下,盡可能降低成本,其中包括一次投入成本和運行成本;同時還要考慮二次污染和產物處理。所以通常要根據具體的情況來選擇不同的方法。
4、新工藝發展趨勢。
當今我國脫硫技術還是依靠國外進口設備為主。國產化的設備還處在60年代水平。從各項資料分析表明,國外最新脫硫技術研究主要有以下幾個特點。
4.1除塵、脫硫、脫氮一體化。
由于硫氧化物、氮氧化物同是國家限制排放的污染物,而分開處理明顯增加了設備的投資和空間的占用。所以,一體化也勢在必行。ＥＢＡ法現在已經可以達到同時脫硫脫氮的目。但脫氮效率僅20%左右。還有待改善。
4.2自動化技術更加明顯。
最新的幾個脫硫工藝更多的是向干法脫硫方向發展,而干法脫硫是最容易達到自動化目的。這也是向社會不斷發展的電子技術靠攏。相應的,其科技含量也將越來越高。
4.3生產成本不斷下降。
從表一可以看出新工藝的脫硫成本相對較低,在這個講究經濟效益的時代要想不被淘汰,其各項成本應越低越好。
由于我國現存工業公司對污染控制更多還是靠國家強制執行,沒有自我改善的意識,所以估計在很長一段時間內,我國還很難改變從國外進口先進設備的現狀。而何時能夠實現國產化,何時才能真正把煙氣脫硫的成本降下來有待進一步研究。
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