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環保人必看 | 14種煙氣脫硫技術(shù)
  • 作者:    來源:湖南盛匯環保(bǎo)設備(bèi)工(gōng)程有限公司    時間:2018/11/15    點擊:3073
國內外已經建成的煙氣脫硫設施以燃煤電廠居多,脫硫技術的研究也以電廠(chǎng)為主,石油煉化企業脫硫技術研究(jiū)可在一定程度上(shàng)借鑒電廠煙氣脫硫已有的成(chéng)熟技術。目前,按副產物的形態,煙氣脫硫技術可分為濕法、幹法、半幹法三種。
 
  濕法煙氣脫硫技術(WFGD)
 
  吸收劑在液態(tài)下與SO2反(fǎn)應,脫硫產物也為液態。該法脫硫效率高、運行穩定,但投資和運行維護費用高、係統複雜、脫硫後產物較難處理、易造成二次汙染。
 
  濕法煙氣(qì)脫硫技術優(yōu)點: 濕法煙氣脫硫技術為氣液反應,反應速度(dù)快、脫硫效率高,一般均(jun1)高於90%,技術成(chéng)熟、適用麵廣。濕(shī)法脫硫技術比較(jiào)成熟,生產運(yùn)行安全可靠,在眾多的脫硫技術中, 始終占據主(zhǔ)導地位,占(zhàn)脫硫總裝(zhuāng)機容量(liàng)的 80% 以上。缺點:生成物是液體或淤渣(zhā),較難處理,設備腐蝕性嚴重,洗滌後煙氣需再熱, 能耗高, 占地麵積大,投資和運行費用高、係統複雜、設備龐大、耗水量大、一次性(xìng)投資高,一般適用於大型電廠。分類: 常用的(de)濕(shī)法煙氣脫硫技術有石灰石-石膏法、間接的石灰石-石膏(gāo)法、檸檬吸收法等。
 
  石灰石/石灰-石膏法
 
  是利用石灰石或石灰漿液吸(xī)收煙氣中的(de) SO2,生成亞硫(liú)酸鈣,經分離的亞硫酸鈣(CaO3S) 可以拋棄, 也(yě)可以氧化為硫酸鈣( CaSO4),以石膏形式回收。這(zhè)是目前世界上技術(shù)最成熟、運行狀況最穩定(dìng)的(de)脫硫工藝, 脫硫效率達到 90% 以上。
 
  間接石(shí)灰石-石膏法
 
  常見(jiàn)的間接(jiē)石灰石-石膏法有: 鈉堿雙堿法、堿性硫酸鋁法和稀硫酸吸收法等(děng)。原理: 鈉堿、堿性氧化鋁(Al2O3˙nH2O)或稀硫酸(H2SO4)吸收 SO2,生成的吸(xī)收液與石灰石反應而得(dé)以再生,並(bìng)生成石膏。該法操作簡單,二次汙染少,無結垢(gòu)和堵塞(sāi)問題,脫硫效率高,但是生成的石膏產(chǎn)品質量較差。
 
  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(qì)體通過檸檬酸鹽液體時, 煙氣中(zhōng)的 SO2與水中 H+發生反應生成 H2SO3絡合(hé)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(tǐ)吸收,應用範圍比較窄。另外, 還有海(hǎi)水脫硫法、磷銨(ǎn)複肥法(fǎ)、液相催化法等濕法煙氣脫硫技術。
 
  幹法煙氣脫硫技術(DFGD)
 
  脫硫吸收和產物處理均在幹狀(zhuàng)態下進行。該(gāi)法係統簡單、無汙水和廢酸(suān)排出、設備腐蝕小、運行費用低,但脫硫效率較低(dī)。
 
  幹法煙氣(qì)脫硫技術優點:幹(gàn)法煙氣脫硫技術為氣同反應,相對於濕法脫(tuō)硫係統來說,具(jù)有設(shè)備簡單(dān)、占地麵積小、投資和運(yùn)行費用較低、操作方便、能耗低、生成物便於處置(zhì)、無汙水處理係統等優點。缺點: 反應速度慢,脫硫率低,先進的可達60~80%。但目前此(cǐ)種方(fāng)法脫硫效率較低, 吸收劑利用率低,磨損、結垢現象(xiàng)比較嚴重,在設備維護方麵難度較大,設備運行(háng)的穩定性、可靠性不高,且壽命較短,限製了此種(zhǒng)方法的(de)應用。分類: 常用的幹法煙氣脫硫技術有活性炭吸附(fù)法、電子束輻(fú)射法、荷電幹式吸收劑噴射法、金屬氧化物脫硫法等。典型的幹法脫硫(liú)係統是將脫硫劑(如石灰石、白雲石或消石灰)直接噴入爐內。以石(shí)灰石為(wéi)例,在高溫下煆燒時,脫硫劑煆燒後形成多孔的氧化鈣顆粒,它和(hé)煙氣中的(de) SO2反應生成硫酸鈣,達到脫硫的目的。
 
  活性炭吸附法
 
  原理:SO2被活性炭(tàn)吸附並被催化氧化為三氧(yǎng)化硫(SO3),再(zài)與水反應生成 H2SO4, 飽和後(hòu)的(de)活性(xìng)炭可通過水洗或(huò)加熱再生,同時生(shēng)成稀H2SO4或高濃度SO2。可獲得副產品H2SO4, 液態SO2和單(dān)質S,即可以有效地控製SO2的排放(fàng),又可以回收(shōu)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(shàn)了活性炭的工(gōng)藝,使煙氣中SO2吸附率達到 95.8%,達到國家排放標準(zhǔn)。
 
  電(diàn)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,將煙氣(qì)中的SO2和氮氧化物氧化為 SO3和二氧化(huà)氮(NO2),進一(yī)步生成H2SO4和硝酸(NaNO3),並被氨(NH3)或石灰石(CaCO3)吸收劑吸收。
 
  荷電幹式(shì)吸收劑噴射脫硫法
 
  原理:吸收劑以高速流過噴射單元產生的高(gāo)壓靜(jìng)電電暈充電區,使吸(xī)收劑帶有靜電荷, 當吸收(shōu)劑被噴射到煙氣流中,吸收劑因帶(dài)同種電荷而互相排斥,表麵充分暴露,使脫硫效率大幅度提高。此方法為幹法(fǎ)處(chù)理,無設備汙染及結垢現象,不產生廢工(gōng)業煙(yān)氣(qì)脫硫技術研究進展水廢渣, 副產品還可以作為肥料使用,無二次汙(wū)染物產生,脫硫率大於90%,而且(qiě)設備簡(jiǎn)單,適(shì)應性比較廣泛。但是此方法脫硫靠電子(zǐ)束加(jiā)速器產生高能電子;對於一般的大型(xíng)企業來說,需大功率的電子槍,對(duì)人體有害,故還需要防輻射屏蔽,所(suǒ)以運行和維護要求高。四川成都熱電廠建成一套電子脫硫裝置,煙氣中SO2的脫硫達到國家排放標準。
 
  金屬氧化物脫硫法
 
  原理:根據 SO2是一種比較活潑的氣體的特(tè)性(xìng),氧(yǎng)化(huà)錳(MnO)、氧化鋅(ZnO)、氧化鐵(Fe3O4) 、氧化銅(CuO)等氧化物對SO2具有較強的吸附性,在常溫或(huò)低溫下,金屬氧化物對 SO2起吸(xī)附作用(yòng),高溫情況下,金屬氧化物與 SO2發生化學反應,生成金屬鹽。然(rán)後對吸附物和金屬鹽通過(guò)熱分解法、洗(xǐ)滌法等使氧化物再生。這是一種幹法脫硫方(fāng)法, 雖然沒有汙水、廢酸,不造成汙(wū)染, 但是此方法(fǎ)也沒有得到推廣,主要是因為脫(tuō)硫效率比較低,設備龐大,投資比較大,操作要求較高(gāo),成本高。該技術(shù)的關鍵是開發(fā)新的吸附劑。以上幾種 SO2煙氣治理技術目前應用比較廣泛,雖然脫硫率比較高, 但是工藝(yì)複(fù)雜(zá),運行費用高,防汙不徹底,造成二(èr)次汙染等不足,與(yǔ)我(wǒ)國實現經濟和環境和諧(xié)發展的(de)大方針不相適(shì)應,故(gù)有必要對新的(de)脫硫(liú)技術進行探索和研究。
 
  半幹法煙氣脫硫技術(SDFGD)
 
  半幹法煙氣脫硫技術(SDFGD)半幹法吸(xī)取了濕法和幹法的優點,脫硫(liú)劑在濕態下(xià)脫(tuō)硫,脫硫產物以幹態排出。該法既具有濕法脫硫反應(yīng)速度快、脫硫效率高的優點,又具有幹法無汙(wū)水(shuǐ)和廢酸排出、硫後產物易於處理的優點。
 
  半幹(gàn)法煙氣脫硫技術半幹法(fǎ)脫硫包括噴霧幹燥法脫硫、半幹半濕(shī)法脫硫、粉末- 顆粒噴(pēn)動床脫硫、煙道噴射(shè)脫硫等。
 
  噴霧幹燥脫硫法
 
  是利用機械或氣流的力量將吸收劑分散成極細(xì)小的(de)霧狀(zhuàng)液滴,霧狀液滴與煙氣形成比較大的接觸(chù)表麵積,在氣液兩相之(zhī)間發生的一種熱量交換、質量傳遞和化學(xué)反應的脫硫方法。一般用的吸收劑是堿液、石灰乳、石灰石漿液等,目前絕大多數裝置都使用石灰乳作為吸收劑。一般情況下,此種方法的(de)脫硫率 65%~85% 。其優點:脫(tuō)硫是(shì)在氣、液、固三相狀態下進行,工藝設備簡單,生成(chéng)物為幹態的CaSO4、CaSO4,易處理,沒有嚴重的設備腐蝕和堵塞(sāi)情況,耗水也比較少。缺點:自動化要求比較高,吸收劑的用量(liàng)難(nán)以控製,吸(xī)收效率不是很高。所以,選擇開發合理的吸(xī)收劑是解(jiě)決此方(fāng)法麵臨(lín)的新難題。
 
  半幹半濕法
 
  半幹(gàn)半濕法是介於濕法和幹法之間的一種脫硫方法,其(qí)脫硫效率(lǜ)和脫硫劑利用率等參(cān)數也(yě)介(jiè)於兩者之間,該方法主要適用於中小鍋爐的煙氣治理(lǐ)。這(zhè)種技術的特點是: 投資少、運行費用低,脫硫率雖低於濕法(fǎ)脫硫技術,但仍可達到70%tn,並且腐蝕性(xìng)小(xiǎo)、占地麵積少,工藝可靠。工業中常用的半幹半(bàn)濕法脫硫係統與(yǔ)濕(shī)法脫硫係統相(xiàng)比,省去了製漿係統,將濕法脫硫係統中的噴入 Ca(OH)2:水溶液改為噴入CaO或Ca(OH)2 粉末和(hé)水霧。與幹法脫(tuō)硫係統相比, 克服了爐(lú)內噴鈣法SO2和CaO反(fǎn)應效率低、反應時(shí)間長的缺點,提高了脫硫劑的利用率,且工藝簡單,有很好的發展前景。
 
  粉末- 顆粒(lì)噴動床脫硫法
 
  技術原(yuán)理:含SO2的煙氣經過預熱器進入粉粒噴動床,脫硫劑製成粉末狀預先與水混合, 以漿料形式從噴動床的頂部連續噴入床內,與噴動粒子(zǐ)充分混合,借助於和熱煙氣的接觸, 脫硫與幹燥同(tóng)時進行。脫硫反應後的產物以幹態粉末形式從分離器中吹出。這種脫硫技術應用石灰(huī)石或消(xiāo)石灰做脫硫劑。具有很高的脫硫率及脫硫劑利用率,而且對環境的影響很(hěn)小。但進氣溫度、床內相(xiàng)對濕度、反應溫度之間(jiān)有嚴格的要求,在漿料的含濕量和反應溫度控製不當時, 會有脫硫劑粘壁現(xiàn)象發生。
 
  煙道噴射半幹法
 
  煙氣脫硫該方法利用鍋爐與除(chú)塵器之間的(de)煙道作(zuò)為反應器進行脫硫,不需要另外加吸收容器,使工藝投資大(dà)大(dà)降低,操作簡單,需(xū)場地較小,適合於在我國(guó)開發應(yīng)用。半幹法煙道噴射煙氣脫硫即往煙道中噴人吸收劑漿液,漿滴邊蒸發邊反應,反應產物以幹態粉末出煙道。
 
  新脫硫技術
 
  脫硫(liú)新技術最近幾年,科技突飛猛進, 環境問題已提升到法律高度。我國的科技工作者研製出了一些新的脫硫(liú)技(jì)術,但大(dà)多還處於試(shì)驗階段,有待於進一步的工業(yè)應用(yòng)驗證。
 
  硫化堿脫硫法
 
  由 Outokumpu公司開發研製的硫化堿脫硫法主要利用工業級硫化納作為原料來吸收SO2工業煙氣,產品以生成硫磺為目的。反應過程相當複雜,有Na2SO4、Na2SO3、Na2S203、S、Na2Sx等物質生成,由生成物可以看出過程耗能(néng)較高,而且副產品價值低,華南理工大學的石林經過研究表明(míng)過程中的各種硫的化合物含量隨反應條件的改變而改(gǎi)變,將溶液pH值控製在5.5~6.5 之間,加入少量起(qǐ)氧化作用的添加劑 TFS,則(zé)產品主要生(shēng)成Na2S203,過濾、蒸發可得(dé)到附加(jiā)值高的5H20˙Na2S203,而且脫硫率高(gāo)達97%,反應過程為: SO2+Na2S=Na2S203+S。此種脫硫新技術已通過中試,正在推廣應用。
 
  膜吸收法
 
  以(yǐ)有機高分子膜為代表的膜分離技術是近幾年研究出的一種氣體分離新(xīn)技術,已得到(dào)廣泛的應用,尤其在水的淨化和處理方麵。中科院大連物化所的金美等研究(jiū)員創造性地利用膜來吸收脫出 SO2氣體,效(xiào)果比(bǐ)較顯著,脫(tuō)硫率達90%。過程是:他們利用聚(jù)丙烯中空纖維膜吸收器,以 NaOH 溶(róng)液(yè)為(wéi)吸收液,脫除 SO2氣體(tǐ),其特點是利(lì)用多孔膜將氣體SO2氣體和 NaOH吸收液分開,SO2氣體通過多(duō)孔膜中的孔道到達氣液(yè)相界麵處,SO2與 NaOH 迅速反(fǎn)應(yīng),達到脫硫(liú)的目的。此法是膜分(fèn)離技術與吸收技術相結合的一種新技術,能耗低,操(cāo)作簡單,投資少。
 
  微生物脫(tuō)硫技術
 
  根據微生物參與硫循環(huán)的各個過程,並獲(huò)得能量這一特(tè)點,利用微生物進行煙氣脫硫,其機理為(wéi): 在有氧條件下,通過脫硫細菌的(de)間接氧化作用,將(jiāng)煙(yān)氣中的SO2氧化成硫酸(suān),細菌從中(zhōng)獲取能量。生物法脫硫與傳統的化學(xué)和物理脫硫相比,基本沒有高溫、高壓、催化劑等外在條件,均(jun1)為常溫常(cháng)壓下操作(zuò),而且工藝流程簡單(dān),無二次汙染。國外曾以地熱發電站每天脫除5t 量的H2S為基礎;計算微生物脫硫的總費用是常規(guī)濕(shī)法50%。無論對於有機硫還是無機硫,一經燃燒均可(kě)生成被(bèi)微生物間接利用的無機硫SO2,因(yīn)此,發展微生物(wù)煙氣脫(tuō)硫技(jì)術,很具有(yǒu)潛力。四川大(dà)學的王安等人在實驗室條件下,選用氧化亞鐵杆菌進行脫硫研究,在較低的液氣比下,脫硫率達(dá) 98% 。

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