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          廢氣脫硫脫硝的基本工藝原理及其優(yōu)缺點(diǎn)

          2023-06-06  來(lái)自: 張家口宣化昌通環(huán)保設備有限公司 瀏覽次數:201

          目前煙氣脫硫技術(shù)種類(lèi)達幾十種,按脫硫過(guò)程是否加水和脫硫產(chǎn)物的干濕形態(tài),煙氣脫硫分為:濕法、半干法、干法三大類(lèi)脫硫工藝。濕法脫硫技術(shù)較為成熟,效率高,操作簡(jiǎn)單。
          一、濕法煙氣脫硫技術(shù)
          優(yōu)點(diǎn):濕法煙氣脫硫技術(shù)為氣液反應,反應速度快,脫硫效率高,一般均高于90%,技術(shù)成熟,適用面廣。濕法脫硫技術(shù)比較成熟,生產(chǎn)運行安全可靠,在眾多的脫硫技術(shù)中,始終占據主導地位,占脫硫總裝機容量的80%以上。
          缺點(diǎn):生成物是液體或淤渣,較難處理,設備腐蝕性嚴重,洗滌后煙氣需再熱,能耗高,占地面積大,投資和運行費用高。系統復雜、設備龐大、耗水量大、一次性投資高,一般適用于大型電廠(chǎng)。
          分類(lèi):常用的濕法煙氣脫硫技術(shù)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(jīng)分離的亞硫酸鈣(CaSO3)可以?huà)仐?,也可以氧化為硫酸鈣(CaSO4),以石膏形式回收。是目前世界上技術(shù)成熟、運行狀況穩定的脫硫工藝,脫硫效率達到90%以上。
          目前傳統的石灰石/石灰—石膏法煙氣脫硫工藝在現在的中國市場(chǎng)應用是比較廣泛的,其采用鈣基脫硫劑吸收二氧化硫后生成的亞硫酸鈣、硫酸鈣,由于其溶解度較小,極易在脫硫塔內及管道內形成結垢、堵塞現象。對比石灰石法脫硫技術(shù),雙堿法煙氣脫硫技術(shù)則克服了石灰石—石灰法容易結垢的缺點(diǎn)。
          B 間接石灰石-石膏法:
          常見(jiàn)的間接石灰石-石膏法有:鈉堿雙堿法、堿性硫酸鋁法和稀硫酸吸收法等。原理:鈉堿、堿性氧化鋁(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,并生成石膏。該法操作簡(jiǎn)單,二次污染少,無(wú)結垢和堵塞問(wèn)題,脫硫效率高,但是生成的石膏產(chǎn)品質(zhì)量較差。
          C 檸檬吸收法:
          原理:檸檬酸(H3C6H5O7·H2O)溶液具有較好的緩沖性能,當SO2氣體通過(guò)檸檬酸鹽液體時(shí),煙氣中的SO2與水中H發(fā)生反應生成H2SO3絡(luò )合物,SO2吸收率在99%以上。這種方法僅適于低濃度SO2煙氣,而不適于高濃度SO2氣體吸收,應用范圍比較窄。
          另外,還有海水脫硫法、磷銨復肥法、液相催化法等濕法煙氣脫硫技術(shù)。
          二、干法煙氣脫硫技術(shù)
          優(yōu)點(diǎn):干法煙氣脫硫技術(shù)為氣同反應,相對于濕法脫硫系統來(lái)說(shuō),設備簡(jiǎn)單,占地面積小、投資和運行費用較低、操作方便、能耗低、生成物便于處置、無(wú)污水處理系統等。
          缺點(diǎn):但反應速度慢,脫硫率低,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(lèi):常用的干法煙氣脫硫技術(shù)有活性碳吸附法、電子束輻射法、荷電干式吸收劑噴射法、金屬氧化物脫硫法等。
          典型的干法脫硫系統是將脫硫劑(如石灰石、白云石或消石灰)直接噴入爐內。以石灰石為例,在高溫下煅燒時(shí),脫硫劑煅燒后形成多孔的氧化鈣顆粒,它和煙氣中的SO2反應生成硫酸鈣,達到脫硫的目的。
          干法煙氣脫硫技術(shù)在鋼鐵行業(yè)中已經(jīng)有應用于于大型轉爐和高爐的例子,對于中小型高爐該方法則不太適用。干法脫硫技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是工藝過(guò)程簡(jiǎn)單,無(wú)污水、污酸處理問(wèn)題,能耗低,特別是凈化后煙氣溫度較高,有利于煙囪排氣擴散,不會(huì )產(chǎn)生“白煙”現象,凈化后的煙氣不需要二次加熱,腐蝕性??;其缺點(diǎn)是脫硫效率較低,設備龐大、投資大、占地面積大,操作技術(shù)要求高。常見(jiàn)的干法脫硫技術(shù)有。
          A 活性碳吸附法:
          原理:SO2被活性碳吸附并被催化氧化為SO3,再與水反應生成H2SO4,飽和后的活性碳可通過(guò)水洗或加熱再生,同時(shí)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。該技術(shù)經(jīng)西安交通大學(xué)對活性炭進(jìn)行了改進(jìn),開(kāi)發(fā)出成本低、選擇吸附性能強的ZL30,ZIA0,進(jìn)一步完善了活性炭的工藝,使煙氣中SO2吸附率達到95.8%,達到排放標準。
          B 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(NaNO3),并被氨(NH3)或石灰石(CaCO3)吸收劑吸收
          C 荷電干式吸收劑噴射脫硫法(CD.SI):
          原理:吸收劑以高速流過(guò)噴射單元產(chǎn)生的高壓靜電電暈充電區,使吸收劑帶有靜電荷,當吸收劑被噴射到煙氣流中,吸收劑因帶同種電荷而互相排斥,表面充分暴露,使脫硫效率大幅度提高。此方法為干法處理,無(wú)設備污染及結垢現象,不產(chǎn)生廢水廢渣,副產(chǎn)品還可以作為肥料使用,無(wú)二次污染物產(chǎn)生,脫硫率大于90%,而且設備簡(jiǎn)單,適應性比較廣泛。但是此方法脫硫靠電子束加速器產(chǎn)生高能電子;對于一般的大型企業(yè)來(lái)說(shuō),需大功率的電子槍?zhuān)瑢θ梭w有害,故還需要防輻射屏蔽,所以運行和維護要求高。四川成都熱電廠(chǎng)建成一套電子脫硫裝置,煙氣中SO2的脫硫達到排放標準。
          D 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性,氧化錳(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,生成金屬鹽。然后對吸附物和金屬鹽通過(guò)熱分解法、洗滌法等使氧化物再生。這是一種干法脫硫方法,雖然沒(méi)有污水、廢酸,不造成污染,但是此方法也沒(méi)有得到推廣,主要是因為脫硫效率比較低,設備龐大,投資比較大,操作要求較高,成本高。該技術(shù)的關(guān)鍵是開(kāi)發(fā)新的吸附劑。
          以上幾種SO2煙氣治理技術(shù)目前應用比較廣泛的,雖然脫硫率比較高,但是工藝復雜,運行費用高,防污,造成二次污染等不足,與我國實(shí)現經(jīng)濟和環(huán)境和諧發(fā)展的大方針不相適應,故有必要對新的脫硫技術(shù)進(jìn)行探索和研究。
          三、半干法煙氣脫硫技術(shù)
          半干法脫硫包括噴霧干燥法脫硫、半干半濕法脫硫、粉末一顆粒噴動(dòng)床脫硫、煙道噴射脫硫等。
          A 噴霧干燥法:
          噴霧干燥脫硫方法是利用機械或氣流的力量將吸收劑分散成極細小的霧狀液滴,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,此種方法的脫硫率65%~85%。其優(yōu)點(diǎn):脫硫是在氣、液、固三相狀態(tài)下進(jìn)行,工藝設備簡(jiǎn)單,生成物為干態(tài)的CaSO 、CaSO ,易處理,沒(méi)有嚴重的設備腐蝕和堵塞情況,耗水也比較少。缺點(diǎn):自動(dòng)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(kāi)發(fā)合理的吸收劑是解決此方法面臨的新難題。
          B 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也介于兩者之間,該方法主要適用于中小鍋爐的煙氣治理。這種技術(shù)的特點(diǎn)是:投資少、運行費用低,脫硫率雖低于濕法脫硫技術(shù),但仍可達到70%tn,并且腐蝕性小、占地面積少,工藝可靠。工業(yè)中常用的半干半濕法脫硫系統與濕法脫硫系統相比,省去了制漿系統,將濕法脫硫系統中的噴入Ca(OH):水溶液改為噴入CaO或Ca(OH):粉末和水霧。與干法脫硫系統相比,克服了爐內噴鈣法SO2和CaO反應效率低、反應時(shí)間長(cháng)的缺點(diǎn),提高了脫硫劑的利用率,且工藝簡(jiǎn)單,有很好的發(fā)展前景。
          C 粉末一顆粒噴動(dòng)床半千法煙氣脫硫法:
          技術(shù)原理:含SO2的煙氣經(jīng)過(guò)預熱器進(jìn)入粉粒噴動(dòng)床,脫硫劑制成粉末狀預先與水混合,以漿料形式從噴動(dòng)床的頂部連續噴人床內,與噴動(dòng)粒子充分混合,借助于和熱煙氣的接觸,脫硫與干燥同時(shí)進(jìn)行。脫硫反應后的產(chǎn)物以干態(tài)粉末形式從分離器中吹出。這種脫硫技術(shù)應用石灰石或消石灰做脫硫劑。具有很高的脫硫率及脫硫劑利用率,而且對環(huán)境的影響很小。但進(jìn)氣溫度、床內相對濕度、反應溫度之間有嚴格的要求,在漿料的含濕量和反應溫度控制不當時(shí),會(huì )有脫硫劑粘壁現象發(fā)生。
          D 煙道噴射半干法煙氣脫硫:
          該方法利用鍋爐與除塵器之間的煙道作為反應器進(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(jiǎn)單,需場(chǎng)地較小,適合于在我國開(kāi)發(fā)應用。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,反應產(chǎn)物以干態(tài)粉末出煙道。


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