典型的干法脫硫系統(tǒng)是將脫硫劑(如石灰石、白云石或消石灰)直接噴入爐內(nèi)。在高溫下煅燒時,脫硫劑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。
干法脫硫技術(shù)的工藝過程簡單,無污水、污酸處理問題,能耗低,特別是凈化后煙氣溫度較高,有利于煙囪排氣擴(kuò)散,不會產(chǎn)生“白煙”現(xiàn)象,凈化后的煙氣不需要二次加熱,腐蝕性小。但是,脫硫效率較低,設(shè)備龐大、投資大、占地面積大,操作技術(shù)要求高。
干法煙氣脫硫技術(shù)在鋼鐵行業(yè)中已經(jīng)應(yīng)用于大型轉(zhuǎn)爐和高爐,對于中小型高爐該方法則不太適用。
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。
1、活性炭吸附法
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。可獲得副產(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。
技術(shù)經(jīng)西安交通大學(xué)對活性炭進(jìn)行了改進(jìn),開發(fā)出成本低、選擇吸附性能強(qiáng)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(dá)到95.8%,達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。
2、電子束輻射法
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 。
電子束法脫硫技術(shù)用于火電廠不僅投資和運(yùn)行費用低,可實現(xiàn)硫、氮的資源化利用,無廢棄物排放,而且工藝流程短,占地面積小,對新老電廠都適用。
同時,在用于城市垃圾焚燒煙氣處理方面,它還有處理汞和二口惡英的獨特功效。電子束脫硫技術(shù)已經(jīng)在我國展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。
3、荷電干式吸收劑噴射脫硫法(CDSI)
吸收劑以高速流過噴射單元產(chǎn)生的高壓靜電電暈充電區(qū),使吸收劑帶有靜電荷,當(dāng)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。
此方法無設(shè)備污染及結(jié)垢現(xiàn)象,不產(chǎn)生廢水廢渣,副產(chǎn)品還可以作為肥料使用,無二次污染物產(chǎn)生,脫硫率大于90%,而且設(shè)備簡單,適應(yīng)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)來說,需大功率的電子槍,對人體有害,故還需要防輻射屏蔽,所以運(yùn)行和維護(hù)要求高。
4、金屬氧化物脫硫法
因為SO2比較活潑,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(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。
這種干法脫硫,雖然沒有污水、廢酸,不造成污染,但是此方法也沒有得到推廣,主要是因為脫硫效率比較低,設(shè)備龐大,投資比較大,操作要求較高,成本高。該技術(shù)的關(guān)鍵是開發(fā)新的吸附劑。
5、脈沖電暈等離子體脫硫
脈沖電暈等離子法煙氣脫硫脫硝技術(shù)(簡稱PPCP技術(shù)),是利用煙氣中高壓脈沖電暈放電產(chǎn)生的高能活性粒子,將煙氣中的SO2和NO3氧化為高價態(tài)的硫氧化物和氮氧化物,與水蒸氣和注入反應(yīng)器的氨反應(yīng)生成硫銨和硝銨,屬干法脫硫技術(shù)。
脈沖電暈等離子脫硫技術(shù)工程投資及運(yùn)行費用相對經(jīng)濟(jì);能同時去除90%的二氧化硫和70%的氮氧化物,避免將來建設(shè)脫除氮氧化物裝置的重復(fù)投資;不產(chǎn)生廢水、廢渣等二次污染物; 副產(chǎn)物是硫酸銨硝酸銨,可用作優(yōu)質(zhì)農(nóng)肥;實現(xiàn)了氮硫資源的綜合利用和自然生態(tài)循環(huán)。
6、煙氣循環(huán)流化床法
德國魯奇公司在70年代開發(fā)了循環(huán)流化床脫硫技術(shù),在循環(huán)流化床中加入脫硫劑-石灰石已達(dá)到脫硫的目的。
由于流化床具有傳質(zhì)和傳熱的特性,所以在有效的吸收SOx的同時還能除掉HCl和HF等有害氣。
可通過噴水將床穩(wěn)控制在最佳反應(yīng)溫度下,通過物料的循環(huán)使脫硫劑的停留時間增長,大大提高鈣利用率和反應(yīng)器的脫硫效率。用此法可處理高硫煤,在Ca/S為1-1.5時,能達(dá)到90-97%的脫硫效率。
與濕法相比,結(jié)構(gòu)簡單,造價低,約為濕法投資的50%。
由于采用干式運(yùn)行,運(yùn)行可靠,產(chǎn)生的最終固態(tài)產(chǎn)物易于處理。
硫化床技術(shù)的應(yīng)用,增加了脫硫劑和煙氣的接觸時間,提高脫硫率,降低Ca/S比,減少脫硫劑損耗。
7、回流式循環(huán)流化床
與Lurgi公司的工藝相比,RCFB工藝主要在吸收塔的流場設(shè)計和塔頂結(jié)構(gòu)上做了較大改進(jìn),在吸收塔上部出口區(qū)域布置了獨創(chuàng)的回流板。
RCFB吸收塔中一部分煙氣產(chǎn)生回流,提高了吸收劑的利用率和脫硫效率。另外,吸收塔內(nèi)產(chǎn)生回流使得塔出口的含塵濃度大大降低。一般說來,塔內(nèi)部回流的固體物量為外部再循環(huán)量的30%~50%。這樣便大大減輕了除塵器的負(fù)荷。
與常規(guī)的循環(huán)流化床及噴霧吸收塔脫硫技術(shù)相比,石灰耗量(費用)有極大降低;維修工作量少,設(shè)備可用率很高;運(yùn)行靈活性很高,可適用于不同的SO2含量(煙氣)及負(fù)荷變化要求;不需增加鍋爐運(yùn)行人員;由于設(shè)計簡單,石灰耗量少,維修工作量小,投資與運(yùn)行費用較低,約為石灰-石膏工藝技術(shù)的60%;占地面積小,適合新老機(jī)組,特別是中、小機(jī)組煙氣脫硫地改造。
8、氣體懸浮吸收煙氣脫硫工藝
GSA工藝與其他煙氣循環(huán)流化床工藝相似,只是所用的脫硫劑不是干消化石灰,而是石灰漿。
床料高倍率循環(huán)(約100倍),因此保證吸收劑與煙氣充分接觸,提高吸收劑的利用率;流化床床料濃度高達(dá)500~2000g/m3,約為普通流化床床料濃度的50~100倍;煙氣在反應(yīng)器及旋風(fēng)分離器中停留時間短(3~5s);脫硫率高達(dá)90%以上;吸收劑利用率高,消耗量少,Ca/S=1.2;運(yùn)行可靠,操作簡便,維護(hù)工作量少,基建投資相對較低。
以上幾種SO2煙氣治理技術(shù)目前應(yīng)用比較廣泛的,雖然脫硫率比較高,但是工藝復(fù)雜,運(yùn)行費用高,防污不徹底,造成二次污染等不足,與我國實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境和諧發(fā)展的大方針不相適應(yīng),故有必要對新的脫硫技術(shù)進(jìn)行探索和研究。
來源:環(huán)保之家