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快乐双彩开奖说明:濕法煙氣脫硫技術的現狀與進展

放大字體??縮小字體 發布日期:2019-12-25 09:06:05 ??瀏覽次數:226
核心提示:2019年12月25日關于濕法煙氣脫硫技術的現狀與進展的最新消息:大氣網訊:摘要:綜述了國內外濕法煙氣脫硫技術的現狀,比較了不同工藝的優缺點;總結了各種煙氣脫硫技術的主要研究方向及最新研究進展,指出了完善的濕法煙氣脫硫工藝應包含高效的煙氣脫硫技術
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快乐双彩什么玩 www.fhhyt.com 大氣網訊:摘要:綜述了國內外濕法煙氣脫硫技術的現狀,比較了不同工藝的優缺點;總結了各種煙氣脫硫技術的主要研究方向及最新研究進展,指出了完善的濕法煙氣脫硫工藝應包含高效的煙氣脫硫技術、脫硫副產物的資源綜合利用技術以及脫硫廢水(近)零排放處理技術。

目前,我國以煤炭為主的能源結構不會改變。煤炭燃燒排放的煙氣中含有大氣污染的主要成分SO2,SO2會嚴重污染大氣環境、破壞生態平衡、危害人類及動植物的健康、導致出現大面積酸雨、腐蝕破壞建筑物,對人類的生存環境和生態環境危害巨大。脫硫的方法有很多種,主要分為燃燒前脫硫、燃燒中脫硫、燃燒后脫硫;燃燒后脫硫,又稱煙氣脫硫,是治理SO2污染的主要技術手段。煙氣脫硫技術按脫硫劑及脫硫產物的干濕形態可分為濕法、干法及半干法三大類。濕法脫硫技術因其脫硫效率高、運行可靠性高、技術成熟等優點得到廣泛應用。2014年國家發展改革委印發《煤電節能減排升級與改造行動計劃(2014~2020年)》,由于燃煤是SO2污染物的主要來源,可以預見未來SO2排放標準仍會降低。本文主要介紹濕法煙氣脫硫技術的研究現狀以及最新進展,闡述了濕法煙氣脫硫技術的未來發展方向。

1 濕法煙氣脫硫技術的現狀

目前,濕法煙氣脫硫主要采用堿性吸收劑法,主要包括石灰石/石灰法、鎂法、海水法、雙堿法、氨法等,采用不同的堿性吸收劑與煙氣接觸吸收二氧化硫,產生不同的副產物。

1.1 石灰石/石灰-石膏濕法煙氣脫硫技術

石灰石/石灰-石膏濕法煙氣脫硫采用CaCO3或Ca(OH)2制成的漿液除去煙氣中SO2,然后通過向漿液中通入氧化空氣進行強制氧化,主要化學反應包括吸收反應(1)、中和反應(2)、氧化反應(3)和結晶析出(4)。

SO2+H2O→H2SO3→HSO-3 +H+ (1)

CaCO3+HSO-3→SO2-3 +CO2+H2O+Ca2+(2HSO-3 +Ca(OH)2→2SO2-3 +H2O+Ca2+)(2)

HSO-3 +1/2O2→SO2-4 +H+ (3)

Ca2+ +SO2-4 +H2O→CaSO4·2H2O↓ (4)

石灰石/石灰-石膏濕法煙氣脫硫具有脫硫效率高,運行可靠,適應煤種范圍廣,脫硫劑資源豐富,價格低廉等優點,是目前燃煤電廠煙氣脫硫的主要技術。但該工藝系統占地面積大,運行能耗高,一次建成成本高,管道易堵塞、結垢、磨損,產生大量石膏、廢水等缺點。

該脫硫技術采用的吸收劑是難溶性物質CaCO3或微溶性Ca(OH)2,導致SO2吸收反應的進行受到了很大的限制。在實際運行過程,要求較大的循環漿液量,液氣比(L/G)往往需要很高才能保證出口二氧化硫濃度達標。為了達到良好的吸收效果,同時避免大投入設備改造工程,通過添加脫硫增效劑來提高脫硫效率也是一個有效的方法。董麗彥等-進行了TR-AGSY脫硫增效劑中試應用,該脫硫增效劑由促溶成分、活性成分、促氧化成分構成,試驗表明該脫硫增效劑節能增效效果顯著。濕式石灰石石膏法煙氣脫硫增效劑作用原理:改善碳酸鈣的溶解性、提高SO2的溶解率、加快氧化速率與結晶速率、提高分散性降低結垢等。

該技術目前主要研究方向有三點:(1)優化改進噴淋技術,增強氣液接觸效果,提高吸收劑利用率;(2)開發更高效率的脫硫增效劑;(3)與其他技術復合聯用,以石灰石/石灰-石膏濕法煙氣脫硫技術為第一步粗脫硫,再聯用其他脫硫技術實現超低排放以及滿足未來的更低排放標準。

1.2 氧化鎂濕法煙氣脫硫技術

氧化鎂濕法煙氣脫硫技術采用MgO制成的漿液除去煙氣中SO2,產生的亞硫酸鎂可以被氧化或者在高溫下分解成MgO,可以循環利用但再生成本較高。主要化學包括吸收反應(5)和中和反應(6)。

SO2+H2O→H2SO3-HSO-3 +H+ (5)

HSO-3 +Mg(OH)2→MgSO3+H2O (6)

相較于鈣法脫硫,氧化鎂濕法煙氣脫硫技術具有更高的脫硫效果、設備投資及運行成本維護費用較低、不易堵塞等優點。鎂法脫硫劑比鈣法脫硫劑的反應活性高10倍之多,可取得較高的脫硫效率;鎂法脫硫副產物硫酸鎂、亞硫酸鎂的溶解度較高,從而可以避免其在系統中結垢、堵塞等問題;鎂法脫硫的吸收塔設計高度僅為鈣法的2/3,同時循環漿液量比鈣法還小,這樣就大大降低了運行能耗。

目前,國內應用氧化鎂濕法煙氣脫硫技術的燃煤電廠大部分采用拋棄法,即脫硫產物直接進行填埋拋棄,不僅容易造成環境污染和資源浪費,而且每年僅在脫硫產物運輸上需要額外支出一大筆費用。

趙丹等將氧化鎂煙氣脫硫廢渣應用于廢水脫氮除磷,對氨氮和磷酸根的去除率分別可達87%和98%,該方法不僅解決了固廢的處理問題,還以廢治廢,降低藥劑成本,具有良好的應用前景。劉陽等研究了氧化鎂煙氣脫硫廢渣在廢水除磷中的應用,磷的去除率可高達99.4%,除磷費用比同類除磷劑低,不僅可解決廢棄物的處置難題,還可以創造經濟效益。

齊笑言等進行了提高鎂法煙氣脫硫副產物的氧化速率研究,研究表明添加金屬硫酸鹽制成的復合物作為催化劑,可以有效的提高氧化效率,同時溫度、pH值對氧化效率也有一定的影響。鎂法煙氣脫硫技術有鈣法煙氣脫硫技術不具備的運行成本低、不易堵塞等優點,具有良好的應用前景。但當前階段,國內電廠煙氣脫硫產物處理存在很大問題,雖然燒結法可以回收利用吸收劑、富集SO2,但礙于相關設備投入過高,大部分電廠采用直接拋棄法。針對鎂法煙氣脫硫技術,目前主要研究方向是脫硫產物的資源綜合利用。

1.3 氨法濕法煙氣脫硫技術

氨法濕法煙氣脫硫技術采用氨與煙氣中SO2反應,然后通過向反應后的溶液中通入氧化空氣進行強制氧化,主要化學反應包括吸收反應(7)和氧化反應(8)。

SO2+2NH3+H2O→2NH+4 +SO2-3SO2+SO2-3 +H2O→2HSO-3NH3+HSO-3→NH+4 +SO2-3 (7)

2SO2-3 +O2→2SO2-4 (8)

氧化后生成的硫酸銨溶液送入蒸發器中進行濃縮,再經過結晶、干燥等流程生產出硫酸銨產品。氨法煙氣脫硫技術工藝簡單,脫硫效率高,且副產物硫酸銨可用作化肥。但在脫硫過程中亞硫酸銨溶液的氧化需要額外補充能量,增加了系統的能耗和運行費用;且氨的揮發損失,以及由此引起尾氣中存在氣溶膠,使得氨的利用率不高,同時產生了二次污染。這些缺點都制約著氨法煙氣脫硫技術的進一步發展。

呂麗研究了氨法脫硫在鍋爐煙氣凈化中的應用。結果表明,氨法脫硫技術具有反應速度快、脫硫效率高、副產品價值高等一系列優點,每年產生副產品硫酸銨約8320t,具有較好的環境效益、經濟效益和社會效益。丁紅蕾等研究了濕式氨法脫硫工藝參數對脫硫效率的影響。結果表明,pH值是影響脫硫效率的主要因素,但過高的pH值會增大氨逃逸率,適宜pH值為5.5~6.0。目前主要研究方向是解決由于氨的揮發引起的尾氣中存在氣溶膠的問題,降低二次污染的風險和提高氨的利用率。

1.4 雙堿法煙氣脫硫技術

雙堿法煙氣脫硫技術先采用水溶液性堿金屬鹽類作為第一吸收劑,如NaOH、Na2CO3、NaHCO3等,與煙氣中SO2接觸吸收,然后將反應后廢液再與石灰石或石灰配制成的第二吸收劑反應,使溶液部分得到再生,再生后的溶液可循環利用。主要化學反應包括吸收反應(9)、中和反應(10)、再生反應(11)和氧化結晶析出(12)。

SO2+H2O→H2SO3→HSO-3 +H+ (9)

CO2-3 +2HSO-3→2SO2-3 +CO2+H2OOH- +HSO-3→SO2-3 +H2O (10)

Ca(OH)2+SO2-3 →CaSO3+2OH- (11)

2CaSO3+O2+4H2O→2CaSO4·2H2O↓ (12)

鋼鐵行業產生的鋼渣量很大,且大部分處于堆放狀態,不僅占據大量土地資源,而且容易造成環境污染。鋼渣中含有大量的堿性物質,這就說明其具有一定的脫硫能力。邱偉等研究了氫氧化鈉-鋼渣雙堿法煙氣脫硫工藝,分別研究了鋼渣反應時間、鋼渣加入量、SO2 進口濃度、鋼渣粒度、煙氣停留時間和pH值等對脫硫效率的影響,為氫氧化鈉-鋼渣雙堿法用于工業脫硫提供設計依據。

MbangoMbidaKG等研究了雙堿法再生過程的主要操作參數,包括攪拌速率、再生時間和pH值變化、反應溫度、再生劑與脫硫產物比值對再生效果的影響,為再生系統的工程設計提供一定的實驗指導。

雙堿法煙氣脫硫技術是為了克服石灰石/石灰法容易結垢、磨碎等缺點而發展起來的,主要設計思路是利用水溶性第一吸收劑在塔內與煙氣接觸吸收,避免鈣法脫硫容易出現的問題,然后再用鈣基配制成的第二吸收劑對反應后的第一吸收劑進行再生。當前研究方向是基于雙堿法的其他工業廢料的綜合利用,在雙堿法中,第一吸收劑通常采用水溶液堿性物質,如氫氧化鈉、碳酸鈉等;第二吸收劑通常采用鈣基堿性物質,如石灰石、石灰等,這一步反應通常在反應池中進行,這樣可以進行充分的接觸反應,對堿性物質的純度要求不需要很高,這就促使可以利用含堿性物質的工業廢料作為第二吸收劑,達到資源綜合利用的目的。

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1.5 海水法煙氣脫硫技術

海水法煙氣脫硫技術是利用海水的天然堿性吸收煙氣中SO2,海水的pH值一般為7.8~8.3。反應后的溶液通過海水恢復系統后排入大海。海水中的堿性主要來源海水中含有的碳酸氫鹽。主要化學反應包括吸收反應(13)、中和反應(14)和氧化反應(15)。

SO2+H2O→H2SO3→HSO-3 +H+ (13)

HCO-3 +H+→CO2+H2O (14)

2HSO-3 +O2→2SO2-4 +2H+ (15)

海水法煙氣脫硫具有脫硫效率高、系統工藝簡單、投資少、運行成本低、無添加物、無副產物等優點。但受地域限制,僅適用于沿海地區,且對煤的含硫量有要求,對區域海水生態系統的影響情況暫時無法確定。

駱錦釗對海水法煙氣脫硫排水水質進行了估算與分析,并研究了工藝排水對附近海域水質的影響。研究表明需要合理的海水恢復系統才能減少脫硫排水的pH和COD對周圍海域水質的影響。

LuminSun等研究了采用海水脫硫系統的某燃煤電廠排放重金屬污染物Hg的情況,研究表明脫硫廢水中Hg的去向有三處:沉積到沉積物中、被排放到海水中并被稀釋、向大氣中揮發,其中揮發性汞對海水脫硫電廠周圍空氣質量的影響是不可忽略的。

海水法煙氣脫硫因其效率高、低成本、無副產物等優點,在沿海燃煤電廠煙氣脫硫具有良好的應用情景。由于現階段缺乏煙氣脫硫排放水對環境影響的系統研究,導致其發展較為緩慢。目前主要研究方向是綜合評測對區域海域的生態環境影響,并提出優化方案降低對環境的影響,使之成為一種綠色環保型煙氣脫硫技術。

2 濕法煙氣脫硫技術新進展

2.1 本生反應產酸工藝

ZhuZhengxuan等研究了基于本生反應的濕法煙氣脫硫新方法,I2/HI吸收系統可以有效的去除系統煙氣中的SO2,去除率高達98.8%,接近傳統的石灰石工藝或鈉堿工藝,副產物為H2SO4 和HI,可以通過蒸餾分離,工藝流程如圖1所示。此外,HI還可以分解為H2和I2,用于生產氫氣和循環再生吸收劑I2。該方法對燃煤電廠煙氣中SO2的脫除和回收具有良好的應用前景?;Х從貪ū舊從?16)和吸收劑再生反應(17)。

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本生反應產酸工藝可以將煙氣中SO2進行綜合利用,考慮到燃煤機組煙氣成分的復雜性以及煙氣中SO2的濃度較低,直接用I2進行接觸吸收反應并不一定可以達到預期效果,可以考慮先用傳統的濕法煙氣脫硫技術將SO2進行富集純化后再進行產酸工藝,如檸檬-檸檬酸鈉濕法煙氣脫硫技術,該方法可以很簡單實現SO2吸收和解吸。

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2.2 氣-液膜接觸器法煙氣脫硫脫硝技術

關毅鵬等采用自行研制的新型錯流式氣-液膜接觸器,以NaClO2 海水溶液為吸收液,分別以NaHCO3/Ca(OH)2/Ca(ClO)2 為添加劑,對電廠燃煤煙氣開展膜吸收法煙氣同時脫硫脫硝現場試驗研究。研究表明,復配一定濃度的添加劑,液氣比為1∶100時,可實現SO2 的完全脫除,NOx 脫除率大于90%。

膜氣體吸收是一種利用中空纖維微孔膜實現氣-液接觸吸收的方法,與傳統氣液噴淋接觸吸收相比,中空纖維膜接觸器具有巨大的傳質比表面積,提供了較大的氣液兩相的接觸吸收界面,其吸收原理見圖2。

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2.3 脫硫脫硝一體化技術

傳統的脫硫脫硝技術一般是We-FGD-SCR法,即濕法煙氣脫硫和選擇性催化還原脫硝的相結合,該工藝存在設備投入大,需要預熱處理煙氣,催化劑昂貴且使用壽命短,同時存在氨泄露、設備易腐蝕、易造成二次污染等問題。近年來,為了取代現有的集成系統,研究了同時去除煙氣中NOx和SO2的新技術,如吸收高級氧化過程(AOPs)、非熱等離子體(NTP)和電子束(EB)。這些技術是利用強氧化劑或氧化自由基將NOx和SO2氧化為HNO3和H2SO4,在氣液界面吸附HNO3和H2SO4后用添加劑中和。氣-液膜接觸器法也是一種基于吸收高級氧化過程的同時脫硫脫硝技術。

3 展望

隨著環境?;ちΧ鵲牟歡霞喲蠛妥試唇讜家饈兜牟歡顯鑾?,現有的一些較為成熟濕法煙氣脫硫技術存在脫硫副產物難以有效利用,脫硫廢水容易造成污染等問題,這些問題是必須要克服的。完善的濕法煙氣脫硫工藝應包含高效的煙氣脫硫技術、脫硫副產物的資源綜合利用技術以及脫硫廢水(近)零排放處理技術。

(1)高效的煙氣脫硫技術。如表2所示,隨著煙氣脫硫排放標準不斷嚴格,現有煙氣脫硫技術只能通過增加循環漿液量的方法來降低出口二氧化硫濃度,并且這樣效果也是有限的,同時也會大大增加能耗,影響脫硫經濟性。所以需要改進現有脫硫技術,綜合考慮脫硫效率與運行經濟性,要在達到環??己吮曜嫉幕∩?,盡可能的少增加能耗,實現高效的煙氣脫硫。

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(2)脫硫副產物的資源綜合利用技術。現有煙氣脫硫技術的脫硫副產物處理較為粗放,容易造成二次污染。煙氣中的SO2 通過吸收劑吸收產生石膏、肥料等脫硫副產物,但這些副產物的附加值往往較低。資源綜合利用是提高脫硫經濟性的關鍵一環,高效地將煙氣中SO2富集起來,用于生產硫酸、硫單質等附加值更高的產品是一個研究方向,也是綠色、環保發展的要求。

(3)脫硫廢水(近)零排放的處理技術。脫硫廢水是濕法煙氣脫硫產生的,并往往匯集了全廠很多較為難處理的廢水,鑒于其水質復雜性,同時國家對火電廠廢污水零排放的要求越來越嚴,高效經濟的脫硫廢水零排放技術是研究的熱點。目前,主要的脫硫廢水零排放技術有煙道蒸發技術、蒸發結晶技術、爐膛廢熱綜合利用技術、膜分離技術等,這些方法不是投資和運行成本高,就是缺乏實踐和理論研究的支持。

4 結束語

濕法煙氣脫硫技術是目前應用范圍最廣的脫硫技術,其具有脫硫效率高、運行可靠、技術成熟等優點,但隨著環保要求的不斷提高其適用性將不斷降低,必須改進脫硫技術,開發脫硫效率高、環境污染小、運行費用低、資源可綜合利用的脫硫技術。新的脫硫技術可從設備創新、開發高效吸收劑等角度出發,強化氣液吸收效果,提高脫硫效率,降低脫硫費用,回收利用SO2,可循環利用吸收劑,實現高效、綠色、環保脫硫。

原標題:濕法煙氣脫硫技術的現狀與進展

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關鍵詞: 脫硫 煙氣 技術

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