濕法煙氣脫硫技術概述

張和平

摘 要：煙氣中的SO2嚴重污染大氣環(huán)境，破壞生態(tài)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(huán)境和生態(tài)環(huán)境危害巨大。因此，各國相繼研究開發(fā)了各種治理技術，致力于對SO2的治理。本文主要對濕法煙氣脫硫技術進行了分析探討。

關鍵詞：煙氣脫硫; 工藝和設備; 研究進展

中圖分類號：S232文獻標識碼： A

引言

在相當長的一段時間里，我國的能源將以消耗煤炭的火力發(fā)電為主。其裝機容量和發(fā)電量均占全國的80% 左右，是名副其實的煤炭消耗大戶。因此，我國的二氧化硫主要是來自于煤炭的大量燃燒，而火力發(fā)電產生的二氧化硫是大氣中二氧化硫的主要來源。能夠對火力發(fā)電中二氧化硫進行合理的控制，就能有效地減少酸雨發(fā)生，利于環(huán)境保護。對于促進火力發(fā)電的長期持續(xù)健康地發(fā)展，實現經濟效益和環(huán)境的全面協調發(fā)展具有十分重要的作用。

一、系統(tǒng)的組成及設備

1、系統(tǒng)組成

煙氣脫硫系統(tǒng)一般由石灰石與漿液制備系統(tǒng)、脫硫系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)組成。這三部分需要根據具體的情況而定，可以外購石灰粉直接將其配成漿液，石膏的脫水需要根據市場來確定。煙氣脫硫系統(tǒng)包括以下部分：由煙氣通道、膨脹節(jié)、脫硫風機、換熱器和脫硫塔等組成的煙氣系統(tǒng)；漿液循環(huán)系統(tǒng)，石膏漿的派出系統(tǒng)，強氧化系統(tǒng)，沖洗水系統(tǒng)。

2、系統(tǒng)設備

煙氣系統(tǒng)最主要的系統(tǒng)是脫硫風機，其類型有三種：離心風機、動葉/靜葉可調軸流風機。各有各的特點，需要根據具體的情況進行選定。由于脫硫風機與鍋爐的引風機都是進行串行連接的，所以，它們的選型基本相同。有些時候也可以將他們合并為一臺。典型的脫硫系統(tǒng)，風機的配置主要有四種：進口側、出口側、處理過的煙氣進口側、出口側。原煙氣進口側：煙氣是干的，溫度高，含有大量的粉塵，流量大，風機的容量要大，耗電量高，磨損重。出口側：溫度低，煙氣量較少，需要注意兩個方面：由于密封氣體是濕氣，經過反應之后，會腐蝕設備；由于硫風機在出氣口側，原煙氣處于負壓狀態(tài)，可能帶入部分濕煙氣，造成腐蝕。因此都需要進行防腐蝕。凈氣進口側：煙氣的溫度低，為飽和的濕潤氣，煙氣量較小，呈酸性，需要考慮防腐蝕，另外，由于凈氣側的壓力較大，如果密封性不好，可能造成濕潤氣泄漏，因此，出氣口側需要做防腐處理。凈氣出口側：溫度約在80 度左右，濕度較大，氣流量較大，氣壓較大，容易造成凈氣泄漏，需要考慮進行考慮防腐措施，并會造成脫硫率下降等后果。通過以上的敘述，可以得出：脫硫風機需要優(yōu)先考慮原煙氣進氣口，雖然具有風量大、能耗高等缺點，因風機不需要防腐處理，成本相對較低，維護的任務較少，利于生產者的管理，同時，在國內就能夠采購，利于實現國產化。

脫硫塔是脫硫系統(tǒng)的核心設備。種類較為繁多，當前使用廣泛的是空塔及其類似的設備?？账怯蓾{液槽、強氧化噴嘴、漿液攪拌器等組成，漿液槽分為氧化和結晶兩個部分，煙氣進入之后，與漿液進行充分地接觸，完成去塵，去二氧化硫的過程，此過程也叫絕熱蒸發(fā)過程，高溫煙氣經過不斷地蒸發(fā)，然后冷卻至絕熱飽和狀態(tài)，經過捕沫器，通過氣液分離出塔。

漿液吸收二氧化硫之后，由于重力的作用，進入氧化區(qū)，在此完成大部分的反應，并生成亞硫酸鹽，然后進行氧化，進入結晶區(qū)，結晶成石膏晶體。里面設置有攪拌器，主要是用來提高對其的氧化，防止?jié){液結晶，保證系統(tǒng)的正常運行，并為石膏地濃縮創(chuàng)造條件。其主要的參數有：氣流速度，漿液速度，煙氣的溫度等。

二、主要的濕法煙氣脫硫技術

1、石灰石/石灰濕法脫硫工藝

石灰石/石灰濕法脫硫工藝是最早采用的煙氣脫硫工藝之一，廣泛應用。根據脫硫產物處理方式的不同，分為石灰石/石灰拋棄法、石灰/亞硫酸鈣法和石灰/石灰石-石膏法3 種。石灰石/石灰拋棄法是以石灰石或石灰的水漿液作脫硫劑，在吸收塔內對含有SO2的煙氣進行噴淋洗滌，SO2與吸收劑中的堿性物質發(fā)生反應，生成亞硫酸鈣和硫酸鈣而將SO2除去。副反應產品是未氧化的亞硫酸鈣和自然氧化產物石膏的混合物，無法進行再利用，只能以回填法或不滲透池存儲法拋棄，占用大量土地面積，把氣體污染轉化成了固體廢棄物污染，副產物得不到回收利用，這在資源日益缺乏的現在不值得提倡。

石灰-亞硫酸鈣法是利用石灰或石灰石生成漿料，將煙氣通入洗滌劑中，與之反應，形成可利用的亞硫酸鈣。石灰/石灰石-石膏法是目前世界上最成熟、運行狀況最穩(wěn)定的脫硫工藝，該工藝是用30% 的石灰或石灰石漿與含SO2的煙氣在吸收塔內反應，反應產物硫酸鈣在洗滌液中沉淀下來，經分離后以石膏的形式回收。石灰/石灰石法脫硫技術應用廣泛，脫硫效果較好，且石灰石廉價易得，但整個脫硫裝置體積龐大，能耗較高，且脫硫后產品絕大多數棄置不用，造成硫資源的浪費，這與當前倡導的循環(huán)經濟不符。

2、濕式氨法脫硫技術

濕式氨法脫硫即用氨水等氨類堿性溶液作為吸收劑吸收煙氣中的SO2的脫硫技術。在氨吸收法中，因吸收液再生方法不同而形成不同的脫硫方法，其中以氨-酸法、氨-亞硫酸銨法和氨-硫銨法比較成熟。氨-酸法是以氨水或碳酸氫銨水溶液為吸收劑來吸收SO2，吸收液亞硫酸鹽用酸分解( 如90% ～93%的硫酸) ，得高濃度SO2氣體，經氨蒸發(fā)、常壓冷凍的液化處理，得無色透明的液體SO2，分解后的母液用來制取硫銨。氨-酸法具有工藝成熟、設備簡單、操作方便、可副產化肥等優(yōu)點。但該法需消耗大量的氨和硫酸，對不具備這些原料的冶金、電廠等部門，推廣應用有一定困難。氨-亞硫酸銨法以碳酸氫氨等的水溶液為吸收劑，吸收SO2后吸收液不用酸分解，而是直接將母液加工成亞硫酸銨( 簡稱亞銨) 作為產品。氨-亞硫酸銨法流程簡單，可減少硫酸和氨的消耗，且氣氨、氨水和固體碳酸氫銨均可作為氨源，既可生產液體亞胺，又可以制取固體亞胺。氨-硫氨法是以工業(yè)氨水為吸收劑，將氨吸收后的含亞硫酸銨的母液直接用空氣氧化，制得副產品硫酸銨。該法和氨-亞硫酸銨法相比較是一種簡便的方法，但副產品硫銨銷路不好，存在治理經濟不佳的問題。用氨作SO2的吸收劑，與其它堿類相比，主要優(yōu)點是脫硫費用低，脫硫劑利用率高和脫硫效率高，且吸收劑可以留在成品內，以氮肥的形式使用。但氨易揮發(fā)，使吸收劑的消耗量增加。

3、雙堿法煙氣脫硫技術

雙堿法是用堿金屬鹽類，如NaOH、Na2CO3、NaHCO3、Na2SO3等水溶液作為吸收劑，與含SO2的煙氣在吸收塔中接觸發(fā)生反應，煙氣中的SO2被吸收掉，然后脫硫廢液在另一反應器中再與第二堿( 通常為石灰石或石灰) 反應，使溶液得到再生，再生后的吸收液循環(huán)利用，同時產生亞硫酸鈣( 或硫酸鈣) 不溶性沉淀。根據脫硫過程中所使用的第一堿和第二堿的不同，雙堿法有多種組合，如鈉鈣雙堿法、堿性硫酸鋁法等，其中最常用的是鈉鈣雙堿法，它采用純堿吸收SO2，吸收液用石灰進行再生，生成亞硫酸鈣和硫酸鈣的少量沉淀物，再生后的吸收液返回吸收系統(tǒng)循環(huán)使用。與石灰石/石灰法相比，雙堿法的優(yōu)點是: 鈣基脫硫渣在反應池中而非塔內生成，大大減少結垢機會; 鈉基清液吸收SO2速率快，故可用較小的液氣比達到較高的脫硫率; 對脫硫除塵一體化技術而言，可避免未反應完的石灰顆?；煸诔粱页氐幕以校岣呤依寐?。

結束語

總之，對于煙氣脫硫技術，還需要進一步改進現有工藝，探索新技術，開發(fā)新設備，開發(fā)新的脫硫吸收劑和性能優(yōu)良的新吸附劑，從而強化吸收效果，提高脫硫率，克服現有脫硫工藝及設備的缺陷，降低脫硫費用，以增進其推廣應用; 其次，力求使煙氣脫硫工藝向著可回收利用和可再生脫硫方向發(fā)展，實現綠色、環(huán)保、高效脫硫，這也是煙氣脫硫技術的發(fā)展趨勢。

參考文獻

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