工業(yè)鍋爐煙氣濕法脫硫技術研究與分析

馬銳

摘? ?要：近年來，我國各項經(jīng)濟獲得穩(wěn)步發(fā)展，濕法煙氣脫硫技術不僅具有壓力降小、脫硫和除塵效率高的優(yōu)勢，而且具有工藝成熟等特點，還具有裝置占地面積小和建設周期短、穩(wěn)定運行周期長、負荷變動影響小、煙氣處理能力強等優(yōu)點，已成為國內(nèi)控制SO2排放的主要技術手段。

關鍵詞：工業(yè)鍋爐;煙氣;濕法脫硫技術

1? ? 濕法脫硫工藝及特點

濕法脫除煙氣中的SO2的工藝很多，大部分在20世紀70年代初由美國和日本開發(fā)，多用于處理煉油廠和鍋爐的加熱爐煙氣。濕法煙氣脫硫技術的最大優(yōu)點是脫硫率高達95%，運行可靠性高且操作簡單，SO2處理成本低，世界各國現(xiàn)有的煙氣脫硫技術中，使用濕法脫硫技術的約占85%左右。

2? ? 工業(yè)鍋爐煙氣濕法脫硫技術

2.1? 旋流脫硫氣液傳質(zhì)與反應模化

在對生態(tài)環(huán)境工作空前重視的今天，靜態(tài)旋流作為濕法煙氣脫硫中一種強化傳質(zhì)的方式，對工業(yè)鍋爐煙氣脫硫起著至關重要的作用。傳質(zhì)理論的研究可分為經(jīng)驗型傳質(zhì)理論、流體力學型傳質(zhì)理論和界面非平衡理論等。其中，經(jīng)驗型傳質(zhì)理論最為經(jīng)典，主要包括雙膜理論、滲透理論、表面更新理論。但是由于這些經(jīng)驗型傳質(zhì)理論忽略了相際傳質(zhì)過程中流體力學的影響，所以已開展的相際間傳質(zhì)的研究主要分為旋渦擴散模型和旋渦池模型。利用旋渦池模型建立的模型，得到的傳質(zhì)系數(shù)與實驗值誤差在15%以內(nèi)，但是，上述模型都是假設界面無阻力。有研究發(fā)現(xiàn)，氣液兩相流動傳質(zhì)過程中存在著界面阻力，這使得界面質(zhì)量濃度不能達到假定的平衡濃度。旋流吸收器內(nèi)氣相SO2與液相脫硫劑反應屬于快速擬一級反應，化學反應的速率遠大于物理擴散與吸收作用，定義了增強因子β，其值為化學吸收時以濃度差為推動力的液相傳質(zhì)系數(shù)kL與物理吸收時以濃度差為推動力的液相傳質(zhì)系數(shù)k L的比值，其中kL與k L可由表面更新理論求得。由于化學吸收增強因子的作用，液膜內(nèi)的傳質(zhì)阻力將極大地降低，化學吸收增強因子確定后，液相的傳質(zhì)速率即可按照純物理吸收進行計算。利用靜態(tài)旋流的過程強化進行煙氣脫硫，以獲得實際的應用與案例，在工業(yè)SO2的污染控制方面取得了較為顯著的技術、經(jīng)濟和環(huán)境方面的效益。

2.2? 蒸發(fā)處理法的應用

當前，在我國工業(yè)鍋爐煙氣濕法脫硫技術中，蒸發(fā)處理法的應用非常普遍，蒸發(fā)處理法是脫硫廢水實現(xiàn)零排放的一項關鍵技術，其中有灰渣蒸發(fā)、煙道蒸發(fā)和蒸發(fā)結(jié)晶。其中灰渣蒸發(fā)技術主要是采用爐渣的余熱蒸發(fā)，此時，把含鹽量高的脫硫廢水蒸干之后，全部轉(zhuǎn)化為固體的廢物，剩余的脫硫廢水要采取晾曬、蒸發(fā)等實現(xiàn)填滿，要利用綠化植物進行降解，這項技術要重點關注到設備的腐蝕。同時，要分析灰場的雨水防滲透情況并對其加以重視。煙道蒸發(fā)技術主要是讓脫硫廢水歷經(jīng)澄清和沉淀，然后進入霧化器煙道。這項技術存在的最大問題是煙道中煙氣的溫度要很高，不能確保霧化的效果和實際運行的穩(wěn)定性。蒸發(fā)結(jié)晶技術是利用加熱的方式，通過蒸發(fā)，將脫硫廢水中的硫化物和氯離子等進行去除，讓化學溶質(zhì)結(jié)晶，可以達到將物質(zhì)分離的目的。蒸發(fā)結(jié)晶工藝可以讓固體硫酸銨的生產(chǎn)要求得到滿足，利用蒸汽能耗的降低，能使蒸汽中得供給壓力得到有效緩解。

2.3? 氧化型和還原型微生物濕法脫硫的比較

在社會不斷發(fā)展、進步的過程中，我國的科學技術獲得了不斷的發(fā)展，這使我國很多領域獲得了提升，以T.f菌為代表的氧化型微生物脫硫技術，自身為化能自養(yǎng)型微生物，不用補充有機碳源。而以SRB為代表的還原型微生物脫硫技術，自身為化能異養(yǎng)型微生物，需要外加碳源等營養(yǎng)源來維持活性。然而前者只是將煙氣中的硫氧化物轉(zhuǎn)移到液相中，產(chǎn)生的廢水仍需進行二次處理。后者將煙氣中硫氧化物還原為硫化物，進而通過控制氧化條件，產(chǎn)生單質(zhì)硫等副產(chǎn)品。

2.4? 制堿鹽泥脫硫

制堿鹽泥脫硫濕法脫硫，在工業(yè)鍋爐煙氣濕法脫硫中也是較為常見的。以某公司為例，其運行投產(chǎn)后分析的干鹽泥，平均成分含碳酸鈣約75.4%，含氫氧化鎂、氧化鎂約13.4%，含氯化鈉約14.5%，其他雜質(zhì)約3.4%。平均粒徑較細，多數(shù)在5～50 μm，平均粒徑約25 μm，與水溶液和煙氣中的二氧化硫接觸面積很大，反應速度快，適宜作脫硫劑。脫硫劑除了與鍋爐煙氣中二氧化硫反應外，還與二氧化碳反應，生成碳酸氫鈣。因此，大部分反應終產(chǎn)物為碳酸氫鈣以及少部分亞硫酸氫鈣、亞硫酸氫鎂和硫酸氫鈣等，易溶于水;少部分反應產(chǎn)物為硫酸鈣，微溶于水（1.08 g/L）。還有一部分沒有溶解的碳酸鈣等較大顆粒，處理較為困難，主要為拋棄或者長期堆放，也可以重新回收做成脫硫漿液。脫硫塔正常運行，當pH<8.0時，不會迅速產(chǎn)生堅硬級碳酸鈣固體結(jié)垢，而是處于向溶解的碳酸氫鈣轉(zhuǎn)化過程。當白泥溶液pH從5.0升高到7.0時，煙氣中二氧化硫和二氧化氮會下降較大，二氧化硫質(zhì)量濃度可能下降到15 mg/m3或10 mg/m3以下，說明脫硫和脫碳的效率在提高。

2.5? 流化床法處理脫硫廢水

在我國經(jīng)濟實力逐漸壯大以及科學技術不斷創(chuàng)新的今天，流化床法脫硫廢水處理技術的應用較為常見，此項技術主要是利用沉淀池，其主要有3種，流化床、循環(huán)池、調(diào)節(jié)池。在流化床反應池中加入氧化劑，其中有高錳酸鉀、亞鐵鹽溶液等，主要是將重金屬中離子實現(xiàn)有效地去除。分析傳統(tǒng)的化學沉淀法，流化床處理脫硫廢水的優(yōu)勢更明顯，不僅在藥劑的使用上量少，同時產(chǎn)出的污泥量也少，二次污染率很低。

3? ? 結(jié)語

用濕煙氣的飽和含濕量與飽和溫度的關系闡述濕煙氣“白煙”的形成和消散的機理，提出煙氣直接升溫、煙氣直接冷卻、煙氣降溫再熱是目前濕法脫硫后“白煙”消除的有效途徑。受環(huán)境溫度和濕度的影響，煙氣降溫再熱“消白”的適用范圍最大，煙氣直接加熱次之，煙氣直接降溫最小。各種方案各有利弊，實際工程中應根據(jù)綜合投資和運行費用選擇方案。

[參考文獻]

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