濕法脫硫技術(shù)在焦化處理過程中的應(yīng)用

王宇鳳

(山西興新安全生產(chǎn)技術(shù)服務(wù)有限公司，山西 太原 030024)

引 言

隨著全球?qū)Νh(huán)境污染重視度的不斷提高，各國對(duì)有害污染物排放的要求不斷提高，我國是煤炭資源豐富的國家，火電站燃煤鍋爐或者煉焦過程中的廢氣排放是大氣污染的主要來源，目前我國對(duì)鍋爐廢氣內(nèi)硫化物的處理主要包括干法脫硫、濕法脫硫等，而濕法脫硫憑借著工藝流程簡單、處理成本低的優(yōu)點(diǎn)成為煙氣脫硫的主力[1]。濕法脫硫根據(jù)還原劑的不同又分為鈣法脫硫和氨法脫硫兩種，兩者都用于對(duì)廢氣脫硫，但副產(chǎn)物不同、脫硫的原理也不一樣，適合的脫硫條件差異性大，但目前對(duì)兩者的適用范圍并沒有明確的規(guī)定，導(dǎo)致在實(shí)際使用過程中主要是靠操作人員的經(jīng)驗(yàn)選擇，不利于脫硫效率和脫硫經(jīng)濟(jì)性的進(jìn)一步提升[2]。

本文對(duì)鈣法脫硫和氨法脫硫的原理和工藝流程進(jìn)行了分析，分析了兩種工藝的優(yōu)點(diǎn)和不足，明確了兩種工藝的最佳適用范圍，根據(jù)分析可知，兩種脫硫方案的脫硫率均達(dá)95%以上，鈣法脫硫主要用于高硫煤的處理，氨法脫硫主要用于大機(jī)組脫硫處理，為合理地選擇脫硫方法、提高脫硫效率和經(jīng)濟(jì)性奠定了基礎(chǔ)，具有極大的應(yīng)用推廣價(jià)值。

1 鈣法脫硫工藝

鈣法脫硫又叫石膏脫硫法，主要是用石灰石和廢氣內(nèi)的二氧化硫進(jìn)行反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)脫硫，其反應(yīng)后的副產(chǎn)物為固體石膏，通過對(duì)石膏的進(jìn)一步處理可以實(shí)現(xiàn)回收利用，從而提高了脫硫的經(jīng)濟(jì)性。鈣法脫硫過程包括兩個(gè)部分，第一部分是吸附反應(yīng)，廢氣中的二氧化硫首先吸收水離子分解成亞硫酸根離子，同時(shí)石灰石遇水會(huì)形成鈣離子，鈣離子和亞硝酸根離子反應(yīng)生成亞硫酸鈣，其反應(yīng)化學(xué)方程如式(1)所示；第二部分反應(yīng)是強(qiáng)制氧化的反應(yīng)，在反應(yīng)池內(nèi)加入大量的O2，使氧氣和亞硫酸鈣反應(yīng)生成石膏，其反應(yīng)方程如式(2)所示[3-4]。

(1)

(2)

鈣法脫硫的工藝流程如圖1所示。

圖1 鈣法脫硫工藝流程圖

由圖1可知，該系統(tǒng)中脫硫環(huán)節(jié)位于煙道的末端，是在煙氣除塵完畢后進(jìn)行的，反應(yīng)過程中需要持續(xù)加水，因此其反應(yīng)過程都是在濕態(tài)的環(huán)境中進(jìn)行的。該工藝方案流程相對(duì)簡單，石灰石的價(jià)格也相對(duì)于低，但是石膏的產(chǎn)量大，整個(gè)設(shè)備占地面積大，設(shè)備類別多，在使用過程中會(huì)產(chǎn)生較多的廢水和污垢，容易導(dǎo)致管路堵塞。

2 氨法脫硫工藝

氨法脫硫工藝主要是指以氨基為吸收劑來去除廢氣中的二氧化硫并對(duì)反應(yīng)過程中的副產(chǎn)物進(jìn)行回收，根據(jù)廢氣的排放過程，用于吸收二氧化硫的氨基主要是液氨，其脫硫的副產(chǎn)物為硫酸銨，是化肥的主要組成部分，可以對(duì)其進(jìn)行回收，提高脫硫的經(jīng)濟(jì)性。

氨法脫硫的過程同樣包括了吸收反應(yīng)和氧化反應(yīng)兩個(gè)過程，吸收反應(yīng)的過程是二氧化硫和液氨反應(yīng)生成亞硫酸銨的過程，其化學(xué)反應(yīng)方程如式(3)～式(5)所示，氧化反應(yīng)的過程是亞硫酸銨形成硫酸銨的過程，其化學(xué)反應(yīng)方程如式(6)所示。

(3)

(4)

(5)

(6)

氨法脫硫的工藝流程如圖2所示。

圖2 氨法脫硫工藝流程

由圖2可知，氨法脫硫工藝流程比較簡單，在反應(yīng)過程中廢氣和液氨的接觸面積大、反應(yīng)迅速，整體脫硫效率可達(dá)98.4%以上，能夠根據(jù)排氣情況方便地調(diào)整參加反應(yīng)的液氨的量，從而使廢氣充分地參加反應(yīng)，整體的脫硫工藝流程少，形成的廢棄物可以作為化肥的原材料，經(jīng)濟(jì)性好，反應(yīng)過程中無廢水和廢渣，設(shè)備投資少，脫硫經(jīng)濟(jì)性好。

3 旋采面可視化監(jiān)控

鈣法脫硫工藝能夠同時(shí)處理的物料多，主要用于高硫煤的處理，同時(shí)其吸收劑為廉價(jià)的石灰石，因此整體脫硫的成本較低，脫硫后的副產(chǎn)物是石膏，可以作為建筑材料進(jìn)行二次售賣，進(jìn)一步提升了脫硫時(shí)的經(jīng)濟(jì)性，但該方案也存在著脫硫需水量大、沉淀物多，管道易堵塞的不足。

氨法脫硫工藝能夠有效地利用廢棄的氨水作吸收劑，其脫硫后的副產(chǎn)物為硫酸銨，能夠作為肥料使用，經(jīng)濟(jì)性較好，但在脫硫的過程中會(huì)出現(xiàn)結(jié)晶體分離困難的問題，影響脫硫的效率，因此常用于大機(jī)組的等位置脫硫。

4 結(jié)論

針對(duì)目前濕法脫硫工藝應(yīng)用范圍無明確界限，使用時(shí)全靠經(jīng)驗(yàn)選擇、脫硫效率不足的現(xiàn)狀，對(duì)鈣法脫硫和氨法脫硫的工藝原理和優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析，明確了各自的應(yīng)用范圍，根據(jù)實(shí)際研究表明：

1) 鈣法脫硫主要是用石灰石來和廢氣內(nèi)的二氧化硫進(jìn)行反應(yīng)，副產(chǎn)物為石膏，整體設(shè)備占地面積大、類別多，在使用過程中會(huì)產(chǎn)生較多的廢水和污垢，容易導(dǎo)致管路堵塞，主要用于高硫煤的處理。

2) 氨法脫硫工藝主要以氨基為吸收劑來去除廢氣中的二氧化硫并對(duì)反應(yīng)過程中的副產(chǎn)物進(jìn)行回收，副產(chǎn)物為硫酸銨，常用于大機(jī)組的等位置脫硫。