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二氧化硫(SO2)的排放是造成我国大气环境污染及酸雨不断加剧的主要原因。酸雨破坏生态平衡,严重威胁人类健康和正常的生产生活。我国能源构成以煤炭为主, 一次能源中煤炭占75%左右, 有关资料表明:我国大气中SO2 主要是煤炭燃烧产生的, 约占总量94%,目前我国约有工业锅炉51 万台,主要以中小型燃煤锅炉为主, 每年消耗煤炭5亿吨, 其中SO2 的排放近1000万吨。所以解决酸雨问题、控制SO2 排放的有效手段之一就是燃煤工业锅炉烟气的脱硫化与净化。国家对工业锅炉排烟提出了严格要求, 并制定了相关标准,严格要求各煤炭消耗企业采取必要措施,减少SO2 等污染物的排放。近年来,虽然出现了各种各样的烟气脱硫装置对烟气脱硫有一定效果, 但至今还没有一种十分理想的脱硫装置适应中小型燃煤锅炉烟气脱硫的需要, 大力研究开发新型烟气脱硫净化技术和设备是目前的当务之急。
烟气脱硫技术的发展状况
目前,世界各国研究开发的控制技术已达200 多种。这些技术概括起来可分为三大类,即燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和烟气脱硫,其中烟气脱硫技术是目前燃煤电厂控制排放最有效和最广泛应用的一项脱硫技术。烟气脱硫技术按工艺特性一般可分为湿法、干法、半干法三类。
1.1 湿法脱硫工艺
世界各国的湿法烟气脱硫工艺流程、形式和机理大同小异,主要是采用碱性浆液或溶液作为吸收剂在吸收塔内对含有SO2 的烟气进行喷林洗涤, 使SO2 和吸收剂反应生成亚硫酸盐和硫酸盐。这种工艺已有50 年的历史,经过不断地改进和完善后, 技术成熟, 而且具有脱硫效率高 、机组容量大、钙硫比低、煤种适应性强、运行费用较低和副产品易回收等优点。但其工艺流程复杂、占地面积大、投资大,需要烟气再热装置,脱硫产物为湿态,且普遍存在腐蚀严重、运行维护费用高及造成二次污染等问题。常用的湿法工艺有: 石灰石/ 石灰-石膏法、双碱法、氨酸法、钠盐循环法、碱式硫酸铝法、水和稀酸吸收法、氧化镁法以及海水脱硫等。其中石灰石/ 石灰-石膏法[3]是技术最成熟、应用最多、运行状况最稳定的方法, 其脱硫效率在90%以上。
石灰石/石灰-石膏法脱硫工艺主要是采用石灰石、石灰或碳酸钠等浆液作洗涤液,在反应塔中对烟气进行洗涤,从而除去烟气中的SO2。烟气中SO2 与浆液中的CaCO3 或CaO 以及进入的空气进行化学反应,最终产物为石膏。脱硫后的烟气需通过水雾消除器去除水滴和水雾。烟气经洗涤后温度降低,为防止在烟道和烟囱内腐蚀,要经加热器提高烟气的温度后排出。副产品石膏可以根据需要进行综合处理或抛弃。该技术脱硫效率高,设备小,投资省,操作容易,占地面积小;缺点是易造成二次污染,存在废水处理问题,能耗高,特别是洗涤后烟气温度低,不利于烟囱排气的扩散,需要二次加热。
1.2 干法脱硫工艺
干法脱硫工艺用于电厂烟气脱硫始于20 世纪80 年代初。它使用固相粉状或粒状吸收剂或催化剂,在无液相介入下完全干燥的状态下与SO2 反应,并在干态下处理或再生脱硫剂。脱硫产物为干态,工艺流程相对简单、投资费用低;烟气在脱硫过程中无明显降湿,利于排放后扩散;无废液等二次污染;设备不易腐蚀,不易发生结垢及堵塞。但要求钙硫比高,反应速度慢,脱硫效率及脱硫剂利用率低;飞灰与脱硫产物相混可能影响综合利用;对干燥过程控制要求很高。
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