浅议烟气脱硫除尘治理及其产物应用

Posted 2023-01-12 烟气

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随着我国经济的不断发展，我国各省市，各地区的各类工厂均如雨后春笋般拔地而起，越来越多的工厂环绕着我们。这些工厂为我们带来经济收入的同时，也为我们带来了一个严重的问题，这就是环境污染的问题。而这其中尤为重要的便是大气污染，空气中的硫含量正在与日剧增。相对的，我国的烟气脱硫技术也在迅速的进步着，本文就对几种烟气脱硫的技术以及其产物应用进行了讨论，希望这些技术能够得到更好的发展与创新。
烟气是气体和烟尘的混合物，是污染居民区大气的主要原因。烟气的成分很复杂，气体中包括SO2、CO、CO2、碳氢化合物以及氮氧化合物等，烟尘包括燃料的灰分、煤粒、油滴以及高温裂解产物等。因此烟气对环境的污染是多种毒物的复合污染。烟尘对人体的危害性与颗粒的大小有关，对人体产生危害的多是直径小于10微米的飘尘，尤其以1～2.5微米的飘尘危害性最大。烟尘对空气的污染与气象条件关系密切，风、大气稳定度、湍流等与大气污染状况关系密切，此外光化学、生物化学对烟气的污染亦有一定影响。
一、烟气脱硫的方法
(一)干式烟气脱硫工艺
该工艺用于电厂烟气脱硫始于80年代初，与常规的湿式洗涤工艺相比有以下优点：投资费用较低；脱硫产物呈干态，并和飞灰相混；无需装设除雾器及再热器；设备不易腐蚀，不易发生结垢及堵塞。其缺点是：吸收剂的利用率低于湿式烟气脱硫工艺；用于高硫煤时经济性差；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。
(二)喷雾干式烟气脱硫工艺
喷雾干式烟气脱硫(简称干法FGD)，最先由美国JOY公司和丹麦NiroAtomier公司共同开发的脱硫工艺，70年代中期得到发展，并在电力工业迅速推广应用。该工艺用雾化的石灰浆液在喷雾干燥塔中与烟气接触，石灰浆液与反应后生成一种干燥的固体反应物，最后连同飞灰一起被除尘器收集。我国曾在四川省白马电厂进行了旋转喷雾干法烟气脱硫的中间试验，取得了一些经验，为在200～300MW机组上采用旋转喷雾干法烟气脱硫优化参数的设计提供了依据。
(三)粉煤灰干式烟气脱硫技术
日本从1985年起，研究利用粉煤灰作为脱硫剂的干式烟气脱硫技术，到1988年底完成工业实用化试验，1991年初投运了首台粉煤灰干式脱硫设备，处理烟气量644000Nm3/h。其特点：脱硫率高达60%以上，性能稳定，达到了一般湿式法脱硫性能水平；脱硫剂成本低；用水量少，无需排水处理和排烟再加热，设备总费用比湿式法脱硫低1/4；煤灰脱硫剂可以复用；没有浆料，维护容易，设备系统简单可靠。
(四)湿法FGD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，主要是使用石灰石(CaC3)、石灰(CaO)或碳酸钠(Na2CO3)等浆液作洗涤剂，在反应塔中对烟气进行洗涤，从而除去烟气中的SO2。这种工艺已有50年的历史，经过不断地改进和完善后，技术比较成熟，而且具有脱硫效率高(90%～98%)，机组容量大，煤种适应性强，运行费用较低和副产品易回收等优点。据美国环保局(EPA)的统计资料，全美火电厂采用湿式脱硫装置中，湿式石灰法占39.6%，石灰石法占47.4%，两法共占87%；双碱法占4.1%，碳酸钠法占3.1%。世界各国(如德国、日本等)，在大型火电厂中，90%以上采用湿式石灰/石灰石-石膏法烟气脱硫工艺流程。
石灰或石灰石法主要的化学反应机理为：
石灰法：
石灰石法：
其主要优点是能广泛地进行商品化开发，且其吸收剂的资源丰富，成本低廉，废渣既可抛弃，也可作为商品石膏回收。目前，石灰/石灰石法是世界上应用最多的一种FGD工艺，传统的石灰/石灰石工艺有其潜在的缺陷，主要表现为设备的积垢、堵塞、腐蚀与磨损。为了解决这些问题，各设备制造厂商采用了各种不同的方法，开发出第二代、第三代石灰/石灰石脱硫工艺系统。湿法FGD工艺较为成熟的还有：氢氧化镁法、氢氧化钠法、美国DavyMckee公司Wellman-LordFGD工艺、氨法等。
在湿法工艺中，烟气的再热问题直接影响整个FGD工艺的投资。因为经过湿法工艺脱硫后的烟气一般温度较低(45℃)，大都在露点以下，若不经过再加热而直接排入烟囱，则容易形成酸雾，腐蚀烟囱，也不利于烟气的扩散。所以湿法FGD装置一般都配有烟气再热系统。目前，应用较多的是技术上成熟的再生(回转)式烟气热交换器(GGH)，而GGH价格较贵，占整个FGD工艺投资的比例较高。前德国SHU公司开发出一种可省去GGH和烟囱的新工艺，它将整个FGD装置安装在电厂的冷却塔内，利用电厂循环水余热来加热烟气，运行情况良好，是一种十分有前途的方法。
二、烟气脱硫产物应用
(一)注意产物稳定
在脱硫的过程中，一定要注意拉引量的稳定、燃料性能的稳定以及燃料的添加大的问题等，还要稳定住脱硫时烟气的输入量，保证整个脱硫过程的稳定，增加过程的效率，这样做才能使烟气经脱硫后所得到的产物状态更加稳定。
(二)制作脱硫石膏
烟气经过脱硫后的副产物可以通过加工制作出能被建筑业应用的脱硫石膏，其中包括建筑石膏，其是由二水脱硫石膏在不饱和水蒸汽中经130℃高温脱水后，干燥制成的；高强石膏，它是由二水脱硫石膏在饱和水蒸汽中经过150℃高温脱水后，干燥制成的；粉刷石膏，这种石膏是在常规石膏的起初上混合了30%到70%的脱硫石膏制成的；还有其它的建筑材料，诸如：卫生间、通风道内的瓷砖、建筑的内墙和棚顶以及保温材料等。这些建筑材料在建筑工程施工过程中有着很大的作用，也可有效节约成本。
(三)用于农业领域
经过脱硫后所得到的副产物还可以运用到农业领域，可以被制成化肥，也可以改善土质。在我国农业中，对于氮肥的施用存在着严重过度现象，导致了植物对硫元素的吸收不够，而经过脱硫处理后得到的副产物中含有大量的以硫酸铵和硫酸钙形式存在的硫元素，这些硫元素不但可以为作物施加硫肥，使作物的营养比例均衡，而且在施用硫肥的过程中国也使得土壤的酸碱度发生了变化，尤其有利于我国北方的黑土地这种碱性过高的土质。
三、结论
对烟气进行脱硫工作不但可以改善我国现有的空气质量，而且还可以对脱硫后产生的副产物进行回收再利用，节约了国家的资源，减小了相关产业的成本，提高了环保工作的效率。它是一种值得在中国推广应用的好方法。