目前煙氣脫硫技術種類達幾十種,按脫硫過程是否加水和脫硫產(chǎn)物的干濕形態(tài),煙氣脫硫分為:濕法、半干法、干法三大類脫硫工藝。濕法煙氣脫硫技術最為成熟,已得到大規(guī)模工業(yè)化應用,但由于投資成本高還需對工藝和設備進行優(yōu)化;干法煙氣脫硫技術不存在腐蝕和結露等問題,但脫硫率遠低于濕法脫硫技術,一般電廠都不會選用,須進一步開發(fā)基于新脫硫原理的干法脫硫工藝;半干法脫硫技術脫硫率高,但不適合大容量燃燒設備。不同的工況選擇最符合的脫硫方法才會得到最大的經(jīng)濟效益,
優(yōu)點:濕法煙氣脫硫技術為氣液反應,反應速度快,脫硫效率高,一般均高于90%,技術成熟,適用面廣。濕法脫硫技術比較成熟,生產(chǎn)運行安全可靠,在眾多的脫硫技術中,始終占據(jù)主導地位,占脫硫總裝機容量的80%以上。
缺點:生成物是液體或淤渣,較難處理,設備腐蝕性嚴重,洗滌后煙氣需再熱,能耗高,占地面積大,投資和運行費用高。系統(tǒng)復雜、設備龐大、耗水量大、一次性投資高,一般適用于大型電廠。
優(yōu)點:干法煙氣脫硫技術為氣同反應,相對于濕法脫硫系統(tǒng)來說,設備簡單,占地面積小、投資和運行費用較低、操作方便、能耗低、生成物便于處置、無污水處理系統(tǒng)等。
缺點:但反應速度慢,脫硫率低,先進的可達60-80%。但目前此種方法脫硫效率較低,吸收劑利用率低,磨損、結垢現(xiàn)象比較嚴重,在設備維護方面難度較大,設備運行的穩(wěn)定性、可靠性不高,且壽命較短,限制了此種方法的應用。
半干法脫硫包括噴霧干燥法脫硫、半干半濕法脫硫、粉末一顆粒噴動床脫硫、煙道噴射脫硫等。
最近幾年,科技突飛猛進,環(huán)境問題已提升到法律高度。我國的科技工作者研制出了一些新的脫硫技術,但大多還處于試驗階段,有待于進一步的工業(yè)應用驗證。
1.硫化堿脫硫法
由Outokumpu公司開發(fā)研制的硫化堿脫硫法主要利用工業(yè)級硫化納作為原料來吸收SO2工業(yè)煙氣,產(chǎn)品以生成硫磺為目的。反應過程相當復雜,有Na2SO4、Na2SO3、Na2S203、S、Na2Sx等物質(zhì)生成,由生成物可以看出過程耗能較高,而且副產(chǎn)品價值低,華南理工大學的石林經(jīng)過研究表明過程中的各種硫的化合物含量隨反應條件的改變而改變,將溶液pH值控制在5.5—6.5之間,加入少量起氧化作用的添加劑TFS,則產(chǎn)品主要生成Na2S203,過濾、蒸發(fā)可得到附加值高的5H0˙Na2S203,而且脫硫率高達97%,反應過程為:SO2+Na2S=Na2S203+S。此種脫硫新技術已通過中試,正在推廣應用。
2.膜吸收法
以有機高分子膜為代表的膜分離技術是近幾年研究出的一種氣體分離新技術,已得到廣泛的應用,尤其在水的凈化和處理方面。中科院大連物化所的金美等研究員創(chuàng)造性地利用膜來吸收脫出SO2氣體,效果比較顯著,脫硫率達90%。
過程是:他們利用聚丙烯中空纖維膜吸收器,以NaOH溶液為吸收液,脫除SO2氣體,其特點是利用多孔膜將氣體SO2氣體和NaOH吸收液分開,SO2氣體通過多孔膜中的孔道到達氣液相界面處,SO2與NaOH迅速反應,達到脫硫的目的。此法是膜分離技術與吸收技術相結合的一種新技術,能耗低,操作簡單,投資少。
3.微生物脫硫技術
根據(jù)微生物參與硫循環(huán)的各個過程,并獲得能量這一特點,利用微生物進行煙氣脫硫,其機理為:在有氧條件下,通過脫硫細菌的間接氧化作用,將煙氣中的SO2氧化成硫酸,細菌從中獲取能量。
生物法脫硫與傳統(tǒng)的化學和物理脫硫相比,基本沒有高溫、高壓、催化劑等外在條件,均為常溫常壓下操作,而且工藝流程簡單,無二次污染。國外曾以地熱發(fā)電站每天脫除5t量的H:S為基礎;計算微生物脫硫的總費用是常規(guī)濕法50%。
無論對于有機硫還是無機硫,一經(jīng)燃燒均可生成被微生物間接利用的無機硫SO2,因此,發(fā)展微生物煙氣脫硫技術,很具有潛力。四川大學的王安等人在實驗室條件下,選用氧化亞鐵桿菌進行脫硫研究,在較低的液氣比下,脫硫率達98%。
目前已有的各種技術都有自己的優(yōu)勢和缺陷,具體應用時要具體分析,從投資、運行、環(huán)保等各方面綜合考慮來選擇一種適合的脫硫技術。隨著科技的發(fā)展,某一項新技術要產(chǎn)生都會涉及到很多不同的學科,因此,留意其他學科的最新進展與研究成果,并把它們應用到煙氣脫硫技術中是開發(fā)新型煙氣脫硫技術的重要途徑,例如微生物脫硫、電子束法脫硫等脫硫新技術,由于他們各自獨特的特點都將會有很大的發(fā)展空間。
隨著人們對環(huán)境治理的日益重視和工業(yè)煙氣排放量的不斷增加,投資和運行費用少、脫硫效率高、脫硫劑利用率高、污染少、無二次污染的脫硫技術必將成為今后煙氣脫硫技術發(fā)展的主要趨勢。
各種各樣的煙氣脫硫技術在脫除SO2的過程中取得了一定的經(jīng)濟、社會和環(huán)保效益,但是還存在一些不足,隨著生物技術及高新技術的不斷發(fā)展,電子束脫硫技術和生物脫硫等一系列高新、適用性強的脫硫技術將會代替?zhèn)鹘y(tǒng)的脫硫方法。
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