目前煙氣脫硫技術(shù)有幾十種。根據(jù)脫硫過(guò)程中是否加水和脫硫產(chǎn)品的干濕形態(tài),煙氣脫硫分為三類:濕法、半干法和干法。濕法脫硫技術(shù)較為成熟,效率高,操作簡(jiǎn)單。
一、濕法煙氣脫硫技術(shù)
優(yōu)點(diǎn):濕法煙氣脫硫技術(shù)為氣液反應(yīng),反應(yīng)速度快,脫硫效率高,一般在90%以上,技術(shù)成熟,適用范圍廣。濕法脫硫技術(shù)成熟,生產(chǎn)運(yùn)行可靠,在眾多脫硫技術(shù)中始終占主導(dǎo)地位,占脫硫總裝機(jī)容量的80%以上。
缺點(diǎn):成分為液體或淤泥,難以處理,設(shè)備腐蝕性嚴(yán)重,洗滌后煙氣需要再加熱,能耗高,占地面積大,投資和運(yùn)行成本高。系統(tǒng)復(fù)雜、設(shè)備龐大、耗水量大、一次性投資高,一般適用于大型電廠。
A、石灰石/石灰-石膏法:
原理:利用石灰石和石灰漿吸收煙氣中的SO2,生成亞硫酸鈣,分離的亞硫酸鈣(CaSO3)可以廢棄,也可以氧化成硫酸鈣(CaSO4),以石膏形式回收。
目前,傳統(tǒng)的石灰石/石灰-石膏法煙氣脫硫技術(shù)廣泛應(yīng)用于我國(guó)市場(chǎng),鈣基脫硫劑吸收二氧化硫后產(chǎn)生的亞硫酸鈣、硫酸鈣溶解度小,在脫硫塔內(nèi)和配管內(nèi)容易結(jié)垢、堵塞。與石灰石脫硫技術(shù)相比,雙堿煙氣脫硫技術(shù)克服了石灰石-石灰石易結(jié)垢的缺點(diǎn)。
B、間接石灰石-石膏法:
常用的間接石灰石-石膏法有:鈉堿雙堿、堿硫酸鋁、稀硫酸吸收等。原理:鈉堿、堿性氧化鋁(Al2O3nH2O)或稀硫酸(H2SO4)吸收SO2,產(chǎn)生的吸收液與石灰石反應(yīng),產(chǎn)生石膏。該方法操作簡(jiǎn)單,二次污染少,無(wú)結(jié)垢堵塞,脫硫效率高,但產(chǎn)品質(zhì)量差。
C、檸檬吸收法:
原理:檸檬酸(H3C6H5O7H2O)溶液緩沖性能好。當(dāng)SO2氣體通過(guò)檸檬酸鹽液體時(shí),煙氣中的SO2與水中的H發(fā)生反應(yīng),產(chǎn)生H2SO3絡(luò)合物,SO2吸收率在99%以上。該方法僅適用于低濃度SO2煙氣,不適用于高濃度SO2煙氣的吸收,適用范圍較窄。另外,還有海水脫硫法、磷銨復(fù)肥法、液相催化法等濕法煙氣脫硫技術(shù)。
二、干法煙氣脫硫技術(shù)
優(yōu)點(diǎn):干式煙氣脫硫技術(shù)為統(tǒng)一反應(yīng)。與濕式脫硫系統(tǒng)相比,設(shè)備簡(jiǎn)單,占地面積小,投資運(yùn)行成本低,操作方便,能耗低,生成物處理方便,無(wú)污水處理系統(tǒng)。
缺點(diǎn):但反應(yīng)速度慢,脫硫率低,達(dá)60-80%。但是,目前該方法脫硫效率低,吸收劑利用率低,磨損、結(jié)垢現(xiàn)象嚴(yán)重,設(shè)備維護(hù)困難,設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性、可靠性低,壽命短,限制了該方法的應(yīng)用。
分類:常用的干式煙氣脫硫技術(shù)有活性碳吸附法、電子束輻射法、負(fù)荷干式吸收劑噴射法、金屬氧化物脫硫法等。
典型的干式脫硫系統(tǒng)是將脫硫劑(如石灰石、白云石或消石灰)直接噴入爐內(nèi)。以石灰石為例,在高溫下燒成時(shí),脫硫劑燒成多孔氧化鈣粒子,與煙中的SO2反應(yīng)產(chǎn)生硫酸鈣,達(dá)到脫硫的目的。
干式煙氣脫硫技術(shù)已在鋼鐵工業(yè)中應(yīng)用于大型轉(zhuǎn)爐和高爐,但不適用于中小型高爐。干式脫硫技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單,無(wú)污水、污酸處理問(wèn)題,能耗低,尤其是凈化后煙氣溫度高,有利于煙囪排氣擴(kuò)散,不會(huì)產(chǎn)生白煙現(xiàn)象,凈化后煙氣不需二次加熱,腐蝕;缺點(diǎn)是脫硫效率低,設(shè)備大,投資大,占地面積大,操作技術(shù)要求高。常見(jiàn)的干法脫硫技術(shù)有。
A、活性碳吸附法
原理:SO2被活性炭吸附,被催化氧化成三氧化硫(SO3),與水反應(yīng)產(chǎn)生H2SO4,飽和的活性炭可以用水洗或加熱,同時(shí)產(chǎn)生的H2SO4和高濃度SO2。
B、電子束輻射法
原理:用電子束照射煙霧,產(chǎn)生大量活性物質(zhì),將煙霧中的SO2和氮氧化物氧化成SO3和二氧化氮(NO2),進(jìn)一步產(chǎn)生H2SO4和硝酸(NaNO3),被氨(NH3)和石灰石(CaCO3)吸收劑吸收。
C、荷電干式吸收劑噴射脫硫法(CD.SI)
原理:吸收劑高速流過(guò)噴射單元產(chǎn)生的高壓靜電暈充電區(qū),使吸收劑具有靜電荷。當(dāng)吸收劑噴入氣流時(shí),吸收劑會(huì)因?yàn)橥浑姾啥嗷ヅ懦,表面?huì)充分暴露,大大提高脫硫效率。該方法采用干法處理,無(wú)設(shè)備污染和結(jié)垢現(xiàn)象,無(wú)廢水廢渣,可用作肥料,無(wú)二次污染物,脫硫率在90%以上,設(shè)備簡(jiǎn)單,適應(yīng)性廣。但該方法脫硫依靠電子加速器產(chǎn)生的電子;對(duì)一般大型企業(yè)而言,需要大功率電子槍,對(duì)人體有害,因此也需要屏蔽,因此對(duì)運(yùn)行和維修要求較高。
D、金屬氧化物脫硫法
原理:根據(jù)SO2是比較活躍的氣體特性,氧化錳(MnO)、氧化鋅(ZnO)、氧化鐵(Fe3O4)、氧化銅(CuO)等氧化物對(duì)SO2有很強(qiáng)的吸附性,在常溫和低溫下,金屬氧化物對(duì)SO2有吸附作用,在高溫下,金屬氧化物與SO2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)然后對(duì)吸附物和金屬鹽通過(guò)熱分解法、洗滌法等使氧化物。這是一種干法脫硫方法。雖然沒(méi)有污水和廢酸,也不會(huì)造成污染,但這種方法沒(méi)有得到推廣,主要是因?yàn)槊摿蛐实,設(shè)備龐大,投資大,操作要求高,成本高。該技術(shù)的關(guān)鍵是開(kāi)發(fā)新的吸附劑。
上述SO2煙氣處理技術(shù)目前應(yīng)用較為廣泛,雖然脫硫率較高,但工藝復(fù)雜,運(yùn)行費(fèi)用高,與我國(guó)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境和諧發(fā)展的大方針不相適應(yīng),因此需要對(duì)新的脫硫技術(shù)進(jìn)行探索與研究。