目前,煙氣脫硫是最為有效的手段之一。煙氣脫硫通常有兩類方法:一是,根據(jù)脫硫過程中生成物的處置分為拋棄法和回收法;二是,根據(jù)脫硫劑的形態(tài)分為干法和濕法。
拋棄法在技術(shù)上比較成熟,經(jīng)濟上也容易被接受。干法主要有活性炭法、金屬氧化物法、碳酸鹽法等。其是利用固體吸附劑或催化劑脫除煙氣中的SO2;濕法則是采用水或堿性吸收液或觸媒離子的溶液吸收煙氣中的SO2。濕法脫硫效率高,反應(yīng)速度也快,但生成物是液體或泥漿,處理較為復(fù)雜,而且煙氣在吸收過程中溫度降低較多,不利于高煙囪擴散與稀釋。[3]且投資高、占地大、運行費用高,我國目前的經(jīng)濟能力難以承受。干法脫硫凈化后煙氣溫度降低很少,由煙囪排入大氣時利于擴散,生成物容易處理,干法脫硫具有系統(tǒng)簡單、投資省、占地面積小、運行費用低等優(yōu)點,但目前此方法脫硫效率較低,吸收劑利用率低,限制了此種方法的應(yīng)用,所以國內(nèi)外對干法脫硫的研究成為熱點。
1我國煙氣脫硫現(xiàn)狀
近年來,國內(nèi)燃煤電廠基本都配套建設(shè)了煙氣脫硫裝置,90%以上的機組都采用了石灰石-石膏法脫硫工藝。這種單一的濕法脫硫工藝化引起了脫硫副產(chǎn)物石膏大量產(chǎn)生,部分電廠脫硫石膏銷路不暢出現(xiàn)了大量堆積污染環(huán)境的問題。同時脫硫廢水大量產(chǎn)生,廢水處理成本較高,使得脫硫經(jīng)濟效益并不理想。
隨著環(huán)保要求越來越高,許多電廠面臨脫硫工藝的改造,而技改場地受到限制,因此開發(fā)符合我國國情的煙氣脫硫工藝具有重要現(xiàn)實意義。
2干法煙氣脫硫技術(shù)
2.1噴霧干燥煙氣脫硫技術(shù)
噴霧干燥煙氣脫硫技術(shù)的概況
旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法脫硫技術(shù)是20世紀80年代迅速發(fā)展起來的一種新興脫硫工藝。在美國,它已有16套設(shè)備投入運行,在燃用西部煤地區(qū),有逐漸取代濕式煙氣脫硫的趨勢。目前世界上裝有這種脫硫裝置是發(fā)電機組總?cè)萘恳殉^15000MW,已投入正常運行的超過6000MW,單機容量超過500MW,但這些裝置主要用于燃用這低硫煤的電廠煙氣脫硫。近年來,正在進行高硫煤的旋轉(zhuǎn)噴霧煙氣脫硫研究工作。
噴霧干燥法FDG系統(tǒng)主要由以下5部分組成:①吸收塔系統(tǒng);②除塵系統(tǒng);③霧化器及料漿制備系統(tǒng);④干燥處理及輸送;⑤系統(tǒng)的運行控制。
2.2干法噴鈣類脫硫技術(shù)
干法噴鈣類脫硫工藝系統(tǒng)簡單,脫硫費用低,Ca/S在2以上時,以石灰石和消石灰作吸收劑,脫硫率可達40%和60%。爐內(nèi)噴鈣工藝特別適用于老鍋爐的改造,但脫硫率不高,滿足不了歐洲及美國對新建鍋爐的排放要求,因而在這些國家,該工藝不用于新建鍋爐。
典型的爐內(nèi)噴鈣尾部增濕脫硫工藝主要有LIFAC、LIMB、LIDS三種。
2.3循環(huán)流化床干法煙氣脫硫技術(shù)
國外排煙循環(huán)流化床脫硫(CFB-FDG)技術(shù)是20世紀80年代后期由德國Lurgi公司研究開發(fā)的。該公司是世界上第一臺循環(huán)流化床鍋爐的開發(fā)者,現(xiàn)又把循環(huán)流化床技術(shù)印染煙氣脫硫領(lǐng)域,取得了良好的效果。目前該技術(shù)的200MW干法循環(huán)流化床煙氣凈化系統(tǒng)已投入使用。德國的Wulff公司開發(fā)的氣體懸浮吸收技術(shù)也得到了應(yīng)用。
華能邯峰電廠2×660MW機組,甘肅金川熱電廠2×150MW,山西榆社電廠2×300MW機組等采用循環(huán)流化床干法脫硫工藝,即CFB-FGD工藝,實現(xiàn)了環(huán)保與經(jīng)濟的雙收益,為我國燃煤電廠鍋爐煙氣脫硫采用干法脫硫技術(shù)提供了個很好的范例。
2.4荷電干式吸收劑噴射脫硫技術(shù)
荷電干式吸收劑噴射脫硫技術(shù)(CDSI)是每個阿蘭柯環(huán)境公司開發(fā)的一項脫硫技術(shù)。在美國,CDSI技術(shù)已應(yīng)用于112MW發(fā)電機組及瀝青窯爐的煙氣脫硫等工程項目。CDSI系統(tǒng)自1993年介紹到中國以來,已在德州熱電廠及杭州鋼鐵廠自備熱電廠上安裝了兩套CDSI裝置,第一套已于1995年下半年投入運行,第二套在1996年底投入運行。
2.5干式催化脫硫方法
在催化劑作用下,可將SO2或H2S進行凈化。催化氧化過程,可在煙氣和煙氣和催化劑接觸表面直接進行,其副產(chǎn)品為硫酸。催化還原法則將SO2還原為H2S,再用克勞斯法回收硫。
2.6其他干法和半干法脫硫技術(shù)
1)ABB公司的NID技術(shù)
2)粉煤灰干式煙氣脫硫工藝
3)堿性鋁酸鹽法
4)熔融鹽吸收法脫硫技術(shù)
5)氧化銅法
3我國脫硫技術(shù)發(fā)展的發(fā)展方向
3.1將國外引進是發(fā)展我國煙氣脫硫技術(shù)的重要途徑,但不是唯一選擇,應(yīng)避免重復(fù)引進和盲目照搬的誤區(qū)
國外發(fā)達國家成功應(yīng)用煙氣脫硫技術(shù)解決了二氧化硫污染的問題,但不能否認的是,這些脫硫技術(shù)是依賴高投入和高消耗才得以實現(xiàn)的,計算國產(chǎn)化,對我國目前的經(jīng)濟發(fā)展來說,其投資和運行費用仍然很高,在我國這個有待發(fā)展的發(fā)展中國家的行不通的,我國的經(jīng)濟狀況決定了我們不能照搬發(fā)達國家的治理模式。另外,發(fā)達國家選擇的脫硫技術(shù)也是依照本國的國情,如日本和德國采用“石灰石―石膏法”脫硫成功,是因為這兩個國家缺乏天然石膏資源,他們將副產(chǎn)石膏作為重要的石膏資源,解決了煙氣脫硫石膏的出路問題,同時降低了脫硫成本。因此也應(yīng)根據(jù)我國具體國情開發(fā)、選擇適當(dāng)?shù)拿摿蚣夹g(shù)。
3.2在充分借鑒國外煙氣脫硫經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,大力發(fā)展具有自主知識產(chǎn)權(quán)的、符合中國國情的煙氣脫硫技術(shù)
通過學(xué)習(xí)、消化國外的先進煙氣脫硫技術(shù),探索中國自己的煙氣脫硫道路,必將涉及到觀念創(chuàng)新,技術(shù)創(chuàng)新,機制創(chuàng)新等多方面的問題。從20世紀70年代第一批煙氣脫硫技術(shù)引進以來,許多人已經(jīng)為我國的煙氣脫硫道路付出了艱辛的勞動,也積累了許多寶貴的建議、經(jīng)驗、成果和教訓(xùn),經(jīng)過認真總結(jié)和思考,必將有利于加快開發(fā)具有自主的、符合我國國情的煙氣脫硫技術(shù)。
3.3經(jīng)濟化、資源化、綜合化、多元化是我國煙氣脫硫技術(shù)發(fā)展的重要方向,也是采用高技術(shù)取代與改造傳統(tǒng)煙氣脫硫技術(shù)的必然選擇
中國可以借鑒發(fā)達國家的脫硫經(jīng)驗及先進的脫硫技術(shù),進行脫硫工程技術(shù)的開發(fā)研究和聯(lián)合攻關(guān),盡快開發(fā)出符合我國國情的脫硫技術(shù);同時政府應(yīng)配套必要的技術(shù)經(jīng)濟政策,以推進我國的脫硫技術(shù)進步和脫硫事業(yè)發(fā)展。只有這樣,并經(jīng)過長期不懈的不斷努力,才能有效控制我國二氧化硫污染。
有研究發(fā)現(xiàn),改性高嶺土能夠用作煙氣脫硫劑。我國學(xué)者使用茂名高嶺土研究了一種新型催化劑,它能夠有效脫出煙氣中的SO2,而又避免了脫硫廢水的處理的問題。