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干法烟气脱硫问题与FGD技术研究趋势

2020-05-28 07:24:11

{一}、干法烟气脱硫存在的问题
  干法烟气脱硫主要有2种方法,一种是炉膛喷钙脱硫;另一种是烟道喷钙脱硫。目前,炉膛喷钙脱硫应用相对较广泛,存在的不足主要是吸收剂比表面积小、比表面渗透能力不够、易于沉降等,减少了吸收剂与硫化物接触的反应时间。余文峰等通过微粉煤炉的石灰吹入法试验表明,脱硫效率在36%以下,钙的利用率在15%以下,这其中主要的原因是,CaSO4覆盖层阻止了反应的进一步发生,使反应过程终止。另外,由于炉内的温度都在1000℃以上,高温容易造成CaO的烧结。烧结现象导致CaO比表面积的减少和孔隙率的降低,影响了SO2的扩散。因此,炉膛喷钙脱硫考虑CaO的烧结问题。范浩杰等在研究中发现,1200℃是炉内较佳温度,可CaO烧结现象的发生。
  烟道喷钙脱硫是一种传统的烟气脱硫方法,目前其发展处于停滞阶段,脱硫效率始终处于20%左右。该法存在的主要问题是:①锅炉烟道中的烟气温度只有150℃左右,在此条件下,CaO的反应活性没有充分利用,烟气的流速一般为10~15m/s,这就要求烟气在进入除尘设备之前需要40~60m的烟道,这无论从基建投资,占地面积还是从烟气温度下降方面考虑都不现实;②吸收剂颗粒易聚集沉降,从而导致吸收剂比表面积减小、活性降低,终使脱硫效率降低。
  针对干法烟气脱硫过程出现的上述问题,发展了荷电干式吸收剂喷射脱硫技术,其原理是吸收剂以高速流过喷射单元产生的高压静电电晕充电区,使吸收剂静电荷(通常是负电荷),吸收剂颗粒由于带同种电荷,从而互相排斥,形成均匀的悬浮状态,提高了吸收剂与SO2的反应几率,使烟气脱硫效率大为提高,而且带电吸收剂颗粒的活性有所提高,缩短了吸收剂与SO2反应所需的滞留时间,一般在2s左右即可完成化学反应,从而可地提高SO2的脱除率,并可缩短反应时间。
  {二}、FGD技术研究趋势
  目前干法和半干法(钙基)FGD技术研究和趋势具有以下几个显著特点。
  1、重视脱硫产物、飞灰的再循环
  干法、半干法脱硫技术都包括脱硫产物和飞灰的再循环利用。在CFBFGD工艺中,通过固体脱硫剂的多次循环,使脱硫剂和烟气接触时间达30min以上;在GSA工艺中,通过固体颗粒物在反应器中的高倍率循环,使脱硫浆滴附着在固体颗粒物表面,增大了反应的比表面积。飞灰的再循环还可以充分发挥飞灰对脱硫的催化作用。因此,脱硫产物和飞灰的再循环不仅可以提高脱硫剂的利用率,降低运行成本,而且还可以脱硫设备在较低的钙硫摩尔比条件下,取得较高的脱硫效率。
  2、认识到脱硫过程中水的作用,干法和半干法烟气脱硫已没有明显的界限
  在常温条件下,脱硫反应没有水参加时,SO2和Ca(OH)2主要依靠分子间的化学吸附进行反应,反应程度低。研究表明,脱硫反应中,钙硫摩尔比为2.0,40~80℃时,干粉状的Ca(OH)2利用率仅为1500,而浆液状的Ca(OH)2利用率在40%以上;同时发现干态CaO等其他钙基脱硫剂,几乎不具有脱硫活性,它们先与水反应后生成溶液,才能与烟气中的SO2充分进行反应。此外,有关研究认为,增大脱硫塔内的湿度,对脱硫有作用。在LIFAC脱硫工艺中,通过向反应器喷入增湿水,可使脱硫系统效率提高50%以上;在CFBFGD工艺中,也需要向流化床内喷入量的水或直接喷入石灰浆液,才能取得较高的脱硫效率。
  大量实验研究表明:钙基脱硫剂与SO2的反应,在近绝热饱和温度下,脱硫,这个温度的调节也需要水来完成。干法烟气脱硫,由于水的参与,实际上已接近半干法范畴,即干法和半干法烟气脱硫已经没有明显的界限。
  3、以循环流化床为基础研究
  循环流化床烟气脱硫技术已经成为当今烟气脱硫技术研究的热点之一,很多干法、半干法FGD技术都是在它的基础上研究,而这是由流化床本身的特点决定的。在流化床内固体颗粒物充满整个上升段空间,气固两相间滑移速度又较大,它在气流中上升、回窜以及在壁面附近的下降回流,使床内混合、湍动强烈,加快了传热传质速率,使脱硫剂和烟气中SO2充分接触,充分反应;而固体颗粒物本身也连续发生碰撞、磨蚀,不断地去除其表面的反应产物,暴露出新的反应表面,提高了脱硫剂的利用率和脱硫效率。
  4、利用工业废弃物,以废治废
  近年来许多学者和单位,致力于用廉价脱硫剂、工业废弃物作为脱硫剂的研究。利用工业废弃物作为脱硫剂,可以降低运行成本、节约能源、减少二次污染,粉煤灰、电石渣、硼泥以及废石灰膏等均可以作为钙基脱硫剂。如无锡化工集团65t/h循环流化床装置和山东德州电厂的荷电干式脱硫装置均采用电石渣作为脱硫剂;青岛热电厂75t/h复合式循环流化床装置采用废石灰膏和电石渣作为脱硫剂。
  在利用工业废弃物作为脱硫剂过程中,应先脱硫设备稳定运行和达标排放。因此,本文认为应先采用工业废弃物部分替代新鲜脱硫剂,新鲜脱硫剂和工业废弃物混合使用。

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