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                    烟气脱硫技术趋势跟半干法烟气脱硫问题

                    2020-10-09 15:43:52

                    其一、我国烟气脱硫技术的选择及发展趋势
                      我国是以燃煤为主的,耗煤大户主要是火电厂,有数据显示1995~2010年间其SO2排放量占的35%~60%,燃煤产生的SO2是大气中SO2的主要来源。随着经济发展,煤炭消耗日益增加,SO2排放量也日益增多,使我国成为SO2污染严重的之一。虽然2002年我国SO2排放量在轻微地下降之后一直处于上升状态,但是总量仍然很大,选择适应成熟的、低成本的脱硫技术是当前的迫切任务。
                      1、脱硫现状
                      SO2控制方法多种多样,世界各国研究的SO2控制技术达200多种,其中有的已投入使用,有的仍处在研究阶段。目前,控制燃煤SO2污染技术可分为4类:煤燃烧前脱硫、燃烧中脱硫、煤转化过程中脱硫以及燃烧后烟气脱硫。煤燃烧前脱硫目前仅能除去煤炭中的部分无机硫,而其中的硫尚无经济可行的去除技术;燃烧中脱硫主要包括型煤固硫技术和循环流化床燃烧脱硫技术;煤转化过程中脱硫主要包括煤气化技术、煤液化技术及水煤浆技术,但这两类脱硫技术单机容量都不大,国内目前尚处于引进技术和示范试验阶段,有的投资大、技术要求高,难以短时间内在国内大面积推广使用。相比较而言燃烧后的烟气脱硫被认为是控制SO2行之的途径。
                      2、我国烟气脱硫技术的选择及发展趋势
                      1)在利用脱硫除尘一体化方案时,既要考虑到煤质特点,又要兼顾湿式除尘器,把脱硫和除尘问题结合起来,力求达标。显然,这对当前老电厂面临的环保改造具有现实意义。一体化的FGD方案即:一是对于已配备静电除尘器的老电厂,在场地条件允许情况下,可直接采用LIFAC工艺;二是对于已配备湿式除尘器的老电厂,在HFAC工艺的基础上加以改造,把湿式除尘器改造成湿式脱硫设备,使之成为既除尘又脱硫的方案。该方案是以向炉膛内喷钙作为脱硫,将烟气增湿作为二级脱硫,实现脱硫与除尘的集成,总脱硫效率可达60%~80%。此方法被赤峰热电厂25MW老机组采纳,其投资仅116.3万元(单位造价96.92万元/kW),年运行维护费95.6万元,脱硫成本为0.50元/kg。
                      2)烟气脱硫过程中添加剂的使用研究表明,通过加入量适当的添加剂,既可以提高其脱硫效率,提高脱硫剂的利用率,进而降低运行费用,同时还能减缓钙垢速率,部分添加剂还可起到缓冲液的作用,从而提高系统的性,另外,使用添加剂具有不需附加装置,操作简单、投资少;廉、容易获得、成本低;用量少、使用方便、对脱硫装置操作影响小等优点,因此对添加剂的研究有意义。
                      其二、半干法烟气脱硫存在的问题
                      在硫化物污染日益严重的今天,发展、经济、节能、适合各国国情的烟气脱硫技术尤为迫切。作为目前应用较广泛,发展相对较成熟的一种技术,钙法烟气脱硫无疑具有广阔的应用前景。结合我国国情,在我国煤炭储量硫分分布中,低硫煤储量占50%以上,相对于湿法和干法烟气脱硫技术而言,半干法烟气脱硫技术的脱硫效率居中,但适合含硫量较低的燃煤,而且半干法的投资与运行费用比湿法低,和干法基本上持平。因此,半干法烟气脱硫技术是我国烟气脱硫技术的发展方向,有应用前景。
                      1、湿壁问题
                      张传等学者研究日本NFK反应塔发现,在计算平均干燥时间为0.8s、喷水量为60L/h、塔出口烟气温度高于绝热饱和温度20℃以上(温差大于20℃)时,反应塔仍出现明显的湿壁现象。发生湿壁后,系统的造价将因处理而大幅度提高,干法总体上的优点将变得微不足道。
                      湿壁原因主要是:①水雾蒸发速度较慢;②结露(温差过小或内壁过大,喷嘴布置不当,导致内壁与气流主体间温差过大)。因此,水雾蒸发速度在加湿设计中应给予较多的关注,通常也能很好的解决。尽管低温差对于提高烟气脱硫效率是的,但是这也易导致结露甚至湿壁现象的发生,可以采取加热的办法加以解决。当塔内存在较大尺寸涡流时,易发生湿壁的结垢,通过改进塔的设计,包括采用适当的气流分布装置涡流区,即可避免此类现象的发生。塔内壁与气流主体间的温差过大造成结露是湿壁的另一个原因,特别是在低温差条件下。因此,良好的塔壁保温是的。
                      2、反应条件的控制问题
                      半干法烟气脱硫要求反应是在液态中进行,产物则是干燥的固态,所以半干法要求的反应条件控制水平比较高,以喷水量能全部蒸发。当水分含量高时,吸收剂雾滴与烟气一接触就会使烟气温度降低,致使水的蒸发效率较低。延长化学反应时间有利于SO2的吸收,此外,雾滴的干燥还受到烟气中水蒸气分压的影响,当水蒸气分压接近于相同温度的饱和蒸汽压(即相对湿度接近于)时,吸收SO2的时间可大幅度增加,烟气脱硫效率明显提高。在半干法烟气脱硫的实际运行中,反应温度应控制在70~90℃,湿度应控制在80~。
                      a)钙法烟气脱硫技术是目前应用多的烟气脱硫技术。这其中湿法脱硫技术以其低钙硫比、高脱硫效率、技术发展成熟而广泛的应用,干法烟气脱硫技术次之。但半干法烟气脱硫技术作为相对较新的烟气脱硫技术因其投资少、脱硫效率较高而受到人们的青睐,且具有广阔的应用前景。
                      b)从反应动力学来看,湿法烟气脱硫技术的受限反应在各阶段是不同的,分为3个阶段:反应初始阶段,液相参与反应的离子扩散成为受限反应;在反应过程阶段,SO2在气相的扩散与液相参与反应的离子扩散共同成为受限反应;反应后阶段SO2在气相的扩散成为受限反应。干法烟气脱硫的受限反应由SO2在气相的扩散来控制,而半干法的受限反应自始至终都由SO2在液相的溶解阻力来控制。
                      c)湿法烟气脱硫的主要影响因素是吸收浆液的pH、进塔烟气温度、液气比、钙硫比;干法烟气脱硫的主要影响因素则主要是钙硫比、石灰石粒径和烟气停留时间;半干法烟气脱硫的主要影响因素是钙硫比、吸收塔出口烟气温度、脱硫灰的循环利用。
                      d)湿法烟气脱硫主要存在结垢和烟气温度降低问题,提供沉积表面和使用添加剂可防止设备的结垢;对于烟气温度降低问题则可通过烟气再加热或利用湿气直接由烟囱排放技术来解决。干法烟气脱硫主要侧重于提高吸收剂颗粒的比表面积,延长气固接触时间,以提高烟气脱硫效率。对于半干法烟气脱硫来说,防止湿壁问题并严格控制反应条件是烟气脱硫效率的关键。

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