1國內(nèi)鍋爐煙氣除塵脫硫技術(shù)現(xiàn)狀

燃煤鍋爐有大型和中小型之分。大型鍋爐多為火電廠應(yīng)用，中小型鍋爐多為工業(yè)和民用。各類燃煤鍋爐煙氣之中SO₂控制技術(shù)見表1。本文主要研究中小型鍋爐煙氣除塵脫硫技術(shù)。從表1看，目前國內(nèi)中小型燃煤鍋爐除塵脫硫多選用濕法處理工藝。

目前除塵脫硫設(shè)備主要分兩類：一是干法除塵(多管旋風(fēng)除塵器)與濕法脫硫(濕法脫硫器)相結(jié)合的組合設(shè)備。二是濕法除塵脫硫一體化設(shè)備。發(fā)展趨勢是向著一體化過度。當(dāng)前小型設(shè)備比較多，主要為10蒸t/h(7WK)以下的小型鍋爐配套使用，而20蒸t/h以上的中型鍋爐配套使用的除塵脫硫設(shè)備還很少，是急需開發(fā)生產(chǎn)的設(shè)備。

2濕式脫硫

濕式脫硫是化學(xué)法脫硫，煙氣中含有的SO₂與堿性循環(huán)水相互接觸混合發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。使煙氣中的SO₂與循環(huán)水中的堿性物質(zhì)進(jìn)行中和反應(yīng)，生成亞硫酸鹽或少量硫酸鹽，這樣SO₂就從煙氣中脫出以鹽的形式進(jìn)入循環(huán)水中，達(dá)到脫硫目的，使煙氣得到凈化。
常用的堿性物質(zhì)有：石灰(氧化鈣，消化后為氫氧化鈣)、氨水(氫氧化銨)、氫氧化鈉及鍋爐爐渣中渣水、工廠中的堿性廢水等。

3濕式脫硫中脫硫劑的選擇

采用濕式脫硫法治理鍋爐煙氣中SO₂的關(guān)鍵主要有兩個方面：(1)脫硫設(shè)備——保證化學(xué)反應(yīng)完全，要求煙氣與循環(huán)水(脫硫液)能在設(shè)備中充分混合，促使化學(xué)反應(yīng)順利進(jìn)行，反應(yīng)后又可使煙氣與循環(huán)水相互分離，使排放的煙氣保持合理濕度但煙氣不帶水。同時要求設(shè)備防腐蝕性能好，保證設(shè)備能長期穩(wěn)定運(yùn)行。(2)脫硫劑——選擇合適的脫硫劑，水溶性好、不易揮發(fā)，可方便操作提高脫硫效率，無二次污染，經(jīng)濟(jì)合理。

3.1NaOH做脫硫劑

NaOH水溶性好，可以配制成任意濃度的脫硫液，保證脫硫化學(xué)反應(yīng)中NaOH過量，促使反應(yīng)完全，保證脫硫效率高，在運(yùn)行管理中易于操作，由于NaOH價格較高而造成運(yùn)行費(fèi)用高。采用NaOH脫硫還有二次污染問題。特別是進(jìn)入農(nóng)田可破壞土壤結(jié)構(gòu)，造成土地板結(jié)，使農(nóng)作物減產(chǎn)。燃燒1萬t含硫量1.5%的煤如果采用NaOH脫硫(脫硫效率按80%計)需消耗NaOH150t，產(chǎn)生的無機(jī)鹽按硫酸鈉計將有266t。由于運(yùn)行費(fèi)用高及二次污染問題，在實(shí)際中很少使用。

3.2氨水做脫硫劑

氨水與煙氣中的SO₂很容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成亞硫酸銨，采用氨水脫硫效率高，易操作。由于氨水的特性在與煙氣混合接觸中，除與SO₂發(fā)生反應(yīng)外還能與CO₂發(fā)生反應(yīng)生成碳酸氫氨，在高溫?zé)煔獾淖饔孟�，易揮發(fā)的碳酸氫氨可隨煙氣排放，并放出氨氣對空氣造成污染。
在脫硫過程中，為保證化學(xué)反應(yīng)趨于完全，一般情況要控制氨過量，否則脫硫效率會降低，因?yàn)橛羞^量的氨水，就會有易揮發(fā)的氨氣從循環(huán)水中脫出而隨煙氣排放，造成二次污染，在實(shí)際中也很少應(yīng)用。

3.3石灰做脫硫劑

石灰用水化漿變成石灰乳，在靜置情況下由石灰經(jīng)水消化生成的氫氧化鈣很快就會沉淀，上清液含氫氧化鈣濃度很低。

在脫硫過程中是SO₂和氫氧化鈣的反應(yīng)，反應(yīng)生成物是亞硫酸鈣和硫酸鈣。這兩種鈣鹽屬難溶于水的無機(jī)鹽易于沉淀分離，所以基本不產(chǎn)生二次污染。而且石灰價格便宜，運(yùn)行費(fèi)用低。但由于氫氧化鈣難溶于水的特點(diǎn)，用石灰乳脫硫，給脫硫運(yùn)行操作帶來不便。一般情況脫硫液(循環(huán)水)池不設(shè)攪拌器，只是向循環(huán)池內(nèi)定期投加石灰，這樣不能形成石灰乳，在操作中也只是氫氧化鈣含量很小的清水在循環(huán)，造成脫硫劑缺量，脫硫效率低。

含硫量1.5%的煤在燃燒后可產(chǎn)SO₂量的計算如下(以10蒸t/h鍋爐為例)：

燃煤消耗量1400kg/h，含硫量21kg，硫燃燒后氧化生成SO₂為42kg，要從煙氣中脫除42kgSO₂，最少需要?dú)溲趸}48.5kg
10t/h鍋爐煙氣量為30000M3/h，一般脫硫設(shè)備在運(yùn)行中控制氣液比不大于1，按0.5計算，每小時脫硫液循環(huán)水為：15000L
循環(huán)水中氫氧化鈣如不能通過攪拌等措施懸浮起來，而是氫氧化鈣飽和溶液進(jìn)行循環(huán)，15M3/h的循環(huán)水只能提供氫氧化鈣0.0285kg
氫氧化鈣缺量為48.4715kg

在實(shí)際應(yīng)用中，由于管理不善，不能及時補(bǔ)加堿性脫硫劑，只是水在設(shè)備中循環(huán)，則脫硫效率不斷下降，循環(huán)水酸度不斷增加，pH值不斷降低甚至降為1，使酸性循環(huán)水對設(shè)備及水泵管道等造成嚴(yán)重腐蝕，致使設(shè)備損壞不能使用。

在煤的燃燒過程中不但能產(chǎn)生消耗堿的SO₂，還產(chǎn)生大量的CO₂同樣耗堿，而且消耗堿量要大于SO₂。

煤的含炭量按60%、燃燒率70%計，1t煤可產(chǎn)生二氧化碳量為：
1000kg×60%÷27.2%×70%=1544kg

在脫硫?qū)嶋H操作中除SO₂以外，CO₂還消耗氫氧化鈣。計算以10t/h鍋爐為例
CO₂產(chǎn)生量(按小時計)
1400kg×60%÷27.2%×70%=2161kg
需要?dú)溲趸}量為3634(kg)

在脫硫反應(yīng)中生成的亞硫酸鈣、硫酸鈣及碳酸鈣均難溶于水，形成沉淀物將從脫硫液(循環(huán)水)中分離出去，所以造成氫氧化鈣消耗量多，排渣量大。實(shí)際運(yùn)行中，往往是缺堿(石灰補(bǔ)加不及時)。所以脫硫效率低，設(shè)備腐蝕損壞嚴(yán)重，給運(yùn)行管理帶來很多困難。

4雙堿法脫硫技術(shù)改進(jìn)

雙堿法脫硫是指采用NaOH和石灰(氫氧化鈣)兩種堿性物質(zhì)做脫硫劑的脫硫方法。

雙堿法脫硫一般只有一個循環(huán)水池，NaOH、石灰與除塵脫硫過程中捕集下來的煙灰同在一個循環(huán)池內(nèi)混合，在清除循環(huán)水池內(nèi)的灰渣時煙灰、反應(yīng)生成物亞硫酸鈣、硫酸鈣及石灰渣和未完全反應(yīng)的石灰同時被清除，清出的灰渣是一種混合物不易被利用而形成廢渣。
為克服傳統(tǒng)雙堿法的缺點(diǎn)對雙堿法工藝進(jìn)行改進(jìn)，工藝改進(jìn)情況見圖1。

圖1雙堿法脫硫工藝流程

主要工藝過程是：清水池一次性加入氫氧化鈉溶劑制成氫氧化鈉脫硫液(循環(huán)水)，用泵打入脫硫除塵器進(jìn)行脫硫。3種生成物均溶于水。在脫硫過程中，煙氣夾雜的煙道灰同時被循環(huán)水濕潤而捕集進(jìn)入循環(huán)水，從脫硫除塵器排出的循環(huán)水變?yōu)榛宜?稀灰漿)。一起流入沉淀池，煙道灰經(jīng)沉淀定期清除，回收利用，如制內(nèi)燃磚等。上清液溢流進(jìn)入反應(yīng)池與投加的石灰進(jìn)行反應(yīng)，置換出的氫氧化鈉溶解在循環(huán)水中，同時生成難溶解的亞硫酸鈣、硫酸鈣和碳酸鈣等，可通過沉淀清除；可以回收，是制水泥的良好原料。
因此可做到廢物綜合利用，降低運(yùn)行費(fèi)用。

用NaOH脫硫，循環(huán)水基本上是NaOH的水溶液。在循環(huán)過程中對水泵、管道、設(shè)備均無腐蝕與堵塞現(xiàn)象，便于設(shè)備運(yùn)行與保養(yǎng)。

為保證脫硫除塵器正常運(yùn)行，煙氣排放穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，確保脫硫劑有足夠使用量是一個關(guān)鍵問題。脫硫劑用量計算如下：

脫硫反應(yīng)中，NaOH的消耗量是SO₂和CO₂與其反應(yīng)的消耗量。用量需要過量5%以上(按5%計算)。
前面計算的10t/h鍋爐煙氣中SO₂排放量為42kg/h，CO₂排放是為2161kg/h。
SO₂和CO₂中和反應(yīng)用氫氧化鈉量為：
(80×42÷64+80×2161÷44)×105%
=4180kg
脫硫過程由于NaOH的轉(zhuǎn)換實(shí)際消耗是石灰。折算成生石灰消耗量56×4180÷80=2926kg
生石灰日消耗量為70224kg

綜上所述，脫硫過程的堿消耗量是很大的。但要保證脫硫效率，就必須要保證堿的用量，通過比較雙堿法脫硫可以實(shí)現(xiàn)脫硫效率高，運(yùn)行費(fèi)用相對比較低，操作方便，無二次污染，廢渣可綜合利用。所以改進(jìn)后的雙堿法脫硫工藝是值得推薦和推廣應(yīng)用的。

參考文獻(xiàn)

［1］脫硫技術(shù).北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，1995
［2］燃煤煙氣脫硫技術(shù).中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會論文集，1998
［3］環(huán)境保護(hù)綜合利用技術(shù).北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，1994
［4］國家環(huán)境保護(hù)最佳實(shí)用技術(shù)匯編.北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，1995-1998
［5］實(shí)用化學(xué)手冊.國際工業(yè)出版社，1986

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