焚烧炉的烟气脱硫技术研究

焚烧炉作为处理固体废弃物的重要手段,在环保领域得到了广泛应用。然而,焚烧过程中会产生大量的烟气,其中含有大量的二氧化硫(SO2),这对大气环境造成了严重污染。为了减少这种污染,烟气脱硫技术成为焚烧炉烟气处理的关键环节。本文将详细介绍焚烧炉的烟气脱硫技术,包括湿法脱硫、干法脱硫和半干法脱硫等几种主要方法,并对这些技术的优缺点进行比较和分析。

一、湿法脱硫技术

湿法脱硫技术是目前应用最广泛的一种烟气脱硫技术,具有脱硫效率高、技术成熟等优点。该技术主要通过气液反应,利用吸收剂在液态下与SO2进行反应,生成脱硫产物。湿法脱硫技术主要包括石灰石-石膏法、间接石灰石-石膏法、柠檬吸收法、海水脱硫法等。

石灰石-石膏法

石灰石-石膏法是目前世界上最成熟、运行状况最稳定的脱硫工艺。该技术利用石灰石或石灰浆液作为吸收剂,吸收烟气中的SO2,生成亚硫酸钙(CaSO),再经氧化生成硫酸钙(CaSO4),以石膏形式回收。脱硫效率一般可达90%以上,甚至达到95%以上。

石灰石-石膏法的工艺流程包括烟气系统、脱硫剂制备系统、吸收循环系统、副产物处理及电气自动控制等系统。烟气经过除尘后进入脱硫塔,与石灰石浆液充分接触混合,在塔内发生化学反应,生成脱硫产物。石膏浆液经过浓缩、脱水后,含水量小于10%,然后送至石膏贮仓堆放。

石灰石-石膏法的优点是工艺成熟、适用范围广,脱硫剂来源丰富,价格较低,副产品石膏利用前景较好。但缺点是系统复杂、占地面积大、投资和运行费用高,设备腐蚀性严重,洗涤后烟气需再热,能耗高。

间接石灰石-石膏法

间接石灰石-石膏法包括钠碱双碱法、碱性硫酸铝法和稀硫酸吸收法等。这些方法的原理是利用钠碱、碱性氧化铝或稀硫酸吸收SO2,生成的吸收液与石灰石反应而得以再生,并生成石膏。该方法操作简单,二次污染少,无结垢和堵塞问题,脱硫效率高。但生成的石膏产品质量较差。

柠檬吸收法

柠檬吸收法利用柠檬酸溶液吸收烟气中的SO2。柠檬酸溶液具有较好的缓冲性能,当SO2气体通过柠檬酸盐液体时,烟气中的SO2与水中H+发生反应生成H2SO络合物,SO2吸收率在99%以上。该方法仅适用于低浓度SO2烟气,而不适于高浓度SO2气体吸收,应用范围比较窄。

海水脱硫法

海水脱硫法利用海水的碱性吸收烟气中的SO2。该方法适用于沿海地区的电厂和化工厂,可以利用丰富的海水资源。海水脱硫法具有系统简单、无废水废酸排放、运行费用低等优点,但脱硫效率相对较低,且需要消耗大量的海水。

二、干法脱硫技术

干法脱硫技术是一种在干状态下进行脱硫和产物处理的技术,具有无污水废酸排出、设备腐蚀程度较轻、烟气在净化过程中无明显降温、净化后烟温高、利于烟囱排气扩散等优点。但脱硫效率低、反应速度慢、设备庞大等问题限制了其应用。

活性炭吸附法

活性炭吸附法利用活性炭的吸附性能脱除烟气中的SO2。活性炭具有较大的比表面积和丰富的孔隙结构,能够高效吸附SO2。该方法操作简单,设备占地小,投资小,能实现高效率脱硫。活性炭可以通过再生进行循环使用,降低了运行成本。但活性炭的再生和处置需要一定的技术和设备支持。

电子束辐射法

电子束辐射法利用高能电子束辐射烟气,使烟气中的SO2和氮氧化物(NOx)发生化学反应,生成硫酸和硝酸,再通过湿式除尘器或干式除尘器收集。该方法脱硫效率高,能同时脱除SO2和NOx,但需要消耗大量的电能,设备复杂,投资和运行费用高。

金属氧化物脱硫法

金属氧化物脱硫法利用金属氧化物(如氧化钙、氧化镁等)作为脱硫剂,与烟气中的SO2反应生成金属硫酸盐。该方法脱硫效率较高,但脱硫剂再生困难,运行费用高,且脱硫产物难以处理。

炉内喷钙法

炉内喷钙法是将脱硫剂(如石灰石、白云石或消石灰)直接喷入炉内,在高温下煅烧形成多孔的氧化钙颗粒,与烟气中的SO2反应生成硫酸钙。该方法设备简单,占地面积小,投资和运行费用较低。但脱硫效率较低,反应速度慢,且脱硫产物难以处理。

三、半干法脱硫技术

半干法脱硫技术结合了湿法和干法的优点,脱硫剂在湿态下脱硫,脱硫产物以干态排出。该方法既具有湿法脱硫反应速度快、脱硫效率高的优点,又具有干法无污水和废酸排出、脱硫后产物易于处理的优点。

喷雾干燥法

喷雾干燥法利用机械或气流的力量将吸收剂分散成极细小的雾状液滴,雾状液滴与烟气形成比较大的接触表面积,在气液两相之间发生热量交换、质量传递和化学反应。常用的吸收剂是碱液、石灰乳、石灰石浆液等。该方法脱硫效率较高,一般可达65%~85%,设备简单,生成物为干态的CaSO4,易处理,没有严重的设备腐蚀和堵塞情况,耗水也比较少。但自动化要求比较高,吸收剂的用量难以控制,吸收效率不是很高。

半干半湿法

半干半湿法是一种介于湿法和干法之间的脱硫方法,脱硫效率和脱硫剂利用率等参数也介于两者之间。该方法主要适用于中小锅炉的烟气治理。半干半湿法脱硫系统与湿法脱硫系统相比,省去了制浆系统,将湿法脱硫系统中的喷入Ca(OH)2水溶液改为喷入CaO或Ca(OH)2粉末和水雾。该方法克服了炉内喷钙法SO2和CaO反应效率低、反应时间长的缺点,提高了脱硫剂的利用率,且工艺简单,有很好的发展前景。

四、联合脱硫脱硝技术

烟气中的SO2和NOx是两种主要的污染物,同时脱除这两种污染物是实现烟气治理的关键。联合脱硫脱硝技术的研究和应用具有重要意义。

低温SCR脱硝联合氨气湿法脱硫

低温SCR脱硝联合氨气湿法脱硫技术首先进行脱硝,然后进行余热回收,最后进行脱硫。该技术使用条件为烟气温度超过℃,如果温度小于℃,还原剂很容易和烟气中的SO2反应形成硫酸铵,附着在脱硝催化剂表面,降低脱硝效率甚至造成催化剂失效。因此,应通过燃烧器系统加热烟气温度超过℃。采用氨水湿法进行脱硫,气液实现大面积接触提高脱硫效率。但该方法占地面积大,投资大,需增设加热系统提高了运行费用。

活性炭法

活性炭法利用活性炭的催化功能和吸附性能进行脱硫脱硝。烟气首先经过预热锅炉回收热量,再进行冷却降温后送入吸附装置。吸附塔主要有两级,先进行脱硫,再进行脱硝。脱硫过程中,烟气中的SO2被活性炭吸附至其表面,进行催化氧化。脱硝过程中,氮氧化物被活性炭吸附至表面,和氨气进行反应形成水和氮气。活性炭再生后能够循环使用。该方法技术操作简单,设施占地小,投资小,能实现高效率脱硫脱硝,且活性炭能通过再生进行循环使用。

双氨(铵)法

双氨(铵)法一体化脱硫脱硝塔中,在调节浓氨水pH值情况下,烟气中的SO2和游离氨发生反应,形成(NH4)2SO4。在O的氧化作用下,烟气中的NO部分被氧化成NO2,二者以适当比例和氨水中的游离氨形成NH4NO。脱硫脱硝循环液经氧化处理后送至硫铵系统,形成(NH4)2SO4和NH4NO。该方法占地面积小,投资低,脱硫脱硝剂主要为自产余下的氨水和浓氨水,原材料价格低廉且供应可靠。但设备需要具有较高的防腐性,且臭氧发生设备电耗偏高。

五、脱硫技术的智能化与自动化

随着信息技术的不断发展,智能化和自动化已经成为工业领域的重要趋势。在烟气脱硫领域,通过引入先进的传感器、控制系统和数据分析技术,可以实现脱硫过程的实时监测、优化控制和故障诊断。智能化脱硫系统能够自动调整运行参数,确保脱硫效率的稳定性和可靠性。同时,数据分析技术还可以对脱硫过程进行深度挖掘,发现潜在的问题和优化空间,为技术的持续改进提供有力支持。

六、脱硫副产物的资源化利用

烟气脱硫过程中产生的副产物,如石膏等,具有一定的资源价值。传统的处理方式往往将这些副产物作为废弃物处理,不仅占用了大量土地资源,还可能对环境造成二次污染。因此,开发新的资源化利用途径成为烟气脱硫技术的重要发展方向。例如,可以将脱硫石膏用于建筑材料、土壤改良等领域。脱硫石膏具有良好的物理性能和化学稳定性,可以作为水泥的缓凝剂、石膏板的原料等,实现其经济价值的最大化。

七、结论

焚烧炉的烟气脱硫技术对于减少大气污染具有重要意义。湿法脱硫技术具有脱硫效率高、技术成熟等优点,但系统复杂、投资和运行费用高。干法脱硫技术设备简单、无污水废酸排出,但脱硫效率低、反应速度慢。半干法脱硫技术



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