湿法烟气脱硫技术的研究现状与进展.doc

1.研究背景 众所周知，二氧化硫是当今人类面临的主要大气污染物之一，根据15年来60多个国家监测获得的统计资料显示，由人类制造的二氧化硫每年达1.8亿吨，比烟尘等悬浮粒子1.0亿吨还多，己成为大气环境的第一大污染物。 在我国的能源结构中，能源结构中煤炭所占比例高达73%，石油为21%，天然气和水能仅占2%和4%。这个比例在一个相当长的时期内不会有根本性的改变。而据对主要大气污染物的分类统计分析，在直接燃烧的燃料中，燃煤排放的大气污染物数量约占燃烧排放总量的96%，大气中90%S02，71%CO，85%的CO2，70%的NO以及70%的粉尘来自煤炭的直接燃烧。因此，我国的大气环境污染仍然以煤烟型为主，主要污染物是二氧化硫和烟尘。目前我国S02年排放量连续超过2000万吨，超过欧洲和美国，使我国成为世界S02排放第一大国。 二氧化硫污染对人类造成的危害己被世人所知，二氧化硫的污染属于低浓度、长期的污染，它的存在对自然生态环境、人类健康、工农业生产、建筑物及材料等方面都造成了一定程度的危害。S02污染排放问题已成为制约我国国民经济发展的一个重要因素，对S02排放的控制与治理己刻不容缓。其中，火力发电机组二氧化硫排放量的削减更成为了重中之重。 与此同时，气候变暖也已经成为一项全球性的环境问题,受到了许多国家的关注。人类活动所释放的二氧化碳是导致全球变暖的最重要的温室气体。其中火电厂燃用矿物燃料所释放的CO2,是全球二氧化碳浓度增加的主要原因之一。 随着我国经济的快速发展，控制能源消耗造成的环境污染，特别是控制燃煤造成的二氧化硫污染和二氧化碳的排放成为保证社会和经济可持续发展的迫切要求。 烟气脱硫是目前世界上唯一大规模商业化应用的脱硫方式，是控制酸雨和二氧化硫污染的主要技术手段。湿法石灰石一石膏烟气脱硫作为一种相对较成熟、脱硫效率较高的脱硫技术，得到了广泛的应用。石灰石- 石膏湿法烟气脱硫因其脱硫效率高、工艺成熟、安全性可靠性高、系统运行稳定、维护简单、投资成本与运行成本较低、脱硫副产物可综合利用等优势而成为目前火电厂烟气脱硫最常采用的工艺。世界各国的湿法烟气脱硫工艺流程、形式和机理大同小异，主要是使用石灰石(CaCO3）、石灰（CaO)等浆液作洗涤剂，在反应塔中对烟气进行洗涤，从而除去烟气中的SO2。 2.湿法石灰石/ 石膏脱硫工艺原理 当采用石灰为吸收剂时，石灰粉经经破碎磨细成粉状后加水搅拌制成吸收浆。在吸收塔内，吸收浆液与烟气接触混合，烟气中的So2与浆液中的碳酸钙进行化学反应、再通过鼓入空气氧化，最终产物为石膏。脱硫后的烟气经除雾器除去带出的细小液滴，经换热器加热升温后排人烟囱。脱硫石膏浆经脱水装置脱水后回收。 石灰或石灰石法主要的化学反应机理为： 2CaSO3+O2=2CaSO4 石灰石/石膏湿法脱硫工艺流程图 石灰／石灰石法是世界上应用最多的一种FGD工艺，对高硫煤，脱硫率可在90%以上，对低硫煤，脱硫率可在95%以上。 3. 影响脱硫效率的因素 3.1 吸收塔浆液PH 高PH值的浆液有助于SO2的吸收，而低PH值的浆液有助于Ca2+析出，二者互相对立。因此控制浆液PH值的大小，对其脱硫效率有着重要意义。 浆液PH值的变化是个缓慢的过程，不可能通过控制供给浆液马上达到理想的数据。随着煤质和负荷的变化，随着烟气流量的递增，脱硫效率下降。同样，烟气流速提高，烟气对喷淋浆液的浮力增大，增加了烟气与浆液的接触时间，反而提高了脱硫效率；烟气流速低，随有利于SO2吸收，但伴随烟道阻塞等问题。 另外，石灰石浆液密度1130Kg/m3时，混合浆液中CaCO3 和CaSO4·2H2O的浓度达于饱和，CaSO4·2H 2O对SO 2的吸收有抑制作用，脱硫效率有所下降；而浆液密度1075 Kg/m3 时, CaSO4·2H2O含量较低，CaCO3 的相对含量升高，此时如果排出，将浪费浆液石灰石。建议密度范围1075 Kg/m3～1130Kg/m3。 吸收塔石灰石给料系统为闭合控制回路，该闭合控制回路根据烟气中实际的SO2量以及根据吸收塔浆液的pH值来控制石灰石浆液供给电动阀门。 高PH值浆液中有较多的CaCO3存在，对脱硫有益，但PH5.8后脱硫率反而降低，Ca2+析出越来越困难；低PH值能促使石灰石溶解，但不利于脱硫，也易造成设备酸性腐蚀。因此，建议PH值控制在5.5～5.8之间。 3.2 石灰石活性 石灰石是由碳酸钙所组成的沉积岩，常见的杂质是MgCO3、SiO2、Al2O 3、Fe2O3。在FGD系统运行条件下，部分MgCO3 可溶解，而绝大多数金属氧化物即使在强酸中也不溶解。石灰石中的MgCO3 主要以两种形式存在：纯MgCO3 和白云石。溶解的MgCO3可提高S02 吸收效率，但Mg2+浓度过高将影响副产物的沉淀