論鍋爐煙氣SO2污染及控制技術(shù)論文
論文關(guān)鍵詞:煙氣;SO2;控制
論文摘要:我國的能源以燃煤為主,燃燒過程中產(chǎn)生嚴(yán)重污染。本文分析了鍋爐煙氣SO2污染的產(chǎn)生;提出了控制燃煤SO2污染的三種途徑;討論了煙氣脫硫技術(shù)。
我國的能源以燃煤為主。占煤炭產(chǎn)量75%的原煤用于直接燃燒,燃燒過程中產(chǎn)生嚴(yán)重污染,如煙氣中的CO2產(chǎn)生溫室效應(yīng),SOX導(dǎo)致形成酸雨,NOX引起酸雨、破壞臭氧層以及產(chǎn)生化學(xué)煙霧。1995年國家頒布了新的《大氣污染防治法》,并劃定了SO2污染控制區(qū)及酸雨控制區(qū),各地對SO2的排放控制越來越嚴(yán)格,并且開始實(shí)行SO2排放收費(fèi)制度。隨著人們環(huán)境意識的逐漸增強(qiáng),減少污染源,凈化大氣,保護(hù)人類生存環(huán)境的問題,正在被億萬人們所關(guān)心和重視。尋求解決這一污染源的措施,已成為當(dāng)代科技研究的重要課題之一。因此,治理鍋爐煙氣具有十分重要的意義。
1鍋爐煙氣的污染
1.1鍋爐內(nèi)煤的燃燒過程
在煤的燃燒過程中,當(dāng)煤塊受熱后溫度達(dá)100℃,煤中水分就逐漸被烘干。當(dāng)煤塊溫度繼續(xù)升溫時(shí),在煤尚未與空氣作用的條件下,煤開始干熘出碳氧化合物及少量的氫和一氧化碳,這些氣體的混合物叫揮發(fā)物(著火250～700℃)。當(dāng)溫度不斷升高,揮發(fā)物逸出的量不斷增多,煤粒周圍的'揮發(fā)物在一定的溫度條件下,遇到空氣中的氧就開始著火燃燒,在煤粒外層形成黃色明亮的火焰。煤中的揮發(fā)物全部逸出后,所剩下的固態(tài)物質(zhì)就是焦炭。當(dāng)煤塊周圍的揮發(fā)物燃燒時(shí),放出大量的熱將焦炭加熱到紅熱狀態(tài),為焦炭的燃燒創(chuàng)造了條件。焦炭是煤的主要可燃物,它的燃燒是固體與氣體間進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng),它比揮發(fā)物難燃燒,如何創(chuàng)造焦炭燃燼的條件,關(guān)系到煤塊燃燒程度。綜上所述,固體燃料的燃燒都包括加熱干燥、干熘析出揮發(fā)物,形成焦炭燃燒和燃燼形成灰渣等4個階段。
1.2煤在燃燒過程中SO2的生成
煤中的全硫分包括無機(jī)硫和有機(jī)硫。在高硫分煤中,硫主要以硫鐵礦的形式存在。有機(jī)硫、游離狀態(tài)的硫和硫鐵礦中的硫皆為可燃性硫。硫燃燒生成SO2、SO3和H2O生成H2SO3。硫酸鹽中的硫難于分解出來,為不可燃燒硫,進(jìn)入灰分中。但在高溫下有些金屬的硫酸鹽是可以分解的。煤在燃燒過程中產(chǎn)生的SO2在鍋爐和煙道內(nèi)要發(fā)生一系列復(fù)雜的物理變化和化學(xué)反應(yīng):SO2的氧化反應(yīng)主要是在金屬氧化物、金屬鹽類和其它粉塵的接觸催化作用下轉(zhuǎn)化為SO3進(jìn)而轉(zhuǎn)化為H2SO4或硫酸鹽。在硫的轉(zhuǎn)化過程中,濕度對SO2的轉(zhuǎn)化率有重要的影響。相對濕度低于40%轉(zhuǎn)化速度緩慢,相對濕度高于70%,轉(zhuǎn)化速度明顯提高。
2、燃煤鍋爐煙氣脫硫技術(shù)及控制
煙氣脫硫方法可分為拋棄法和回收法兩大類。拋棄法是將吸收劑與SO2結(jié)合,形成廢渣,其中包括煙灰、CaSO4、CaSO3和部分水,沒有再生步驟、廢渣拋棄或作填充處理,其最大問題是污染問題未得到徹底解訣,只是將空氣污染變成固體污染;回收法是將吸收劑吸附SO2,然后再生或循環(huán)使用,煙氣中的SO2被回收,轉(zhuǎn)化成可出售的副產(chǎn)品如硫磺、硫酸或濃SO2氣體,回收效果較好,但成本較高、一般按使用的吸收劑或吸收劑的形態(tài)和處理過程的不同,將回收法分為干法煙氣脫硫、半干法煙氣脫硫和濕法煙氣脫硫三類。
2.1干法脫硫干法煙氣脫硫是用固體吸收劑(或吸附劑)吸收(或吸附)煙氣中SOX的方法,具有系統(tǒng)簡單、占地小、同時(shí)具有脫氮功能等優(yōu)點(diǎn),缺點(diǎn)是鈣利用率低,脫硫劑再生、更換費(fèi)用高。一般鈣硫比為2時(shí),脫硫效率可以達(dá)到70%,干法脫硫又有活性炭法、活性氧化錳法、接觸氧化法和還原法之分。如活性炭法就是利用活性炭的活性和較大的比表面積使煙氣中的SO2在活性炭表面上與水蒸汽反應(yīng)生成硫酸的方法。
2.2半干法煙氣脫硫半干法煙氣脫硫介于濕法和干法之間,脫硫劑以溶液的形式被噴入煙氣中,SOX與脫硫劑發(fā)生反應(yīng)的同時(shí),溶液的水分全部蒸發(fā)。一般鈣硫比為1.6時(shí),脫硫效率可以達(dá)到80%。半干法煙氣脫硫要求的控制水平較高,以使噴水量能全部蒸發(fā)。
2.3濕法煙氣脫硫濕法煙氣脫硫是用水或鈣鹽溶液作吸收劑吸收煙氣SOX的方法,一般鈣硫比為1時(shí),脫硫效率可以達(dá)到90%,缺點(diǎn)是須建立水循環(huán)系統(tǒng),防腐、煙氣脫水問題突出。濕法中由于所使用的吸收劑不同,濕法脫硫又有石灰石-石膏法、鈉法、氧化鎂法、氨和催化氧化法之分。如氨法就是用氨(NH3?H2O)為吸收劑吸收煙氣中的SO2,其濕灰(中間產(chǎn)物)為亞硫酸銨(NH4)2SO3和亞硫酸氫銨NH4HSO3。采用不同方法處理濕灰,還可回收亞硫酸銨(NH4)2SO3、石膏CaSO4?2H2O和單體硫S等副產(chǎn)物。由于回收系統(tǒng)工藝復(fù)雜、投資高等因素80%濕灰采用經(jīng)濟(jì)的拋棄法。
3結(jié)論
3.1目前我國燃煤鍋爐眾多,鍋爐煙氣脫硫治理難度大、存在問題多及造成污染嚴(yán)重,成為我國當(dāng)今令人關(guān)注的熱點(diǎn)之一。
3.2實(shí)現(xiàn)煙氣脫硫低成本的“經(jīng)濟(jì)化”目標(biāo)是煙氣脫硫技術(shù)發(fā)展的大趨勢。
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