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双碱脱硫技术在电厂烟气脱硫中的探讨
RSS 打印 复制链接 发布时间:2019-06-19 16:56:06

 摘  要:在烟气脱硫工艺中,湿法脱硫是重要的脱硫手段,而烟气脱硫技术由于自身的优势成为当前电厂烟气脱硫中的主要手段之一。本文总结了双碱脱硫的工艺及其优势。并结合当前国内双碱脱硫的应用现状,分析了目前制约该项技术进一步应用的问题,并提出了相应的解决途径。

一、引言

近些年来,酸雨产生的危害是有发生,导致了大量鱼类死亡、湖泊退化等现象,导致酸雨的原因方面很多,而普遍都认可的便是二氧化硫是酸雨的主要成分之一,而发电厂又常常被认为二氧化硫的主要排放源之一[1,2]。

因此,提高发电厂环保措施,特别是烟气脱硫工艺的提高,可以减少二氧化硫的排放量,进而控制酸雨的形成起到了重要作用。目前,在电厂烟气脱硫中主要有干法脱硫和湿法脱硫两类[3,4]。而湿法脱硫技术是采用液体的吸收剂进行脱硫,由于气液传质比干法的气固传质要更快,所以湿法在烟气脱硫中交往受欢迎。而在湿法脱硫中,双碱法脱硫工艺师当前较为广泛采用的工艺之一,钠钙双碱法是较为常用的脱硫方法之一,该法由于具有吸收效率高等特点在国外广为应用,像日本和美国目前已有50套以上的钠钙双碱法应用于电厂烟气的脱硫。本文结合电厂的基本情况详见论述了钠钙双碱法在烟气脱硫中的应用及相应的问题,本文的研究对电厂烟气脱硫有一定的总结意义。

二、双碱脱硫工艺

通常,在电厂烟气双碱脱硫工艺是相对于石灰/石灰石法来说的,石灰/石灰石法虽然脱硫率较高,但是存在着石灰石溶解问题易导致结垢堵塞吸收系统的管道等问题,而双碱法采用两种不同的脱硫剂即氢氧化钠(或碳酸钠)和石灰,该方法成功解决了结垢堵塞问题。

1.双碱脱硫工艺的基本原理

双碱脱硫工艺具体过程包括吸收脱硫和再生两步。为氢氧化钠(或碳酸钠)溶液为启动脱硫剂,该溶液作为循环脱硫液进入电厂的脱硫系统进行脱硫。吸收烟气的二氧化硫之后循环液进入沉淀池,通过沉淀等去除烟尘之后进入反应池,在反应池中投加石灰进行反应,置换出即氢氧化钠(或碳酸钠),再次进入循环脱硫系统。

2.双碱脱硫工艺的优点

双碱法脱硫技术作为一种湿法脱硫工艺与其他脱硫工艺具有非常明显的优势,表1列出了与部分脱硫工艺的对比。

从表1中可以归纳出双碱法脱硫的主要优点如下:

2.1吸收效率高。钠基吸收剂相对于钙基吸收剂直接吸收二氧化硫相比,钠基吸收剂吸收二氧化硫属于气膜控制,即液相吸收速度快,大大提高了吸收效率。

2.2产物溶解度大解决了结垢等问题。双碱脱硫工艺是在石灰法基础上的改进,由于生成的钠盐相对于钙盐更易容易水,解决了石灰脱硫技术这种钙基吸收生成溶解度小的钙盐导致管道或者脱硫塔的结垢进而导致堵塞的缺点。

2.3能耗较低。由于吸收剂的再生在脱硫塔之外的反应池进行,可以避免了脱硫塔的磨损和堵塞,可以提高运行稳定性,进而降低运行成本。

2.4无二次污染现象。

三、双碱脱硫工艺在国内的应用现状及主要问题

1.国内电厂烟气脱硫的应用现状

进入新世纪以来,二氧化硫的排放量逐年增多,而作为二氧化硫主要的贡献源的火力发电厂随着装机容量的增多,例如2005年我国火电装机容量达到5.08亿千瓦,这比2002年装机容量多出1倍多,二氧化硫的排放量增加了27.8%[5]。快速发展是导致SO2排放量增加的主要原因二氧化硫的排放也不断也不断增多,例如1998年火力发电厂的二氧化硫排放量占到全国总排放量的将近四成,但是到了2010年就达到了六成之多。

 

目前,为了减少二氧化硫的排放,各种脱硫工艺得到不断的发展,其中湿法脱硫占到了85%以上,在湿法脱硫中钠钙双碱法目前也成为较为普遍采用的脱硫工艺。在我国,双碱脱硫工艺工业化应用的单机规模最大的达到了100MW,成功的实例也很多。双碱脱硫技术是仅次于石灰石/石灰-石膏脱硫技术的湿法脱硫方法。

2.双碱法脱硫出现的问题

2.1烟气中亚硫酸盐去除不高导致烟囱腐蚀严重[6]

双碱法去除烟气中的二氧化硫的效率很高,但是对于其他含硫物质的去除效果并不明显,例如SO32-,而较低的去除率导致烟气中亚硫酸盐较多,在湿度较大的烟气中对烟囱和管道都会产生严重的腐蚀现象。近些年,在一些发电厂该种烟囱由于亚硫酸盐的腐蚀而出现问题的事情非常多。

2.2钠基脱硫剂消耗量大,成本高

目前,困扰双碱脱硫技术的主要问题是再生反应阶段,即亚硫酸钠置换形成新鲜吸收剂氢氧化钠的过程效率不高。这将直接导致大量的钠盐进入废水或者其他途径而消耗掉。这势必导致补充大量的新鲜钠基脱硫剂,这就增加了脱硫剂费用和运行成本。

2.3含硫废水和脱硫灰渣对环境产生危害

双碱法脱硫产生的脱硫废水和脱硫灰渣处理不当容易对环境产生危害。如脱硫废水在外环境中被硫酸盐还原菌还原成硫化物,会影响周围环境水体的水质。脱硫灰渣处理不当容易引起空气扬尘。

四、有关问题的解决方法

1.针对腐蚀问题,应优化工艺和提高烟气输送管道和烟囱的设计

主要包括:工艺上提高除雾器的去除效果,减少烟气湿度;提高烟囱和管道的防腐质量;采用效果更好的防腐材料。

2.改进双碱脱硫工艺提高石灰置换成亚硫酸盐的效率

例如,采用更搞笑的置换反应器以提高置换率,减少钠基脱硫剂的补充量;工艺上优化操作参数,如反应器的搅拌速度的优化提高传质。

3.采用更加有效的环保措施

针对含硫废水提出回用处理措施,提高回用率甚至提出废水的零排放;针对灰渣要做到及时清理,将灰渣综合利用等。

五、展望

目前,在发电厂烟气脱硫工艺中,由于各种原因仍然以石灰石/石灰-石膏脱硫为主,然后双碱法脱硫工艺由于具有更大的优势,其必将在脱硫工艺中占到更大的比例。在当前环保意识提高和环保政策严格的情况下,应该建立健全烟气脱硫的法律、法规和执法力度,并提高企业的环保意识,并合理的利用烟气脱硫工艺,特别是从众多的烟气脱硫工艺中选出更加合理的方法,并在实际运行过程中不断优化,更好的减少二氧化硫的排放,以便减少酸雨对环境的危害。

 

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