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    淺析煙氣中二氧化硫的去除技術

    點擊次數:2040 發布時間:2016-03-21

    煤在燃燒過程中,有的煙氣排出,同時伴隨著SO2氣體排放,會對大氣環境造成嚴重污染。在人口密集工業發達的大城市,每年都會出現程度不同的酸雨,已直接影響著人民的生活和健康,因此煙氣中SO2去除是勢在必行。

    一、燃煤固硫技術

    (一)煤在燃燒過程中SO2的生成反應

    煤中的全硫份包括無機硫和有機硫。有機硫通式為R-S;無機硫有游離態的硫及硫鐵礦和硫酸鹽中的硫,在高硫份煤中,硫主要以硫鐵礦的形式存在。燃燒后的生成物質為SO2。

    一般來說,硫酸鹽中的硫難于分解出來 ,為不可燃燒硫,可直接進入灰粉中,但在實際中,在高溫下有些金屬硫酸鹽是可以分解的。例如:CaSO4+CO2=CaO+CO+SO2↑+O22CaSO4=2CaO+2SO2↑+O2

    (二)SO2在燃燒爐和煙道內的變化

    煤在燃燒過程中產生的SO2在燃燒爐、灶和煙道內要發生一系列復雜的物理變化和化學變化,歸納起來,主要可分為以下兩大類:SO2的氧化反應。SO2的氧化反應主要是在金屬氧化物、金屬鹽類和其他粉塵的接觸催化作用下轉化為SO3或硫酴鹽。鐵的氧化物和其它一些金屬氧化物更有利于SO2氧化為SO3的反應的進行。有資料報道,在1400℃時SO2的生成率可達99%;但其中只有14%轉化為SO3。有指出,煙塵中的顆粒催化SO2的氧化反應,可將SO2轉化為SO3的轉化率提高到50%甚至更高。

    SO2轉化為SO3還與NO有關,NO作為催化劑其反應如下:

    2SO2+O2—→2SO3(無NO存在)慢

    2NO+O2—→2NO2

    2NO+SO2—→2NO+SO3(NO存在)快

    煙氣中飛灰對SO2的吸附,煤在燃燒過程中產生的多種粉塵,這類粉塵粒度小,表面積大,容易形成表面能量極大的不穩定體系,粉塵顆粒的成份主要是多種極性金屬氧化物。在高溫情況下的多相體系中,這些細小的極性金屬氧化物與極性非金屬氧化物SO2分子依靠分子之間作用力極易發生化學吸附,降低表面能量,使體系處理穩定狀態而降沉。所以這些塵粉起的是吸附的作用。

    實驗證明:塵粒中的堿性物質,一般是K2O、Na2O、CaO、MgO等,K2O、Na2O在煙塵中能形成比較穩定的化合物,不會與SO2作用,故不能起到脫硫的作用,煙塵中起脫硫作用的成分是“活性”CaO和MgO,所謂活性是指CaO、MgO這些堿性金屬氧化物,在較低的PH值水溶液中能溶解,能與吸收的SO2分子反應生成難容于水的鈣鹽、鎂鹽沉淀,使其水溶解對SO2溶解不出現平衡,從而實現一定程度上的脫硫效果。

    (三)固硫原理

    固硫就是把煤中硫燃燒時氧化生成的SO2用固硫劑以硫酸鹽的形式固定在煤渣中。將CaO作為固硫劑加入燃煤之中,既經濟又實惠。同時,煤中硫轉變成SO2后,再生成CaSO4有三個途徑。①成CaSO3,再氧化生成CaSO4,但溫度在760℃以上,CaSO3生成量較少。②成SO3再生成CaSO4,但SO2生成SO3,必須在催化劑作用下才能快速生成,這是提高固硫率的關鍵,為些選用Fe2O3作催化劑(價廉、易得且本身也有固硫作用)。③CaO、SO2、O2在催化劑作用下直接生成CaSO4,但可能性小。由于固硫是靠化學反應來完成的,它受到溫度催化劑等因素的影響比較大,因此只有解決好各種因素的影響才能達到較好的固硫效果,把硫以CaSO4的形式固定在灰渣中。

    二、有效利用麻石除塵器的除硫作用

    經過固硫過程雖然取得了很好的除硫作用,但由于各種因素的影響,往往很難達到效果。因此經過固硫后的煙氣中還有部分硫以SO2排出。對這部分SO2氣體我們充分利用麻石水膜除塵器的脫硫作用,便可達到相當好的除硫效果。

    (一)水膜促進SO2轉化為SO3

    SO2和SO3都易溶于水,但SO2在水中溶解性要遠小于SO3,且SO2溶于水中時,極易分解。麻石除塵器除硫主要依靠水吸收SO2作用,因此將SO2轉化為SO3更有利于水的吸收。一般麻石除塵器都裝有水膜,這對SO2轉化為SO3很有利,有實驗證明,濕度對SO2轉化為SO3有重要影響,相對濕度低于40%轉化速度緩慢,相對濕度高于70%轉化速度明顯加快,因此在水膜作用下有相當部佞SO2轉化為SO3進而再被水吸收生成硫酸,提高除硫效率。

    (二)水膜穩定性對SO2吸收的影響

    水膜的穩定性,水膜除塵器中水膜的流動狀態怏各于薄層流體在重力作用下,沿垂直壁面運動。其流動狀態可分為層流波動層注解,湍流及波動湍流幾種。在低雷諾數下(Re<30)水膜流動呈層流狀態,這時膜是等厚度的界面是平靜的。SO2、SO3能充分與水分子接觸生成酸,吸收的效果。當30  因此保持水膜穩定很重要。水膜穩定除了與雷諾數有關外,液膜厚度也是影響其穩定性的一個重要原因。當液膜厚度很小時,水膜被拉成小液滴,這將會對水膜的除塵及降溫性能產生不好的影響,據文獻介紹,為防止以上情況的發生和防止塵粒撞擊水膜后又被彈出,水膜應保持一定的厚度,一般不小于0.2-0.3mm。同時為水膜的穩定性,液氣比應在1.0L/m3左右。

    (三)石灰水吸收性

    由于SO3極易吸收水分,在空氣中強烈冒煙,溶于水生成硫酸并放出熱。這熱使水蒸發,所產生的水蒸氣和SO3結合形成硫酸的酸霧。影響吸收的效果,所以用石灰水吸收效果更佳。實踐表明用石灰水膜的麻石除塵器SO2除去效率可達到70%-80%左右。

    三、建議

    (1)在煤燃燒中加入石灰和粉狀Fe2O3固硫效率高。

    (2) Fe2O3作用主要是加快CaO+SO2→CaSO3的反應速度。CaSO3在高溫下很快氧化生成CaSO4,所以Fe2O3的加入提高了固硫反應,從而提高固硫率,不需追求SO2轉化SO3的轉化率。

    (3)磨石水膜除塵器,水膜的穩定性對吸收SO2很重要。除塵器注水應改為10%左右的石灰水,可加快SO2、SO3的吸收反應從而提高SO2的去除率,總之,麻石水膜除塵器有去除SO2的作用。在滿足要求的情況下應盡量采用。

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