浅析烟气中二氧化硫的去除技术

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 浅析烟气中二氧化硫的去除技术 【摘 要】在深入研究了煤燃烧 过程中发生的一系列 SO2 生成的化学反 应后，提出了以生石灰为固硫剂将硫固 定在灰渣中的固硫技术和以石灰水为吸 收液将二氧化硫吸收后变为亚硫酸盐沉 淀于石灰水中的麻石水膜除尘器的脱硫 技术，从而使烟气中的二氧化硫气体得 到有效去除。 中国论文网 /5/view-4974380.htm 【关键词】烟气；二氧化硫；去 除 煤在燃烧过程中，有大量的烟气 排出，同时伴随着 SO2 气体排放，会对 大气环境造成严重污染。在人口密集工 业发达的大城市，每年都会出现程度不 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 同的酸雨，已直接影响着人民的生活和 健康，因此烟气中 SO2 去除是势在必行。 煤的脱硫技术，由于其工艺复杂，设备 庞大，费用高昂，还不太适应我国工业 发展状况，要取得普及可能困难较大， 但煤燃烧过程中将硫大部分固定在煤渣 之中和烟气排放过程中充分利用麻石除 尘器的脱硫作用未尝不是一种技术上简 单、投资少、管理简便的治理方法。现 就这方面进行一些分析。 1、燃煤固硫技术 1.1 煤在燃烧过程中 SO2 的生成 反应 煤中的全硫份包括无机硫和有机 硫。有机硫通式为 R-S；无机硫有游离 态的硫及硫铁矿和硫酸盐中的硫，在高 硫份煤中，硫主要以硫铁矿的形式存在。 燃烧后的生成物质为 SO2。 一般来说，硫酸盐中的硫难于分 解出来 ，为不可燃烧硫，可直接进入 灰粉中，但在实际中，在高温下有些金 属硫酸盐是可以分解的。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 例如： CaSO4+CO2=CaO+CO+SO2+O2 2CaSO4=2CaO+2SO2+O2 1.2 SO2 在燃烧炉和烟道内的变 化 煤在燃烧过程中产生的 SO2 在燃 烧炉、灶和烟道内要发生一系列复杂的 物理变化和化学变化，归纳起来，主要 可分为以下两大类：SO2 的氧化反应。 SO2 的氧化反应主要是在金属氧化物、 金属盐类和其他粉尘的接触催化作用下 转化为 SO3 或硫酴盐。铁的氧化物和其 它一些金属氧化物更有利于 SO2 氧化为 SO3 的反应的进行。有专家指出，烟尘 中的颗粒催化 SO2 的氧化反应，可将 SO2 转化为 SO3 的转化率提高到 50% 甚至更高。 SO2 转化为 SO3 还与 NO 有关， NO 作为催化剂其反应如下： 2SO2+O22SO3（无 NO 存在） 慢 2NO+O22NO2 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 2NO+SO22NO+SO3（NO 存 在）快 烟气中飞灰对 SO2 的吸附，煤 在燃烧过程中产生的多种粉尘，这类粉 尘粒度小，表面积大，容易形成表面能 量极大的不稳定体系，粉尘颗粒的成份 主要是多种极性金属氧化物。在高温情 况下的多相体系中，这些细小的极性金 属氧化物与极性非金属氧化物 SO2 分子 依靠分子之间作用力极易发生化学吸附， 降低表面能量，使体系处理稳定状态而 降沉。所以这些尘粉起的是吸附的作用。 实验证明：尘粒中的碱性物质， 一般是 K2O、Na2O 、CaO、MgO 等， K2O、Na2O 在烟尘中能形成比较稳定 的化合物，不会与 SO2 作用，故不能起 到脱硫的作用，烟尘中起脱硫作用的成 分是“活性”CaO 和 MgO，所谓活性是 指 CaO、MgO 这些碱性金属氧化物， 在较低的 PH 值水溶液中能溶解，能与 吸收的 SO2 分子反应生成难溶于水的钙 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 盐、镁盐沉淀，使其水溶解对 SO2 溶解 不出现平衡，从而实现一定程度上的脱 硫效果。 1.3 固硫原理 固硫就是把煤中硫燃烧时氧化生 成的 SO2 用固硫剂以硫酸盐的形式固定 在煤渣中。 工业锅炉燃煤温度一般不会超过 1100，煤中的硫份有机硫、无机硫 （硫铁矿硫）几乎都被氧化为 SO2，而 CaSO4 的分解温度高于 1200，锅炉 燃烧温度不会使之分解。因此将 CaO 作为固硫剂加入燃煤之中，既经济又实 惠。最先生成 CaSO3，再氧化生成 CaSO4，但温度在 760以上，CaSO3 生成量较少。最先生成 SO3 再生成 CaSO4，但 SO2 生成 SO3，必须在催化 剂作用下才能快速生成，这是提高固硫 率的关键，为些选用 Fe2O3 作催化剂 （价廉、易得且本身也有固硫作用） 。 CaO 、SO2、O2 在催化剂作用下直接 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 生成 CaSO4，但可能性小。由于固硫是 靠化学反应来完成的，它受到温度催化 剂等因素的影响比较大，因此只有解决 好各种因素的影响才能达到较好的固硫 效果，把硫以 CaSO4 的形式固定在灰 渣中。 2、有效利用麻石除尘器的除硫 作用 经过固硫过程虽然取得了很好的 除硫作用，但由于各种因素的影响，往 往很难达到理想效果。因此经过固硫后 的烟气中还有部分硫以 SO2 排出。对这 部分 SO2 气体我们充分利用麻石水膜除 尘器的脱硫作用，便可达到相当好的除 硫效果。 2.1 水膜促进 SO2 转化为 SO3 SO2 和 SO3 都易溶于水，但 SO2 在水中溶解性要远小于 SO3，且 SO2 溶于水中时，极易分解。麻石除尘 器除硫主要依靠水吸收 SO2 作用，因此 将 SO2 转化为 SO3 更有利于水的吸收。 一般麻石除尘器都装有水膜，这对 SO2 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 转化为 SO3 很有利，有实验证明，湿度 对 SO2 转化为 SO3 有重要影响，相对 湿度低于 40%转化速度缓慢，相对湿度 高于 70%转化速度明显加快，因此在水 膜作用下有相当部分 SO2 转化为 SO3 进而再被水吸收生成硫酸，提高除硫效 率。 2.2 水膜稳定性对 SO2 吸收的影 响 水膜的稳定性，水膜除尘器中水 膜的流动状态怏各于薄层流体在重力作 用下，沿垂直壁面运动。其流动状态可 分为层流波动层注解，湍流及波动湍流 几种。在低雷诺数下（Re30）水膜流 动呈层流状态，这时膜是等厚度的界面 是平静的。SO2、SO3 能充分与水分子 接触生成酸，吸收的效果极佳。当 30Re50 时，产生了波动流动状态， 水膜除了在铅直方向的前进运动外还出 现了不均匀，对吸收效果有影响，但影 响较小。当 250Re500 时，层流将完 全转变为湍流。这对 SO2、SO3 的吸收 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 影响较大。部分 SO2、SO3 分子与水分 子接触时间短来不及反应就进入排气烟 道排出。既影响水膜对 SO2、SO3 的吸 收，也使除尘效率降低。 因此保持水膜稳定很重要。水膜 稳定除了与雷诺数有关外，液膜厚度也 是影响其稳定性的一个重要原因。当液 膜厚度很小时，水膜被拉成小液滴，这 将会对水膜的除尘及降温性能产生不好 的影响，据文献介绍，为防止以上情况 的发生和防止尘粒撞击水膜后又被弹出， 水膜应保持一定的厚度，一般不小于 0.2-0.3mm。同时为保证水膜的稳定性， 液气比应在 1.0L/m3 左右。 2.3 石灰水吸收性 由于 SO3 极易吸收水分，在空气 中强烈冒烟，溶于水生成硫酸并放出大 量热。这大量热使水蒸发，所产生的水 蒸气和 SO3 结合形成硫酸的酸雾。影响 吸收的效果，所以用石灰水吸收效果更 佳。实践表明用石灰水膜的麻石除尘器 SO2 除去效率可达到 70%-80%左右。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 3、建议 3.1 在煤燃烧中加入石灰和粉状 Fe2O3 固硫效率最高。 3.2 Fe2O3 作用主要是加快 CaO+SO2CaSO3 的反应速度。CaSO3 在高温下很快氧化生成 CaSO4，所以