经典脱硫工艺.doc

经典脱硫工艺空气净化技术:1、经典工艺 ()是目前世界上唯一大规模商业应用的方式,也是最经济切实可行的方法。迄今为止,世界各国研究开发的技术估计超过了200多种,目前成熟可行的有十多种。通常按照脱硫剂和脱硫产物的干湿状态分为湿法、半干法和干法。 1.1湿法脱硫 这是目前较成熟、运行较稳定的方法。由于是气液反应,脱硫反应速率快、效率高、脱硫剂利用率高。但由于其处理量大,运行成本也较高。 1.1.1石灰石-石灰法。 是以石灰石或石灰的浆液为脱硫剂,在吸收塔内对2进行洗涤吸收的方法,其产物为3和4。石灰石系统的最佳操作条件值为5.8-6.2,而石灰系统的最佳值为8。由于原料中的()2或3沉积或结晶析出、反应产物3和4的结晶析出等,所以其最大的难点是吸收塔结垢和堵塞问题。为了解决这个问题,现在石灰石-石灰法已被石灰石-石膏法所代替。 1.1.2石灰石-石膏法。 是以空气鼓入吸收塔,使得3氧化为4(石膏),由于其鼓入气体使料液更为均匀,脱硫率更高,其堵塞和结垢的几率大大降低。此法的最大优点是石灰石来源广、价格低,而生成的石膏可用于和钙塑材料。其缺点是系统管理操作复杂、初期投资较大。 1.1.3双碱法。此法种类较多,实际上是为了克服石灰法易结垢的缺点,主要是钠碱双碱法。即采用3或溶液为第一吸收液,再用石灰石或石灰溶液为第二碱液使之,后溶液继续循环使用。此法得到的2仍以3或4的形式沉淀出来。由于其产物的生产过程在吸收塔外,所以避免了结垢和堵塞。 1.1.4氧化镁吸收法。除了+对2有吸收作用外,、2和等对2也有吸收作用。此法具有代表性的工艺有基里洛()法和凯米克()法。基里洛法是用吸收性能好且易的、为吸收剂,吸收烟气中的2。凯米克法是用的水溶液()2吸收烟气中的2,吸收液再生后可继续循环使用。我国氧化镁资源丰富,而且可再生,成本相对较低,吸收后得到高浓度2气体,适宜于制造硫酸或固态硫磺。由于镁还是会有损失,易造成二次污染。1.1.5钠碱吸收法。本法是用、23和23的水溶液为吸收剂,吸收烟气中的2。其中使用最多的是威尔曼-洛德(-)法,是美国和日本应用较多的脱硫方法。此法实际上是采用23和3混合液为吸收剂。当吸收剂中3浓度达到80%-90%时,就要对吸收剂进行再生,可获得较高浓度的2和23。再生后的23可用于循环使用,2可用于生产硫酸。对烟气的吸收效率可达到90%以上。此法具有吸收速度快、运转时不易堵塞等优点。 除以上方法外,湿法还包括氨法、碱式硫酸铝法、水和稀酸吸收法等。这些方法由于吸收效率不高,应用范围较窄。 1.2半干法脱硫。 是利用显热蒸发吸收液中的水份,使最终产物为干粉状,得到废渣较难利用,一般抛弃处理。 1.2.1炉内喷钙湿活化()法。 此法是由芬兰和联合开发的。是在传统炉内喷钙法基础上增加了活化反应器,并促进喷水增湿。由于其脱硫效率可达到75%-80%左右,较适合于中小机组和老电厂改造。 1.2.2旋转喷雾干燥()法。 此法是利用喷雾干燥的原理,将吸收剂(如石灰浆液)雾化喷入吸收塔内,使得吸收剂与烟气中的2发生化学反应。得到的固体以废渣形式排出。法系统简单、投资较低,不会结垢和堵塞,但其效率略低于湿法。 1.3干法脱硫。 传统是用石灰苏打(-23)干粉来除去烟道内所含的2。从而得到干粉状钙盐和钠盐及未反应的干燥粉尘的混合产物的方法。此法可以达到自动控制的目的,但效率不及湿式脱硫法,可靠性也还有待提高。 2、新工艺发展现状。 由于传统工艺存在效率低、操作复杂等特点,在科技的发展和环保要求下,许多国家已不局限于传统经典工艺。所以,新工艺不断被研究开发出来。 2.1荷电干式喷射脱硫()法。 此法是美国开发的技术。其技术核心是吸收剂以高速通过高压静电电晕充电区,得到强大的静电荷后,被喷射到烟气中,扩散形成均匀的悬浮状态。由于粒子表现的电晕,增强了活性、缩短了反应时间,从而有效提高了反应效率。此法投资及占地仅为传统湿法的10%和27%。但其脱硫效率相对较低。 2.2电子束照射()法。 其原理是在烟气进入反应器之前先加入氨气,然后在反应器中用电子加速器产生的电子束照射烟气,使水蒸气与氧等分子激发产生氧化能力强的自由基,这些自由基使烟气中的2很快氧化,产生硫酸。再和氨气反应形成硫酸氨。其主要特点是系统简单,操作方便,过程易于控制,副产物可用于生产化肥。脱硫成本低于传统方法。但此法需要大功率、长期温度的电子枪,同时需要防辐射屏蔽。 2.2.3脉冲电晕等离子体()法。 是日本专家增田闪一在法的基础上提出的。由于省去了昂贵的电子束加速器,避免了电子枪寿命短和射线屏蔽等问题。所以世界许多科学家竞相研究。它是靠脉冲高压电源在普通反应器中形成等离子体,产生高能电子。此法设备简单,操作简便,投资是法的60%。除以上介绍的以外,近年发展的新工艺还有公司开发的新型集成半干式脱硫()法,适合于海边工厂的海水脱硫工艺、常温精脱硫工艺等。 3、工艺的比较与选择。 无论选择何种工艺,其经济上总是要亏损的,但它保护了环境,产生了社会效益。通常在考虑选择工艺时,要求在满足排放标准的情况下,尽可能降低成本,其中包括一次投入成本和运行成本;同时还要考虑二次污染和产物处理。所以通常要根据具体的情况来选择不同的方法。 4、新工艺发展趋势。 当今我国脱硫技术还是依靠国外进口设备为主。国产化的设备还处在60年代水平。从各项分析表明,国外最新脱硫技术研究主要有以下几个特点。 4.1除尘、脱硫、脱氮一体化。 由于硫氧化物、氮氧化物同是国家限制排放的污染物,而分开处理明显增加了设备的投资和空间的占用。所以,一体化也势在必行。法现在已经可以达到同时脱硫脱氮的目。但脱氮效率仅20%左右。还有待改善。 4.2自动化技术更加明显。 最新的几个脱硫工艺更多的是向干法脱硫方向发展,而干法脱硫是最容易达到自动化目的。这也是向社会不断发展的电子技术靠拢。相应的,其科技含量也将越来越高。 4.3生产成本不断下降。 可以看出新工艺的脱硫成本相对较低,在这个讲究经济效益的时代要想不被淘汰,其各项成本应越低越好。由于我国现存工业公司对污染控制更多还是靠国家强制执行,没有自我改善的意识,所以估计在很长一段时间内,我国还很难改变从国外进口先进设备的现状。而何时能够实现国产化,何时才能真正把烟气脱硫的成本降下来有待进一步研究。 膜分离技术在水处理中的应用1、引言 水是人类赖以生存的重要自然资源。全球水环境质量的严重恶化和经济的高速发展，迫切要求适合时代发展的污水资源化技术，以缓解水资源的短缺状况，水资源短缺已成为制约社会发展的瓶颈。因此，近年来各种新型、改良型的高效废水处理技术应运而生。其中，膜技术以其高效、节能、设备简单、操作方便等特点，在水处理领域中的应用越来越广泛。比如2008年，北京要实现绿色奥运的几项举措都将应用到膜技术。国外有专家把膜技术的发展称为“第三次工业革命”，作为21世纪最有前途的高新技术之一。 2、膜分离技术的工作原理 膜分离技术，是利用一张特殊制造的，有选择透过性的薄膜，在外力推动下对混合物进行分离、提纯、浓缩的一种新型分离技术，是根据混合物的物理性质的不同用过筛的方法将其分离，或根据混合物的不同化学性质分离开物质。物质通过分离膜的速度（溶解速度）取决于进入膜的速度和进入膜的表面扩散到膜的龙眼、另一表面的速度（扩散速度）。而溶解速度完全取决于被分离于膜材料之间化学性质的差异，扩散速度除化学性质外还与物质的分子量有关，速度越大，透过膜所需的时间越短，混合物中各组分透过膜的速度相差越大，则分离效率越高。 3、膜分离技术在水处理中的应用 3.1膜分离技术在城市污水深度处理中的应用 城市污水深度处理和回用开始于20世纪60年代。城市污水具有量大、集中、水质较为稳定的特点，是一种潜在的水资源。城市污水深度处理通常以污水处理厂的二级或三级排放液为水源，用反渗透（ro）对它进行最后的脱盐，脱cod、bod以及微量有机物和重金属离子的脱除，出水水质可达到饮用水标准。但由于某些主观原因，目前大多不直接用作饮用水。国外常将其注入地下蓄水层或淡水水库进行自然净化（通常需存放两年），也有用作工业冷却水，锅炉用水等非饮用目的。城市缺水制约着经济的发展，把城市的二级出水进行处理后再生回用是解决水源短缺的一条途径。二级排放液在进ro装置前需进行预处理，以使进水水质符合ro装置的使用要求。预处理的好坏是ro技术应用成败的关键。现在，ro前采用mf或uf预处理的深度水处理过程已成为非直接饮用水回用工程中城市废水处理的工业标准，国内外都在积极地采用膜技术大规模地把城市污水开发为新的水资源。我国采用“微絮凝纤维过滤+膜滤”对洗浴废水进行了研究，试验表明，此工艺具有出水稳定、占地面积小的特点。天津经济技术开发区污水处理厂引进挪威sbr序批式活性污泥法先进工艺，每天可提供10万吨二级生化处理出水作为水源，使污水深度处理后回用成为可能。我国的城市污水再生回用并不普及，膜技术在深度处理的应用相对也很少，今后我们还需在污水的再生回用和深度处理技术上进行研究。 3.2膜分离技术在工业废水处理中的应用 由于工业的发展，大量工业废水排入水体，这些工业废水，面广量大、危害深，大多含有不同浓度的化学物质，其中有些具有较高的经济价值，而有些则具有毒性，对人类环境有害。为保护环境不受污染，并回收有用物质，在工业废水排放之前必须进行净化处理，膜分离技术既能对工业废水进行有效的净化，又能回用其中的有用物质，同时还可节省能源。膜技术在处理电镀废水、造纸废水、重金属废水、含油废水和印染废水这五大类主要工业废水中都得到了广泛的应用。 3.3膜分离技术在饮用水处理中的应用 随着人们生活水平的提高，对饮用水的水质要求也越来越高，加上传统工艺中的某些弊端，如加氯杀菌会使氯与水中的某些有机物反应生成新的危害巨大的三致（致癌、致突变、致畸变）化合物。膜技术用于饮用水处理是一个重大突破。水的净化与纯化是从水中去除悬浮物、细菌、病毒、无机物、农药、有机物和溶解气体等，在这方面，膜分离技术发挥了其独特的作用。膜分离中的微滤、超滤和纳滤所组成的水处理方法，对去除水中的微米级的颗粒优于常规水处理技术中的过滤能力，而且还具有去除过滤所不具备的纳米级微粒的能力，可有效去除水中的悬浮物、细菌、病毒、无机物、农药、有机物和溶解气体等杂质。符合饮用水水质不提高的要求。3.4膜分离技术在海水淡化中的应用 我国是水资源大国，同时也是水资源贫国。海水作为水资源的重要组成部分，有效利用是解决我国水资源危机的重要措施之一。目前用于海水淡化的膜技术主要有反渗透、电渗透（ed）和膜蒸馏（md）等。2002年，万吨级反渗透海水淡化及其组器技术产业化示范工程被列入国家高技术产业发展计划项目。海水淡化用发渗透膜的脱盐率高达99.6%.反渗透技术的出现和发展大大降低了海水淡化的成本，现在反渗透已成为海水淡化制取饮用水最经济的手段。电渗析技术可直接将海水淡化为饮用水，但其过程对不带电荷的物质，如有机物、胶体、细菌、悬浮物等无脱除能力，并且能耗高，水回收率低。所以，由于反渗透海水淡化技术的出现，电渗析法海水淡化的比例正在逐渐降低。膜蒸馏技术具有很高的脱盐率，可达到99.7%以上，被用于小型海水淡化，对离子、胶体、大分子等不挥发组分和无法扩散透过膜的组分的截留可到100%，并且具有设备简单，操作容易，膜使用寿命长，能耗低等优点。 3.5膜分离技术在苦咸水脱盐中的应用 我国西部省区严重缺水问题在中国这个缺水国家尤为突出，苦咸水淡化是解决我国西部省区缺水的一个有效途径。目前，用于苦咸水淡化的膜技术主要有：电渗析技术、反渗透技术、纳滤技术。我国西部油田几乎都用电渗析法制取生活饮用水。电渗析不能去除水中的有机物和细菌，设备运行能耗大，这使其在苦咸水淡化工程的应用受到限制。苦咸水也可用一级反渗透装置脱盐制得饮用水。反渗透系统淡化苦咸水，其出水水质优于我国饮用水卫生标准。对含高氟、低矿化度苦咸水通过反渗透淡化，出水水质可达到我国饮用水卫生标准。反渗透法比电析法生产成本低，无污染，是苦咸水淡化最经济的方法。纳滤是一种低压反渗透技术，在较低的压力下具有较高的脱盐性能。对特定溶质，尤其是苦咸水的表征离子，具有很好的脱盐效果。对苦咸水较多的西部省区，纳滤将是制取优质饮用水的有效途径。 4、问题及展望 膜分离技术是21世纪最有发展潜力的高新技术之一，但还存在膜组件价格高与膜污染等问题。膜组件的价格高与膜污染制约了膜分离技术在废水处理中的广泛应用。虽然经过了40年的开拓与发展，目前我国的分离膜品种还很少，性能低，规格不全，且我国市场上采用的膜组器绝大部分都是从国外进口的，膜材料也都来自国外，应用的深度和广度与世界发达国家相比还有一定的距离。因此，我们