工業(yè)廢氣除塵脫硫技術的進展

1、文章編號:1674-0262(201001-0106-03工業(yè)廢氣除塵脫硫技術的進展呂強三,張俊杰,李紅霞(河北理工大學化工與生物技術學院,河北唐山063009關鍵詞:二氧化硫;廢氣;除塵脫硫摘要:我國的能源以燃煤為主,環(huán)境污染嚴重。綜述了國內夕l-r-業(yè)廢氣除塵脫硫技術的主要方法,并指出應選擇除塵脫硫效率高、投資少、運轉費用低、運轉可靠、不產生二次污染的方法。中圖分類號:X 78文獻標志碼:A隨著國民經濟的發(fā)展能源消耗不斷增加,尤其是我國煤炭的大量消耗引起了大氣中煙塵和SO:的嚴重 污染,環(huán)境保護工作者對如何減少和控制大氣污染進行了大量的研究。大氣中的二氧化硫(sO:是分布最 廣,數(shù)量最大危

2、害最嚴重的氣體污染物之一,其主要來源有含硫燃料的燃燒,含硫礦物的冶煉,化學工業(yè)的廢 氣,也有水泥窯廢氣排放的SO:等工業(yè)。隨著環(huán)保力度的加強,煙氣除塵脫硫技術越來越引起人們的重 視。本文主要介紹了國內外煙氣除塵脫硫技術的主要方法,簡述了各種方法的原理、特點和適用范圍,為工 業(yè)廢氣除塵脫硫提供參考。1工業(yè)廢氣除塵的技術除塵方式通常概括為兩類,一是干法除塵,二是濕法除塵。于法主要包括旋風除塵、靜電除塵和袋式除 塵。旋風分離裝置已有一百年的歷史,初期多用于生產過程中的物料回收及氣固分離,隨著人們環(huán)保要求的 日益提高,旋風分離廣泛地應用于了氣體除塵,并對其提高分離效率、降低壓力損失、提高耐磨性能等方面

3、進 行了大量研究雎。J。靜電除塵器是利用靜電力將粉塵從氣流中除去的一種裝置,它具有除塵性能好,能耗 低,氣流阻力小等優(yōu)點,并且從低溫低壓到高溫高壓均可應用H。5J。袋式除塵器是一種高效的煙塵凈化設 備,其除塵效率可達99.99%。袋式除塵技術對高濃度的煙塵有較好的適應性,可處理的煙塵濃度達1000 g/m3以上,適用于半干法/干法煙氣脫硫和循環(huán)流化床鍋爐的煙氣處理舊。1。濕式除塵器是利用水形成液網、液膜或液滴與塵粒發(fā)生慣性碰撞、擴散效應、粘附、擴散漂移與熱漂移、 凝聚作用,從廢氣中搜集分離塵粒,并兼吸收氣態(tài)污染物的作用。目前國內常用濕式除塵器的有水膜除塵 器、噴淋塔、文丘里洗滌器、沖擊式除塵器

4、和旋流板塔等q,。2工業(yè)廢氣脫硫技術煙氣脫硫是指脫除煙氣中的sO:。sO:控制方法多種多樣,世界各國研究開發(fā)的SO:控制技術達200多 種。這些技術按燃燒過程可分為三大類:(1燃燒前脫硫;(2燃燒中脫硫;(3燃燒后脫硫,即煙氣脫硫 (FGD。后一種脫硫技術是目前應用最廣、效率最高的脫硫技術。煙氣脫硫按工藝特點可分為干法,半干法和濕法三大類。干法脫硫主要為荷電干式噴射脫硫法、脈沖電 暈等離子體法等哺】,干法脫硫工藝簡單、無污水處理、能耗低且腐蝕性小,但脫硫效率一般比濕法低。半干 法脫硫主要為旋轉噴霧干燥法、煙道內噴入吸收劑法等【9以川,其特點是:反應在氣、液、固三相中進行,具有 干法脫硫的某些優(yōu)

5、點。濕法脫硫主要為石灰/石灰石法、鈉堿雙堿法、鈉鹽循環(huán)法、堿式硫酸鋁一石膏法 等【lHl31,其優(yōu)點是脫硫率高、操作穩(wěn)定且經驗多,但存在著易造成二次污染,脫硫后的煙氣需再加熱,易造成收稿日期:2009-03.18第1期 呂強三,等:工業(yè)廢氣除塵脫硫技術的進展 107腐蝕和結垢等問題。3工業(yè)廢氣除塵與脫硫一體化技術除塵脫硫一體化是將高溫煤氣中的粉塵顆粒和氣態(tài)SO:在一個單獨的捕集單元中脫除。除塵脫硫一體 化裝置可概括為干法和濕法兩種。目前國內外已開發(fā)了大量脫硫除塵一體化裝置,主要有水膜除塵器、文丘 里旋風水膜除塵器、臥式旋風水膜除塵器、噴淋塔除塵脫硫裝置、沖擊式水浴除塵器、自激式除塵器、旋流板

6、塔脫硫除塵一體化裝置以及高壓靜電濾槽復合型臥式除塵器Ll卅等濕式處理裝置。由于除塵脫硫一體化工 藝具有投資少、運轉費用低、脫硫率適中、操作管理簡便、結構緊湊、占地面積小等優(yōu)點,近年來已被廣泛應 用。下面介紹幾種新型的除塵與脫硫一體化裝置:3.1多管文丘里煙氣除塵脫硫裝置煙體由下向上進入文丘里管,由于離心力作用,塵粒被甩到裝置的濕內壁上,然后被溢流堰上流下的堿 液洗滌下來。其除塵效果約為8590%,脫硫效率達到90%以上。該裝置是一種結構簡單、高效、高可靠 性、低費用的煙氣脫硫除塵設備,既適合于新建燃煤(油鍋爐,又適合于已有濕式除塵器增加脫硫功能u51。 3.2噴流塔脫硫除塵裝置該噴流塔吸收劑從

7、塔下部的管網高速噴出,到達至高點后分散成霧滴下落,與從管網下部進入并穿過管 網的煙氣充分接觸,形成流化層,完成除塵脫硫過程。本技術用于同時脫硫除塵時,在脫硫條件下運行,可達 到99.6%以上的除塵效率和92%以上的脫硫效率。該裝置結構簡單、壓降小、效率高、生產能力大,適于處 理大規(guī)模煙氣¨。3.3濕式旋流煙氣脫硫除塵一體化裝置煙氣從塔底部切線方向進入除塵脫硫器主體,自下而上與吸收液逆流接觸。煙氣在旋流板上旋激液體, 把液體分散成較小的液滴,增大了傳質效果。氣相和液相在接觸過程中,氣相中的煙塵和二氧化硫在擴散、 碰撞的作用下被捕獲截留和吸收。液滴和顆粒物又在離心力的作用下,甩向四周的薄

8、液流邊界層而被除去。 該裝置具有開孔率大、負荷高、壓降低、處理能力大、操作彈性大、不易堵塞等優(yōu)點。對中小型燃煤鍋爐 的脫硫除塵具有一定的推廣應用價值1。廢氣經集氣罩抽風系統(tǒng)進入袋式除塵器,除去絕大部分廢塵后經引風機進入濕式脫硫除塵一體化設備, 除去廢氣中的二氧化硫及進一步除去粉塵,其余廢氣經煙囪排出。其脫硫效率為大于85%,除塵效率大于 80%。該裝置綜合應用了氣液旋轉霧化、文丘里、旋流板等先進技術以提高氣液傳質速率,強化SO:吸收和 除霧功能,具有脫硫除塵一體化、脫硫率高、阻力小等優(yōu)點¨引。3.5移動床活性焦煙氣脫硫與除塵中式裝置該裝置吸附塔結構為錯流移動床,煙氣流通截面為矩形。活

9、性焦由頂部加入,靠重力自上向下緩慢下 移,同時,煙氣由活性焦層的一側連續(xù)錯流穿過焦層。煙氣與活性焦接觸時,煙氣中的SO:被活性焦吸附脫 除。含塵氣體通過該床層時,活性焦床層相當于一臺顆粒過濾器,其過濾作用能除去大部分煙塵。其脫硫效 率達98%,除塵效率大于95%。該裝置具有設備簡單、操作與控制容易、運行穩(wěn)定可靠、脫硫過程基本無水 耗和不對環(huán)境造成二次污染等優(yōu)點¨"馴。4結語本文介紹了多種工業(yè)廢氣除塵脫硫技術,其環(huán)境效益都十分明顯,但一個可行的脫硫工藝還要考慮其綜 合經濟情況。因此,在實際生產中應選擇投資省,除塵脫硫效率高,技術成熟,運轉費用低,長期運轉穩(wěn)定可 靠,不產生二次

10、污染的除塵脫硫技術。參考文獻:1單曉云,高志芳,趙樹果.燃煤二氧化硫對大氣的污染及可行的控制措施J.礦業(yè)安全與環(huán)保,2005,32(1:30-33.2谷新春,王偉文。王立新,等.環(huán)流式旋風除塵器內流場的數(shù)值模擬J.高?；瘜W工程學報,2007,21(3:411-416.3Stefen Obennair,Jakob Woisetsehlager,C,emot Staudinger.Investigation 0fthe flow pattern in diffent dust oudet geometric 0fa gas t-ydone by h-108河北理工大學學報(自然科學版 第31卷oc

11、t Dopple ranelnomeU'yJ】.Powder Technology。2003.138(2-3:239-251.4J.Podlinski,九Niewulis,J.Mizeraczyk,et sL ESP pc柵ncc for various dusden-stilesJ.Jounud of Electrostatics,2008,66(5:246-253. 5白敏藥,依成武,楊波,等.電除塵技術研究現(xiàn)狀及趨勢J.環(huán)境工程學報,2007,1(8:1519.6金小峰,王恩祿,王長普.各種除塵技術性能比較及袋式除塵器在我國的應用前景J】.鍋爐技術,2007,38(1:812.7

12、高堅,張衛(wèi)東,郝新敏,等.空氣除塵設備及技術的發(fā)展J.現(xiàn)代化工,2003(23:49-54.8王宏偉,于鳳麗,路洋.煙氣脫硫技術的應用與發(fā)展J】.黃金,2006.27(2:49-51.9YuRan“,HaiYing Qi,CbangFu You,et e1.Kinetic model of CaO/fly ash sorbent for flue gas desulphurization at moderate temperaturesJ.Fuel, 2007,s6(5-6:785-792.10】 Wei WU,Yah.bin HU,Ku LIU。c ted.Physical Simulati

13、on of New Desulphurizatien Technology Using PIllscd and Rotary StirringInjection. Journal of Iron and Steel Research,2008,15(1:1518.11周長麗,郭東萍,薛士科.燃煤電廠煙氣脫硫技術進展J.中國煤炭,2007,33(7:64.65.12J 辛玲玲,張建江,周水琴.自動控制技術在火電廠煙氣濕法脫硫中的應用J.中國電力,2007,40(8:75-78.13】Nedialkok Lyakov,DimitrinaAtanava,Venceslav s.Vassilev,d

14、a1.1esulphufization ofdampod battery paste by sodium carbonate and sodi um hydroxideJ.Joumsl of Power SouMs,2007,171(2:960-965.14】劉振全,朱青青,孔秀琴.復合型除塵器除塵脫硫一體化工藝實驗研究J.環(huán)境污染治理技術與設備,2006,6(3:131134.15】儲嘉銘,江智賢,周建新,等.多管文丘里煙氣除塵脫硫裝置J.環(huán)境工程,2006,24(1:3841.【16張俊豐,童志權.噴流塔脫硫除塵技術研究J.環(huán)境污染治理技術與設備。2005,6(2:84-87.17楊麗芳.

15、何家寧,徐曉軍.濕式旋流脫硫除塵一體化裝置在燃煤鍋爐煙氣凈化上的應用J.環(huán)境工程學報,2007,l(4:96-100.18李方文,劉文華,劉芬,等.株洲市白馬精煉廠冶煉煙氣脫硫工程設計J.現(xiàn)代化工,增刊,2006,26,267-270.19Jiantao Zhan,Jiejie Hutmg,Jinhu Wu.et a1.Modeling and optimization 0fthemoving granularbedfor combined hot gas desulfurization and dust moralJ.Powder Technology,2008,180(1:2-8.20翟尚

16、鵬,劉靜,辛昌霞,等.移動床活性焦煙氣脫硫與除塵中試研究J.環(huán)境科學,2006,27(5:850-854.Technology Development of Dust Collection and Desulphudzation in Waste GasLV Qiangsan,ZHANG Jun-jie,LI Hongxia(School of Chemical Engineering and Biotechnology,Hebei Polytechnic University,Tangshan Hebei 063009,ChinaKey words:S02;waste gas;dust co

17、llection;desulphurizationAbstract:In China,the main energy comes from coal for which gives out a lot of dust and poisonous gas,which causes severe environmental pollution.In this paper,major techniques for dust collection and desulphurization were reviewed characterized by high efficiency,low invest

18、ment and operation cost,stable operation and without secondary pollution. 工業(yè)廢氣除塵脫硫技術的進展作者:呂強三 , 張俊杰 , 李紅霞 , LV Qiang-san, ZHANG Jun-jie, LI Hong-xia作者單位:河北理工大學,化工與生物技術學院,河北,唐山,063009刊名:河北理工大學學報(自然科學版英文刊名:JOURNAL OF HEBEI INSTITUTE OF TECHNOLOGY(NATURAL SCIENCE EDITION年,卷(期:2010,32(1被引用次數(shù):1次參考文獻(20條1

19、. 單曉云 . 高志芳 . 趙樹果 燃煤二氧化硫對大氣的污染及可行的控制措施 期刊論文-礦業(yè)安全與環(huán)保 2005(12. 谷新春 . 王偉文 . 王立新 . 陳光輝 . 李建隆 環(huán)流式旋風除塵器內流場的數(shù)值模擬 期刊論文-高校化學工程學報2007(33. Stefen Obermair. Jakob Woisetschlager. Gemot StaudingerInvestigation of the flow pattern indifferent dust outlet geometrie of a gas scyclone by laser Dopple ranemometry 200

20、3(2-34. J Podlinski. A Niewulis. J MizeraczykESP performance for various dusden-sities 2008(55. 白敏菂 . 依成武 . 楊波 . 儲金宇 . 吳春篤 . 白希堯 電除塵技術研究現(xiàn)狀及趨勢 期刊論文-環(huán)境工程學報 2007(86. 金小峰 . 王恩祿 . 王長普 各種除塵技術性能比較及袋式除塵器在我國的應用前景 期刊論文-鍋爐技術 2007(17. 高堅 . 張衛(wèi)東 . 郝新敏 . 張澤廷 空氣除塵設備及技術的發(fā)展 期刊論文-現(xiàn)代化工 2003(108. 王宏偉 . 于鳳麗 . 路洋 煙氣脫硫技術的應

21、用與發(fā)展 期刊論文-黃金 2006(29. YuRan Li. HaiYing Qi. ChangFu YouKinetic model of CaO/fly ash sorbent for flue gas desulphurization at moderate temperatures 2007(5-610. Wei WU. Yan-bin HU. Liu LIUPhysical Simulation of New Desulphurization Technology Using Pulsed and Rotary Stirring-Injection 2008(111. 周長麗 .

22、郭東萍 . 薛士科 燃煤電廠煙氣脫硫技術進展 期刊論文-中國煤炭 2007(712. 辛玲玲 . 張建江 . 周水琴 自動控制技術在火電廠煙氣濕法脫硫中的應用 期刊論文-中國電力 2007(813. Nedialko K Lyakov. Dimitrina A Atanasova. Venceslav S VassilevDesulphurization of damped battery paste by sodium carbonate and sodium hydroxide 2007(214. 劉振全 . 朱青青 . 孔秀琴 復合型除塵器除塵脫硫一體化工藝實驗研究 期刊論文-環(huán)境污染治

23、理技術與設備 2006(315. 儲嘉銘 . 江智賢 . 周建新 . 季學李 多管文丘里煙氣除塵脫硫裝置 期刊論文-環(huán)境工程 2006(116. 張俊豐 . 童志權 噴流塔脫硫除塵技術研究 期刊論文-環(huán)境污染治理技術與設備 2005(217. 楊麗芳 . 何家寧 . 徐曉軍 . 高紅武 濕式旋流脫硫除塵一體化裝置在燃煤鍋爐煙氣凈化上的應用 期刊論文-環(huán)境工 程學報 2007(418. 李方文 . 劉文華 . 劉芬 株洲市白馬精煉廠冶煉煙氣脫硫工程設計 200619. Jiantao Zhao. Jiejie Huang. Jinhu WuModeling and optimization of

24、 the moving granular bed for combined hot gas desulfurization and dust removal 2008(120. 翟尚鵬 . 劉靜 . 辛昌霞 . 唐松松 . 張鵬 . 肖友國 . 馬正飛 移動床活性焦煙氣脫硫與除塵中試研究 期刊論文-環(huán)境科 學 2006(5相似文獻(10條用檸檬酸鈉溶液吸收廢氣中的二氧化硫(SO2并還原成硫磺,吸收液中的硫磺分離后循環(huán)使用不外排.在SO2脫除工藝中無需嚴格控制工藝條件如:煙道 氣中SO2濃度的大小、氣體溫度、氣體流速、液體流速等.實驗證明該工藝具有SO2去除率高、運行費用低、經濟效益明顯、不產生

25、二次污染等優(yōu)點,是脫 除廢氣中SO2較理想的工藝.2.期刊論文 周志 . 史寶成 . ZHOU Zhi. SHI Bao-cheng廢氣中二氧化硫和硫化氫的氣相色譜分析 -環(huán)境監(jiān)測管理與技術 2005,17(4試驗了氣相色譜法分離分析廢氣中高濃度二氧化硫和硫化氫的方法,用高分子多孔微球GDX 502為固定相,2 m玻璃柱分離,火焰光度檢測器檢測,取得 了分離效果好、峰形對稱、分析速度快的測定效果.對色譜柱進行了選擇,并討論了柱管材質和擔體對樣品的吸附作用.3.會議論文 丁守文 . 冀曉威 . 胡玉梅 煉油廠燃料燃燒廢氣中二氧化硫的排放控制 2005對獨山子石化公司煉油廠二氧化硫控制系統(tǒng)的建立、

26、運行進行了詳盡的分析。煉油廠二氧化硫控制系統(tǒng)取得了良好的效果,達到了預期的目的,實 現(xiàn)了煉油廠的綠色生產。4.學位論文 姚淑華 利用礦業(yè)二氧化硫廢氣發(fā)展亞鉀法制漿造紙研究 2004隨著我國國民經濟的飛速發(fā)展,工業(yè)污染和生態(tài)破壞也以前所未有的速度發(fā)展,使人們充分認識到開發(fā)資源、保護環(huán)境和發(fā)展經濟必須走相互協(xié)調 的可持續(xù)發(fā)展之路。我國是以煤炭為主要能源的國家,與此相應的環(huán)境污染,特別是二氧化硫廢氣污染居世界前列;制漿造紙業(yè)是我國國民經濟的一大 產業(yè),目前我國造紙業(yè)產量雖已躍居世界第三位,但造紙業(yè)現(xiàn)狀令人堪憂,存在原料短缺、企業(yè)生產規(guī)模小、總體技術與裝備落后、資源與能源消耗高 等問題,由此產生的廢水

27、污染與發(fā)達國家相比要嚴重得多,能否解決好我國造紙工業(yè)的水污染問題,不僅關系到造紙工業(yè)自身的生存與發(fā)展,也關系到 我國生態(tài)環(huán)境質量的改善。針對中國農業(yè)嚴重缺鉀,二氧化硫廢氣和造紙黑液嚴重污染環(huán)境的實際國情,本課題提出用超重力技術治理礦業(yè)二氧化硫污染,用離子交換法制備 造紙藥劑亞硫酸鉀,用于發(fā)展亞鉀法制漿造紙,并對制漿廢液的后處理進行研究,這不僅可解決造紙廠制漿廢液的污染問題,而且對我國農業(yè)具有重要 意義。本文首次系統(tǒng)研究以鉀礦生產的氯化鉀和二氧化硫廢氣為原料,通過離子交換技術制取造紙藥劑。首先對由KCl和銨堿法吸收SO2廢氣的產品(NH42SO3用離子交換法制備K2SO3進行了研究,得到了單柱和

28、雙柱離子交換的最佳實驗條件。單柱操作時通過控制交換液的濃度和流速,K2SO3最大濃 度可達2.7mol/L,能較好地滿足制漿要求;雙柱串聯(lián)可提高原料轉化率和樹脂利用率,增大流出液中高濃度K2SO3所占體積比例。由于K2SO3的熱穩(wěn)定性 較差,進一步提高濃度困難,所以開發(fā)了以KOH吸收SO2廢氣制取K2SO3的生產路線,對以KCl和NH3·H2O為原料制備KOH進行了研究,確定了最佳實驗條件 。KOH較K2SO3穩(wěn)定,可采取一般的蒸濃方法將KOH稀溶液濃縮,進而吸收SO2廢氣制備高濃度甚至固體K2SO3。根據亞鉀法和亞銨法蒸煮條件基本相同,本文提出對我國東北地區(qū)豐富的稻草資源采用亞鉀和

29、亞銨適當復配作制漿蒸煮藥劑,在保證紙漿得率、白 度、硬度等質量的前提下,采用本法制漿可大大降低生產成本,同時造紙廢液中還含有我國農業(yè)急需的鉀元素,可直接灌溉農田,為解決我國中小型造 紙廠的污染問題提供了新的途徑,具有極大的推廣價值。根據處理造紙廢水過程中需大批量測定樣品、分析成本高的實際情況,本文對COD值測定方法進行了改進,首次提出以MnSO4代替Ag2SO4作催化劑采 用開管加熱消解法快速測定廢水COD,該方法降低了分析成本,且使樣品的回流時間由2h縮短到12min,而準確度和精密度同標準法及Ag2SO4作催化劑的 開管法基本相同。此法取樣量少,消解速率快,適用于大批量水樣的測定。本課題以

30、造紙工業(yè)廢水治理為研究對象,系統(tǒng)研究造紙工業(yè)廢水的治理方法,取得了較為滿意的效果。采用預氧化混凝沉淀法處理制漿造紙廢水:研究了以氯化鐵、聚丙烯酰胺為混凝劑,氫氧化鈣為助凝劑的混凝沉淀法和KMnO4預氧化的最佳實驗條 件。實驗結果表明:預氧化混凝沉淀法對造紙廢水的處理有較好的效果,其COD的去除率達93.42%,比混凝沉淀法提高了26.8%。乳化液膜分離是一種高效、快速、節(jié)能的新型分離技術,本研究討論其在造紙廢水處理中的應用,探討了制得穩(wěn)定乳化液膜的條件及不同實驗因素 (如表面活性劑濃度、內相試劑種類、載體用量、制乳時間、攪拌速度、乳水比、油內比等的影響。通過多次實驗,確定了最佳實驗條件。造紙工

31、業(yè)廢 水(COD=988mg/L經處理后,COD去除率約為85%,色度去除率為98%左右,有很好的凈水效果,并且油相可重復利用。用乳化液膜法處理造紙廢水,具 有很好的經濟和環(huán)境效益。采用實驗室制備的淀粉丙烯酰胺接枝物和聚硅酸硫酸鋁混凝劑對造紙廢水進行處理,考察了pH值、藥劑用量及沉降時間等對COD去除率和透光度的 影響,得出了最佳實驗條件。在最佳條件下處理水樣:COD去除率為85%以上,透光率達99%,該混凝劑對于低濁度高色度水的處理具有優(yōu)異的絮凝性能 。由蝦殼制備殼聚糖用于制漿造紙廢水的處理,考察了pH值、殼聚糖用量、攪拌速率及沉降時間等對COD去除率和透光度的影響,實驗結果表明,殼聚 糖凈水效果明顯優(yōu)于無機混凝劑硫酸鋁;將殼聚糖與硫酸鋁進行配比制得復合凈水劑處理制漿造紙廢水,可進一步提高COD的去除率,去除率可達85%以 上。該混凝劑以廢治廢,不僅有較高COD去除率,又可以避免二次污染,有較好的環(huán)保效果。5.期刊論文 李元高 . 雷啟福 . 張平民 離子膜電解法處理低濃度二氧化硫廢氣 -中南大學學報(自然科學版2004,35(5采用Na2SO4弱堿性溶液吸收煙氣中的低濃度SO2,然后把該溶液放在陽離子膜電解槽中進行電解制備回收硫.研究了槽電壓、電流密度、電解液循環(huán)量 、溶液pH值和電解時間的相互