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浅析烟气中二氧化硫麻石除尘器的去除技术

admin2019-07-25 17:10

  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麻石除尘器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麻石除尘器气体得到有效去除。

  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。

  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。

  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:①SO2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为SO3的率提高到50%甚至更高。

  ②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依靠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反应生成难溶于水的钙盐、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。

  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。①最先生成CaSO3,再氧化生成CaSO4,但温度在760℃以上,CaSO3生成量较少。②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)。③CaO、SO2、O2在催化剂作用下直接生成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。

  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。

  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为SO3很有利,有实验证明,湿度对SO2为SO3有重要影响,相对湿度低于40%速度缓慢,相对湿度高于70%速度明显加快,因此在水膜作用下有相当部分SO2为SO3进而再被水吸收生成硫酸,提高除硫效率。

  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(Re<30)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能充分与水接触生成酸,吸收的效果极佳。当30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。同时为水膜的稳定性,液气比应在1.0L/m3左右。

  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。

  3.2 Fe2O3作用主要是加快CaO+SO2→CaSO3的反应速度。CaSO3在高温下很快氧化生成CaSO4,所以Fe2O3的加入提高了固硫反应,从而提高固硫率,不需追求SO2SO3的率。

  3.3 麻石水膜除尘器,水膜的稳定性对吸收SO2很重要。除尘器注水应改为10%左右的石灰水,可加快SO2、SO3的吸收反应从而提高SO2的去除率,总之,麻石水膜除尘器有去除SO2的作用。在满足要求的情况下应尽量采用。