概述
火電機組在燃煤發電的同時,會排放出大量的SO2,對大氣環境產生污染。目前採用石灰石漿液作為吸收劑,石膏為副產品的濕法煙氣脫硫技術(以下簡稱FGD),正在世界許多國家和地區的燃煤電廠中得到廣泛套用,其特點是技術成熟,煤種適應性強,脫硫效率高達90%~98%,副產品能回收利用。
脫硫添加劑具有表面活性,催化氧化,促進SO2的直接反應,加速CaCO3的溶解,促進CaSO3迅速氧化成CaSO4,強化CaSO4的沉澱,降低液氣比,減少鈣硫比,減少水分的蒸發,當煙氣入口SO2濃度增加,高於設計值時,吸收塔反應池內PH值降低,需要更大的Ca/S比時,在吸收塔反應池容積不需擴大的情況下,CaCO3能夠快速溶解,增加鈣離子濃度,保持漿液PH值在正常範圍,對PH值有一定的緩衝作用。延長工作段漿液的運行時間,減少配漿次數,可使設備結垢明顯減少,垢層變薄,停機後用水沖洗,垢層容易脫落。對脫硫系統結垢起分散性和活動性,減少結垢的淤積,減少漿液中氯離子的含量,對脫硫設備中各種材質的腐蝕、結垢速率均有不同程度的減少,其中碳鋼減少最多,腐蝕、結垢速率分別可減少74%和79%,聚氯乙烯可減少48%和55%。脫硫添加劑的加入,可起到阻垢防腐緩蝕的作用,減少脫硫噴嘴的堵塞、結垢、腐蝕、磨損,減少漿液循環泵及葉輪的結垢、腐蝕、磨損,減少脫硫系統中備品備件維修和更換。拓寬脫硫材料的選擇範圍,提高系統的可靠性。在不同的工況下可減少和停用漿液循環泵及氧化風機。提高脫硫效率,降低運行費用,適合煤中的含硫量變化,及適用高硫煤。在煙氣脫硫套用中,具有廣闊的市場推廣優勢,可產生可觀的經濟效益和社會效益。
主要成分
煙氣脫硫添加劑,主要有高分子物質為主要原料,經物化加工,激化或物化改性,套用高新技術強化改性後與其它無機高分子材料充分混合,具有穩定結構和性能的新型催化氧化煙氣脫硫添加劑,其主要成份大部分為高分子催化劑,與SO2有很強的反應活性,由於煙氣脫硫添加劑的穩定性很好,完全符合脫硫過程的要求。
反應機理
(1)石灰石法脫硫原理
石灰石/石灰法脫硫。其原理是利用高鈣礦化劑化合物與煙氣中的二氧化硫發生化學反應,生成硫酸鹽。煙氣淨化反應是將石灰石漿或石灰乳噴淋於煙氣洗滌塔內完成。化學反應式如下:
Ca(OH)2 + SO2→ CaSO3 + H2O (1)
CaCO3 + SO3 →CaSO4 (2)
CaO + SO2→ CaSO3 (3)
CaSO3 + 1/2O2→ CaSO4 (4)
CaO + SO3→ CaSO4 (5)
(2)脫硫添加劑的反應原理
脫硫添加劑由高分子化合物在高溫溶出時形成,為低溫低壓產物,具有一定的反應活性。綜合計算,煙氣脫硫添加劑脫硫的有效成分高於CaO含量50 %左右的石灰石。煙氣脫硫添加劑在脫硫過程中,除有少量CaCO3和CaO完成前面提到的(1)~(5)式鈣與SO2反應外,脫硫添加劑物相組成中的高分子材料等都可與硫進行反應,其反應式如下:
2CaO·SiO2 + SO2→ CaSO4 + SiO2 (6)
Al(OH)3 + SO2→ Al2(SO4)3 (7)
2CaO·SiO2 + SO2→ CaSO4 + SiO2 (8)
除此之外, 煙氣脫硫添加劑中的α或j 型含水氧化鐵還可與煙氣中有機硫分解釋放出的H2S氣體反應,反應式為:
Fe(OH)3 + H2S→ Fe2S + H2O (9)
以上的煙氣脫硫添加劑脫硫反應式中(8)為主要反應,也是脫硫有效成份的最大部分。
從煙氣脫硫添加劑的物化分析可以看出, 煙氣脫硫添加劑完全有條件對煙氣脫硫,進行脫硫增效,提高脫硫效率,使用中可以不改變原有的工藝流程,由於煙氣脫硫添加劑中含有部分溶解在水中的催化物,其煙氣淨化效果將大大提高。