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一、前言

 

    随着我国现代工业化的进一步发展,电力的需求也在日益增长而在电力能源生产企业的构成,燃煤火电厂占有很大的比例。燃煤火电厂一将一次能源转化为二次能源一电力的过程,会排放大量的污染物,其中二氧化硫是形成酸雨的主要因素之一。为此我国积极推行脱硫技术,减少二氧化硫的排放。

 

    社会经济的不断进步,工业产业的飞速发展,使人们在享受先进发展成果的同时也在承担着更多的环境困扰,最为严重的包括酸雨、温室效应和臭氧层破坏,这些环境问题对于人类正常生产生活以及身体健康都有着极为恶劣的影响,因此我们必须制定切实有效的方式进行高效的解决。

 

    但在这些环境问题中,应首要解决的是酸雨问题。分析我国酸雨的成因不难发现,这主要是因二氧化硫的排量过大,而之所以会产生这么多的二氧化硫,则是因为我国将煤炭作为主要能源。在我国的工业生产以及家庭供暖中,都会用到大量的煤炭,这导致我国的煤炭消耗总量竟然占到了世界消耗总量的1/10左右。

 

    一次能源的3/4以上都是靠煤炭来提供的,而燃烧的这些煤炭则导致了大量的二氧化硫,成为酸雨的主要诱因。国家环保总局在2012年分析了中国环境现状并做出了报告,结果显示,中国的所有城市中,二氧化硫的年均浓度符国家二级标准规定(0.06mg/m)的有3/4左右,大于国家三级标准规定(0.10mg/m)的城市也接近1/10。大约有300多个城市会出现酸雨问题,占全部统计城市的50%左右。

 

    有200多个城市的降水年均酸碱值是小于5.6的酸性雨,占到所有城市的40%之多。调查结果还显示,我国每年因燃煤大概会排放的烟尘总量大概为1700万吨,其中用于燃煤发电的大概有700万吨,占总量的41.3%;工业锅炉排放620万吨,占总量的36.6%;工业窑炉排放150万吨,占8.8%,三项共计占总量的86.7%。

 

    中国在1998年出台了多法律来规范环保工作,还把工作的主要内容放在降低二氧化硫污染上,而这必须靠减少火电厂的燃煤量、减少工业锅炉和窖炉用煤量来实现,只有这样才能够在一定程度上减少烟气源的排放。现今应用较为广泛的燃煤脱硫方式通常有三类,分别为燃烧前、燃烧中和燃烧后。燃烧前和燃烧后都是直接进行脱硫,而燃烧中还包括固硫技术,我们也常常将其叫做烟气脱硫工艺。

 

    使用这一工艺开展工作时,其主要原理是借助吸收剂以及吸附剂来吸取烟气内的二氧化硫,并将其转化成为状态更加稳定的硫化物或者是硫。此外,我们还可以根据脱硫方法以及产物状态的差异将其分成干法烟气脱硫、湿法烟气脱硫、半干法烟气脱硫和新型的生物烟气脱硫四种。

 

二、干法烟气脱硫(DFGD)

 

    使用这一技术来开展工作时,要在其中添加干态的脱硫剂,并且最终产生的脱硫产物也是干态的。这一工艺的最主要特征就是净化烟气期间不会产生过大的温差,并且净化后烟气的温度正好能够在空气中很好地稀释扩散,也不会产生污水、废酸等对设施有腐蚀作用的物质。可是这一方式最主要的不足是脱硫效率低,并且反应时间很长,所需要设施的体积也很大。(如图1所示)

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脱硫技术

 

三、湿法烟气脱硫(WFGD)

 

    湿法烟气脱硫是以海水溶液或石灰石/石膏、K0H和Na0H为脱硫剂浆液,最终所产生的产物为亚硫酸盐或者是硫酸盐,并且这些物质可以溶于水溶液或者是其他浆液内,不会扩散至大气中。这种工艺最显著的优势是原料来源极广,并且化学反应所需时间短,不用很复杂的设备,其较高的脱硫率能够大大降低塔堵塞以及磨损等问题,能够保证设备的长期稳定运转。

 

    现今,在全球的范围内,湿法烟气脱硫工艺的应用率达到了85%以上。这一工艺的不足是极易腐蚀设备,副产物难于处理并且易出现二次污染等。(如图2所示)

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脱硫技术

 

四、半干法烟气脱硫(SDA)

 

    所谓半干法烟气脱硫技术,就是将干法脱硫方式与湿法脱硫方式结合起来进行工作,让不含水分的脱硫剂在潮湿的环境中进行再生,也可以用含水分的脱硫剂在干燥的环境中来与脱硫产物进行反应。应用这一技术开展工作时,需准备水溶液或者是浆液作为脱硫剂。其优势为反应时间少、脱硫率高,并且反应后的产物方便处理。为了达到国家对于环保的要求,现今很多电厂都安装了烟气脱硫设施。(如图3所示)

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脱硫技术

 

五、生物烟气脱硫技术

 

    生物脱硫技术包括生物过滤法、生物吸附法和生物滴滤法,而这三种生物脱硫技术都有着很强的开放性,即其内部所含有的微生物种群会因环境的不同而有所改变。应用这一方式进行工作时,需要先把氧化钛的含硫污染物借助生物还原反应生成硫化物或者是二硫化氢,再把生成物通过氧化反应生成单质硫,这一方式的脱硫效果是非常好的。

 

    应用这一技术进行脱硫工作时,生物反应皿内的菌落大都为细菌,真菌以及酵母菌只占有很小的比重。普遍使用的细菌为氧化亚铁硫杆菌、脱氮硫杆菌及排硫杆菌。其中效果最好的是氧化亚铁硫杆菌,其生长的最佳PH值为2.0~2.2。20世纪80年代,生物脱硫技术开始起步发展,并且由于其具备的显著优势迅速取代了原有的常规脱硫技术。

 

     它所具备的主要优势有:不用添加催化剂,所使用的氧化剂为空气,反应中不会产生化学污泥,极少发生生物污染,工作成本低,回收率高,操作步骤简便且不会产生臭味等。但这一技术也有着一些缺点,比如,由于生物会随环境的变化而变化,所以很难保证反应过程始终处于掌握中,并且反应时对于环境条件有极高的要求。

 

    但这一技术在日本已经发展得较为成熟,不仅有专业化的设施,而且有氧化亚铁硫杆菌在炼油厂胺洗设备以及克劳斯排气设备中进行脱硫工作,其工作成效极为显著,脱硫率甚至接近100%。我国的郑士尼等科学家在实验室内应用这一细菌开展炼油厂的干气催化和工业沼气脱沼工作,脱硫效果非常好。

 

    王玮等科学家也从众多菌株中分离出一株脱硫效果超强的菌株,不过目前在中国还没有得到大范围的推广使用。将来生物烟气脱硫技术的发展趋势应该是提高氧溶解工作和单位脱硫率,并不断推广脱硫效果较好的湿法脱硫技术。

 

六、结语

 

    综合本文论述我们知道,现今采用工业化的方式来进行烟气脱硫工作时还存在着很多的问题,例如技术不够成熟、脱硫原料的来源不够广且成本较高、设备的运行成本过高、工作步骤过于复杂、无法妥善处理脱硫后的产物、经常会造成二次污染、即使脱硫后也不一定会符合国家有关标准等。

 

    因此,我们必须对其进行更加深入的研究,争取使用较为普遍、常见的原材料来进行脱硫工作,最好能够实现“以废治废”,降低脱硫所需的费用;还要尽可能实现脱硫产物的资源化、能源化,这样能够使产物处理工作更加便捷,并且能够避免造成生态污染;还应不断提高脱硫设施的性能,降低压力值,增强设备的抗腐蚀性,并使脱硫步骤趋于简单化。

 

    此外,相关技术研发人员还要不断研究新型的脱硫技术,并将多种脱硫技术结合起来检验是否会有更好的脱硫效果。企业在选择脱硫技术时,也必须结合本企业的实际状况,选择最为科学、高效、适宜的脱硫工艺。



来源:基础建设