目前控制燃煤SO2污染技术分为三类,即燃烧前脱硫技术,燃烧中脱硫技术,燃烧后脱硫技术。
燃烧前脱硫技术:主要是通过各种方法是煤净化,去出原煤中含的硫份灰分等杂质(我国广泛采用的有物理跳汰选煤法)。此种方法脱硫效率低,而且不能脱出有机硫。目前国内使用的很少。
燃烧中脱硫技术:主要采用燃烧中加石灰石等固硫剂的方法实现脱硫,但脱硫率低,主要用于民用和小型锅炉中。国内大型电厂采用的循环流化床脱硫工艺,煤与脱硫剂充分混合,多次循环,烟气与脱硫剂也多次混合,脱硫率可达80%以上。
燃烧后脱硫技术:是目前世界上唯一商业化推广的脱硫技术。世界各国研发地方法至少在200种左右,但实际上商业应用的不超过20种。按脱硫过程是否加水和脱硫产物的干湿形态分为湿法,半干法,和干法三类。
干法脱硫:电子束法,活性炭法炉内喷钙尾部增湿法等。
干法脱硫特点:投资省,占地少,适合老电厂锅炉的改造,但脱硫效率较低,难达到高效脱硫的要求,无法满足新建锅炉的排放要求。
湿法脱硫:湿法脱硫应用广泛,应用潜力较大的引起脱硫方法有:石灰石洗涤法,海水洗涤法,亚纳循环法,氧化镁浆液吸收法,碱性飞灰洗涤法,双碱法,氨洗涤法等。其中前期以石灰石洗涤法应用最广泛,双碱法是石灰石洗涤法的改良版工艺,主要是克服石灰石—石灰法容易结垢而研发的,具有采用液互相吸收,不存在循环管道结垢腐蚀和浆料堵塞等问题,便于设备运行保养,脱硫效率高等优点应用范围更广(后面会详细介绍)。目前,大部分厂家应用的是此种脱硫技术。
双碱法又叫钠钙双碱法,采用纯碱启动、钠碱吸收SO2、钙碱再生的方法。较之石灰石法等其它脱硫工艺,它有以下优点:
(1)钠碱吸收剂反应活性高、吸收速度快,可降低液气比,从而既可降低运行费用,又可减少水池、水泵和管道的投资;
(2)再生和沉淀分离在塔外,可大大降低塔内和管道内的结垢机会;
(3)钠碱循环利用,损耗少,运行成本低;
(4)正常操作下吸收过程无废水排放;
(5)灰水易沉淀分离,可大大降低水池的投资;
(6)脱硫渣无毒,溶解度极小,无二次污染,可综合利用;
(7)操作简便,系统可长期运行稳定。
其基本化学原理可分脱硫过程和再生过程:
脱硫过程:
Na2CO3+SO2 Na2SO3+CO2↑ (1)
2NaOH+SO2 Na2SO3+H2O (2)
Na2SO3+SO2+H2O 2NaHSO3 (3)
以上三式视吸收液酸碱度不同而异:(1)式为吸收启动反应式;碱性较高时(PH>9),(2)式为主要反应;碱性降低到中性甚至酸性时(5<PH<9)时,则按(3)式发生反应。
再生过程:
2NaHSO3+Ca(OH)2 Na2SO3+CaSO3 ↓+2H2O (4)
Na2SO3+Ca(OH)2 2 NaOH+CaSO3 ↓ (5)
在Ca(OH)2浆液(Ca(OH)2达到过饱和状况)中,中性(两性)的NaHSO3很快跟Ca(OH)2反应从而释放出[Na+],随后生成的[SO32-]继续跟Ca(OH)2反应,反应生成的亚硫酸钙以半水化合物形式慢慢沉淀下来,从而使[Na+]得到再生,吸收液恢复对SO2的吸收能力,循环使用。