利用粉煤灰脱硫技术综述

2009-08-14 15:53:02 作者：陈明智来源：煤炭科学研究总院杭州环境保护研究所浏览次数：0 网友评论 0 条

本文阐述了粉煤灰的理化性质极其脱硫原理，并对国内外利用粉煤灰脱硫工艺技术发展概况和脱硫工程实施情况逐一予以介绍，并指出推广应用这项技术重点需要解决的问题

当前国内实施的烟气脱硫工程中，无论是大型的电厂锅炉还是中小型的燃煤锅炉，大多数是采用湿法烟气脱硫技术，因为这项技术的脱硫率高、工艺也比较成熟可靠。但对于还处在发展阶段中的中国来说，湿法工艺还存在投资大、运行费用高和存在二次污染隐患等问题，一般企业难以承受。尤其对于中小型燃煤锅炉，在近几年里所上的一大批简易湿法烟气脱硫设备中，由于用户或商家为了节省投资或应付差使，往往忽视了防腐蚀、烟气再加热、废水和废渣处理等环节，大大影响其使用寿命和实际运行率。笔者在本文介绍各种利用粉煤灰脱硫技术供大家参考，其目的是想寻求一条新的烟气脱硫途径，希望能引进、开发和研制一些更适合于我国国情、效果好、费用低并为用户乐意接受的实用脱硫技术。

一、粉煤灰理化性质及其脱硫原理

电厂粉煤灰化学成分中大部分是SiO₂和少量Al₂O₃，Fe₂o₃、CaO、TiO₂，钾、钠、镁、硫、磷的氧化物少许，其余是炭粒。其中碱性氧化物CaO含量约在10%~20%左右，当灰水在酸性条件下，Ca²⁺离子的溶出量较高，因此粉煤灰水具有一点的脱硫能力。目前一些水膜除尘器，由于灰水的重复利用，在除尘的同时也有一定的脱硫作用，脱硫率在15%-20%左右。

另外炭粒在燃烧中由于气体的挥发和化学反应，形成表面多孔、形状复杂的焦状颗粒，比表面积约为0.8~2.4m²/g。其中大部分是玻璃球体，其余是结晶物质和未燃烬颗粒。成为一种空心颗粒与实心颗粒、多孔颗粒与规则颗粒、有机物质和无机物质相互混合的特殊粉体^[1]。在干法脱硫技术中，利用了这种特殊结构的良好反应活性，把粉煤灰作为脱硫剂的载体进行烟气脱硫，脱硫率可以高达90%以上。

二、利用灰渣水脱硫试验^[2]

由萧山热电厂提供的灰渣，燃煤的灰化学成分为：SiO₂44%-59%、CaO24%、Al₂O₃14%-17%、Fe₂O₃9%-17%、MgO1%-2%、Na₂O2%，用灰渣配制浓度为1%、4%和8%的浆液，测试它们对SO₂气体的吸收率，试验结果如表2-1所示。

表2-1灰渣水脱硫效率η与灰渣水浓度α、PH值和反映时间t的关系

α=1%			α=4%			α=8%
T （min）	η (%)	PH	T （min）	η (%)	PH	T （min）	η (%)	PH
5	89.12	6.92	5	52.48	7.52	5	53.21	7.81
10	75.70	4.05	10	68.00	4.49	10	47.47	7.12
15	72.70	2.99	15	67.86	3.59	15	34.85	7.00
21	68.90	2.59	21	67.85	3.07	21	34.39	6.63
26	54.60	2.49	26	57.21	3.01	26	34.05	6.43

利用锅炉灰渣水脱硫的反应机理复杂，其脱硫能力的高低取决于气体、液体的扩散速度以及碱性物质浸出速度和浸出量的多少。PH值在7.0~3.5时，脱硫率由90%缓慢下降到70%左右;PH值在3.5~2.5时，脱硫率稳定在70%左右;PH低于2.5后，脱硫率急剧下降。当灰渣浓度高出一定值后，脱硫率反而会降低，因为PH越高Ca²⁺离子越难溶出。经工业性试验证明，利用锅炉灰渣水脱硫，可以节约20%-60%的吸收剂用量。

三、粉煤灰脱硫剂的研究试验

在近几年来，国内外都在开展利用粉煤灰制高效脱硫剂的研究^[3][4][5]。它们的共同之处都是利用粉煤灰或灰渣作为一种载体，加入熟石灰和粘结剂后造粒成型制成的。

试验证明，用粉煤灰制成的脱硫剂的脱硫效率要高于纯的石灰脱硫剂，这是因为气-固反应中吸收剂比表面积的大小是反应速率的主要决定因素的结果。在适当的灰/石灰比和反应温度时，脱硫率可达到90%以上。试验也证明，电厂的飞灰是各种灰渣中最好的脱硫剂载体，即使在100-165℃时，仍然有很高的脱硫率。

关键词：粉煤灰技术