脫硫工藝論文精品(七篇)

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篇(1)

[關(guān)鍵詞]煙氣脫硫濕法干法比較

1概述

煙氣脫硫是電廠控制SO2排放的主要技術(shù)手段，目前已達到工業(yè)應(yīng)用水平的煙氣脫硫技術(shù)有十余種，大致可以分為干法和濕法，但能在300MW以上大容量機組使用的成熟脫硫工藝并不多。根據(jù)國內(nèi)目前的實際應(yīng)用推廣情況，國內(nèi)各大脫硫公司已投運的300MW級機組煙氣脫硫裝置均為石灰石/石膏濕法。干法技術(shù)在國內(nèi)300MW大容量機組上全煙氣、高脫硫率還沒有運行示例。最近武漢凱迪股份公司正在推廣德國WULLF的RCFB（內(nèi)回流循環(huán)流化床）技術(shù)，該技術(shù)在國外2000年曾有1套在300MW機組上投運，3個月后停運，現(xiàn)國內(nèi)有1套剛開始在恒運電廠1×210MW機組上投運。另有1套已投運的CFB脫硫，運用于小龍?zhí)?×100MW機組。

以下對濕法和干法兩種工藝流程，全煙氣、高脫硫率下的技術(shù)、經(jīng)濟進行了綜合比較。

2石灰石/石膏濕法脫硫技術(shù)流程特點

石灰石/石膏濕法脫硫技術(shù)是目前世界上技術(shù)最為成熟、應(yīng)用業(yè)績最多的脫硫工藝，應(yīng)用該工藝的機組容量約占電站脫硫裝機總?cè)萘康?5％以上，應(yīng)用單機容量已達1000MW。其脫硫副產(chǎn)物—石膏一般有拋棄和回收兩種方法，主要取決于市場對脫硫石膏的需求、石膏質(zhì)量以及是否有足夠的堆放場地等因素。

濕法工藝技術(shù)比較成熟，適用于任何含硫量的煤種和機組容量的煙氣脫硫，脫硫效率最高可達到99％。

國內(nèi)各家公司分別引進了世界上先進的幾家大公司的濕法工藝技術(shù)：B&W（巴威）、斯坦米勒、KAWASAKI（川崎）、三菱、GE、DUCON，都能根據(jù)電廠的實際情況設(shè)計出最佳的工藝參數(shù)。

2.1石灰石/石膏濕法工藝流程

石灰石/石膏濕法脫硫工藝采用價廉易得的石灰石作脫硫吸收劑，石灰石經(jīng)破碎磨細(xì)成粉狀與水混合攪拌制成吸收漿液，也可直接用濕式球磨機將20mm左右的石灰石磨制成吸收漿液。當(dāng)采用石灰吸收劑時，石灰粉經(jīng)消化處理后加水?dāng)嚢柚瞥晌諠{液。在吸收塔內(nèi)，吸收漿液與煙氣接觸混合，煙氣中的SO2與漿液中的碳酸鈣以及鼓入的氧化空氣進行化學(xué)反應(yīng)被脫除，最終反應(yīng)產(chǎn)物為石膏。脫硫后的煙氣經(jīng)除霧器除去帶有的細(xì)小液滴，經(jīng)氣氣加熱器（GGH）加熱升溫后排入煙囪。脫硫石膏漿液經(jīng)脫水裝置脫水后回收。由于吸收漿液的循環(huán)利用，脫硫吸收劑的利用率很高。

電廠鍋爐煙氣進入FGD，通過升壓風(fēng)機加壓，經(jīng)GGH降溫至約100℃后進入吸收塔，吸收塔脫硫效率為96～99％，整個系統(tǒng)的脫硫效率不低于90％。從吸收塔出來的凈煙氣溫度約為47℃，經(jīng)GGH升溫至80℃后從煙囪排放。

該工藝原理簡單，工藝技術(shù)比較成熟，脫硫效率和吸收劑的利用率高，即Ca/S=1.03時，脫硫效率大于95％，能夠適應(yīng)各種煤種，適應(yīng)大容量機組，運行可靠，可用率高，副產(chǎn)品石膏具有商業(yè)價值。

2.2石灰石/石膏濕法脫硫技術(shù)主要技術(shù)特點及指標(biāo)

2.2.1脫硫效率高，一般不低于90％，最高可以達到99％。

2.2.2脫硫劑利用率高，達90％以上。Ca/S比低，只有1.01～1.05，國內(nèi)現(xiàn)正在實施的的幾個工程均不大于1.03。

2.2.3吸收塔采用各種先進技術(shù)設(shè)計，不僅解決了脫硫塔內(nèi)的堵塞、腐蝕問題，而且改善了氣液傳質(zhì)條件，從而提高了塔內(nèi)脫硫效率，減少了漿液循環(huán)量，有效降低了漿液循環(huán)泵的功耗。目前脫硫島電耗一般為機組裝機容量的1～1.5％。

2.2.4噴淋空塔內(nèi)煙氣入口采用向下斜切式入口，煙氣由下自上流動，延長了氣體分布路徑，不僅有利于氣體分布均勻，而且由于氣體的翻騰形成了湍流，更有利于氣液的傳質(zhì)傳熱。

2.2.5采用計算機模擬設(shè)計，優(yōu)化脫硫塔及塔內(nèi)構(gòu)件如噴嘴等的布置，優(yōu)化漿液濃度、Ca/S比、漿液流量等運行指標(biāo)，可以保證脫硫塔內(nèi)煙氣流動和漿液噴淋均勻，以最小的消耗取得最好的脫硫效果。

2.2.6根據(jù)煙氣含硫量，采用不同層數(shù)（2～4層）的漿液噴淋層，確保取得最佳的脫硫效果。

2.2.7塔內(nèi)設(shè)置氧化空氣分布系統(tǒng)，采用塔內(nèi)強制氧化，氧化效果好。

2.2.8噴淋層采用交叉聯(lián)箱布置，使噴淋管道布置更合理，降低了吸收塔高度。

2.2.9采用機械攪拌。

2.2.10廢物得到良好的處理，其中廢渣變成了優(yōu)質(zhì)石膏，完全可以取代高品位的天然石膏。廢水采用回用技術(shù)，可以達到零排放。

2.2.11穩(wěn)定性高，適應(yīng)性強，可靠性99％以上。

2.2.12應(yīng)用多、運行經(jīng)驗豐富。

3干法RCFB脫硫工藝脫硫技術(shù)流程特點

干法有LIFAC（爐內(nèi)噴鈣尾部增濕活化）、CFB（循環(huán)流化床）等工藝，在國家有關(guān)部門的技術(shù)指南、火電廠設(shè)計規(guī)程上均限于在中小機組或老機組上實施。CFB最早由德國魯奇（LURGI）公司開發(fā)，目前已達到工業(yè)應(yīng)用的CFB法工藝有三種：LURGI公司的CFB、德國WULFF公司的RCFB（內(nèi)回流式煙氣循環(huán)流化床）、丹麥FLS公司的GSA（氣體懸浮吸收），國內(nèi)分別由龍凈環(huán)保、凱迪電力、龍源環(huán)保等公司引進，目前多在中小機組上運用，其中只有WULFF公司的RCFB技術(shù)向300MW機組上推廣，所以本文中作比較的干法僅指RCFB。

3.1RCFB的發(fā)展歷史

循環(huán)流化床(CFB)的發(fā)展歷史其實很長。循環(huán)流化床CFB煙氣凈化工藝的實驗室技術(shù)研究開發(fā)工作開始于1968/1969年，1970～1972年CFB煙氣凈化工藝在德國電解鋁廠獲得應(yīng)用，煙氣流量為15,000m3/h。1985～1987年，首臺CFB煙氣脫硫示范裝置在德國一家燃褐煤電站得到應(yīng)用，處理煙氣量為40萬m3/h（相當(dāng)于30萬機組氣量的四分之一），采用消石灰為脫硫劑。在此基礎(chǔ)上，各公司分別又開發(fā)出了上述新一代CFB脫硫工藝（第三代）。

3.2RCFB脫硫工藝流程

RCFB工藝主要采用干態(tài)的消石灰粉作為吸收劑，由鍋爐排出的煙氣從流化床的底部進入，經(jīng)過吸收塔底部的文丘里裝置，煙氣速度加快，并與很細(xì)的吸收劑粉末相混合。同時通過RCFB下部的噴水，使煙氣溫度降低到70～90℃。在此條件下，吸收劑與煙氣中的二氧化硫反應(yīng)，生成亞硫酸鈣和硫酸鈣，經(jīng)脫硫后帶有大量固體的煙氣由吸收塔的上部排出，排出的煙氣進入除塵器中，大部分煙氣中的固體顆粒都被分離出來，被分離出來的顆粒經(jīng)過再循環(huán)系統(tǒng)大部分返回到吸收塔。

RCFB的控制系統(tǒng)主要通過三個部分實現(xiàn):

1.根據(jù)反應(yīng)器進口煙氣流量及煙氣中原始SO2濃度控制消石灰粉的給料量；

2.反應(yīng)器出口處的煙氣溫度直接控制反應(yīng)器底部的噴水量，使煙溫控制在70～90℃范圍內(nèi)。噴水量的調(diào)節(jié)方法一般采用回流調(diào)節(jié)噴嘴，通過調(diào)節(jié)回流水壓來調(diào)節(jié)噴水量；

3．在運行中調(diào)節(jié)床內(nèi)的固/氣比。其調(diào)節(jié)方法是通過調(diào)節(jié)分離器和除塵器下所收集的飛灰排灰量，以控制送回反應(yīng)器的再循環(huán)干灰量，從而保證床內(nèi)必需的固/氣比。

3.3RCFB脫硫技術(shù)的主要技術(shù)特點及指標(biāo)

3.3.1耗電量在機組容量的0.5～1.0％。脫硫率80％時，為0.6％左右；脫硫效率大于90％時，塔內(nèi)物料量增加引起系統(tǒng)阻力的增大而使電耗大幅上升。

3.3.2在塔的頂部區(qū)域加裝了導(dǎo)流板，在塔內(nèi)加裝了紊流裝置。

3.3.3脫硫率＞90％，Ca/S為1.2～1.5。石灰活性必須高且穩(wěn)定，達到T60標(biāo)準(zhǔn)（軟緞石灰，四分鐘內(nèi)水溫上升60℃）。

3.3.4塔內(nèi)平均流速4m/s左右。10米左右直徑的流化床內(nèi)流場比較復(fù)雜。

3.3.5用消石灰作為脫硫劑。石灰消化后，以消石灰干粉形式送入流化床吸收塔。噴入足夠的水分保證脫硫效果，水分越大脫硫率越高。

3.3.6嚴(yán)格控制床溫。床溫偏低時設(shè)備有腐蝕，偏高時脫硫效率及脫硫劑利用率下降。

3.3.7塔內(nèi)的水分要迅速蒸發(fā)掉，以保證灰渣干態(tài)排出。

3.3.8在煤的含硫量增加或要求提高脫硫效率時，不增加任何設(shè)備，僅增加脫硫劑和噴水量。

3.3.9不另設(shè)煙氣旁路，當(dāng)FGD停運時，脫硫塔直接作為煙氣旁路使用。

3.3.10在中小電站或工業(yè)鍋爐上應(yīng)用較多，300MW機組上國內(nèi)外僅應(yīng)用了1套并只有短期運行的經(jīng)驗。

3.3.11RCFB脫硫渣的利用

RCFB煙氣脫硫技術(shù)吸收劑為鈣基化合物，脫硫渣中的主要成分為CaSO3等。但不同電廠的脫硫渣的成份是不一樣的，若要有效利用，必須做個案研究。

不包括前除塵器的灰，CaSO3·1/2H2O含量占50±10％，根據(jù)德國WULFF公司提供的部分個案研究實例，是可以應(yīng)用的。國內(nèi)的南京下關(guān)電廠對LIFAC技術(shù)的脫硫渣已作了一些個案研究，恒運電廠正準(zhǔn)備和凱迪公司合作，開展脫硫灰利用的研究工作。

4石灰石-石膏濕法與干法RCFB比較

4.1工藝技術(shù)比較

4.1.1在300MW以上機組FGD上的應(yīng)用

干法RCFB：國外從小機組放大到300MW機組僅有1臺，國內(nèi)還沒有300MW機組的實運裝置，僅在中小機組或工業(yè)鍋爐上有實運裝置。

從國內(nèi)引進FGD的經(jīng)驗來看，各個電廠都有一定的實際情況，設(shè)計時也必須滿足各個電廠的特定情況。據(jù)報道，幾家引進CFB的公司在中小機組的示范裝置上大多碰到了較嚴(yán)重的問題，經(jīng)大量長時間調(diào)試整改后，有的仍達不到設(shè)計要求，有的甚至需更換重要部件，更為嚴(yán)重的機組無法按正常出力運行。

國內(nèi)唯一的一套RCFB是廣州恒運電廠FGD，從運行情況來看，雖然將石灰標(biāo)準(zhǔn)從T60降至T50左右，消化裝置仍不能正常運行，目前靠買消石灰維持；除塵器有堵塞等問題，曾造成了電廠停運，但粉塵泄漏較嚴(yán)重；控制系統(tǒng)還不能穩(wěn)定監(jiān)測和調(diào)控脫硫裝置的運行。

石灰石-石膏濕法：已很成熟，國外有各種條件下機組上的運行經(jīng)驗，國內(nèi)雖然運行實例不多，但國內(nèi)公司引進的均為國外先進可靠的技術(shù)。其市場占有率占電站脫硫裝機總?cè)萘康?5％以上，應(yīng)用單機容量已達1000MW。國家相關(guān)職能部門在組織國內(nèi)專家充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，提出指導(dǎo)性意見：在新、擴、改300MW機組FGD上或要求有較高脫硫率時，采用石灰石-石膏濕法技術(shù)。在火電廠設(shè)計技術(shù)規(guī)程中，也作了同樣的規(guī)定。

現(xiàn)在大部分設(shè)備均可以實現(xiàn)國產(chǎn)化，初始投資大幅降低，備品備件的問題也將得到徹底解決。

4.1.2適用煤種

干法RCFB：據(jù)國內(nèi)各大研究單位的報告及國外的部分應(yīng)用實例，CFB適用于中、低硫煤。對高硫煤，較難達到環(huán)保要求，且投資與運行費用將大幅上升。RCFB是否適應(yīng)高硫煤的大機組，需進一步論證。

石灰石-石膏濕法：不限。

4.1.3Ca/S比

干法RCFB：脫硫率＞90％時為1.3～1.5。氧化鈣純度要求≥90％，并要有非常高的活性（T60標(biāo)準(zhǔn)），達不到以上要求時，將影響裝置的脫硫率及正常運行。

石灰石-石膏濕法：1.01～1.05，一般為1.03，純度達不到要求時，最終僅影響脫硫副產(chǎn)品石膏的質(zhì)量。

4.1.4脫硫效率

干法RCFB：穩(wěn)定運行一般在80％左右，若需要進一步提高，則需降低煙氣趨近溫差，增加Ca/S和噴水量，但會對下游設(shè)備如除塵器、引風(fēng)機等帶來不利影響。

95％的脫硫率對干法技術(shù)來講，已達到高限（國外為90％），當(dāng)環(huán)保要求進一步提高時，改造較困難。

煙氣含硫量波動時，因為有大循環(huán)灰量，難以靈敏調(diào)整控制，脫硫效率難以保證。

石灰石-石膏濕法：一般可在95％以上穩(wěn)定運行，對環(huán)保要求的適應(yīng)性強。

煙氣含硫量變化時，易于調(diào)整控制，脫硫效率較穩(wěn)定。

4.1.5耗電量

干法RCFB：機組容量的0.5～1.0％，脫硫效率在80％左右時，為0.6％左右；當(dāng)脫硫效率＞90％時，耗電量上升很快，將達到1％左右。

石灰石-石膏濕法：機組容量的1.0～1.5％。

.1.6對ESP（電除塵器）的影響

干法RCFB：初始設(shè)計時ESP2負(fù)荷很高，進口濃度800g/Nm3（遠(yuǎn)高于電廠正常電除塵器進口的20～30g/Nm3），ESP2除塵效率將達到99.9875％。隨脫硫率的變化增加Ca/S，ESP2負(fù)荷急劇增加，其出口含塵濃度能否達標(biāo)值得考慮。環(huán)保要求還將進一步提高，在即將實行的《火電廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（征求意見稿）中，火電廠最高允許煙塵排放濃度為50mg/Nm3。

當(dāng)煙氣含硫量變化時，為保證脫硫率，或滿足環(huán)保要求的不斷提高而提高脫硫效率，采取以上降低煙氣趨近溫差，增加噴水量和Ca/S措施時，將導(dǎo)致ESP低溫腐蝕，排灰易粘結(jié)（塔壁也易于結(jié)灰），嚴(yán)重時，將影響裝置的正常運行，在中小機組的運行中是普遍存在的問題。

石灰石-石膏濕法：沒有后ESP，無影響。經(jīng)脫硫塔洗滌后，煙塵總量減少50～80％左右，F(xiàn)GD出口煙塵濃度小于50mg/Nm3。

4.1.7對機組的影響

干法RCFB：因故障停電等原因使CFB停運，會導(dǎo)致塔內(nèi)固態(tài)物沉積，重新啟動需清理沉積固態(tài)物，由于無旁路，當(dāng)后ESP和回灰系統(tǒng)發(fā)生堵塞進行檢修時，機組將停運。

石灰石-石膏濕法：因FGD是獨立系統(tǒng)，有旁路，故無影響。

4.1.8對機組負(fù)荷的適應(yīng)性

干法RCFB：負(fù)荷的變化會引起煙氣流速的變化，從而影響脫硫反應(yīng)及裝置的運行。

石灰石-石膏濕法：較好。

4.1.9水

干法RCFB：石灰消化一般需熱水，且水質(zhì)要求高；無廢水排放。

石灰石-石膏濕法：耗水量相對稍多一點，但水質(zhì)要求不高，可用水源水；僅有少量廢水排放。

4.1.10吸收劑制備

干法RCFB：需大批量外購符合要求的T60標(biāo)準(zhǔn)的石灰粉，以目前投運電廠的運行情況來看，石灰消化存在諸多問題，如果采購滿足要求的消石灰Ca(OH)2將增加業(yè)主采購成本。最大問題是一般較難購買到品質(zhì)穩(wěn)定的高活性（T60標(biāo)準(zhǔn)）的石灰粉。RCFB脫硫效果的保證及裝置的運行可靠性完全依賴于石灰的高純度及高活性。

石灰石-石膏濕法：可外購石灰石粉或塊料，石灰石塊料價格便宜，直接購粉則可大幅度降低投資及耗電量，但相應(yīng)增加了采購成本。

4.1.11排煙溫度

干法RCFB：脫硫率80％左右時為70～90℃，脫硫率提高到95％后要降55～70℃。

石灰石-石膏濕法：GGH出口一般為大于80℃。

4.1.12副產(chǎn)品輸送利用

干法RCFB：目前僅適宜用于填坑、鋪路，應(yīng)用價值低。用于其他場合的應(yīng)用方法還未研究，而且還將是很長一段過程?；乙桩a(chǎn)生粘結(jié)，既影響輸送，也影響裝置的運行。當(dāng)脫硫渣排入灰場時，將影響粉煤灰的綜合利用。在拋棄過程中需要考慮增設(shè)合適的儲運設(shè)施，同時也增加一定的運輸和儲存成本。

石灰石-石膏濕法：脫硫石膏質(zhì)量優(yōu)于天然石膏，可綜合利用，應(yīng)用價值較高。如采用拋棄法，可節(jié)省部分投資，輸送也不會有問題。

4.1.13占地面積

干法RCFB：在大容量機組考慮采用1爐1塔時占地較小。

石灰石-石膏濕法：較大。

4.2經(jīng)濟比較

以下以某電廠2×300MW機組煙氣脫硫裝置為例，脫硫項目建設(shè)期按1年計算，運營期按20年計算，采用總費用法對干、濕法方案進行經(jīng)濟比較，總費用低的方案較優(yōu)。

從“經(jīng)濟比較成果表”可以看出，濕法脫硫方案的總費用略低于干法脫硫方案。因此，從經(jīng)濟比較的角度來看，濕法方案優(yōu)于干法方案。

5結(jié)論和建議

5.1結(jié)論

綜上所述，濕法與干法相比，技術(shù)更加成熟，運行經(jīng)驗更加豐富，脫硫劑供應(yīng)有保證，脫硫副產(chǎn)品利用好，系統(tǒng)供應(yīng)商較多；經(jīng)營費用小，初始投資高，總成本費用較低，全系統(tǒng)本廠占地面積較大。

每個電廠有各自的實際情況，在FGD裝置設(shè)計上也有不同。方案比選中不僅要考慮干法、濕法的技術(shù)因數(shù)，還要考慮各種實際存在的問題：如脫硫劑的供應(yīng)、廢渣的處理、對環(huán)境變化的適應(yīng)、政府的規(guī)劃等。

目前干法煙塵排放量要大于100mg/Nm3，濕法小于50mg/Nm3，均小于現(xiàn)行環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)200mg/Nm3的要求。如果環(huán)保政策要求進一步提高脫硫效率，降低出口允許煙塵排放濃度，濕法也比較容易調(diào)整改造，而干法效率已到高限，難以實施進一步改造。

5.2建議

篇(2)

關(guān)鍵詞：天然氣 凈化工藝 天然氣凈化

1.緒論

1.1天然氣凈化的目的與意義

隨著人們保護環(huán)境的意識日益增強，世界各國制定出越來越嚴(yán)厲的環(huán)保法規(guī)，以進一步控制有害污染物的排放，這就促使了天然氣處理的工藝不斷地向前發(fā)展；另一方面，天然氣作為一種燃料和原料的資源地位越來越突出，國內(nèi)外都十分重視天然氣的加工和利用，相關(guān)領(lǐng)域也在方法上，技術(shù)上以及應(yīng)用上取得了重大進步。本論文將介紹天然氣處理，加工和利用的技術(shù)水平以及發(fā)展的趨勢，以便系統(tǒng)地了解國內(nèi)外技術(shù)發(fā)展的有關(guān)情況，使決策工作和研究開發(fā)能夠從中獲取有益的信息。

1.2 天然氣凈化研究概況

為了降低天然氣中含硫化物和水分在儲存和使用過程中的安全隱患，防止環(huán)境污染和對人體的傷害，輸送到城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿篮蛢Υ嬖O(shè)備中的天然氣有必要進行凈化處理。富含硫化物的天然氣，必須經(jīng)過脫硫處理，以達到輸送要求，副產(chǎn)品的硫磺作為硫資源，用以生產(chǎn)硫酸、二硫化碳等一系列硫化物；脫硫后，天然氣經(jīng)過深冷分離，可得到液化天然氣。

2.天然氣凈化工藝與分析

2.1天然氣凈化的工藝的介紹

天然氣中通常有硫化氫、二氧化碳和有機硫化物等酸性組分存在，這些氣相雜質(zhì)在水存在的情況下會腐蝕金屬，并污染環(huán)境。因此天然氣的凈化處理主要有脫硫和脫水兩項內(nèi)容：

天然氣脫硫技術(shù)主要有干濕和濕式兩種方法，干式脫硫效率高，適用于低含硫處理。濕法脫硫按分為化學(xué)吸收法和氧化還原法兩種。

2.2天然氣凈化工藝的分析與應(yīng)用

2.2.1脫硫工藝

在脫硫凈化的化學(xué)溶劑法中各種胺法應(yīng)用廣泛，常用的醇胺類溶劑有一乙醇胺（MEA）、二乙醇胺（DEA）、二異丙醇胺（DIPA）、甲基二乙醇胺（MDEA）等。

醇胺吸收酸氣的基本流程：原料氣從下而上與溶液逆流通過吸收塔。從吸收塔流出的富液與從解析塔地流出的貧液熱換而被加熱，然后進入解析塔頂部。在處理高壓酸性天然氣的裝置中，通常降幅也通入閃蒸器，閃蒸至中等壓力，以除去解析前在溶液中溶解和夾帶進入的烴類。在熱交換器中部冷卻了的貧液用水冷或風(fēng)冷進一步冷卻，然后泵人吸收塔頂部，完成溶液循環(huán)。

天然氣脫水有幾種方法：液體脫水劑（甘醇）法、固體脫水劑（分子篩、鋁土、硅膠）法及氯化鈣法。分子篩法用于深度脫水。氯化鈣法主要用于嚴(yán)寒地區(qū)和邊遠(yuǎn)井，但目前已很少應(yīng)用。二甘醇法在天然氣工業(yè)中應(yīng)用不多。三甘醇（TEG）法是最主要的天然氣脫水方法，它具有的優(yōu)點是：（1） 沸點較高（287.4℃），使在常壓下再生貧液濃度也可達98.5～98.7%以上，因而露點將比二甘醇多8～22℃左右。（2） 蒸氣壓較低，27℃時，僅為二甘醇的20%，因而損耗小。（3） 熱力學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，理論熱分解溫度約比二甘醇高40℃。（4） 脫水操作費用比二甘醇法低。

2.2.2 脫水工藝

提高三甘醇貧液濃度的方法有兩種：減壓再生與氣體汽提。

（1）固體吸附法脫水

吸附操作原理：吸附是用多孔性的固體吸附劑處理氣體混合物，使其中所含的一種或數(shù)種組分吸附于固體表面上以達到分離的操作。

吸附法脫水工藝流程：至少需要兩個吸附塔。工業(yè)上經(jīng)常采用雙塔或三塔流程，在雙塔流程中，一個塔進行脫水操作，另一個塔進行吸附劑的再生和冷卻，兩者輪換操作。在三塔流程中，一般是一塔脫水，一塔再生，另一塔冷卻。

天然氣脫水多為固定床物理吸附。吸附劑再生循環(huán)使用。升溫脫吸是工業(yè)上常用的再生方法。一般吸附劑的再生溫度為175～260℃。

（2）吸附劑

活性氧化鋁：活性氧化鋁的主要組分是部分水化的、多孔和無定型的氧化鋁，并含有其他金屬化合物。

硅膠：工業(yè)上使用的硅膠多為顆粒狀，分子式為SiO2.nH-2O。它具有較大的孔隙率。

分子篩：分子篩是一種人工合成的無機吸附劑，是具有骨架結(jié)構(gòu)的堿金屬或堿土金屬的硅。分子篩能脫除天然氣中的水，硫化物和其它雜質(zhì)，也可用于酸性天然氣的干燥。

特殊的抗酸性分子篩的使用壽命長，能保持其脫水能力。分子篩用于氣體干燥不需要甘醇脫水那樣的預(yù)冷卻。隨著天然氣價格的上漲，以前不景氣的許多酸性氣田目前已考慮選擇用抗酸性分子篩干燥天然氣。工業(yè)上使用的分子篩的可用壓力范圍為負(fù)壓至高于10MPa，溫度范圍零下～200℃。由于分子篩能將氣體干燥至0.lppm，通常用于天然氣液化或深冷之前。因此，在天然氣提氦、液化、膨脹致冷、回收乙烷等工藝中被廣泛采用。

（3）膜分離工藝

美國氣體研究院提出的膜分離工藝，是根據(jù)含有水蒸汽、溶解氣的流動氣體通過聚合物薄膜發(fā)生的擴散或滲透，由于不同氣體有不同的溶解度和擴散系數(shù)，氣體通過膜具有不同的移動速度，從而達到分離的目的。工業(yè)上早期使用的氣體分離膜，成本高、分離能力低，大規(guī)模使用受到限制，隨著膜分離系統(tǒng)分離能力的改進和費用的降低，在經(jīng)濟上可以與傳統(tǒng)的甘醇脫水裝置相競爭。

3.總結(jié)

天然氣脫硫工藝，由于所處理的介質(zhì)是含有硫化氫、二氧化碳、水等多種腐蝕物質(zhì)，其在生產(chǎn)中所形成的腐蝕問題已經(jīng)越來越引起人們的關(guān)注。特別隨著氣田開采進入中后期，生產(chǎn)系統(tǒng)的腐蝕問題越來越嚴(yán)重，穿孔次數(shù)越來越多，如果凈化工藝不善，技術(shù)指標(biāo)不達標(biāo)的天然氣進入下游市場，給安全生產(chǎn)帶來了許多隱患和造成巨大的經(jīng)濟損失。

隨著環(huán)境保護法規(guī)的日益嚴(yán)格，天然氣脫水工藝也必將朝著更清潔化方向發(fā)展；天然氣脫水工藝更注重其效率及經(jīng)濟性；TEG脫水工藝日臻完善，本文中分析的脫水、脫硫的凈化工藝也必將在實際應(yīng)用中得到改善，為天然氣開采、儲存、輸送和使用提供安全保障。

參考文獻

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[2]李允，諸林，穆曙光等。天然氣地面工程[M]，石油工業(yè)出版社，2001.5

[3]顧安忠。液化天然氣技術(shù)手冊[M]，機械工業(yè)出版社，2010. 1

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篇(3)

[關(guān)鍵詞]脫硫技術(shù)煙氣脫硫方案石灰石-石膏濕法煙氣脫硫煙氣脫硫存在的問題

中圖分類號:X5文獻標(biāo)識碼:A文章編號:1671-7597(2009)1120120-02

前段時間,我參與了某水處理公司對某火電廠煙氣脫硫工程的投標(biāo)工作。查閱了一些相關(guān)書籍和設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),并收集了一些資料,對火電廠的煙氣脫硫工藝有了更新認(rèn)識和更多思考。

2005年,我國二氧化硫排放總量高達2549萬噸,超過美國,居世界第一,比2000年增加了27%。二氧化硫排放是造成我國大氣環(huán)境污染及酸雨不斷加劇的主要原因?；痣娦袠I(yè)是我國二氧化硫排放的主要來源。我國將通過嚴(yán)格控制二氧化硫排放量、強化現(xiàn)有和新建電廠脫硫設(shè)施建設(shè)等手段來減少二氧化硫的排放量。到2010年,我國將把二氧化硫年排放總量控制在2300萬噸以內(nèi)。

我國電廠煙氣脫硫技術(shù)起步于1961年,科研院所和高等院校相繼投入研究開發(fā)力量,進行干法、濕法和半干法等等的煙氣脫硫的探索研究,但目前我國自行開發(fā)的煙氣脫硫工程,工業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化技術(shù)不多。目前,世界上燃煤或燃油電站所采用的脫硫工藝多種多樣,達數(shù)百種之多。在這些脫硫工藝中,有的技術(shù)較為成熟,已經(jīng)達到商業(yè)化應(yīng)用的水平,有的尚處于研究階段。

一、脫硫技術(shù)

脫硫方法可劃分為燃燒前脫硫、爐內(nèi)脫硫和煙氣脫硫三大類。前兩種技術(shù)存在較多缺陷,在我國應(yīng)用很少,但在國外都有一定應(yīng)用。

1.燃燒前脫硫。燃燒前脫硫就是在煤燃燒前脫除掉煤中的硫分,并能同時除去灰分,減輕運輸量,減輕鍋爐的玷污和磨損,減少電廠灰渣處理量,還可回收部分硫資源,但該技術(shù)目前還存在著許多問題,所以應(yīng)用較少。

2.爐內(nèi)脫硫。爐內(nèi)脫硫是在燃燒過程中,向爐內(nèi)加入固硫劑如CaCO3等,使煤中硫分轉(zhuǎn)化成硫酸鹽,隨爐渣排除。爐內(nèi)噴鈣脫硫技術(shù)工藝簡單,投資費用低,占地面積小、沒有廢水排放,特別適用于老廠的改造,但其脫硫率不高。

3.煙氣脫硫。煙氣脫硫技術(shù)是當(dāng)前應(yīng)用最廣、效率最高的脫硫技術(shù)。其基本原理是:堿性脫硫劑+SO2=亞硫酸鹽(吸收過程),亞硫酸鹽+SO2=硫酸鹽(氧化過程)。堿性脫硫吸收劑吸收SO2,先反應(yīng)形成亞硫酸鹽,再加上氧,氧化成為穩(wěn)定的硫酸鹽,然后將硫酸鹽加工為所需產(chǎn)品。

二、煙氣脫硫方案比較

目前國外應(yīng)用較為廣泛的煙氣脫硫工藝主要有7種,石灰石-石膏濕法、煙氣循環(huán)流化床、海水脫硫、電子束和氨水洗滌等5種工藝均可以達到90%以上的高脫硫效率。國內(nèi)電廠煙氣脫硫主要有濕法、干法等工藝。

(一)干法煙氣脫硫工藝

干法煙氣脫硫技術(shù)的優(yōu)點:該技術(shù)為氣同反應(yīng),相對于濕法脫硫系統(tǒng)來說,設(shè)備簡單,占地面積小、投資和運行費用較低、操作方便、能耗低、生成物便于處置、無污水處理系統(tǒng)等。但其缺點是反應(yīng)速度慢,脫硫率較低,先進的可達60-80%,吸收劑利用率低,磨損、結(jié)垢現(xiàn)象比較嚴(yán)重。而且在設(shè)備維護方面難度較大,設(shè)備運行的穩(wěn)定性、可靠性不高,且壽命較短。因此,限制了此種方法的廣泛應(yīng)用。

(二)濕法煙氣脫硫工藝

濕法煙氣脫硫技術(shù)的優(yōu)點:濕法煙氣脫硫技術(shù)為氣液反應(yīng),反應(yīng)速度快,脫硫效率高,一般均高于90%,而且技術(shù)成熟,適用面廣,生產(chǎn)運行安全可靠。因此,在眾多的脫硫技術(shù)中,始終占據(jù)主導(dǎo)地位。但其缺點是生成物是液體或淤渣,較難處理,設(shè)備腐蝕性嚴(yán)重,洗滌后煙氣需再熱,能耗高,占地面積大,投資和運行費用高。而且系統(tǒng)復(fù)雜、設(shè)備龐大、耗水量大、一次性投資高,一般適用于大型電廠。

常用的濕法煙氣脫硫技術(shù)有石灰石-石膏法、間接的石灰石-石膏法、檸檬吸收法等。其中,石灰石-石膏濕法脫硫工藝是當(dāng)今世界的主導(dǎo)脫硫工藝,約占全部煙氣脫硫裝置的90%以上。

(三)石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝

石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝過程中主要的化學(xué)反應(yīng)為:

吸收反應(yīng):SO2+H2OH2SO3HSO3-+H+

溶解反應(yīng):CaCO3+H+Ca2-+CO2+H2O

氧化反應(yīng):HSO3-+1/2O2SO42-+H+

石膏析出:Ca2-+SO42-+2H2OCaSO4?2H2O

2.石灰石-石膏濕法脫硫工藝的主要特點:

(1)技術(shù)成熟,運行可靠性好。國外火電廠石灰石-石膏濕法脫硫裝置投運率一般可達95%以上。

(2)對煤種變化的適應(yīng)性強。該工藝適用于任何含硫量的煤種。

(3)脫硫效率高,可達95%以上,脫硫后的煙氣不但二氧化硫濃度很低,而且煙氣含塵量也大大減少。

(4)脫硫副產(chǎn)物便于綜合利用。其脫硫副產(chǎn)物為二水石膏,主要用途是生產(chǎn)建材產(chǎn)品和水泥緩凝劑。

(5)吸收劑資源豐富,價格便宜。作為該脫硫工藝吸收劑的石灰石,在我國分布很廣,資源豐富,且石灰石價格便宜。

(6)技術(shù)進步快。近年來國內(nèi)外對石灰石-石膏濕法工藝進行了深入的研究與不斷的改進,如吸收裝置由原來的冷卻、吸收、氧化三塔合為一塔等。

(7)占地面積相對較大,一次性建設(shè)投資也相對較大。

三、石灰石-石膏濕法脫硫工藝的流程

石灰石-石膏濕法脫硫工藝系統(tǒng)主要由煙氣系統(tǒng)、吸收氧化系統(tǒng)、漿液制備系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)、排放系統(tǒng)組成。

1.漿液制備系統(tǒng)。不同的制漿方式所對應(yīng)的設(shè)備也各不相同。主要設(shè)備包括:磨機(濕磨時用)、粉倉(干粉制漿時用)、漿液箱、攪拌器、漿液輸送泵。石灰石粉經(jīng)給料、加水后,在石灰石漿液箱內(nèi)制成濃度為25%左右漿液,供脫硫系統(tǒng)使用。

2.吸收氧化系統(tǒng)。吸收系統(tǒng)的主要設(shè)備是吸收塔,它是石灰石-石膏濕法脫硫設(shè)備的核心裝置,系統(tǒng)在塔中完成對SO2、SO3等有害氣體的吸收。濕法脫硫吸收塔有許多種結(jié)構(gòu),如設(shè)一座集吸收、氧化于一體的吸收塔,其上部為吸收區(qū),下部為氧化槽。塔內(nèi)設(shè)2臺漿液循環(huán)泵,另設(shè)2層霧化噴淋層,分別對應(yīng)2臺循環(huán)泵。

3.煙氣系統(tǒng)。煙氣系統(tǒng)包括煙道、煙氣擋板、密封風(fēng)機和氣-氣加熱器等關(guān)鍵設(shè)備。煙氣從燒結(jié)機經(jīng)引風(fēng)機引出,降溫后進入吸收塔。脫硫后的煙氣加熱后通過煙道進入煙囪排向大氣。

4.石膏脫水系統(tǒng)。石膏脫水系統(tǒng)包括水力旋流器和真空皮帶脫水機等關(guān)鍵設(shè)備。從吸收塔中排出的含固量為15%的漿液,經(jīng)水力旋流器濃縮至含固量40～60%左右,再經(jīng)真空皮帶脫水機脫水,控制最終石膏副產(chǎn)品的含水率小于10%。

5.排放系統(tǒng)。排放系統(tǒng)主要由事故漿池、區(qū)域漿池及排放管路組成。

石灰石-石膏濕法脫硫的基本工藝流程是:石灰粉經(jīng)消化處理后加水?dāng)嚢柚瞥晌諠{液,漿液通過噴漿層內(nèi)設(shè)置的噴嘴噴射到吸收塔中并循環(huán)流動。鍋爐煙氣除塵后通過增壓風(fēng)機并降溫后進入吸收塔。在吸收塔內(nèi)煙氣向上流動且被向下流動的循環(huán)漿液以逆流方式洗滌,即可脫除SO2、SO3、HCL和HF,同時在“強制氧化工藝”的處理下反應(yīng)的副產(chǎn)物被導(dǎo)入的空氣氧化為石膏(CaSO4?2H2O),并消耗作為吸收劑的石灰石。

在吸收塔內(nèi),煙氣中的SO2與漿液中CaSO3以及鼓入的氧化空氣進行化學(xué)反應(yīng)被脫除,最終反應(yīng)產(chǎn)物為石膏。石膏漿液通過石膏漿液泵排出,進入石膏脫水系統(tǒng)。經(jīng)過凈化處理的煙氣流經(jīng)兩級除霧器除霧,將清潔煙氣中所攜帶的漿液霧滴去除。在吸收塔出口,干凈的煙氣一般被冷卻到50℃左右,且為水蒸氣所飽和。通過氣-氣加熱器將煙氣加熱到80℃以上,通過煙道進入煙囪排向大氣。

四、煙氣脫硫存在的問題

(一)從宏觀上看

1.國家對煙氣脫硫的市場監(jiān)管不夠。目前,我國缺乏對煙氣脫硫設(shè)施進行科學(xué)評價的指標(biāo)和要求,對供、需雙方的市場監(jiān)管還未及時有效跟進。供方市場存在著脫硫技術(shù)的重復(fù)引進,技術(shù)人員不足,招標(biāo)中無序,質(zhì)量管理環(huán)節(jié)薄弱等問題;需方市場存在著工藝選擇的盲目性,單純地以低價位選取中標(biāo)單位,重前期招標(biāo),輕建造管理。

2.煙氣脫硫技術(shù)自主創(chuàng)新能力較低。煙氣脫硫建設(shè)規(guī)模急劇增長,但產(chǎn)業(yè)化發(fā)展相對滯后;雖然大部分設(shè)備可以國內(nèi)制造,但關(guān)鍵設(shè)備仍需要進口。大多數(shù)脫硫公司仍需采用國外技術(shù),而且消化吸收、再創(chuàng)新能力較弱。

3.脫硫設(shè)施難以高效穩(wěn)定運行。要求與機組“三同時”的脫硫設(shè)施,在實際中卻不能與新建機組同步建設(shè)、同步投運;投運后達不到設(shè)計指標(biāo)、不能連續(xù)穩(wěn)定運行等情況時有發(fā)生。目前已建成投產(chǎn)的煙氣脫硫設(shè)施實際投運率不足,減排二氧化硫的作用沒有完全發(fā)揮。

(二)從微觀上看

對于大量采用的濕法煙氣脫硫通常存在廢液難以處理、結(jié)垢和堵塞、腐蝕和磨損等問題。這些問題如果解決不好,便會造成二次污染、運轉(zhuǎn)效率低下或不能運轉(zhuǎn)等新問題。

1.廢液的處理。合理處理濕法煙氣脫硫產(chǎn)生的含有煙塵、硫酸鹽、亞硫酸鹽等廢液,往往是濕法煙氣脫硫技術(shù)成敗的關(guān)鍵因素之一。硫酸鹽及亞硫酸鹽廢液未經(jīng)處理就排放,會造成二次污染?；厥蘸屠脧U液中的硫酸鹽類,廢物資源化,可采用如轉(zhuǎn)化成優(yōu)良的建筑材料――石膏,轉(zhuǎn)化成高濃度高純度的液體SO2等處理技術(shù)。

2.結(jié)垢和堵塞。脫硫系統(tǒng)結(jié)垢和堵塞的原因是煙氣中的氧氣將CaSO3氧化成CaSO4?2H2O(石膏),并使石膏過飽和。可造成吸收塔、氧化槽、管道、噴嘴、除霧器等結(jié)垢和堵塞。通?？赏ㄟ^強制氧化和抑制氧化得到控制。

3.腐蝕及磨損。煤炭燃燒時除生成SO2以外,還生成少量的SO3,煙氣中SO3的濃度為10～40ppm,由于煙氣中含有水(4%～12%),生成的SO3瞬間內(nèi)形成硫酸霧。當(dāng)溫度較低時,硫酸霧凝結(jié)成硫酸附著在設(shè)備的內(nèi)壁上,或溶解于洗滌液中,造成吸收塔及有關(guān)設(shè)備腐蝕。解決方法主要有:采用耐腐蝕材料制作吸收塔,設(shè)備內(nèi)壁涂敷防腐材料等。含有煙塵的煙氣高速穿過設(shè)備及管道,在吸收塔內(nèi)同吸收液攪動接觸,致使設(shè)備嚴(yán)重磨損。解決的方法主要有:煙氣進入吸收塔前進行高效除塵,采用耐磨材料制作吸收塔及其有關(guān)設(shè)備,設(shè)備內(nèi)襯或涂敷耐磨材料。

火電廠煙氣脫硫雖然存在這樣那樣的問題,但其發(fā)展是必然趨勢。加快火電廠煙氣脫硫產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的指導(dǎo)思想是:以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo),以環(huán)保法規(guī)和工程建設(shè)法規(guī)為準(zhǔn)繩,以市場為導(dǎo)向,以企業(yè)為主體。通過創(chuàng)新機制、加強監(jiān)管、落實和完善相關(guān)政策、建立和完善技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系、加強行業(yè)自律、加強協(xié)調(diào)管理,推動我國火電廠煙氣脫硫產(chǎn)業(yè)的健康、快速發(fā)展。

參考文獻:

[1]國家發(fā)改委,關(guān)于加快火電廠煙氣脫硫產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的若干意見,2005.

[2]周至祥,《火電廠濕法煙氣脫硫技術(shù)手冊》,中國電力出版社.

篇(4)

Abstract: The paper analyzes the present situation of flue gas desulfurization(FGD) technology, taking our country middle and small scale coal-fired boiler (≤65t/h) as the object of study, analyzes the present situation of the application of FGD technology, combined with practical engineering experiences, puts forward the developing trend in the future.

關(guān)鍵詞： 中小型鍋爐；煙氣脫硫；脫硫技術(shù)

Key words: small and medium coal fired boiler；flue gas desulphurization(FGD)；desulfurization technology

中圖分類號：TH6 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2012）11-0032-02

0 引言

二氧化硫是當(dāng)今人類面臨的重要大氣污染物之一[1]，SO2對人體的主要危害是引起呼吸道疾病，嚴(yán)重時會導(dǎo)致人死亡。人為排放到大氣中的SO2和NOx主要來自化石燃料燃燒產(chǎn)生的煙氣[2]。而在我國，一次能源的生產(chǎn)和消費中，煤炭約占2/3，是能源工業(yè)的支柱。在中國能源的生產(chǎn)與消費結(jié)構(gòu)中，煤炭一直占主導(dǎo)地位，這種格局在較長的一段時間內(nèi)將不會改變[3]。據(jù)有關(guān)專家預(yù)測：煤炭在我國能源結(jié)構(gòu)中的主導(dǎo)地位在未來的50年不會改變[4]。據(jù)統(tǒng)計，我國由于煤炭燃燒產(chǎn)生的二氧化硫排放量占SO2排放總量的90%以上[5]。

因此，采取切實可行的措施，控制燃煤SO2的排放，對于推行潔凈生產(chǎn)技術(shù)，改善我國大氣環(huán)境質(zhì)量有著十分重要的意義。隨著我國對大氣污染物排放要求日益嚴(yán)格，控制力度不斷加大，燃煤鍋爐煙氣SO2污染治理從火電、鋼鐵燒結(jié)機等大型機組擴大到中小型鍋爐機組。2010年西安市環(huán)保局文件規(guī)定了中小型燃煤鍋爐（≤65t/h）二氧化硫的排放要求，極大程度加快了中小型燃煤鍋爐煙氣脫硫治理的步伐。

1 常用的煙氣脫硫技術(shù)

1.1 干法煙氣脫硫（DFGD）技術(shù)：DFGD技術(shù)是指脫硫吸收過程無液體介入，完全干燥狀態(tài)下進行，脫硫產(chǎn)物為干粉狀。該法具有無廢水排出、工藝簡單、腐蝕程度較輕，煙氣在凈化過程中無明顯降溫、投資較低、凈化過程煙氣溫度降低較少也利于擴散、二次污染少等優(yōu)點，但脫硫效率低、脫硫反應(yīng)速度較慢、設(shè)備龐大等問題。

1.2 半干法煙氣脫硫技術(shù)：指脫硫劑在干燥狀態(tài)脫硫、在濕狀態(tài)再生（如水洗活性炭再生流程），或者在濕狀態(tài)脫硫、在干狀態(tài)處理脫硫產(chǎn)物（如噴霧干燥法）的煙氣脫硫技術(shù)。

一般多采用是在濕狀態(tài)脫硫、干狀態(tài)處理脫硫產(chǎn)物的半干法，脫硫產(chǎn)物為干粉狀，因而具有干法和濕法脫硫的優(yōu)點，即反應(yīng)速度快、脫硫效率高，脫硫后產(chǎn)物相對易于處理等。

1.3 濕法煙氣脫硫（WFGD）技術(shù)：WFGD技術(shù)一般采用還有吸收劑的液體洗滌煙氣中的SO2，該技術(shù)約占全世界FGD裝置總量的85％左右，其中石灰石-石膏法占36.7％左右，其它濕法脫硫技術(shù)占48.3％左右[6]。濕法煙氣脫硫具有工藝成熟、脫硫反應(yīng)速度快、脫硫效率高、運行可靠等優(yōu)點。但也存在設(shè)備管網(wǎng)腐蝕堵塞嚴(yán)重、運行維護費用高及易造成二次污染等問題。綜合考慮FGD技術(shù)的成熟度和實際應(yīng)用等方面，目前WFGD技術(shù)仍是煙氣脫硫行業(yè)的主導(dǎo)技術(shù)，也是中小型燃煤鍋爐煙氣脫硫的重要技術(shù)之一。

2 中小型鍋爐常用的濕法煙氣脫硫技術(shù)

目前，陜西省中小型鍋爐常用的WFGD技術(shù)主要有：石灰石/石灰-石膏法、簡易石灰石/石灰-石膏法、雙堿法、氧化鎂法。

2.1 石灰石/石灰-石膏法 石灰石/石灰-石膏濕法脫硫工藝是采用石灰石（CaCO3）或石灰（CaO）作脫硫吸收劑原料，經(jīng)消化處理后，加水?dāng)嚢柚瞥擅摿蛭諠{（石灰加水為氫氧化鈣(Ca(OH)2）。吸收劑漿液噴入吸收塔，吸收煙氣中的SO2氣體，產(chǎn)生亞硫酸鈣，進而鼓風(fēng)氧化為硫酸鈣（石膏）副產(chǎn)品。該法是目前世界上普遍采用的脫硫方法，所占比例在90%以上[7]。

依據(jù)許多脫硫系統(tǒng)的運行經(jīng)驗，石灰石/石灰-石膏法的主要優(yōu)點是：①脫硫效率高，鈣硫比（Ca/S）在1.05 左右，脫硫效率達 90％以上；②吸收劑來源廣泛，價格低廉，利用率高；③適用于范圍廣。石灰石/石灰-石膏法脫硫系統(tǒng)的主要缺點是：①系統(tǒng)配置復(fù)雜，占地面積大；②造價較高，一次性投資較大；③存在結(jié)垢、堵塞以及磨損問題；④運行費用較高；⑤脫硫系統(tǒng)廢水存在二次污染問題。

2.2 簡易石灰石/石灰-石膏法 簡易的石灰石/石灰-石膏法工藝與傳統(tǒng)石灰石/石灰-石膏法濕法工藝凈化機理基本相同，但該工藝省去氣-氣煙氣熱交換等輔助設(shè)備，系統(tǒng)的吸收裝置也進行了部分簡化，因而可大幅度降低系統(tǒng)設(shè)備投資和運行費用。

2.3 雙堿法 雙堿法的種類很多，主要有鈉堿雙堿法、堿性硫酸鋁-石膏法等。鈉堿雙堿法是以Na2CO3或NaOH溶液作為吸收液吸收煙氣中的SO2，用石灰或石灰石處理吸收液，副產(chǎn)品為石膏。堿性硫酸鋁-石膏法是用堿性硫酸鋁溶液作為吸收劑吸收SO2，吸收SO2后的吸收液再經(jīng)過氧化后用石灰石再生，再生過的堿性硫酸鋁溶液循環(huán)使用，該工藝系統(tǒng)主要產(chǎn)物為石膏。馬連元（2000）的研究表明雙堿法脫硫效率可達90%以上，無二次污染。

雙堿法脫硫技術(shù)具有明顯的優(yōu)點，由于采用清液吸收，克服了濕式石灰石/石灰-石膏法脫硫系統(tǒng)的結(jié)垢、堵塞等缺點，系統(tǒng)基本不存在結(jié)垢和漿料堵塞等問題，應(yīng)用較廣泛。

2.4 氧化鎂法 氧化鎂法是用洗滌器除去煙氣中微小的塵粒，洗滌過程中采用含有MgO的漿液作脫硫劑，MgO被轉(zhuǎn)變?yōu)閬喠蛩徭V（MgSO3）和硫酸鎂（MgSO4），然后將硫從溶液中脫除,吸收液再生后循環(huán)使用，得到高濃度的SO2，用于制造硫酸或硫磺。該技術(shù)工藝成熟，處理煙氣量大，脫硫率高（可達90%以上）。系統(tǒng)不易結(jié)垢和和堵塞，可進行長期連續(xù)運轉(zhuǎn)。

各主要濕法煙氣脫硫技術(shù)的脫硫效率、吸收劑、系統(tǒng)運行可靠性、是否易結(jié)垢和堵塞、占地面積、運行費用、投資方面進行分析，各種濕法煙氣脫硫技術(shù)脫硫效率普遍較高，脫硫系統(tǒng)各有其優(yōu)缺點，一般可綜合考慮其技術(shù)性、經(jīng)濟性與燃煤鍋爐的燃燒方式和煤質(zhì)情況等進行選擇。

3 中小型燃煤鍋爐煙氣脫硫技術(shù)的發(fā)展趨勢

結(jié)合實際工程經(jīng)驗，中小型燃煤鍋爐煙氣脫硫的發(fā)展趨勢主要是以下幾個方面。

3.1 濕法煙氣脫硫技術(shù)仍占主導(dǎo)地位，石灰石/石灰-石膏濕法應(yīng)用日益廣泛 主要原因有：①濕法FGD技術(shù)理論相對成熟，實踐工程應(yīng)用多，脫硫效率高；②我國石灰石儲量富足，石灰石/石灰作為脫硫吸收劑，價格低廉；③石灰石/石灰濕法FGD系統(tǒng)根據(jù)實際工況及要求，靈活配置，如可以洗滌、吸收和氧化三塔合一，也可以漿液循環(huán)池替代氧化塔。④噴頭和除霧器等吸收塔內(nèi)主要部件的技術(shù)革新速度加快，石灰石/石灰-石膏工藝系統(tǒng)配置將更加趨于完善，結(jié)垢、堵塞等問題得以緩解，有利于該技術(shù)的應(yīng)用推廣。

3.2 雙堿法等脫硫技術(shù)逐步趨于完善，應(yīng)用逐漸增加 石灰石/石灰-石膏濕法脫硫技術(shù)的結(jié)垢、堵塞等問題使得很多企業(yè)也望而卻步，采用雙堿法等FGD技術(shù)。由于各種濕法煙氣脫硫技術(shù)各有特點，同一種工況，各種FGD技術(shù)在脫硫效率、系統(tǒng)能耗、物耗、投資成本、運行維護費用方面差異較大。對于某一工況，雙堿法或其它脫硫技術(shù)的性價比會優(yōu)于石灰石/石灰-石膏法。因此，雙堿法等脫硫技術(shù)理論研究、系統(tǒng)配置等逐步趨于完善，其應(yīng)用也會逐漸增加。

3.3 脫硫工藝系統(tǒng)噴頭、除霧器等核心部件研發(fā)和更新速度加快 噴頭、除霧器等脫硫系統(tǒng)的核心部件好壞直接影響著系統(tǒng)的脫硫效率、系統(tǒng)的工藝水平和運行維護等方面。

隨著噴頭、除霧器等脫硫系統(tǒng)核心部件技術(shù)上的不斷研發(fā)以及新材料、新技術(shù)的采用，這些部件更新速度日益加快，適合中小型燃煤鍋爐煙氣脫硫工藝系統(tǒng)的該類部件會越來越多，質(zhì)量越來越高，有利于提高系統(tǒng)的脫硫效率，減少運行維護頻率和費用、提升工藝水平。

參考文獻：

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[5]鐘秦.2007.燃煤煙氣脫硫脫硝技術(shù)及工程實例（第二版）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社.

篇(5)

關(guān)鍵詞 燃煤電廠；環(huán)境保護；策略

中圖分類號 X773 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)072-0207-01

燃煤電廠具有排放度高、污染物單一等特征，居于區(qū)內(nèi)污染首位。針對燃煤電廠污染物的特點，分析其對環(huán)境產(chǎn)生的影響，制定科學(xué)合理的污染防治方案，實施有效的環(huán)境保護措施。在《火電廠建設(shè)項目環(huán)境影響報告書編制規(guī)范》中，規(guī)定了燃煤電廠的建設(shè)及環(huán)境影響報告編制的基本原則和規(guī)章制度，對燃煤電廠的環(huán)境保護具有一定的意義。

1 主要的環(huán)境問題

1.1 固體廢棄物的問題

燃煤電廠在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生各種固體體廢棄物及副產(chǎn)品。這些固體廢棄物主要包括底灰渣、脫硫殘渣等，副產(chǎn)品主要包括了硫酸鹽混合物殘渣和SCR脫硝的催化劑等。

1.2 噪聲排放的問題

電廠噪聲的主要來源是磨煤機、鍋爐、發(fā)電機和空冷風(fēng)機運行時產(chǎn)生的噪聲，它們對周邊環(huán)境造成的影響主要是對電廠附近的居民帶來噪聲干擾，夜間的干擾尤為突出。

1.3 大氣污染物排放的問題

燃煤電廠產(chǎn)生的大氣污染物主要是鍋爐燃煤時排放出的氣體。包括顆粒物、硫氧化物、氮氧化物、CO和CO2，而重金屬、未燃燒的碳?xì)浠衔?、揮發(fā)性有機物等物質(zhì)的排放量較小。此外，煙氣脫硫系統(tǒng)中還原劑在運行過程中逃逸的氨也會對環(huán)境造成了一定的污染。

1.4 水污染物排放的問題

燃煤電廠會向河流、湖泊等排放廢水，而這些廢水要來源于凝汽器的冷卻水，產(chǎn)生的主要污染為熱污染。主要的污染物為有機物、重金屬及其鹽類等。

2 電廠的環(huán)境保護策略

2.1 對于固體廢物綜合的利用和處置

固體廢物的主要成分是粉煤灰。將粉煤灰集中起來，可以作為建材用于生產(chǎn)、工程建筑和地面回填，甚至可以提取出有用的元素進行化工產(chǎn)品的回收利用。當(dāng)條件受到限制不能進行綜合利用的時候，必須將粉煤灰運往儲存場進行儲存。儲存粉煤灰時，必須采取一定的防塵防滲措施，避免在儲灰過程中影響地下水及地面水源。

2.2 對于噪聲的處理技術(shù)

燃煤電廠的噪聲以點源為主，因此比較容易控制。在生產(chǎn)過程中使用的設(shè)備盡量為低噪聲設(shè)備，對磨煤機、引風(fēng)機等這類低噪聲的設(shè)備進行優(yōu)化布置，并對廠房內(nèi)部進行隔聲處理。除此之外還可以使用吸聲器、消聲器等設(shè)備對噪聲進行控制。對于產(chǎn)生噪聲較大的設(shè)備，一般都會使用可以把噪聲源進行隔離的隔聲罩，也可以使用隔振減振，隔振減振是指在振源和基礎(chǔ)之間或是在被保護對象和基礎(chǔ)之間，安裝橡膠的隔振板夠或者是軟木隔振墊等具有彈簧性質(zhì)的構(gòu)件，也可以使用隔振溝的方式消減振動的傳遞。

2.3 對于大氣污染物的減排技術(shù)

大氣污染物的減排技術(shù)主要是指采取末端控制措施。燃煤電廠的除塵技術(shù)主要有電除塵器、袋式除塵器以及電袋組合式除塵器三種，這三種除塵器對于顆粒物均有好高的去除效率。除塵器的選擇主要取決在燃料的種類、鍋爐類型和設(shè)備等，為了使燃煤電廠的鍋爐煙塵降低，需使用洗選煤并將鍋爐的運行狀況進行調(diào)整。

煙氣脫硫可分為濕法、半干法和干法三種工藝。濕法脫硫技術(shù)成熟，脫硫效率高，運行操作簡單，但工藝較復(fù)雜而且占地和投資也比較大，并且脫硫副產(chǎn)物的處理過程較為麻煩。干法以及半干法脫硫工藝簡單，得到的脫硫產(chǎn)物為干粉狀，較容易處理，但脫硫劑的利用率和脫硫效率較低。

2.4 對于廢水污染的防治技術(shù)

由于燃煤電廠的生產(chǎn)、處理工藝及管理水平的差異，燃煤電廠的廢水類型有很多，每種類型的水質(zhì)水量特性差異也很大。按廢水來源的不同，燃煤電廠廢水主要分為循環(huán)污水、含有灰渣的廢水、工業(yè)冷卻水、油庫沖洗水、化學(xué)工藝廢水、生活污水等。

廢水的治理應(yīng)該結(jié)合生產(chǎn)和環(huán)境保護進行統(tǒng)一考慮，經(jīng)過科學(xué)合理的分析，制定出經(jīng)濟合理的方案。其制定的基本原則是改進優(yōu)化生產(chǎn)工程，在生產(chǎn)中盡可能減少廢水的排放量和濃度；在制定燃煤系統(tǒng)時考慮渣水的再循環(huán)，爭取循環(huán)利用，盡量不排或者少排廢水；還要對燃煤電廠的用水、排水制定出合理的管理計劃，使得全廠用水分配科學(xué)合理化。

3 結(jié)束語

燃煤電廠屬于能源的消耗大戶，其用水量、產(chǎn)污量以及影響的范圍都很大，牽扯到的環(huán)境范圍也比較廣，對于生態(tài)環(huán)境和社會環(huán)境有著巨大的影響。一個大型燃煤電廠擁有著一個和社會經(jīng)濟、環(huán)境密切相關(guān)的系統(tǒng)。所以，必須針對燃煤電廠的特點、污染特性，制定切實可行的燃煤電廠污染防治管理方案。

參考文獻

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篇(6)

關(guān)鍵詞:廢棄物;脫硫石膏;合理利用;發(fā)展前景

Analysis for Prospect of Comprehensive utilization and cigarette

and Waste desulfurate made by The heating and power plant

SUN Liang-shun GUO Shan-ji ZHAOMan-man SU Qiao WANG Dan

(School of Chemistry&Environmental Science,Shanxi University of Technology,Hanzhong 723001,China)

Abstract:The article analyzed the harmfulness of flue gas desulphurization wastes of thermal power plant to the environment, and illustrated the basic causes of Gypsum of flue gas desulphurization waste of thermal power plant .According to a comprehensive re-use of the research situation for Gypsum in many countries in recent years, it also analyzed the utility and developing space for Gypsum and drew on the theories of foreign technology. According to the characteristics about Gypsum and the reality of usage of our country, it put cycled economic concept of resource utilization forward as well as specific measures and advice. Conclusion: Theoretical studies have shown that the Gypsum which is fully applied to the construction industry, agriculture, mining, roads, and many other fields not only can reduce the cost of materials in their respective sectors, but also can effectively solve the problem of environmental pollution caused by flue gas gypsum for producing long-term environmental and social benefits as well as economic benefits.

Keywords:Waste; Gypsum; the rational use; prospects

在經(jīng)濟迅猛發(fā)展的今天,環(huán)境污染已成為世界各國共同面臨的一項重大問題,各國對環(huán)保日益重視。據(jù)世界衛(wèi)生組織報道:全球每年來自熱電廠和供暖設(shè)備的S02高達2億噸,已成為空氣的重要污染物。然而,根據(jù)我國能源現(xiàn)狀分析,以煤電為主(占總發(fā)電量的80 %)的電力格局在短時期內(nèi)難以改變[1],預(yù)計2010年S02排放量將高達 3 300 萬噸,居世界第一[2],因此減少S02的排放量,防治S02污染已成為我國主要社會問題之一。為解決該問題,政府相繼出臺了一系列規(guī)定,嚴(yán)格限制S02的排放。據(jù)統(tǒng)計,我國90%的S02源于熱電廠。而隨著煙氣脫硫系統(tǒng)的誕生,明顯降低了SO2的排放量。然而,在減少大氣污染的同時,卻又形成了大量的煙氣脫硫廢棄物――脫硫石膏。預(yù)計未來幾年我國石膏的年產(chǎn)量將達850萬噸[3]。大量的脫硫石膏,如果不合理開發(fā)利用,不但占用大量土地資源而且還會污染環(huán)境,將形成嚴(yán)重的二次污染。因此,如何合理利用脫硫石膏將成為現(xiàn)階段一項重要的研究內(nèi)容。

21世紀(jì)是綠色物流時代,在減少物流對環(huán)境造成危害的同時,實現(xiàn)對物流環(huán)境的凈化,使物流資源得到最充分的利用。綠色物流管理觀念要求有效控制污染并建立廢棄物處理和回收再利用的物流系統(tǒng),加強對廢棄物物流的管理和控制[4]。盡管我國目前已采取相應(yīng)措施對廢棄物進行管理。但從總體上看,相對于西方發(fā)達國家還有很大差距,對經(jīng)濟和社會發(fā)展仍存在嚴(yán)重的消極影響。合理利用脫硫石膏,不僅對我國的的環(huán)境尤其是生態(tài)環(huán)境保護有著重要意義,而且具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

1 脫硫石膏定義及其發(fā)展歷程

1.1 脫硫石膏的定義及產(chǎn)生過程

1.1.1 對脫硫石膏的定義,雖然各國略有差異, 如歐洲定義為:來自煙氣脫硫過程、具有高分散度的濕態(tài)晶體,是高品位的二水硫酸鈣。美國測試學(xué)會對脫硫石膏的定義是煙氣脫硫過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物,主要由含2個結(jié)晶水的硫酸鈣組成[5]等等,但究其主要成分均為二水硫酸鈣(CaSO4•2H2O) 。

1.1.2 隨著對SO2污染危害性的認(rèn)識,國家的有關(guān)環(huán)保法規(guī)也愈來愈嚴(yán)格, 2005年5月,國家發(fā)展和改革委員會印發(fā)了《關(guān)于加快火電廠煙氣脫硫產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的若干意見》,明確要求要加快熱電廠煙氣脫硫工作的進程。因此,熱電廠實施煙氣脫硫生產(chǎn)勢在必行,而且也已成為當(dāng)前解決環(huán)境中SO2污染問題的最有效途徑。在眾多的煙氣脫硫工藝中,由于濕式石灰石法以其穩(wěn)定、高效等優(yōu)點成為世界上最成熟、應(yīng)用最廣泛的脫硫工藝,然而伴隨著該工藝的發(fā)展與全面的應(yīng)用也產(chǎn)生了大量副產(chǎn)物――脫硫石膏。

1.2 摘要及關(guān)鍵詞脫硫石膏的發(fā)展歷程

脫硫石膏的利用研究始于20世紀(jì)70年代末80年代初,目前一些發(fā)達國家對脫硫石膏的應(yīng)用已形成較為完善的研究、開發(fā)、應(yīng)用體系[6]。特別是歐、美、日等國家非常重視對工業(yè)副產(chǎn)品石膏的綜合利用,脫硫石膏利用率達80%～90%,脫硫石膏不但在建筑行業(yè)得到應(yīng)用,而且也被廣泛的用于生產(chǎn)熟石膏粉、石膏制品、水泥添加劑等,通過解決脫硫石膏的成塊、干燥、煅燒、運輸?shù)葐栴},其生產(chǎn)工藝設(shè)備已達專業(yè)化、系列化[7]。然而,我國對脫硫石膏的利用研究目前仍很少,主要用于水泥緩凝劑、制石膏板等,利用的范圍非常局限,使得部分熱電廠的脫硫石膏仍未能得到利用,尤其在我國西部地區(qū)對脫硫廢棄物的利用研究幾乎仍舊處于空白狀態(tài)。脫硫石膏的堆放不僅浪費大量的土地,而且對生態(tài)環(huán)境也會產(chǎn)生新的污染,其程度很可能要超過SO2所帶來造成的污染,形成更為嚴(yán)重的二次污染。

2 脫硫石膏的綜合利用

根據(jù)檢測結(jié)果,脫硫石膏性能與普通石膏并無差別,且無安全隱患。目前我國脫硫石膏主要用作水泥緩凝劑等材料,部分應(yīng)用于建材等(例如生產(chǎn)紙面石膏板、粉刷石膏、石膏砌塊、石膏空心條板[8]以及用于礦山的充填、農(nóng)田改良等)。由于石膏建材質(zhì)輕、節(jié)能、變形小、對人體無害、可循環(huán)利用等特點, 被稱為綠色環(huán)保的建筑材料[9],因而,對其綜合的應(yīng)用研究顯得極為重要。

2.1 脫硫石膏在水泥生產(chǎn)中的應(yīng)用

脫硫石膏其主要成分和天然石膏一樣,都是二水硫酸鈣(CaS02•2H20),與天然石膏相比,經(jīng)煅燒后得到的熟石膏粉在水化動力學(xué)、凝結(jié)特征、物理性能上無顯著的差別[10]。石膏作為水泥生產(chǎn)中重要的緩凝劑,加到熟料中可以調(diào)節(jié)水泥的凝結(jié)過程。張麗萍通過對煙氣脫硫石膏和天然石膏的對比研究,發(fā)現(xiàn)脫硫石膏用作水泥緩凝劑,在相同的粉磨時間內(nèi),與天然石膏相比,制成的水泥比表面積偏大、強度稍高。試驗表明脫硫石膏能夠延長硅酸鹽水泥的凝結(jié)時問,并且對水泥其它性能幾乎沒有影響,工業(yè)試生產(chǎn)結(jié)果同樣表明,脫硫石膏作為添加劑生產(chǎn)的水泥各項質(zhì)量指標(biāo)均能達標(biāo)準(zhǔn)。因此,研發(fā)一種低能耗技術(shù),克服脫硫石膏在工業(yè)生產(chǎn)中的缺陷,使脫硫石膏更好的應(yīng)用于水泥生產(chǎn)工業(yè),在合理利用廢棄資源的同時確保產(chǎn)品最好的品質(zhì)。

2.2 脫硫石膏在其它建筑材料的應(yīng)用

2.2.1 脫硫石膏板:石膏板是一種新型輕質(zhì)墻體材料, 被廣泛用于一般建筑的非承重內(nèi)隔墻材料,以脫硫石膏替代天然石膏進行生產(chǎn),不但可以解決環(huán)境問題,同時也可以降低生產(chǎn)成本。由于質(zhì)輕、施工便利、美觀大方等一系列優(yōu)點,應(yīng)用十分廣泛[11]。

2.2.2 脫硫石膏制作輕質(zhì)石膏砌塊:石膏砌塊是以石膏為主要原料,根據(jù)不同型號和種類的要求,摻加適量水泥、珍珠巖、纖維、礦渣、粉煤灰、無機和有機增強劑、防水劑等輔助原料,經(jīng)澆筑、壓制成型、自然固結(jié)等工藝制成的輕質(zhì)建筑材料。與傳統(tǒng)材料的建筑材料相比,具有低能耗、低污染、質(zhì)輕、防火、隔熱、隔音、收縮率小、可釘、可鋸、可粘結(jié)等優(yōu)點[12]。目前,由于建筑用磚的生產(chǎn)嚴(yán)重浪費了土地等資源,對生態(tài)產(chǎn)生不良影響,石膏砌塊作為取代紅磚的理想材料,具有廣闊的開發(fā)前景,在國外,尤其是歐洲地區(qū)的建筑業(yè)中已經(jīng)成為傳統(tǒng)材料的替代產(chǎn)品,而我國在石膏砌塊的生產(chǎn)研究該領(lǐng)域的研究尚處于初級階段,仍有許多問題急需解決。

2.2.3 脫硫石膏在防火材料中的應(yīng)用:建筑物中樓板與墻體間往往留有大量的管道口以及建筑縫隙,一旦發(fā)生火災(zāi),火焰和有毒煙氣等會通過這些縫隙向鄰近場所蔓延,加大了火災(zāi)的危害性。因此,對孔口和縫隙進行防火處理,對提高建筑預(yù)防火災(zāi)事故的能力具有十分重要的意義。目前一般采用防火封堵的方法對孔口和縫隙進行密封,阻止火、熱、以及煙氣的擴散,從根本上阻止火災(zāi)的蔓延,以減少火災(zāi)事故損失。目前常用的無機防火材料主要是石膏粉[13](與水拌和后使用,能快速固化,施工方便,且耐火極限高,水密性和氣密性好,能維持環(huán)境溫濕度的動態(tài)平衡),既能承載一定的重量,又有一定的可拆性,特別適用于較大的孔洞和樓層間孔洞的封堵以及線路基本不變動的場所,在施工和火災(zāi)中無毒無味、不產(chǎn)生有害氣體,屬于環(huán)保綠色建材。石膏具有凝結(jié)硬化快、防火隔熱性能好等特點,是一種在建筑工程中廣泛應(yīng)用的建筑材料。

2.3 脫硫石膏的農(nóng)業(yè)應(yīng)用

2.3.1 用脫硫石膏制硫酸銨:由于碳酸鈣在氨溶液中的溶解度遠(yuǎn)小于在氨溶液中的溶解,硫酸鈣易轉(zhuǎn)化為碳酸鈣,經(jīng)過轉(zhuǎn)化,可以將價值較低的碳酸銨轉(zhuǎn)化為價值較高的、營養(yǎng)成分較多的硫銨肥料。

2.3.2 脫硫石膏對土壤的改良:脫硫石膏不但在建筑領(lǐng)域有著很多的應(yīng)用,而且還可以用于土壤的改良。脫硫石膏的主要成分是CaS04,性質(zhì)與天然石膏相似,并含有豐富的S、Ca、Si等植物必需的礦物營養(yǎng),在土壤改良有著很好的前景。發(fā)達國家利用脫硫石膏改良土壤的研究始于20世紀(jì)90年代,大多集中在美國[5],而國內(nèi)在該領(lǐng)域的研究涉及的范圍很小,關(guān)于利用脫硫石膏改良土壤的研究報道也較少,該項研究主要通過對植物的促生長效應(yīng)和對環(huán)境的影響兩個方面進行研究,農(nóng)業(yè)應(yīng)用目前還處于實驗室研究水平,田間大規(guī)模的應(yīng)用還比較少,這是今后研究的重要方向。

2.4 脫硫石膏用于路基及礦山的充填

礦山是排放固體廢料最多的行業(yè)之一,占工業(yè)固體廢物總量的80%左右。冶金礦山年排尾礦量達百億噸。目前不少礦山面臨著無地建設(shè)尾礦庫,尾礦處理無出路的難題。通過試驗證明,利用煙氣脫硫石膏取代50%的水泥膠結(jié)成具有一定強度的膠結(jié)體,無論是理論上還是試驗中均具可行性[6],以此充填地下采空區(qū),露天坑或塌陷區(qū),既解決了尾礦的出路問題,又解決了采空區(qū)存在的安全隱患及其塌陷造成的地表生態(tài)破壞等問題,該方法不僅可以節(jié)約礦山充填成本,還能促進礦山膠結(jié)充填采礦工藝的發(fā)展,加快濕式煙氣脫硫工藝的發(fā)展,為充填膠凝材料的研究開辟了新的思路。

胡術(shù)剛、牛海麗等人研究發(fā)現(xiàn),用脫硫石膏制備半水石膏,證明用半水石膏代替部分水泥的方法是可行的,而且用脫硫石膏代替50%的水泥(即水泥∶脫硫石膏=1∶1),其膠結(jié)充填體的抗壓強度可以滿足尾礦充填要求;王方群、原永濤等人通過一系列研究發(fā)現(xiàn):粉煤灰和脫硫石膏兩大固體廢物在空氣自然養(yǎng)護條件下可產(chǎn)生良好的固結(jié)性,少量添加劑可有效激發(fā)體系活性使固結(jié)材強度增加[14]。利用電廠兩大固體廢物和工業(yè)廢料添加劑在自然條件下制備固結(jié)材料,不僅成本低,且具有良好環(huán)境和經(jīng)濟效益,可廣泛應(yīng)用于填埋、鋪路等對固結(jié)性要求不高的領(lǐng)域。不僅可以節(jié)省水泥用量,降低路基和尾礦回填成本,而且綜合利用了熱電廠固體廢棄物――脫硫石膏。

3 添加劑對脫硫石膏性能的影響

石膏建材因質(zhì)輕、節(jié)能、防火、變形小、施工高效、對人體無害等優(yōu)點, 被國際上推崇為節(jié)能型綠色建材。煙氣脫硫石膏的主要成分是結(jié)晶硫酸鈣, 顏色微黃, 其酸堿度與天然石膏相當(dāng), 呈中性或略偏堿性。歐洲國家研究發(fā)現(xiàn):脫硫石膏與天然石膏性質(zhì)無明顯區(qū)別,從質(zhì)量上看脫硫石膏純度較高, 成分較為穩(wěn)定, 但是含水量較高, 粒度較小[15]。由于我國脫硫石膏品位高、雜質(zhì)少,尤其可溶性雜質(zhì)少,可以代替天然石膏作建筑材料。目前,我國對傳統(tǒng)建材,尤其是墻體材料的結(jié)構(gòu)調(diào)整,建筑節(jié)能、可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實施為石膏材料的發(fā)展帶來了前所未有的發(fā)展機遇。使用外加劑是提高石膏建材性能的核心技術(shù)[16],隨著對外加劑研究的深入,必將對石膏工業(yè)及相關(guān)領(lǐng)域產(chǎn)生積極而深遠(yuǎn)的影響。

3.1 緩凝劑對石膏性能的影響

通過國內(nèi)外對石膏緩凝劑研究的研究發(fā)現(xiàn):通常在石膏膠結(jié)料中廣泛使用的緩凝劑主要有三類:堿性磷酸鹽類、有機酸及其可溶性鹽類、以及蛋白質(zhì)類等。試驗證明,大多數(shù)緩凝劑在發(fā)生緩凝作用的同時,會不同程度的破壞石膏的結(jié)構(gòu)與強度,大大制約了緩凝劑在石膏基材料中的應(yīng)用。而檸檬酸及其堿鹽摻量較小時就能產(chǎn)生較強的緩凝作用,是常用的石膏高效緩凝劑,但在摻量較大時將導(dǎo)致建筑石膏強度劇烈下降[17]。緩凝劑的加入,使石膏凝結(jié)時間延長,水化放熱變緩,早期水化率大大降低,但終期水化率不受影響[18]。

3.2 減水劑對石膏性能的影響

石膏制品由于含水量大,制品烘干能耗高,硬化后制品強度較低,從而影響了制品的成本、質(zhì)量與檔次。由于減水劑可以保持相同流動度的情況下降低石膏拌合的用水量,在生產(chǎn)石膏制品時,常根據(jù)不同的需要摻加一些石膏減水劑(減水率通常在10 %～20 %)[19]。目前,國外尤其是德國、日本等國家對石膏減水劑進行了較細(xì)致的研究,不僅研究了減水劑對石膏晶體形貌、硬化體孔結(jié)構(gòu)以及力學(xué)強度等性能的影響,而且相繼開發(fā)出一系列適用于石膏體系的減水劑。我國目前石膏減水劑尚處在起步階段,因此,石膏減水劑的研究與開發(fā)對建筑石膏(特別是脫硫石膏) 的應(yīng)用與發(fā)展至關(guān)重要。

4 結(jié)論

與發(fā)達國家相比,我國煙氣脫硫石膏產(chǎn)生的歷史還較短暫,煙氣脫硫技術(shù)研究進展緩慢,大部分脫硫石膏尚未被合理利用,尤其我國的西部地區(qū),熱電廠大量的脫硫石膏不僅未能實現(xiàn)資源的合理開發(fā)利用,而且嚴(yán)重浪費土地資源。

4.1 根據(jù)熱電廠脫硫廢物利用的性質(zhì),可將其廣泛應(yīng)用于建筑基材的生產(chǎn)、路基和礦山的回填以及土地改良等方面;

4.2 國內(nèi)在該領(lǐng)域的研究尚處于初級階段,對如何更好的利用脫硫石膏還沒有形成統(tǒng)一的見解;

4.3 該文章在理論上強調(diào)并支持將脫硫石膏廣泛應(yīng)用于建筑、公路、礦山、以及農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域,尤其是對新型石膏砌塊的研究,將推進國內(nèi)脫硫石膏再利用的進程;

總之,深入研究并開發(fā)利用熱電廠廢棄物資源,不但可以降低其生產(chǎn)成本,而且也能保證良好的環(huán)境和經(jīng)濟效益。

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篇(7)

1數(shù)據(jù)的來源及分析方法

本研究統(tǒng)計文獻數(shù)據(jù)來源于中文論文數(shù)據(jù)庫。本次統(tǒng)計范圍是2008-2014年期間輻照技術(shù)在環(huán)境保護領(lǐng)域中發(fā)表的論文情況。

本文以“輻照、廢氣”、“輻照、廢水”、“輻照、污泥”、“輻照、固體廢物”為檢索關(guān)鍵詞，根據(jù)檢索出論文的關(guān)鍵詞、摘要，將輻照技術(shù)在環(huán)境保護領(lǐng)域相關(guān)的論文進行篩選，并對輻照技術(shù)在環(huán)境保護領(lǐng)域論文的關(guān)鍵詞、論文產(chǎn)量與變化趨勢、發(fā)文總量、文章被引總數(shù)、論文作者等進行分析，并得出相關(guān)結(jié)論。

2國內(nèi)輻照環(huán)保領(lǐng)域研究現(xiàn)狀及技術(shù)應(yīng)用情況

2.1研究現(xiàn)狀及趨勢

2.1.1論文數(shù)量及變化趨勢

本文以“輻照、廢氣”、“輻照、廢水”、“輻照、污泥”、“輻照、固體廢物”為檢索關(guān)鍵詞在萬方數(shù)據(jù)庫的中文論文中進行搜索，統(tǒng)計出輻照技術(shù)在環(huán)境保護領(lǐng)域共計322篇(見圖1)。

輻照技術(shù)在環(huán)保領(lǐng)域的發(fā)文量一直處于平穩(wěn)的狀態(tài)。通過圖1對輻照技術(shù)在環(huán)保領(lǐng)域發(fā)文總量的變化趨勢進行分析，2010年的發(fā)文量達到一個高產(chǎn) 期，共計發(fā)文63篇；從2011年開始，出現(xiàn)了一個小幅度的遞減趨勢。在不考慮其他因素的前提下，輻照技術(shù)在環(huán)保領(lǐng)域的發(fā)文量出現(xiàn)遞減的趨勢，很大程度上是文獻網(wǎng)絡(luò)在線刊載滯后因素所導(dǎo)致，但總體上與之前的發(fā)文量基本持平。

2.1.2關(guān)鍵詞詞頻分析

2.1.3關(guān)鍵詞變化分析

通過統(tǒng)計輻照技術(shù)在環(huán)保領(lǐng)域出現(xiàn)次數(shù)最多的前10個關(guān)鍵詞詞頻(見表1)，在該領(lǐng)域出現(xiàn)最多的關(guān)鍵詞是“微波”，一共出現(xiàn)72次；其次為“廢水處理”，出現(xiàn)44次;再次為“活性炭”，出現(xiàn)28次。通過表1可推斷該領(lǐng)域的研究重點是：微波輻照技術(shù)在廢水處理、污泥、有機污染物領(lǐng)域的應(yīng)用。

將該領(lǐng)域論文按照時間排序’可見在一定的時間段內(nèi)環(huán)保應(yīng)用領(lǐng)域的研究重點是存在規(guī)律的。2008-2011年展開的研究主要是利用微波輻照技術(shù)在廢氣、廢水、污泥固體廢物處理方面進行應(yīng)用；2012-2014年則主要是面的應(yīng)用研究(見表2)。

利用電子束輻照技術(shù)在廢水處理、污泥、有機污染物領(lǐng)域開展應(yīng)用。由于文獻網(wǎng)絡(luò)在線刊載滯后，所以導(dǎo)致高頻關(guān)鍵詞還是停留在早期研究的關(guān)注點上，但實際上近兩年的發(fā)展趨勢已經(jīng)轉(zhuǎn)移到電子束輻照技術(shù)在廢水、污泥、有機污染物方從表3中可以看出，輻照技術(shù)在環(huán)保應(yīng)用領(lǐng)域的研究分為兩個時期，早期開展研究的科研人員有馬春、王鵬、孫德棟、董曉麗、潘維倩。其中馬春、孫德棟、董曉麗之后有淡出跡象；研究時間最長，且一直活躍在該領(lǐng)域的研究人員主要是王鵬、潘維倩。2010年以后在該領(lǐng)域開展的研究越來越被科研人員所重視，研究開始受到關(guān)注，科研人員較為活躍，上升趨勢明顯。突出的有劉秀華、何仕均、梁霞、鄧義、王建龍。

2.2.2高被引論文作者

論文被引用次數(shù)最多的科研人員如表4所示。通過表4高被引論文可以看出，輻照技術(shù)在環(huán)保應(yīng)用領(lǐng)域開展的研究主要集中在廢水、污泥方面。研究團隊有5個，分別是王鵬、潘維倩、袁春燕；聶錦旭、劉力凡、劉汨；孫德棟、馬春；陳芳艷；王同華。通過他們的研究，大致上可以看出研究的關(guān)注點主要是通過微波輻照技術(shù)誘導(dǎo)廢水、污泥中吸附劑的變性，為污泥的資源化利用找到更加有效、環(huán)保的新途徑。

通過對論文高產(chǎn)作者的相關(guān)單位信息進行統(tǒng)計，可以看出不同時期科研機構(gòu)的研究重點不同，使用的技術(shù)方法也不同。

最早在該領(lǐng)域開展相關(guān)研究的機構(gòu)有大連工業(yè)大學(xué)化工與材料學(xué)院，隨后有淡出的趨勢；哈爾濱工業(yè)大學(xué)則是該領(lǐng)域開展研究時間最長的機構(gòu)，前期研究主要集中在通過微波輻照技術(shù)處理污泥，后期開展的研究主要側(cè)重于通過電子束輻照技術(shù)處理廢水；中國工程物理研究院和清華大學(xué)核能與新能源研究院近年來開始受到關(guān)注，活躍度呈上升趨勢。

2.3.2論文高引用單位

在該領(lǐng)域?qū)W術(shù)論文中，哈爾濱工業(yè)大學(xué)王鵬、潘維倩、袁春燕的研究團隊發(fā)表的《微波誘導(dǎo)熱解污泥制備輻照技術(shù)在環(huán)保領(lǐng)域應(yīng)用的研究論文中，《微波誘導(dǎo)熱解污泥制備吸附劑的研究》是被引次數(shù)最多的論文。說明該篇論文論述輻照技術(shù)在環(huán)保領(lǐng)域應(yīng)用研究中具有一定的創(chuàng)新性。被引證次數(shù)最多的觀點包括：袁春燕等采用微波誘導(dǎo)熱解污泥制備污泥吸附劑，通過實驗得到該法制備污泥吸附劑的最佳工藝參數(shù)，驗證了微波誘導(dǎo)熱解污泥制備污泥吸附劑技術(shù)的可行性。從被引次數(shù)較多的知識點可見，哈爾濱工業(yè)大學(xué)研究的微波誘導(dǎo)熱解污泥制備污泥吸附劑技術(shù)具有一定的創(chuàng)新性，且該研究成果得到了廣泛認(rèn)可。

其次，廣東工業(yè)大學(xué)聶錦旭、劉力凡、劉汨的研究團隊發(fā)表的《微波強化鋁改性膨潤土對水中氨氮的吸附性能》被引證次數(shù)最多的觀點包括：近年來，世界上膨潤土的開發(fā)利用發(fā)展迅速，主要集中在深加工技術(shù)的改進，如微波法在膨潤土加工中的應(yīng)用等等，可推斷廣東工業(yè)大學(xué)微波法在膨潤土深加工技術(shù)(對水中氨氮的吸附性能)中的應(yīng)用具有創(chuàng)新性，在該領(lǐng)域具有一定的影響力。

2.4技術(shù)應(yīng)用情況

2.4.1輻照技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用

近些年我國對輻照技術(shù)開展了深人探索，并逐步將其應(yīng)用于污水的處理中。比如中科院上海應(yīng)用物理研究所的邊紹偉、上海大學(xué)射線應(yīng)用研究所的顧建忠、清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院的劉宇、黑龍江省科學(xué)院技術(shù)物理研究所的張玉寶、南京大學(xué)的劉下國等對電子束輻照技術(shù)進行了實驗研究，取得了一定的成果。由于我國在這方面起步較晚，基礎(chǔ)相對較弱’利用輻照技術(shù)處理污水這一實際處理工藝還處于探索階段，與其他國家相比還存在一定的差距，還要做很多基礎(chǔ)工作。

2.4.1輻照技術(shù)在廢氣處理中的應(yīng)用

隨著電子束輻照技術(shù)的不斷發(fā)展，其應(yīng)用已滲透到多個領(lǐng)域，應(yīng)用范圍不斷擴大，在環(huán)境保護中也顯示出巨大的應(yīng)用潛力。相較之前的常規(guī)廢氣處理技術(shù)，電子束輻照技術(shù)適用于常規(guī)廢氣處理技術(shù)難以處理的環(huán)境污染物，并且具有無二次污染、干凈清潔、操作方法簡單、處理效率高、費用低等特點。例如杭州協(xié)聯(lián)熱電電子束脫硫技術(shù)、北京京豐熱電電子束輻照煙氣脫硫脫硝技術(shù)在對于廢氣的處理上已經(jīng)初步實現(xiàn)了工業(yè)化。

2.4.2輻照技術(shù)在污泥處理中的應(yīng)用

中國科學(xué)院近代物理研究所研發(fā)的高能電子束技術(shù)使污泥的處置處理問題得到了有效的解決。電子束經(jīng)由中科院近代物理研究所自行研發(fā)的高能電子加速器提供，將處理不了、剩余的污泥進行無害化處理。這樣，處理過的污泥一方面在農(nóng)業(yè)上可以得到再生利用，另一方面還可以用于再生燃料的制造。2.4.4輻照技術(shù)在固體廢物中的應(yīng)用

高分子固體廢物的回收再利用可以通過輻照技術(shù)與高分子材料相互作用的特點得以實現(xiàn)。其中上海大學(xué)生產(chǎn)的粘膠就是利用低輻照劑量漿粕經(jīng)過輻照處理方法生產(chǎn)的。

橡膠的硫化和廢舊橡膠的脫硫化也可以利用輻照技術(shù)。處理方法主要是利用橡膠對電子束輻照技術(shù)和7射線具有敏感性這一特點，改變橡膠的加工性能和耐用性，使廢舊橡膠發(fā)生化學(xué)鏈解聚，從而提高廢舊橡膠的再生利用。

3國外輻照環(huán)保領(lǐng)域研究現(xiàn)狀及技術(shù)應(yīng)用情況

3.1廢水處理領(lǐng)域中輻照技術(shù)的應(yīng)用

美國研制了大規(guī)模電子加速器處理廢水裝置并于1984年在邁阿密投人使用。俄羅斯輻照凈化廢水技術(shù)由Voronezh合成橡膠廠研發(fā)成功，并很快應(yīng)用到工業(yè)領(lǐng)域。巴西自1996年開始致力于電子加速器處理飲用水、污水的研究，其原子能研究所開發(fā)建立的大規(guī)模電子加速器水處理示范裝置，X對生活污水的消毒，工業(yè)污水中染料、苯酚、油和脂的分解及飲用水中三鹵甲烷的去除都有明顯效果。韓國的三星HeavyIndustries(SHI)公司與俄羅斯物化所聯(lián)合開發(fā)建立的電子束處理廢水裝置，能夠處理大丘染化工業(yè)公司的印染廢水。與此同時，建立了造紙廢水再循環(huán)的電子束處理商用示范裝置。

3.2廢氣處理領(lǐng)域中輻照技術(shù)的應(yīng)用

廢氣污染主要指煙道氣污染，現(xiàn)已成為世界眾多污染問題中最為突出的一個。它能形成酸雨和嚴(yán)重的溫室效應(yīng)。日本、德國、美國等國家極為重視對廢氣的輻照處理。

例如，美國Ebara公司已擁有電子束處理煙道氣體的技術(shù)并投人應(yīng)用。俄羅斯的Kurchatov原子能研究所、莫斯科州立大學(xué)俄羅斯科學(xué)院高溫研究所、Tem-ploelekroprokt研究設(shè)計院等都陸續(xù)開展相關(guān)研究。

3.3污泥處理領(lǐng)域中輻照技術(shù)的應(yīng)用

污泥輻照處理技術(shù)在早期工業(yè)革命發(fā)展較快的國家也得到重視，并已產(chǎn)生一定成果。如前聯(lián)邦德國最早建立了試驗工廠，該廠于1973年建造，在含有4%固體的污泥中，采用瞬時強7輻射殺死病菌，經(jīng)輻照處理的污泥仍保有原養(yǎng)分，可用作肥料且性能遠(yuǎn)超過堆肥和巴氏消毒法處理過的污泥。

此外，日本原子能研究所已著手研究電子束滅菌后制成堆肥的處理污泥工藝；美國匹茲堡CarnegieMellon研究所環(huán)保研究中心研制了含油淤泥的脫油技術(shù)，其微波脫油處理系統(tǒng)比常規(guī)法快30倍，體積比常規(guī)的乳液分離系統(tǒng)小90%;泰國研發(fā)的3kGy射線輻照能將啤酒工業(yè)產(chǎn)生的污泥輻照處理并達到喂食魚類的標(biāo)準(zhǔn)；越南射線輻照技術(shù)可讓輻照后的污泥成為播種體的載體。

3.4固體廢物處理領(lǐng)域中輻照技術(shù)的應(yīng)用

固體廢物處理領(lǐng)域中輻照技術(shù)的應(yīng)用也逐漸得到重視，其中以美國CYCLEAN公司的輻照技術(shù)最為先進。該技術(shù)能夠100%地回收利用建筑垃圾、再生舊瀝青路面的材料，且生產(chǎn)質(zhì)量與新拌瀝青路面材料相同，成本是新拌瀝青路面材料的l/3，因此費用和污染被大大降低。美國其他研究所也將輻照用于對纖維素的處理，從中得到葡萄糖，回收率最高達到56%。

其他國家也有類似的技術(shù)，例如俄羅斯，其物理動力研究所可利用快中子反應(yīng)堆處理生活和工業(yè)垃圾，該技術(shù)不僅可以用經(jīng)過處理的垃圾提取金屬、建筑材料、化工產(chǎn)品，還可將其轉(zhuǎn)化為電力和熱力；日本將輻照技術(shù)用于木屑、廢紙、稻草等的處理，通過糖化進而發(fā)酵成為酒精。

4戰(zhàn)略需求發(fā)展措施及建議

就目前我國加速器電子束輻照技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀來看，今后的工作要從以下幾個方面進行探索研究：

4.1深入分析污染物的去除機理

由于我國輻照技術(shù)起步較晚，為了更好地發(fā)揮電子束輻照的作用，我們應(yīng)繼續(xù)深人分析污染物的去除機理，從而大大提高電子束輻照的利用率。

4.2提高電子束的強度，發(fā)展新型加速器

當(dāng)前，現(xiàn)有的輻照技術(shù)已經(jīng)滿足不了高要求的污染物質(zhì)的處理，因此需要新型輻照技術(shù)。為了達到相應(yīng)的技術(shù)水平，就需要提高輻照劑量，提高電子束強度和能量，發(fā)展新型的輻照加速器，從而實現(xiàn)高質(zhì)量的處理效果。

4.3電子束輻照技術(shù)與其他工藝技術(shù)的互補研究

電子束輻照技術(shù)通常與其他工藝聯(lián)合使用，以達到降低能耗、節(jié)約成本、提高處理效率的效果，因此需要對相應(yīng)對象進行充分了解，從而選用適合的聯(lián)合技術(shù)，彌補彼此的不足。

4.4提高電子束輻照技術(shù)的研究水平，充分利用其優(yōu)點

目前國外電子束輻照技術(shù)在各個方面得到了廣泛應(yīng)用，但我國電子束輻照技術(shù)基礎(chǔ)相對較弱，在應(yīng)用方面還存在較大差距。我們應(yīng)拓寬電子束輻照技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，提高研究水平，充分利用輻照技術(shù)的優(yōu)點，加快實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

4.5緊湊型輻照加速器的研發(fā)及其規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用

隨著市場逐漸多樣化，需求也更加多元化。電子束輻照技術(shù)需適應(yīng)各種空間、環(huán)境，因此研發(fā)緊湊型輻照加速器才能滿足市場需求。將該技術(shù)靈活化才有助于其進一步實現(xiàn)規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。只有產(chǎn)業(yè)化發(fā)展才能最大程度地將該技術(shù)推廣并使其得到最大化利用。

4.6亟需出臺政策法規(guī)規(guī)范市場

技術(shù)一旦應(yīng)用于市場，就會出現(xiàn)一系列社會問題，因此亟需相關(guān)部門出臺政策、法規(guī)，一方面用于對技術(shù)的保護，另一方面用于對市場的監(jiān)管、引導(dǎo)。此外，加大宣傳力度，使該項技術(shù)在更大范圍內(nèi)得到推廣，不僅能加強大眾的認(rèn)識、提高國民科學(xué)素質(zhì)，更能吸引年輕一代致力于技術(shù)開發(fā)，從而使這一技術(shù)不斷發(fā)展創(chuàng)新。