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干法、半干法脱硫作为烟气脱硫的主要工艺之一,具有投资低、占地少、节水、能耗低、没有废水排放等优点。
  
 干法、半干法脱硫作为烟气脱硫的主要工艺之一,具有投资低、占地少、节水、能耗低、没有废水排放等优点。另外,具有Hg,SO3,HCl等同步脱除的功能,与布袋除尘结合使用,可形成脱硫除尘一体化,粉尘类排放浓度可低于20 mg/Nm3。因此,干法、半干法脱硫工艺近年来在国内迅速发展和被广泛应用,应用范围包括火力发电厂,钢铁厂烧结机,循环流化床锅炉再脱硫及工业窑炉等。由其所产生的脱硫副产物种类和数量逐年增加,利用问题引起越来越多的重视。

 干法、半干法脱硫副产物是燃煤所产生一种新的固体废物。性质和成分与普通粉煤灰有很大差别。脱硫副产物含水率低(一般在2%以内)、粒径细(一般中粒径约为10μm~30μm),比粉煤灰更细。化学成分较复杂,硫和钙的含量高于粉煤灰,含硫矿物主要成分是半水亚硫酸钙,不同于石灰石湿法脱硫副产物含硫矿物成分为二水硫酸钙。干法、半干法脱硫副产物成分和性质受烟气来源、脱硫流程和运作的影响,目前缺乏有系统的研发。另外,由于亚硫酸钙的存在,副产物的稳定性也常被质疑。虽然如此,干法、半干法脱硫副产物在国内外己被利用。本文就副产物特性(性质和成分)与应用范围的关系,副产物利用现况及未来发展方向作如下的讨论。

 一、讨论

 干法、半干法脱硫是利用消石灰在高湿度吸收塔与烟气中二氧化硫反应脱硫,主要工艺有循环流化床烟气脱硫(CFB-FGD)、旋转喷雾烟气脱硫(SDA)和NID烟气脱硫。应用范围包括火力发电厂、钢铁厂烧结机、循环流化床锅炉再脱硫及工业窑炉等。由于应用流程不同,副产物特性和利用也有所差异。副产物利用包括产业化及达到大规模中试已近产业化。

 1.脱硫副产物特性与利用现况

 火力发电厂

 干法、半干法脱硫工艺在国内从21世纪初期开始应用于大小型发电厂(高达660兆瓦)烟气脱硫。脱硫吸收塔前多有预除尘设备。副产物主要元素成分是硅、铝、铁、钙、硫,主要矿物成分是半水亚硫酸钙、碳酸钙和粉煤灰(SiO2,3Al2O3·2SiO2),次要矿物成分是消石灰 (Ca(OH)2) 和二水硫酸钙。粉煤灰含量与预除尘器有无和效率有关。副产物具有火山灰胶凝性,胶凝性与粉煤灰和消石灰含量有关。副产物粒径细,一般中位粒径低于30微米。

 火力发电厂干法、半干法脱硫副产物在国内外己被广泛利用,利用范围包括筑路应用、矿区复垦、结构和一般填充、建筑材料、硫铝酸盐水泥制造、废物固化和土壤改良等。路基及路堤建设、矿区复垦、结构和一般填充利用与副产物胶凝性有关。建筑材料如轻量陶粒与副产物胶凝性和粒径细度有关,在美国已有产业化的经验。硫铝酸盐水泥制造与副产物成份含铝、硫和钙有关。土壤改良与副产物成份含硫和钙有关。

 钢铁厂烧结机

 干法、半干法脱硫工艺在国内从2006年开始应用于钢铁厂烧结机(高达495m2)。主要工艺是CFB-FGD。脱硫吸收塔前有电除尘设备。副产物主要元素成分是钙、硫或铁,硅和铝含量较低。主要矿物成分是亚硫酸钙、碳酸钙,次要矿物成份是消石灰和硫酸钙。除三氧化二铁外,其他粉煤灰成分铝、硅含量很低。亚硫酸钙含量相对较高(可高达60%以上),含有细碳酸钙(可高达30%以上)。副产物具有微弱胶凝性,如要提高胶凝性,需要与含有硅、铝细物质(粉煤灰,钢渣,矿渣等)混合使用。副产物粒径细,一般中位粒径低于20微米。

 钢铁厂烧结机干法、半干法脱硫副产物在国内被有限制利用,利用范围包括筑路应用,建筑材料,硅酸盐水泥缓凝剂,矿物填充物和干粉砂浆等。路基建设与粒径细度和所含少量消石灰有关。建筑材料已有用在蒸压砖和加气混凝土制备,多与粉煤灰、矿渣或钢渣等配料混合使用。硅酸盐水泥缓凝剂与副产物亚硫酸钙含量有关。

 循环流化床锅炉再脱硫

 干法、半干法脱硫工艺在国内从2007年开始应用于循环流化床锅炉烟气再脱硫。主要工艺是循环流化床烟气脱硫。脱硫吸收塔前多无预除尘设备,副产物中粉煤灰含量高,特别是煤矸石循环流化床锅炉。副产物主要元素成分是硅、铝、铁、钙、硫。矿物成份受循环流化床锅炉脱硫运作影响。主要矿物成分是氧化钙、无水硫酸钙和石英,次要矿物成份是消石灰、半水亚硫酸钙。副产物自身具有火山灰胶凝性。如含大量氧化钙,需要适当水化减少膨胀性。

 循环流化床锅炉再脱硫副产物在国内外已被利用。利用范围包括矿区复垦,建筑材料,废物固化,硅酸盐水泥添加剂,硫铝酸盐水泥制造,陶粒生产和干粉砂浆等。矿区复垦,废物固化,陶粒生产和干粉砂浆与副产物自身胶凝性有关。硫铝酸盐水泥制造与副产物成分含铝、硫和钙有关。硅酸盐水泥添加剂与副产物含粉煤灰和硫有关。

 2.脱硫副产物利用未来发展方向

 干法、半干法脱硫副产物特性(性质与成分)与烟气来源、脱硫流程和运作有关,影响副产物利用方式,因此需要有系统的研发建立副产物特性和利用的关系,配合副产物在国内外已被利用的经验,作未来规范化发展方向的引导。

 针对国内有部分业主对干法脱硫副产物稳定性及微量重金属浸出性的质疑,干法脱硫副产物及其制品的稳定性及微量重金属浸出性,需要作更多深入的检讨。因为国外干法、半干法烟气脱硫工艺应用较早,副产物特性研发及利用资料较为充分,这方面资料可作借鉴及参考。

 干法、半工法脱硫副产物综合利用示范项目,作为新技术市场推广难度大,新产品标准急需制定。这些工作需要投入大量的人力、物力和财力,需要国家相关部门提供更多的资金扶持和政策引导。国家对湿法脱硫石膏的利用有积极的扶持政策,但对干法、半干法脱硫副产物,没有相关明确政策扶持。

 三、龙净发展及推动干法脱硫副产物利用

 干法、半干法烟气脱硫工艺在国内被广泛使用,数量逐年增加。为解决干法、半干法脱硫副产物资源化问题,龙净在2011年建立脱硫副产物利用专业实验室,成立中美脱硫副产物综合利用工程技术研发中心,发展建筑材料制造及工程应用。并与国内外企业及研究机构合作,促进副产物利用资源化开发,与脱硫工艺用户合作,推动副产物利用产业化。目前发展项目包括蒸压砖和加气混凝土制备,水泥应用,岩土工程应用,塑料应用和其他因地制宜利用。

来源:中国循环经济

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