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氢氧化钙烟气脱硫的最新研究进展

分类:行业认知 发布时间:2025-05-21 浏览量:19

在环保要求日益严格的背景下,氢氧化钙烟气脱硫技术不断发展,以下是最新的研究进展:

一、纳米氢氧化钙的开发与应用

研究内容:通过利用廉价原料,在聚乙烯亚胺(PEI)存在的情况下,制备了一系列具有纳米尺度的氢氧化钙,并采用多种方法对其进行表征,用以替代传统石灰石。

实验结果:在模拟FGD实验装置下,研究了不同比表面积氢氧化钙和电厂用石灰石对二氧化硫吸收速率以及脱硫效率的影响,结果显示:在入口二氧化硫质量浓度为3500 mg/Nm³时,脱硫效率由石灰石的93.05%提升到了氢氧化钙的99.31%。利用韶关电厂1号机组(600 MW)湿法脱硫装置,研究了制备的新型纳米氢氧化钙脱硫剂的实际脱硫效果。结果发现,传统石灰石在使用高硫煤时,无法达到超低排放的要求,而加入部分氢氧化钙(质量分数为18.0%-22.5%)后,均可实现超低排放(出口二氧化硫质量浓度<35 mg/Nm³),脱硫效率均高于99%,从而提高了FGD系统的高硫煤适应性。

应用意义:纳米氢氧化钙的开发与应用,有效提升了脱硫效率,降低了二氧化碳排放,有利于实现“碳达峰”与“碳中和”目标,同时提高了FGD系统对高硫煤的适应性。

二、高比表氢氧化钙的创新工艺

HNPS钙基干法脱硫工艺:基于高比表氢氧化钙卓越的技术性能,天津某研发团队成功开发出了HNPS钙基干法脱硫工艺。其工艺流程为超细的高比表氢氧化钙粉剂借助气流输送的方式,直接喷射至烟道内部,随即迅速在烟气中弥散开来,能够高效地吸附、吸收烟气中的F⁻、Cl⁻、SO₂以及 SO₃等酸性介质,实现初步脱硫;紧接着,烟气进入布袋除尘器,在这里继续进行脱硫反应。完成脱硫后的烟气则通过引风机直接排放到大气之中。

特点:该系统具备工艺流程简洁明了、全闭式操作、环境友好度高以及投资成本低等诸多显著特点。设备精简,无需像传统SDS工艺那样配备小苏打研磨系统,投资成本降低了40%。能源革命,反应温度范围极为宽泛,从常温到400℃均可正常运行,大幅减少了低温环境的能源消耗,同时也改善了高温环境下不适的工作条件。

应用成效:采用HNPS干法脱硫系统进行改造后,取得了显著成效:每年脱硫剂耗量2700吨,与钠基工艺基本持平,直接成本减少54万元;停止磨机运行,每年减少动力消耗和维修费用50余万元;每年减少固废产生量高达3300吨,环保处置成本节约超过100万元;脱硫副产物用于公司燃煤锅炉炉内脱硫,能够抵消30万的运行成本。

三、表面活性剂改性氢氧化钙的研究

研究内容:通过使用表面活性剂对氢氧化钙进行改性,改变其表面结构,以提高氢氧化钙的脱硫性能。

实验结果:实验表明,改性后的氢氧化钙在脱硫过程中表现出更高的反应活性和吸附能力,能够更有效地去除烟气中的二氧化硫。

应用意义:为提高氢氧化钙脱硫剂的性能提供了新的思路和方法,有助于进一步提升脱硫效率,降低脱硫成本。

四、高活性氢氧化钙脱硫剂的应用实践

推焦烟气脱硫:为使推焦烟气SO₂排放质量浓度达到特别排放限值(30 mg/m³)要求,黄陵煤化工建设了推焦烟气脱硫装置。分析对比了高活性氢氧化钙干法脱硫、小苏打干法脱硫、钙基移动床干法脱硫3种工艺的特点及对推焦烟气脱硫的适应性,选择采用高活性氢氧化钙干法脱硫工艺对推焦烟气进行间歇性喷吹脱硫处理,实际应用效果表明,该法可以实现SO₂稳定达标排放(质量浓度在30 mg/m³以下)。

干熄焦烟气脱硫:采用高活性氢氧化钙脱硫剂(ACAJ-01)对干熄焦烟气进行连续喷吹脱硫处理,结果表明,出口SO₂浓度能稳定保持在20mg/m³以下,实现了SO₂稳定达标排放。同时,副产物可资源化利用,不产生二次污染。与小苏打干法脱硫工艺相比,每年可节省运行成本约100万元。

五、新型脱硫剂的开发与研究

Mn/Ce-Ca基脱硫剂:采用浸渍焙烧法制备了一种新型Mn/Ce-Ca基脱硫剂,以提高单一氢氧化钙在100–350 °C下烧结烟气脱硫(FGD)的性能。

高效环保脱硫剂:以氢氧化钙、稀土金属和碱土金属为原料制备了高效环保脱硫剂。实验结果表明,自制的高效环保脱硫剂的脱硫性能优于市售产品,具有良好的市场前景。

片状高比表面积氢氧化钙脱硫剂:通过一次消化和二次消化分别实现含叔胺基的醇胺与木质素磺酸盐在氢氧化钙成粒和生长过程中与氢氧化钙晶粒的作用和反应,制备出片状高比表面积氢氧化钙烟气脱硫剂。该脱硫剂粒径较小,大部分颗粒呈片状结构,比表面积达45m²/g以上,可普遍适用于中低浓度SO₂的高效脱除。与其它烟气净化方式相比,该制备方法简单高效、经济可行,所使用的设备及仪器要求简单、产量高,可有效降低投资和运营成本。

六、脱硫副产物的资源化利用

研究内容:关注脱硫副产物的资源化利用,如将脱硫产生的硫酸钙用于建筑材料等领域,实现资源的循环利用与可持续发展。

应用意义:这不仅降低了脱硫过程的废弃物排放,还为相关产业带来了新的发展机遇,符合循环经济的理念。

七、技术突破与融合创新

技术迭代突破:在制备工艺上取得重大突破,成功构建出极为丰富的介孔-大孔层级结构,孔容能够达到0.25cm³/g以上,使得高比表氢氧化钙的吸附性能得到极大提升,在实际应用中,能够以1:1的重量比替代小苏打。实现了根据烟气成分(如Cl⁻/SO₂比例),以及烟气条件(如温度、湿度)精准定制孔结构参数的技术突破,在特定的烟气条件下,能够始终保持高于95%的脱硫效率。成功实现与传统工艺的嫁接组合,有效解决了超低排放难题。例如在垃圾焚烧、钢铁烧结等项目中,当传统在用工艺无法满足超低排放要求时,通过增加高活性钙基脱硫剂干粉脱硫组合,从技术层面成功实现了超低排放目标。

融合创新研究:深入开展通过表面改性、催化处理等措施,协同治理烟气中的NOx、CO等污染物的研究,进一步拓展高比表氢氧化钙在烟气综合治理方面的应用潜力。致力于开发专用脱硫设备,通过优化设备设计与工艺参数,降低烟气脱硫过程中的Ca:S比,从而提高脱硫剂的利用率,降低生产成本。积极探索开发特种产品,不断拓展高比表氢氧化钙的应用领域,满足不同行业的多样化需求。

八、产业生态展望

应用领域拓展:随着高比表氢氧化钙技术的持续创新与突破,其应用范围正不断拓展,从传统工业领域逐渐向新兴产业领域延伸,如油脂、塑料、保温等领域,展现出了强大的生命力与广阔的发展前景。

市场增长潜力:据行业权威机构预测,到2030年,我国高比表氢氧化钙的应用量有望突破400万吨/年,这将有力地撬动非电行业数亿级脱硫市场的转型升级,为相关产业带来全新的发展契机与强劲的增长动力。