利用粉煤灰進行煙氣脫硫技術的研究

許平賢

（吉林省梅河口市環境保護局吉林梅河口135000）

1 脫硫技術的歷史、現狀及發展前景

脫硫方法可劃分為燃燒前脫硫、爐內脫硫和煙氣脫硫(FGD)三類。

1.1 燃燒前脫硫

燃燒前脫硫就是在煤燃燒前把煤中的硫分脫除掉，燃燒前脫硫技術主要有物理洗選煤法、化學洗選煤法、煤的氣化和液化等。煤的燃燒前的脫硫技術盡管還存在著種種問題，但其優點是能同時除去灰分，減輕運輸量，減輕鍋爐的沾污和磨損，減少電廠灰渣處理量，還可回收部分硫資源。

1.2 爐內脫硫

爐內脫硫是在燃燒過程中，向爐內加入固硫劑如CaCO3等，使煤中硫分轉化成硫酸鹽，隨爐渣排除。

1.2.1 LIMB爐內噴鈣技術Ca／S在2以上時，用石灰石或消石灰作吸收劑，脫硫率分別可達40%和60%。爐內噴鈣脫硫工藝簡單，投資費用低，適用于老廠的改造。

1.2.2 LIFAC煙氣脫硫工藝LIFAC工藝即在燃煤鍋爐內適當溫度區噴射石灰石粉，并在鍋爐空氣預熱器后增設活化反應器，用以脫除煙氣中的SO2。LIFAC脫硫工藝，其工藝投資少、占地面積小、沒有廢水排放，有利于老電廠改造。

1.3 常規煙氣脫硫技術

燃煤的煙氣脫硫技術是當前應用最廣、效率最高的脫硫技術。對燃煤電廠而言，在今后一個相當長的時期內，FGD將是控制SO2排放的主要方法。此外，還有等離子體煙氣脫硫技術、海水脫硫等脫硫技術

2 粉煤灰性質及測定

2.1 粉煤灰的性質

粉煤灰為球形或微珠的集合體，直徑1～100um,比重在2.02～2.56之間，Ca0和Fe203含量增加，比重增加，而未燃燼炭量增加時比重會減少。粉煤灰的白度為26～66，受制于Fe2O3的含量。粉煤灰主要由非晶態玻璃相構成，結晶礦物包括石英、莫來石、赤鐵礦、磁鐵礦、石灰和石膏。粉煤灰中礦物狀態的構成比率受炭質和燃燒冷卻條件控制，其pH值可以從弱酸性向強酸性過渡。

2.2 粉煤灰成分的測定

2.2.1 粉煤灰中鐵和三氧化鋁的測定

使用氫氧化鈉測定，取一定量的粉煤灰，稱量質量（重量），浸泡在足量氫氧化鈉溶液中，較長時間后把溶液倒掉，微熱烘干后再稱重，其差值即為鋁的含量。把余下的物質用足量鹽酸浸泡，較長時間后微熱烘干后再次稱重，這次與第二次的差值即約為鐵的含量。

2.2.2 二氧化硅含量的測定

準確稱取0.1－0.2g粉煤灰樣品，放入錐形燒瓶中。完全灰化后進行分析。如為硫化礦物，應先加數毫克結晶硝酸銨于錐形瓶中，然后加入焦磷酸15ml，迅速加熱到245－250℃，保持15min后冷卻到40－50℃，在冷卻過程中，加50－80℃蒸餾水稀釋到40－50ml。用無灰濾紙過濾，并用0.1N鹽酸洗滌沉渣，再用熱蒸餾水洗至無酸性反應為止。最后，將帶有沉渣的濾紙，放入恒重的瓷坩堝中，在80℃的烘箱中烘干，低溫炭化后，再放入800－900℃高溫爐中灼燒30min，然后，放入干燥器中冷卻一小時，稱至恒重。

3 粉煤灰脫硫機理

3.1粉煤灰脫硫的機理

粉煤灰用于煙氣脫硫是因為在氧化鈣漿液中加入粉煤灰后，吸收效果增強，有相關實驗表明氧化鈣與從粉煤灰中釋放出的活性硅反應，生成的硅酸鈣是吸收二氧化硫的活性材料，形成的硅酸鈣有較大的比表面積，能夠吸收大量水分。因此粉煤灰具有一定的脫硫能力。

4 粉煤灰脫硫試驗及結果分析

4.1 實驗目的及條件假設

由于試驗條件的限制，本課題我們要解決的是：改造電廠現有的設施，提高水膜除塵器的脫硫效率。我們根據實際情況設定了實驗條件。每次產生2L（約0.09mol)二氧化硫氣體,用一定量（5L）的粉煤灰漿液進行試驗。試驗在常溫、常壓下進行，不進行煙氣的流量控制。

4.2 實驗原理實驗原理（略）。

4.3 實驗步驟與結果

實驗操作步驟：配制粉煤灰與氧化鈣混合的漿液5份，消化一段時間，準備脫硫試驗。實驗時，準確量取無水亞硫酸鈉，放置于預先干燥的自制氣體發生器內，待吸收液充滿脫硫塔后，緩慢加入濃硫酸，使之與無水亞硫酸鈉反應。然后，取50ml吸收液，過濾，移取10ml，用淀粉溶液做指示劑，用碘標液滴定，計算吸收二氧化硫的量。通過以上實驗操作，分別對脫硫漿液消化時間和Ca/S比對脫硫率的影響進行研究，找出最佳消化時間和最佳Ca/S比。

實驗注意事項：

（1）由于每次只產生定量的二氧化硫反應，所以一定要注意不能讓設備連接處漏氣，否則會對實驗結果影響較大。（2）在產生氣體前，一定要用漿液將脫硫塔內部先潤濕。（3）實驗完畢后立即標定吸收液，停置時間長會使亞硫酸根氧化成硫酸根。（4）反應前一定要將氣體發生器干燥。

5 實驗結論與建議

在中小型燃煤電廠中，對水膜除塵器進行改造，用粉煤灰漿液進行煙氣脫硫，在粉煤灰與氧化鈣比值為4∶1～5.5∶1時，可以在原先除塵的基礎上增加脫硫效果。水膜除塵器本身具有一定的脫硫能力，在改造后，脫硫效率可達48.8%。如果在工業上應用本可提工藝，脫硫效率還可以得到進一步的提高，這對于目前無法新增脫硫設施的電場和環境保護來說，是一條嶄新的途徑。

[1]雷強，石林.粉煤灰對硫化鈉煙氣脫硫的影響研究[J].環境技術，2003（5）：39-42.

[2]趙毅，馬雙忱，李燕中等.利用粉煤灰吸收劑對煙氣脫硫脫氮的實驗研究[J].中國電機工程學報，2002，22（3）：108-111.