酸性气体脱除工艺
酸性气体净化工艺按照有无废水排出分为干法、半干法和湿法三种, 每种工艺有其组合形式,也各有优缺点。
1 干法除酸
干法除酸可以有两种方式, 一种是干式反应塔, 干性药剂和酸性气体在反应塔内进行反应, 然后一部分未反应的药剂随气体进入除尘器内与酸进行反应。另一种是在进入除尘器前喷入干性药剂,药剂在除尘器内和酸性气体反应。
除酸的药剂大多采用消石灰(Ca(OH)2) , 让Ca(OH)2 微粒表面直接和酸气接触, 产生化学中和反应, 生成无害的中性盐颗粒, 在除尘器里, 反应产物连同烟气中粉尘和未参加反应的吸收剂一起被捕集下来, 达到净化酸性气体的目的。
消石灰吸附HCl等酸性气体并起中和反应,要有一个合适温度, 约140 ℃, 而从余热锅炉出来的烟气温度往往高于这个温度, 为增加反应塔的脱酸效率, 需通过换热器或喷水调整烟气温度, 一般采用喷水法来实现降温。
此种工艺的特点是: (1) 工艺简单, 不需配置复杂的石灰浆制备和分配系统, 设备故障率低, 维护简便; (2) 药剂使用量大, 运行费用略高; (3) 除酸(HCl)效率相对湿式和半干式低些。
2 半干法除酸
半干法除酸的吸收剂一般采用氧化钙(CaO)或氢氧化钙(Ca(OH)2)为原料, 制备成Ca(OH)2 溶液, 在烟气净化工艺流程中通常置于除尘设备之前, 因为注入石灰浆后在反应塔中形成大量的颗粒物, 必须由除尘器收集去除。由喷嘴或旋转喷雾器将Ca(OH)2 溶液喷入反应器中, 形成粒径极小的液滴。由于水分的挥发从而降低废气的温度并提高其湿度, 使酸气与石灰浆反应成为盐类, 掉落至底部。烟气和石灰浆采用顺流或逆流设计, 无论反应器采用何种流动方式, 其主要目的均为维持烟气与石灰浆微粒充分反应的接触时间, 以获得高的除酸效率。
半干式反应塔内未反应完全的石灰, 可随烟气进入除尘器, 若除尘设备采用袋式除尘器, 部分未反应物将附着于滤袋上与通过滤袋的酸气再次反应, 使脱酸效率进一步提高, 相应提高了石灰浆的利用率。
此种方式的特点是: (1) 半干式反应塔脱酸效率较高, 对HCl的去除率可超过90% , 此外, 对一般有机污染物及重金属也具有良好的去除效率,若搭配袋式除尘器, 则重金属去除效率可超过99% ; (2) 不产生废水排放, 耗水量较湿式洗涤塔少; (3) 流程简单, 投资和运行费用相对较低; ( 4)石灰浆制备系统较复杂。
3 湿式洗涤塔
湿法脱酸采用洗涤塔形式, 烟气进入洗涤塔后经过与碱性溶液充分接触得到满意的脱酸效果。洗涤塔设置在除尘器的下游, 以防止粒状污染物阻塞喷嘴而影响其正常操作。同时湿式洗涤塔不能设置在袋式除尘器上游, 因为高湿度之饱和烟气将造成粒状物堵塞滤布, 气体无法通过滤布。湿式洗涤塔产生的废水经浓缩后, 污泥进入除尘器前设置的干燥塔内进行干燥以干态形式排出。湿式洗涤塔所使用的碱液通常为NaOH, 较少使用石灰浆液Ca (OH) 2 以避免结垢。
此种方式的特点是: (1) 流程复杂, 配套设备较多; (2) 净化效率较高, 在欧洲及美国应用多年的实践均可验证其对HCl脱除效率可超过95% ,对SO2亦可超过80% ; ( 3) 产生含高浓度无机氯盐及重金属的废水, 需经处理后才能排放; (4) 处理后的废气因温度降低至露点以下, 需再加热, 以防止烟囱出口形成白烟现象, 造成不良景观; ( 5) 设备投资高, 运行费用也较高。
通过以上比较, 湿法净化工艺的污染物净化效率最高, 但流程复杂, 配套设备较多, 并有后续的废水处理问题, 一次性投资和运行费用高; 干法净化工艺在日本近年的焚烧厂建设中采用较多, 其工艺比较简单, 投资低, 运行维护方便, 在很多场合是理想的选择。但干法工艺净化效率相对较低, 没有提升空间; 半干法净化工艺可达到较高的净化效率, 投资和运行费用低, 流程简单, 不产生废水,欧洲的焚烧厂采用半干法的较多, 丹麦、法国、德国采用半干法的比例分别约为20%、40%和30%。半干法在国内已有较多成功的应用实例, 积累了一定的运行经验, 故为推荐工艺。
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