利用粉煤灰进行烟气脱硫技术的研究

许平贤

（吉林省梅河口市环境保护局吉林梅河口135000）

1 脱硫技术的历史、现状及发展前景

脱硫方法可划分为燃烧前脱硫、炉内脱硫和烟气脱硫(FGD)三类。

1.1 燃烧前脱硫

燃烧前脱硫就是在煤燃烧前把煤中的硫分脱除掉，燃烧前脱硫技术主要有物理洗选煤法、化学洗选煤法、煤的气化和液化等。煤的燃烧前的脱硫技术尽管还存在着种种问题，但其优点是能同时除去灰分，减轻运输量，减轻锅炉的沾污和磨损，减少电厂灰渣处理量，还可回收部分硫资源。

1.2 炉内脱硫

炉内脱硫是在燃烧过程中，向炉内加入固硫剂如CaCO3等，使煤中硫分转化成硫酸盐，随炉渣排除。

1.2.1 LIMB炉内喷钙技术Ca／S在2以上时，用石灰石或消石灰作吸收剂，脱硫率分别可达40%和60%。炉内喷钙脱硫工艺简单，投资费用低，适用于老厂的改造。

1.2.2 LIFAC烟气脱硫工艺LIFAC工艺即在燃煤锅炉内适当温度区喷射石灰石粉，并在锅炉空气预热器后增设活化反应器，用以脱除烟气中的SO2。LIFAC脱硫工艺，其工艺投资少、占地面积小、没有废水排放，有利于老电厂改造。

1.3 常规烟气脱硫技术

燃煤的烟气脱硫技术是当前应用最广、效率最高的脱硫技术。对燃煤电厂而言，在今后一个相当长的时期内，FGD将是控制SO2排放的主要方法。此外，还有等离子体烟气脱硫技术、海水脱硫等脱硫技术

2 粉煤灰性质及测定

2.1 粉煤灰的性质

粉煤灰为球形或微珠的集合体，直径1～100um,比重在2.02～2.56之间，Ca0和Fe203含量增加，比重增加，而未燃烬炭量增加时比重会减少。粉煤灰的白度为26～66，受制于Fe2O3的含量。粉煤灰主要由非晶态玻璃相构成，结晶矿物包括石英、莫来石、赤铁矿、磁铁矿、石灰和石膏。粉煤灰中矿物状态的构成比率受炭质和燃烧冷却条件控制，其pH值可以从弱酸性向强酸性过渡。

2.2 粉煤灰成分的测定

2.2.1 粉煤灰中铁和三氧化铝的测定

使用氢氧化钠测定，取一定量的粉煤灰，称量质量（重量），浸泡在足量氢氧化钠溶液中，较长时间后把溶液倒掉，微热烘干后再称重，其差值即为铝的含量。把余下的物质用足量盐酸浸泡，较长时间后微热烘干后再次称重，这次与第二次的差值即约为铁的含量。

2.2.2 二氧化硅含量的测定

准确称取0.1－0.2g粉煤灰样品，放入锥形烧瓶中。完全灰化后进行分析。如为硫化矿物，应先加数毫克结晶硝酸铵于锥形瓶中，然后加入焦磷酸15ml，迅速加热到245－250℃，保持15min后冷却到40－50℃，在冷却过程中，加50－80℃蒸馏水稀释到40－50ml。用无灰滤纸过滤，并用0.1N盐酸洗涤沉渣，再用热蒸馏水洗至无酸性反应为止。最后，将带有沉渣的滤纸，放入恒重的瓷坩埚中，在80℃的烘箱中烘干，低温炭化后，再放入800－900℃高温炉中灼烧30min，然后，放入干燥器中冷却一小时，称至恒重。

3 粉煤灰脱硫机理

3.1粉煤灰脱硫的机理

粉煤灰用于烟气脱硫是因为在氧化钙浆液中加入粉煤灰后，吸收效果增强，有相关实验表明氧化钙与从粉煤灰中释放出的活性硅反应，生成的硅酸钙是吸收二氧化硫的活性材料，形成的硅酸钙有较大的比表面积，能够吸收大量水分。因此粉煤灰具有一定的脱硫能力。

4 粉煤灰脱硫试验及结果分析

4.1 实验目的及条件假设

由于试验条件的限制，本课题我们要解决的是：改造电厂现有的设施，提高水膜除尘器的脱硫效率。我们根据实际情况设定了实验条件。每次产生2L（约0.09mol)二氧化硫气体,用一定量（5L）的粉煤灰浆液进行试验。试验在常温、常压下进行，不进行烟气的流量控制。

4.2 实验原理实验原理（略）。

4.3 实验步骤与结果

实验操作步骤：配制粉煤灰与氧化钙混合的浆液5份，消化一段时间，准备脱硫试验。实验时，准确量取无水亚硫酸钠，放置于预先干燥的自制气体发生器内，待吸收液充满脱硫塔后，缓慢加入浓硫酸，使之与无水亚硫酸钠反应。然后，取50ml吸收液，过滤，移取10ml，用淀粉溶液做指示剂，用碘标液滴定，计算吸收二氧化硫的量。通过以上实验操作，分别对脱硫浆液消化时间和Ca/S比对脱硫率的影响进行研究，找出最佳消化时间和最佳Ca/S比。

实验注意事项：

（1）由于每次只产生定量的二氧化硫反应，所以一定要注意不能让设备连接处漏气，否则会对实验结果影响较大。（2）在产生气体前，一定要用浆液将脱硫塔内部先润湿。（3）实验完毕后立即标定吸收液，停置时间长会使亚硫酸根氧化成硫酸根。（4）反应前一定要将气体发生器干燥。

5 实验结论与建议

在中小型燃煤电厂中，对水膜除尘器进行改造，用粉煤灰浆液进行烟气脱硫，在粉煤灰与氧化钙比值为4∶1～5.5∶1时，可以在原先除尘的基础上增加脱硫效果。水膜除尘器本身具有一定的脱硫能力，在改造后，脱硫效率可达48.8%。如果在工业上应用本可提工艺，脱硫效率还可以得到进一步的提高，这对于目前无法新增脱硫设施的电场和环境保护来说，是一条崭新的途径。

[1]雷强，石林.粉煤灰对硫化钠烟气脱硫的影响研究[J].环境技术，2003（5）：39-42.

[2]赵毅，马双忱，李燕中等.利用粉煤灰吸收剂对烟气脱硫脱氮的实验研究[J].中国电机工程学报，2002，22（3）：108-111.