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自主知识产权的烟气脱硫与垃圾焚烧技术
[内容摘要]本文介绍了清华大学拥有独立自主知识产权的烟气脱硫与垃圾焚烧技术的开发与产业化情况,提出发展自主开发以及适合我国国情的烟气脱硫与垃圾焚烧技术是我国相关环保产业发展的必由之路。
一烟气脱硫技术及其产业化
目前我国煤炭一年的产量和消费量高达12亿吨,二氧化硫的年排放量为2000多万吨,是世界上二氧化硫排放量最大国。预计到2010年,我国的煤炭消费量将达到18亿吨,如果不采取控制措施,二氧化硫的排放量将会达到3300万吨。按照脱硫专家的估算,每削减1万吨二氧化硫的费用大约在1亿元左右,那么到2010年,我们要保持现在的二氧化硫排放量,也要投资近千亿元,如果要进一步降低排放,投资将更大。控制二氧化硫排放量,既需要国家建设的合理规划,更需要适合我国国情、有针对性和较强应用前景的核心技术。
目前我国大型锅炉的二氧化硫污染控制技术都是从国外引进的,还没有形成具有自主知识产权的大型锅炉二氧化硫污染控制技术。清华大学热能工程系早在1985年就开始研究烟气脱硫,并且致力于发展具有自主知识产权的脱硫技术,煤清洁燃烧技术国家重点实验室、煤清洁燃烧技术国家工程研究中心也同时承担着很多有关烟气脱硫方面的国家重大项目,如973国家重点基础研究发展规划项目“燃煤污染控制的基础研究”,国家火炬计划项目“液柱喷射烟气脱硫系统”等,目前,清华大学已拥有烟气脱硫专利8项,也培养和锻炼了一批专业技术人员。清华同方和清华大学热能工程系、煤清洁燃烧技术国家重点实验室、煤清洁燃烧技术国家工程研究中心一起组建了清华同方能源环境公司,致力于具有自主知识产权的烟气脱硫技术产业化,形成民族的环保产业。目前利用液柱喷射烟气脱硫技术和干式循环流化床烟气脱硫技术已经完成了三个烟气脱硫工程,正在实施一个烟气湿法脱硫工程。
(一)液柱喷射烟气脱硫技术
液柱喷射烟气脱硫技术是在清华大学多年研究的基础上开发出来的。烟气从脱硫反应塔的下部进入反应塔,在反应塔内上升的过程中与脱硫剂循环液相接触,烟气中的SO2与脱硫剂发生反应,将SO2除去,然后经过高效除雾器,除去烟气中的液滴和细小浆滴,从脱硫反应塔排出进入气气交换器或进入烟囱。脱硫剂循环液由布置在烟气入口下面的喷嘴向上喷射,液柱在达到最高点后散开并下落。在浆液喷上落下的过程中,形成高效率的气液接触,从而促进了烟气中SO2的去除。另一方面,烟气在反应塔内上升的过程中,与由上到下的脱硫剂循环浆液充分接触,可以洗去部分细颗粒灰尘;烟气在经过除雾器时不仅能除去雾滴,同时能除去部分细灰。这样可以进一步提高系统除尘效率(图1)。
该项脱硫技术由于采用了液柱喷射的方法进行脱硫,避免了脱硫反应塔内尤其是喷嘴部位的结垢和堵塞问题,同时由于大量循环浆液和水膜的存在,能使整个系统的除尘效率大大提高。
1液柱喷射烟气脱硫技术特点
液柱喷射烟气脱硫技术具有如下特点:
(1)气液传质交换充分,脱硫效率高。
在脱硫反应区域,液柱向上喷射,同时散开回落,整个反应区域内布满了脱硫循环浆液,脱硫剂浆液呈滴状或膜状,浆液与浆液之间不断碰撞,产生新的表面积。烟气经过此区域时,和循环浆液充分接触,将烟气中的SO2除去。同时,由于液柱是根据烟气在脱硫反应塔内的流场而布置的,使得烟气能够最充分地和脱硫剂浆液发生反应,从而保证高脱硫效率。
(2)脱硫反应塔内不产生结垢和堵塞。
由于采用的是液柱喷射烟气脱硫方法,脱硫反应区域内是空塔,这样使得在脱硫反应塔内避免了结垢或堵塞。同时,由于喷嘴的特殊设计,采用液柱喷射的方法,使得喷嘴处比喷雾塔和喷淋塔产生堵塞和结垢的可能性要小得多。

图1液柱喷射烟气脱硫技术工艺原理图
(3)脱硫后烟气的高效除雾。
虽然采用液柱塔比采用喷淋塔或喷雾塔烟气中携带的含水量少,但烟气在脱硫过程中,由于和脱硫剂浆液充分接触,从而使得烟气中携带有一定的浆滴,在液柱喷射烟气脱硫技术中采用两级高效除雾器对烟气进行除雾,从而使得烟气经过脱硫后排放时几乎不含液滴,防止了后面的引风机或烟囱或气气交换器产生积水或结垢。
(4)脱硫产物为石膏,不产生二次污染。
脱硫反应区域脱硫剂吸收SO2的过程中,首先形成SO32—或HSO3—,若不加以充分氧化,则脱硫产物为CaSO3•1/2H2O,容易分解并造成二次污染。在循环氧化区域,SO32—或HSO3—经



