【摘要】煤浆法烟气脱硫与传统的Fe2+/Fe3+催化氧化脱硫工艺在脱硫机理上是一致的,但是由于煤浆法烟气脱硫过程中的Fe2+/Fe3+是在反应过程中逐渐浸出的,这使得两者之间又存在一定的差异。本文比较了两者在不同温度、二氧化硫浓度以及氧气浓度情况下脱硫效率的异同,并分析了可能的原因。
我国是世界上以煤为主要能源的国家,燃煤产生的二氧化硫废气是大气污染的最主要污染物之一。目前应用最广泛的烟气脱硫方法是湿式石灰/石灰石洗涤工艺,为提高脱硫率及石灰和石灰石的利用率,可向脱硫系统内加入添加剂[1-3]。但该方法存在设备易结垢、堵塞,能耗和投资过大等问题。
金属离子的液相催化氧化法烟气脱硫是利用某些金属离子的催化作用,将SO2氧化成硫酸根,此法可以克服石灰/石灰石湿法脱硫工艺存在的某些问题。
煤浆洗涤法脱除烟气中的SO2也是利用Fe2+等把SO2氧化成SO42-,但该法中的Fe2+等是通过浸出煤炭中的黄铁矿而现场生成,故此法在脱除烟气中SO2的同时,又可以降低煤系黄铁矿硫含量,是一种一举两得的脱硫方法。
煤浆法烟气脱硫与Fe2+/Fe3+催化氧化烟气脱硫工艺有很多相似之处,但因为煤浆法烟气脱硫以煤为脱硫介质,这使得两种方法存在明显的差异。传统的Fe2+/Fe3+脱硫工艺是向反应器内加入定量的含有Fe2+/Fe3+的脱硫液,在反应过程中,脱硫液中总铁含量是恒定的;而煤浆法则随着脱硫过程的进行,煤系黄铁矿不断浸出,浆液中以离子态存在的总铁浓度随反应的进行逐渐增加。温度、二氧化硫浓度以及氧气浓度均可能对两种工艺的吸收过程产生影响,以下从这几个方面对这两种工艺进行对比分析讨论。
1 温度的影响
对于两种工艺而言,温度对SO2吸收的影响均是多方面的。升高温度,有利于SO2催化氧化反应的进行,但是会降低SO2的溶解度,两者的综合作用可能会使测定的脱硫率在不同实验中有差异。
范貌宏[4]等以FeSO4·7H2O 为吸收剂,在吸收塔内进行实验。发现在一定的SO2浓度条件下,随着温度升高,吸收塔内SO2的脱除率也随之升高;但当溶液中总铁含量一定,在不投加其它氧化剂的条件下,吸收液中的Fe2+不能转化为Fe3+,随着温度的升高,吸收塔内的SO2脱除率随温度升高而下降。
杨夕[5]等在高酸度高Fe3+浓度条件下进行脱硫实验,发现在20℃~40℃范围内,在其它条件相同的情况下,脱硫率随温度变化不明显。
与传统的Fe2+/Fe3+脱硫工艺所不同的是, 煤浆法烟气脱硫过程中浆液中的Fe3+会与煤中黄铁矿发生如下反应[6]:
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