脫硫增效劑在電廠(chǎng)實(shí)際脫硫的應用

2024/03/14

在全球碳排放問(wèn)題日益受到關(guān)注，以及我國為實(shí)現氣候變化應對目標所設定的 2030 年“碳達峰”和 2060 年“碳中和”的明確承諾下，降低 CO2 排放已成為刻不容緩的任務(wù)。目前廣泛采用的石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝，在脫硫過(guò)程中伴隨 CO2 的釋放，對實(shí)現前述碳減排目標構成了顯著(zhù)挑戰。因此，開(kāi)發(fā)新型環(huán)保低碳排放脫硫劑，已成為電廠(chǎng)脫硫領(lǐng)域的重要研究課題。

為兼顧低碳排放與高效脫硫的雙重目標，氫氧化鈣 Ca（OH）2 作為潛在的 CaCO3 脫硫替代產(chǎn)品，正逐漸受到行業(yè)內的關(guān)注。通過(guò)使用 Ca（OH）2 替代 CaCO3 進(jìn)行濕法脫硫，可有效消除 CO2 排放，進(jìn)而實(shí)現 SO2 吸收過(guò)程中的低碳化目標。鈣邦集團針對此問(wèn)題，在某煙氣脫硫系統中開(kāi)展了 Ca（OH）2 脫硫劑部分及全替代 CaCO3 的試驗研究。試驗結果顯示，采用 Ca（OH）2 脫硫劑后，工廠(chǎng)出口 SO2 排放達到標準，且脫硫劑消耗量有所降低，但當前脫硫效率仍有提升空間。

提升脫硫效率的關(guān)鍵措施之一是通過(guò)調整脫硫劑的粒徑，增大其比表面積，從而增加氣液接觸面積。然而，由于 Ca（OH）2 晶體屬于強極性晶體，具有八配位結構，在液相制備過(guò)程中易于生長(cháng)，因此制備納米尺度的 Ca（OH）2 晶體面臨諸多挑戰。鈣邦集團憑借其專(zhuān)利技術(shù)生產(chǎn)的脫硫增效劑（一種表面活性劑），能夠顯著(zhù)降低液相表面張力，控制 Ca（OH）2 晶體顆粒的生長(cháng)，從而制備出粒度均勻的 Ca（OH）2 晶體顆粒。這些顆粒的粒度介于 30~50 納米之間，比表面積高達 28.8 平方米/克。

當脫硫增效劑的質(zhì)量分數增至 3% 時(shí)，Ca（OH）2 產(chǎn)品的形貌發(fā)生了變化，由原本的六邊形晶體轉變?yōu)榘魻?。這是由于脫硫增效劑作為水溶性表面活性劑，能在水溶液中自組裝形成棒狀或球狀聚焦體，進(jìn)而改變了 Ca（OH）2 晶體顆粒的生長(cháng)形貌。圖 d 為掃描電鏡圖，從圖中可以明顯觀(guān)察到，所制備的 Ca（OH）2 脫硫劑粒徑遠小于傳統脫硫劑，這有助于脫硫劑的快速溶解和隨后的化學(xué)吸附反應，從而提高脫硫效率和鈣的利用率。

Ca（OH）2合成過(guò)程中脫硫增效劑的引入可以降低Ca（OH）2的粒徑，樣品的比表面積由7.53m2/g大幅度提高到了28.79m2/g，提升幅度達到282%。2）隨著(zhù)Ca（OH）2比表面積的提升，SO2吸收速率提高，脫硫效率同步提升。在電廠(chǎng)實(shí)際應用中，Ca（OH）2比傳統CaCO3表現出更佳的脫硫性能。在高硫排放環(huán)境下，在CaCO3中摻入部分納米Ca（OH）2可以實(shí)現超低排放。