脱硫技术干法(精选8篇)
摘要:本文主要论述了干法脱除烟气中SO2的各种技术应用及其进展情况,对烟气脱硫技术的发展进行展望,即研究开发出优质高效、经济配套、性能可靠、不造成二次污染、适合国情的全新的烟气污染控制技术势在必行。
关键词:烟气脱硫 二氧化硫 干法
前言:我国的能源以燃煤为主,占煤炭产量75%的原煤用于直接燃烧,煤燃烧过程中产生严重污染,如烟气中CO2是温室气体,SOx可导致酸雨形成,NOX也是引起酸雨元凶之一,同时在一定条件下还可破坏臭氧层以及产生光化学烟雾等。总之燃煤产生的烟气是造成中国生态环境破坏的最大污染源之一。中国的能源消费占世界的8%~9%,SO2的排放量占到世界的15.1%,燃煤所排放的SO2又占全国总排放量的87%。中国煤炭一年的产量和消费高达12亿吨,SO2的年排放量为2000多吨,预计到2010年中国煤炭量将达18亿吨,如果不采用控制措施,SO2的排放量将达到3300万吨。据估算,每削减1万吨SO2的费用大约在1亿元左右,到2010年,要保持中国目前的SO2排放量,投资接近1千亿元,如果想进一步降低排放量,投资将更大[1]。为此1995年国家颁布了新的《大气污染防治法》,并划定了SO2污染控制区及酸雨控制区。各地对SO2的排放控制越来越严格,并且开始实行SO2排放收费制度。随着人们环境意识的不断增强,减少污染源、净化大气、保护人类生存环境的问题正在被亿万人们所关心和重视,寻求解决这一污染措施,已成为当代科技研究的重要课题之一。因此控制SO2的排放量,既需要国家的合理规划,更需要适合中国国情的 低费用、低耗本的脱硫技术。
烟气脱硫技术是控制SO2和酸雨危害最有效的手段之一,按工艺特点主要分为湿法烟气脱硫、干法烟气脱硫和半干法烟气脱硫。
湿法脱硫是采用液体吸收剂洗涤SO2烟气以脱除SO2。常用方法为石灰/石灰石吸收法、钠碱法、铝法、催化氧化还原法等,湿法烟气脱硫技术以其脱硫效率高、适应范围广、钙硫比低、技术成熟、副产物石膏可做商品出售等优点成为世界上占统治地位的烟气脱硫方法。但由于湿法烟气脱硫技术具有投资大、动力消耗大、占地面积大、设备复杂、运行费用和技术要求高等缺点,所以限制了它的发展速度。
干法脱硫技术与湿法相比具有投资少、占地面积小、运行费用低、设备简单、维修方便、烟气无需再热等优点,但存在着钙硫比高、脱硫效率低、副产物不能商品化等缺点。
自20世纪80年代末,经过对干法脱硫技术中存在的主要问题的大量研究和不断的改进,现在已取得突破性进展。有代表性的喷雾干燥法、活性炭法、电子射线辐射法、填充电晕法、荷电干式吸收剂喷射脱硫技术、炉内喷钙尾部增湿法、烟气循环流化床技术、炉内喷钙循环流化床技术等一批新的烟气脱硫技术已成功地开始了商业化运行,其脱硫副产物脱硫灰已成功地用在铺路和制水泥混合材料方面。这一些技术的进步,迎来了干法、半干法烟气脱硫技术的新的快速发展时期。
传统的石灰石/石膏法脱硫与新的干法、半干法烟气脱硫技术经济指标的比较见表1。表1说明在脱硫效率相同的条件下,干法、半干法脱硫技术与湿法相比,在单位投资、运行费用和占地面积的方面具有明显优势,将成为具有产业化前景的烟气脱硫技术。
3、电子射线辐射法烟气脱硫技术
电子射线辐射法是日本荏原制作所于1970年着手研究,1972年又与日本原子能研究所合作,确立的该技术作为连续处理的基础。1974年荏原制作所处理重油燃烧废气,进行了1000Nm3/h规模的试验,探明了添加氨的辐射效果,稳定了脱硫脱硝的条件,成功地捕集了副产品和硝铵。80年代由美国政府和日本荏原制作所等单位分担出资在美国印第安纳州普列斯燃煤发电厂建立了一套最大处理高硫煤烟气量为24000Nm3/h地电子束装置,1987年7月完成,取得了较好效果,脱硫率可达90%以上,脱硝率可达80%以上。现日本荏原制作所与中国电力工业部共同实施的“中国EBA工程”已在成都电厂建成一套完整的烟气处理能力为300000Nm3/h的电子束脱硫装置,设计入口SO2浓度为1800ppm,在吸收剂化学计量比为0.8的情况下脱硫率达80%,脱硝率达10%[6]。
该法工艺由烟气冷却、加氨、电子束照射、粉体捕集四道工序组成,其工艺流程图如图2所示。温度约为150℃左右的烟气经预除尘后再经冷却塔喷水冷却道60~ 70℃左右,在反应室前端根据烟气中SO2及NOX的浓度调整加入氨的量,然后混合气体在反应器中经电子束照射,排气中的SO2和NOX受电子束强烈作用,在很短时间内被氧化成硫酸和硝酸分子,被与周围的氨反应生成微细的粉粒(硫酸铵和硝酸铵的混合物),粉粒经集尘装置收集后,洁净的气体排入大气[7]。
6、炉内喷钙尾部增湿烟气脱硫技术
炉内喷钙尾部增湿也作为一种常见的干法脱硫工艺而被广泛应用。虽然喷钙尾部增湿脱硫的基本工艺都是将CaCO3粉末喷入炉内,脱硫剂在高温下迅速分解产生CaO,同时与烟气中的SO2反应生成CaSO3。由于单纯炉内喷钙脱硫效率往往不高(低于20%~50%),脱硫剂利用率也较低,因此炉内喷钙还需与尾部增湿配合以提高脱硫效率。该技术已在美国、日本、加拿大和欧洲国家得到工业应用,是一种具有广阔发展前景的脱硫技术。目前,典型的炉内喷钙尾部增湿脱硫技术有美国的炉内喷钙多级燃烧器(LIMB)技术、芬兰的炉内喷石灰石及氧化钙活化反应(LIFAC)技术、奥地利的灰循环活化(ARA)技术等,下面介绍一下LIFAC技术[11]。
LIFAC脱硫技术是由芬兰的Tampella公司和IVO公司首先开发成功并投入商业应用的该技术是将石灰石于锅炉的800℃~1150℃部位喷入,起到部分固硫作用,在尾部烟道的适当部位(一般在空气预热器与除尘器之间)装设增湿活化反应器,使炉内未反应的CaO和水反应生成Ca(OH)2,进一步吸收SO2,提高脱硫率。
LIFAC技术是将循环流化床技术引入到烟气脱硫中来,是其开创性工作,目前该技术脱硫率可达90%以上,这已在德国和奥地利电厂的商业运行中得到实现。
LIFAC技术具有占地小、系统简单、投资和运行费用相对较、无废水排放等优点,脱硫率为60%~80%;但该技术需要改动锅炉,会对锅炉的运行产生一定影响。我国南京下关电厂和绍兴钱清电厂从芬兰引进的LIFAC脱硫技术和设备目前已投入运行。
7、炉内喷钙循环流化床反应器烟气脱硫技术
炉内喷钙循环流化床反应器脱硫技术是由德国Sim-mering Graz Pauker/Lurgi GmbH公司开发的。该技术的基本原理是:在锅炉炉膛适当部位喷入石灰石,起到部分固硫作用,在尾部烟道电除尘器前装设循环流化床反应器,炉内未反应的CaO随着飞灰输送到循环流化床反应器内,在循环硫化床反应器中大颗粒CaO被其中湍流破碎,为SO2反应提供更大的表面积,从而提高了整个系统的脱硫率[12]。
该技术将循环流化床技术引入到烟气脱硫中来,是其开创性工作,目前该技术脱硫率可达90%以上,这已在德国和奥地利电厂的商业运行中得到证实。在此基础上,美国EEC(Enviromental Elements Corporation)和德国Lurgi公司进一步合作开发了一种新型烟气的脱硫装置。在该工艺中粉状的Ca(OH)2和水分别被喷入循环流化床反应器内,以此代替了炉内喷钙。在循环流化床反应器内,吸收剂被增湿活化,并且能充分的循环利用,而大颗粒吸收剂被其余粒子碰撞破碎,为脱硫反应提供更大反应表面积。
本工艺流程的脱硫效率可达95%以上,造价较低,运行费用相对不高,是一种较有前途的脱硫工艺。
8、干式循环流化床烟气脱硫技术
干式循环流化床烟气脱硫技术是20世纪80年代后期发展起来的一种新的干法烟气脱硫技术,该技术具有投资少、占地小、结构简单、易于操作,兼有高效除尘和烟气净化功能,运行费用低等优点。因而,国家电站燃烧工程技术研究中心和清华大学煤的清洁燃烧技术国家重点实验室分别对该技术的反应机理、反应过程的数学模型等进行了理论和实验研究。其工艺流程如图3示,从煤粉燃烧装置产生的实际烟气通过引风机进入反应器,再经过旋风除尘器,最后通过引风机从烟囱排出。脱硫剂为从回转窑生产的高品质石灰粉,用螺旋给粉机按给定的钙硫比连续加入。旋风除尘器除下的一部分脱硫灰经循环灰斗和螺旋给灰机进入反应器中再循环。在文丘里管中有喷水雾化装置,通过调节水量来控制反应器内温度[13]。
摘 要 本文针对工业烟气的脱硫技术的研究现状及研究方向进行综合性分析。关键词 烟气 脱硫 技术 研究
前言
SO2是造成大气污染的主要污染物之一,有效控制工业烟气中SO2是当前刻不容缓的环保课题。
据国家环保统计,每年各种煤及各种资源冶炼产生二氧化硫(SO2)达2158.7万t,高居世界第一位,其中工业来源排放量1800万t,占总排放量的83%。其中我国目前的一次能源消耗中,煤炭占76%,在今后若干年内还有上升的趋势。我国每年排入大气的87%的SO2来源于煤的直接燃烧。随着我国工业化进程的不断加快,SO2的排放量也日渐增多。
2、烟气脱硫技术进展
目前,烟气脱硫技术根据不同的划分方法可以分为多种方法;其中最常用的是根据操作过程的物相不同,脱硫方法可分为湿法、干法和半干法[1]。
2.1 湿法烟气脱硫技术
优点:湿法烟气脱硫技术为气液反应,反应速度快,脱硫效率高,一般均高于90%,技术成熟,适用面广。湿法脱硫技术比较成熟,生产运行安全可靠,在众多的脱硫技术中,始终占据主导地位,占脱硫总装机容量的80%以上[2]。
缺点:生成物是液体或淤渣,较难处理,设备腐蚀性严重,洗涤后烟气需再热,能耗高,占地面积大,投资和运行费用高。系统复杂、设备庞大、耗水量大、一次性投资高,一般适用于大型电厂。
分类:常用的湿法烟气脱硫技术有石灰石-石膏法、间接的石灰石-石膏法、柠檬吸收法等。
A 石灰石/石灰-石膏法:
原理:是利用石灰石或石灰浆液吸收烟气中的SO2,生成亚硫酸钙,经分离的亚硫酸钙(CaO3S)可以抛弃,也可以氧化为硫酸钙(CaSO4),以石膏形式回收。是目前世界上技术最成熟、运行状况最稳定的脱硫工艺,脱硫效率达到90%以上。
B 间接石灰石-石膏法: 常见的间接石灰石-石膏法有:钠碱双碱法、碱性硫酸铝法和稀硫酸吸收法等。原理:钠碱、碱性氧化铝(Al2O3·nH2O)或稀硫酸(H2SO4)吸收SO2,生成的吸收液与石灰石反应而得以再生,并生成石膏。该法操作简单,二次污染少,无结垢和堵塞问题,脱硫效率高,但是生成的石膏产品质量较差。
C 柠檬吸收法:
原理:柠檬酸(H3C6H5O7·H2O)溶液具有较好的缓冲性能,当SO2气体通过柠檬酸盐液体时,烟气中的SO2与水中H发生反应生成H2SO3络合物,SO2吸收率在99%以上。这种方法仅适于低浓度SO2烟气,而不适于高浓度SO2气体吸收,应用范围比较窄[3]。
另外,还有海水脱硫法、磷铵复肥法、液相催化法等湿法烟气脱硫技术。
2.2 干法烟气脱硫技术
优点:干法烟气脱硫技术为气同反应,相对于湿法脱硫系统来说,设备简单,占地面积小、投资和运行费用较低、操作方便、能耗低、生成物便于处置、无污水处理系统等。
缺点:但反应速度慢,脱硫率低,先进的可达60-80%。但目前此种方法脱硫效率较低,吸收剂利用率低,磨损、结垢现象比较严重,在设备维护方面难度较大,设备运行的稳定性、可靠性不高,且寿命较短,限制了此种方法的应用。
分类:常用的干法烟气脱硫技术有活性碳吸附法、电子束辐射法、荷电干式吸收剂喷射法、金属氧化物脱硫法等。
典型的干法脱硫系统是将脱硫剂(如石灰石、白云石或消石灰)直接喷入炉内。以石灰石为例,在高温下煅烧时,脱硫剂煅烧后形成多孔的氧化钙颗粒,它和烟气中的SO2反应生成硫酸钙,达到脱硫的目的。
A 活性碳吸附法:
原理:SO2被活性碳吸附并被催化氧化为三氧化硫(SO3),再与水反应生成H2SO4,饱和后的活性碳可通过水洗或加热再生,同时生成稀H2SO4或高浓度SO2。可获得副产品H2SO4,液态SO2和单质硫,即可以有效地控制SO2的排放,又可以回收硫资源。该技术经西安交通大学对活性炭进行了改进,开发出成本低、选择吸附性能强的ZL30,ZIA0,进一步完善了活性炭的工艺,使烟气中SO2吸附率达到95.8%,达到国家排放标准[4]。
B 电子束辐射法:
原理:用高能电子束照射烟气,生成大量的活性物质,将烟气中的SO2和氮氧化物氧化为SO3和二氧化氮(NO2),进一步生成H2SO4和硝酸(NaNO3),并被氨(NH3)或石灰石(CaCO3)吸收剂吸收
C 荷电干式吸收剂喷射脱硫法(CD.SI):
原理:吸收剂以高速流过喷射单元产生的高压静电电晕充电区,使吸收剂带有静电荷,当吸收剂被喷射到烟气流中,吸收剂因带同种电荷而互相排斥,表面充分暴露,使脱硫效率大幅度提高。此方法为干法处理,无设备污染及结垢现象,不产生废水废渣,副产品还可以作为肥料使用,无二次污染物产生,脱硫率大于90%[7],而且设备简单,适应性比较广泛。但是此方法脱硫靠电子束加速器产生高能电子;对于一般的大型企业来说,需大功率的电子枪,对人体有害,故还需要防辐射屏蔽,所以运行和维护要求高。四川成都热电厂建成一套电子脱硫装置,烟气中SO2的脱硫达到国家排放标准。
D 金属氧化物脱硫法:
原理:根据SO2是一种比较活泼的气体的特性,氧化锰(MnO)、氧化锌(ZnO)、氧化铁(Fe3O4)、氧化铜(CuO)等氧化物对SO2具有较强的吸附性,在常温或低温下,金属氧化物对SO2起吸附作用,高温情况下,金属氧化物与SO2发生化学反应,生成金属盐。然后对吸附物和金属盐通过热分解法、洗涤法等使氧化物再生。这是一种干法脱硫方法,虽然没有污水、废酸,不造成污染,但是此方法也没有得到推广,主要是因为脱硫效率比较低,设备庞大,投资比较大,操作要求较高,成本高。该技术的关键是开发新的吸附剂。
以上几种SO2烟气治理技术目前应用比较广泛的,虽然脱硫率比较高,但是工艺复杂,运行费用高,防污不彻底,造成二次污染等不足,与我国实现经济和环境和谐发展的大方针不相适应,故有必要对新的脱硫技术进行探索和研究。
2.3 半干法烟气脱硫技术
半干法脱硫包括喷雾干燥法脱硫、半干半湿法脱硫、粉末一颗粒喷动床脱硫、烟道喷射脱硫等。
A 喷雾干燥法[5]:
喷雾干燥脱硫方法是利用机械或气流的力量将吸收剂分散成极细小的雾状液滴,雾状液滴与烟气形成比较大的接触表面积,在气液两相之间发生的一种热量交换、质量传递和化学反应的脱硫方法。一般用的吸收剂是碱液、石灰乳、石灰石浆液等,目前绝大多数装置都使用石灰乳作为吸收剂。一般情况下,此种方法的脱硫率65%~85%。其优点:脱硫是在气、液、固三相状态下进行,工艺设备简单,生成物为干态的CaSO、CaSO,易处理,没有严重的设备腐蚀和堵塞情况,耗水也比较少。缺点:自动化要求比较高,吸收剂的用量难以控制,吸收效率不是很高。所以,选择开发合理的吸收剂是解决此方法面临的新难题。B 半干半湿法:
半干半湿法是介于湿法和干法之间的一种脱硫方法,其脱硫效率和脱硫剂利用率等参数也介于两者之间,该方法主要适用于中小锅炉的烟气治理。这种技术的特点是:投资少、运行费用低,脱硫率虽低于湿法脱硫技术,但仍可达到70%tn,并且腐蚀性小、占地面积少,工艺可靠。工业中常用的半干半湿法脱硫系统与湿法脱硫系统相比,省去了制浆系统,将湿法脱硫系统中的喷入Ca(OH):水溶液改为喷入CaO或Ca(OH):粉末和水雾。与干法脱硫系统相比,克服了炉内喷钙法SO2和CaO反应效率低、反应时间长的缺点,提高了脱硫剂的利用率,且工艺简单,有很好的发展前景。
C 粉末一颗粒喷动床半千法烟气脱硫法:
技术原理:含SO2的烟气经过预热器进入粉粒喷动床,脱硫剂制成粉末状预先与水混合,以浆料形式从喷动床的顶部连续喷人床内,与喷动粒子充分混合,借助于和热烟气的接触,脱硫与干燥同时进行。脱硫反应后的产物以干态粉末形式从分离器中吹出。这种脱硫技术应用石灰石或消石灰做脱硫剂。具有很高的脱硫率及脱硫剂利用率,而且对环境的影响很小。但进气温度、床内相对湿度、反应温度之间有严格的要求,在浆料的含湿量和反应温度控制不当时,会有脱硫剂粘壁现象发生。
D 烟道喷射半干法烟气脱硫:
该方法利用锅炉与除尘器之间的烟道作为反应器进行脱硫,不需要另外加吸收容器,使工艺投资大大降低,操作简单,需场地较小,适合于在我国开发应用。半干法烟道喷射烟气脱硫即往烟道中喷人吸收剂浆液,浆滴边蒸发边反应,反应产物以干态粉末出烟道。新兴的烟气脱硫方法以及当前研究的热点
最近几年,科技突飞猛进,环境问题已提升到法律高度。我国的科技工作者研制出了一些新的脱硫技术,但大多还处于试验阶段,有待于进一步的工业应用验证。
3.1 硫化碱脱硫法
由Outokumpu公司开发研制的硫化碱脱硫法主要利用工业级硫化纳作为原料来吸收SO2工业烟气,产品以生成硫磺为目的。反应过程相当复杂,有Na2SO4、Na2SO3、Na2S203、S、Na2Sx等物质生成,由生成物可以看出过程耗能较高,而且副产品价值低,华南理工大学的石林经过研究表明过程中的各种硫的化合物含量随反应条件的改变而改变,将溶液pH值控制在5.5—6.5之间,加入少量起氧化作用的添加剂TFS,则产品主要生成Na2S203,过滤、蒸发可得到附加值高的5H 0·Na2S203,而且脱硫率高达97%,反应过程为:SO2+Na2S=Na2S203+S。此种脱硫新技术已通过中试,正在推广应用。
3.2 膜吸收法
以有机高分子膜为代表的膜分离技术是近几年研究出的一种气体分离新技术,已得到广泛的应用,尤其在水的净化和处理方面。中科院大连物化所的金美等研究员创造性地利用膜来吸收脱出SO2气体,效果比较显著,脱硫率达90%。过程是:他们利用聚丙烯中空纤维膜吸收器,以NaOH溶液为吸收液,脱除SO2气体,其特点是利用多孔膜将气体SO2气体和NaOH吸收液分开,SO2气体通过多孔膜中的孔道到达气液相界面处,SO2与NaOH迅速反应,达到脱硫的目的。此法是膜分离技术与吸收技术相结合的一种新技术,能耗低,操作简单,投资少。
3.3 微生物脱硫技术
根据微生物参与硫循环的各个过程,并获得能量这一特点,利用微生物进行烟气脱硫,其机理为:在有氧条件下,通过脱硫细菌的间接氧化作用,将烟气中的SO2氧化成硫酸,细菌从中获取能量。
生物法脱硫与传统的化学和物理脱硫相比,基本没有高温、高压、催化剂等外在条件,均为常温常压下操作,而且工艺流程简单,无二次污染。国外曾以地热发电站每天脱除5t量的H:S为基础;计算微生物脱硫的总费用是常规湿法50%[6]。无论对于有机硫还是无机硫,一经燃烧均可生成被微生物间接利用的无机硫SO2,因此,发展微生物烟气脱硫技术,很具有潜力。四川大学的王安等人在实验室条件下,选用氧化亚铁杆菌进行脱硫研究,在较低的液气比下,脱硫率达98%。
4、烟气脱硫技术发展趋势
目前已有的各种技术都有自己的优势和缺陷,具体应用时要具体分析,从投资、运行、环保等各方面综合考虑来选择一种适合的脱硫技术。随着科技的发展,某一项新技术韵产生都会涉及到很多不同的学科,因此,留意其他学科的最新进展与研究成果,并把它们应用到烟气脱硫技术中是开发新型烟气脱硫技术的重要途径,例如微生物脱硫、电子束法脱硫等脱硫新技术,由于他们各自独特的特点都将会有很大的发展空间。随着人们对环境治理的日益重视和工业烟气排放量的不断增加,投资和运行费用少、脱硫效率高、脱硫剂利用率高、污染少、无二次污染的脱硫技术必将成为今后烟气脱硫技术发展的主要趋势。
各种各样的烟气脱硫技术在脱除SO2的过程中取得了一定的经济、社会和环保效益,但是还存在一些不足,随着生物技术及高新技术的不断发展,电子束脱硫技术和生物脱硫等一系列高新、适用性强的脱硫技术将会代替传统的脱硫方法。
参考文献:
[1] 陈兵,张学学.烟气脱硫技术研究与进展[J].工业锅炉,2002,74(4):6-10.
[2] 林永明,韦志高.湿法石灰石/石灰一石膏脱硫技术应用综述[J].广西电力工程,2000.4:92-98.
[3] 郭小宏,等.利用活性炭治理华光实业社会福利冶炼厂可行研究报告[R].2002,6.
[4] 石林,等.硫化碱溶液脱除工业烟气中的二氧化硫[J],中山大学学报论丛,1997,5.
[5] 孙胜奇,陈荣永等.我国二氧化硫烟气脱硫技术现状及进展[J].2005,29(1):44-47 干法烟气脱硫是反应在无液相介入的完全干燥的状态下进行,反应产物也为干粉状,不存在腐蚀、结露等问题。干法主要有炉内喷钙烟气脱硫、炉内喷钙尾部烟气增湿活化脱硫、活性炭吸附—再生烟气脱硫等技术。
(1)炉内喷钙烟气脱硫技术
炉内喷钙烟气脱硫是把钙基吸收剂如石灰石、白云石等喷到炉膛燃烧室上部温度低于1200℃的区域,随后石灰石瞬时煅烧生成CaO,新生的CaO与SO2进行硫酸盐化反应生成CaSO4,并随飞灰在除尘器中收集。该反应过程是非常复杂的,主要由石灰石的煅烧、CaO/SO2硫酸盐化反应和CaCO3/SO2直接硫酸化反应等组成。曾经认为是简单反应的CaO/SO2硫酸盐化反应,现在被认为是复杂的高温、瞬时的多相反应。吸收剂的类型、新生CaO的微孔结构、温度、时间等诸多参数影响着硫酸盐化反应过程。因此,炉内喷钙烟气脱硫仍是一个值得研究的课题。炉内喷钙烟气脱硫技术的特点是投资省、占地面积小、易于在老锅炉上改造,不足之处是脱硫效率低,钙利用率低。为此,可以通过加装一些设备提高炉内喷钙的SO2脱除率。最简单的方法是在除尘器之前向烟道内喷水,这能使脱硫率提高10%。反应产物再循环也是提高脱硫率和石灰石利用率的有效方法。被除尘设备(ESP或布袋除尘器)收集下来的反应产物经过一些调整后,喷入炉膛或管道并循环数次,使脱硫率达到70%以上。
(2)炉内喷钙尾部烟气增湿活化脱硫技术
炉内喷钙在除尘装置如ESP之前喷水增湿,使未反应的CaO活化,提高烟气中SO2的脱除效率。芬兰IVO公司把烟气增湿这一概念进行了扩展,开发出炉内喷钙尾部烟气增湿活化脱硫工艺(LIFAC)。该工艺除了保留炉内喷射石灰石粉脱硫系统,在炉后烟道上增设了一个独立的活化反应器,将炉内未反应完的CaO通过雾化水进行活化后再次脱除烟气中的SO2。LIFAC工艺可以分步实施,以满足用户在不同阶段对脱硫效率的要求。可分三步实施:石灰石炉内喷射→烟气增湿及干灰再循环→加湿灰浆再循环。第一步通过石灰石粉喷入炉膛可得到25%~35%的脱硫率,该步的投资需要量很小,一般为整个脱硫系统费用的10%。在第二步中活化塔是核心,烟气要进行增湿和脱硫灰再循环,可使脱硫效率达到75%,该步的投资大约是脱硫系统总费用的85%。增加第三步灰浆再循环后脱硫效率可增至85%,而投资费用仅为总费用的5%。分步实施可以在原有锅炉上进行。这样非常独特的优点使得用户在计划自己的投资和满足排放标准方面有更大的灵活性。该工艺1985年在芬兰建成了第1套工业化装置后短短几年,就在多个国家应用。南京下关电厂引进芬兰IVO公司全套LIFAC技术,配套125MW机组,燃煤含硫0.92%时,脱硫率为75%左右,该脱硫工程已于1998年投入运行。
(3)活性炭吸附-再生烟气脱硫技术
活性炭吸附-再生烟气脱硫技术最早出现在19世纪70年代后期,已有数种工艺在日本、德国、美国等得到工业应用,其代表方法有日立法、住友法、鲁奇法、BF法及Reidluft法等。目前已由火电厂扩展到石油化工、硫酸及肥料工业等领域。
活性炭脱硫的主要特点:过程比较简单,再生过程中副产物很少;吸附容量有限,须在低气速(0.3~1.2m/s)下运行,因而吸附器体积较大;活性炭易被废气中的O2氧化而导致损耗;长期使用后,活性炭会产生磨损,并因微孔堵塞丧失活性。
一般认为当烟气中没有氧和水蒸气存在时,用活性炭吸附SO2仅为物理吸附,吸附量较小,而当烟气中有氧和水蒸气存在时,在物理吸附过程中,还会发生化学吸附。这是由于活性炭表面具有催化作用,使吸附的SO2被烟气中的O2氧化为SO3,SO3再与水蒸气反应生成硫酸,使其吸附量大为增加,该过程可表示为:SO2→SO2*(物理吸附),O2→O2*(物理吸附),H2O→H2O*(物理吸附),2SO2*+ O2*→2SO3*(化学吸附),SO3*+ H2O*→H2SO4*(化学吸附),H2SO4*+ nH2O*→H2SO4•H2O*(化学吸附)。
活性炭吸附SO2后,在其表面形成的硫酸存在于活性炭的微孔中,降低其吸附能力,因此需把存在于微孔中的硫酸取出,使活性炭再生。再生方法包括洗涤再生和加热再生两种。两种方法中,以洗涤再生较为简单、经济。洗涤再生法是通过洗涤活性炭床层使炭孔内的酸液不断排出炭层,从而恢复炭的催化活性。因为脱硫过程在炭内形成的稀硫酸几乎全部以离子形态形式存在,而活性炭有吸附选择性能,对这些离子化物质的吸着力非常薄弱,可以通过洗涤造成浓度差扩散使炭得到再生,该再生法常常用于固定床吸附流程中。对于固定床,其流程为烟气经除尘后,送入吸附塔。吸附塔可以并联或串联运行。并联时的脱硫效率为80%左右,串联可达到90%。各塔吸附SO2达饱和后,轮流进行水洗,用水量为活性炭重量的4倍,水洗时间为10h,可得到浓度为10%~20%的硫酸,稀硫酸可用浸没燃烧装置浓缩至70%。
活性炭加热再生常采用移动床吸附脱硫流程。该流程为烟气送入吸附塔与活性炭错流接触,SO2被活性炭吸附而脱除,净化烟气经烟囱排入大气。吸附了SO2的活性炭被送入脱附塔,先在换热器内预热至300℃,再与300℃的过热水蒸气接触,活性炭上的硫酸被还原成SO2放出。脱硫后的活性炭与冷空气进行热交换而被冷却至150℃后,送至空气处理槽,与预热过的空气接触,进一步脱除SO2,然后送入吸附塔循环使用。从脱附塔产生的SO2、CO2和水蒸气经过换热器除去水汽后,送入硫酸厂,此工艺脱硫率可达90%以上。吸附法常用的吸附剂除活性炭外,还有用活性焦、分子筛、硅胶等吸附介质。活性焦比活性炭的经济性要好,表现出较大的应用潜力。活性炭或活性焦吸附法烟气脱硫能否得到应用的关键是解决副产物稀硫酸的应用市场及提高它们吸附性能。
关键词:玻璃熔窑烟气,脱硫工艺,R-SDA
半干法烟气脱硫技术利用吸收剂浆液与烟气中的SO2反应生成亚硫酸盐等,同时烟气将热量传递给吸收剂,使之干燥,脱硫后产物为干粉状。目前成熟的半干法烟气脱硫技术主要有:喷雾干燥吸收技术(Spray Drying Absorptiong,简称SDA)和新型一体化脱硫技术(New Integrated Desulfurization,简称NID)。
1 半干法烟气脱硫技术简介
1.1 NID技术
NID技术是在传统干法/半干法(CFB)脱硫技术的基础上研究开发出的新一代干法烟气脱硫技术,其工艺流程如图1所示,包括Ca(OH)2粉消化器、混合器、吸收反应器、除尘器等。粉状Ca(OH)2消化器将CaO和水制成的粉状Ca(OH)2与从除尘器分离出的循环灰相混合进入混合器,并加水增湿混合灰,然后以流化风为动力进入脱硫反应器,反应后的脱硫产物和烟气直接进入除尘器,处理达标的烟气外排。
1.2 SDA技术
根据喷雾方式的不同,SDA技术分为旋转喷雾干燥吸收(R-SDA)和两相流喷雾干燥吸收(TPF-SDA)。
R-SDA脱硫工艺流程如图2所示,包括吸收剂浆液制备系统、旋转喷雾吸收塔、布袋除尘器或电除尘器等。未处理的热烟气通过气体分布器进入旋转喷雾干燥吸收塔,与细小的石灰浆液(液滴平均直径约50 μm)接触,烟气中的酸性组分迅速被细小的碱性液滴中和,同时,水分蒸发,液滴在接触旋转喷雾干燥吸收塔塔壁之前被干燥。一部分干燥产物,包括飞灰和反应产物,落入吸收塔底部,进入粉尘输送系统;另一部分随脱硫后的烟气进入布袋除尘器或电除尘器,固体颗粒被收集下来,从除尘器出来的烟气通过引风机送入烟囱排放。
TPF-SDA(两相流喷雾干燥吸收)与R-SDA(旋转喷雾干燥吸收)的脱硫剂雾化方式和吸收剂种类不同,导致反应温度要求、脱硫效果等方面的不同。
1.3 工艺比较
几种半干法脱硫工艺的技术经济性比较,见表1。
从表1可知,R-SDA脱硫工艺在脱硫效率、占地面积、运行费用等方面都具有显著优势,对烟气负荷变化的适应性好,操作简单,系统运行稳定性好,能适应玻璃熔窑烟气负荷变化大、窑压控制要求高的特点。因此,R-SDA脱硫技术是最适合玻璃熔窑烟气净化的半干法脱硫技术。
2 R-SDA工艺原理
R-SDA脱硫技术的工艺原理是利用碱性的石灰浆液作为脱硫剂,与烟气中的酸性组分(SO2、SO3、HCl和HF等)发生反应,去除烟气中的酸性组分。由于在紧邻雾化器喷嘴的区域具有最适宜的传热和传质条件,反应主要发生在该区域。主要反应为
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一小部分SO2会进行如下反应
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同时,烟气中的其他酸性气体SO3、HCl等也会与Ca(OH)2发生反应,且对SO3、HCl的去除效率可达95%。SO2和其它酸性组分的吸收反应主要发生在浆液雾滴还未被干燥之前的气-液两相之间,但干燥之后的气-固两相接触仍然会发生吸收反应,即SO2与烟气中悬浮的喷淋干燥后的多孔颗粒进行反应,气-固反应在下游的除尘器中还在进行,特别是布袋除尘器,吸收反应更为剧烈。
3 R-SDA技术的主要设备
3.1 旋转雾化器
R-SDA工艺的核心是旋转雾化器。脱硫剂浆液经雾化器雾化成小液滴,液滴的大小直接影响脱硫效率,要确保脱硫效率必须保证雾化喷洒的质量。同时,要求雾化器耐磨,运行极度稳定,可以全天候不间断运行,并且需要维护较少。旋转雾化器可以在不对雾化液的液滴大小分布显著改变的情况下调节雾化液流量。因此,随着废气流量,反应器中的温度和条件变化所引起的反应剂供给的变化不会导致雾化喷洒的质量变化(即雾滴大小)。
3.2 气体分布器
气体分布器是R-SDA工艺的重要部件,对吸收塔内部流场的分布起决定性作用,可明显提高吸收塔内烟气流场分布的均匀程度,消除烟气在塔内形成的死区,增加SO2与脱硫剂浆液的碰撞几率,提高脱硫效率。在烟气分布器下方增设导流板有利于提高烟气流场的稳定程度,对优化吸收塔内部设备具有重要作用。
3.3 除尘器
除尘器布置于吸收塔后,用来收集经脱硫产生的固体颗粒产物和烟气中的灰分,吸收塔中未完全发生中和反应的SO2在此发生二次反应,可进一步脱硫,具有二级吸收的作用。吸收塔下游的收集器通常采用布袋除尘器或电除尘器。
当对SO2脱除效率要求较高时,采用布袋除尘器是必要的,但设计时应偏重考虑厚灰层和低过滤速度。通常在R-SDA/布袋除尘器的工艺系统中,有10%~20%的SO2脱除率是在布袋除尘器内实现的。在采用电除尘器作为R-SDA工艺中的下游除尘器时,进一步的吸收反应能力与布袋除尘器有相当的差距,但仍可获得10%左右附加的SO2脱除率。
4 R-SDA技术系统的优势
由于R-SDA系统相对简单得多,因此其运行、维护和维修相对NID或石灰石-石膏湿法脱硫简单得多。系统运行稳定,不会影响熔窑窑压的稳定性。系统容易实现启/停操作,能在1~2 h内实现启/停而不发生任何问题。
系统灵活性好,能承受负荷的快速变化,负荷适应能力大于(8%)/min,系统能在烟气量20%~120%负荷下安全运行。可控制吸收塔出口烟气温度,确保生成干态易流动的产物,并对系统设备无腐蚀性。可根据烟气中SO2浓度来调节供给雾化器的新鲜吸收剂浆液量,脱硫剂利用率高。
R-SDA工艺的核心设备为旋转雾化器,经过多年的开发、实际运行考验,证明该雾化器具有可靠、连续工作、最少维护量的特性和优势。旋转雾化器使用寿命可达30年以上,其中需要定期检查或更换的是雾化器喷嘴。一般来说,在雾化器连续运行4 000 h左右时,需要对喷嘴进行检查,如发现喷嘴磨损达到一定程度,需要将喷嘴转动90°,以便另一侧面接触浆液。这样转动3次之后才需要将喷嘴更换下来,因此喷嘴的寿命一般可达20 000 h之多。喷嘴的检查或更换一般需要2个人操作,时间约30 min,期间不影响脱硫系统运行。
参考文献
[1]郝吉明,王书肖,陆永琪.燃煤二氧化硫污染控制技术手册[M].北京:化学工业出版社,2001.
[2]杜建敏.干法与半干法烟气脱硫技术综述[J].工业安全与环保,2002,28(6):13-15.
干法、半干法脱硫副产物是燃煤所产生一种新的固体废物。性质和成分与普通粉煤灰有很大差别。脱硫副产物含水率低(一般在2%以内)、粒径细(一般中粒径约为10μm~30μm),比粉煤灰更细。化学成分较复杂,硫和钙的含量高于粉煤灰,含硫矿物主要成分是半水亚硫酸钙,不同于石灰石湿法脱硫副产物含硫矿物成分为二水硫酸钙。干法、半干法脱硫副产物成分和性质受烟气来源、脱硫流程和运作的影响,目前缺乏有系统的研发。另外,由于亚硫酸钙的存在,副产物的稳定性也常被质疑。虽然如此,干法、半干法脱硫副产物在国内外己被利用。本文就副产物特性(性质和成分)与应用范围的关系,副产物利用现况及未来发展方向作如下的讨论。
一、讨论
干法、半干法脱硫是利用消石灰在高湿度吸收塔与烟气中二氧化硫反应脱硫,主要工艺有循环流化床烟气脱硫、旋转喷雾烟气脱硫和新一代干法烟气脱硫。应用范围包括火力发电厂、钢铁厂烧结机、循环流化床锅炉再脱硫及工业窑炉等。由于应用流程不同,副产物特性和利用也有所差异。副产物利用包括产业化及达到大规模中试已近产业化。
1.脱硫副产物特性与利用现况
火力发电厂
干法、半干法脱硫工艺在国内从21世纪初期开始应用于大小型发电厂(高达660兆瓦)烟气脱硫。脱硫吸收塔前多有预除尘设备。副产物主要元素成分是硅、铝、铁、钙、硫,主要矿物成分是半水亚硫酸钙、碳酸钙和粉煤灰(SiO2,3Al2O3·2SiO2),次要矿物成分是消石灰 (Ca(OH)2) 和二水硫酸钙。粉煤灰含量与预除尘器有无和效率有关。副产物具有火山灰胶凝性,胶凝性与粉煤灰和消石灰含量有关。副产物粒径细,一般中位粒径低于30微米。
火力发电厂干法、半干法脱硫副产物在国内外己被广泛利用,利用范围包括筑路应用、矿区复垦、结
所含少量消石灰有关。建筑材料已有用在蒸压砖和加气混凝土制备,多与粉煤灰、矿渣或钢渣等配料混合使用。硅酸盐水泥缓凝剂与副产物亚硫酸钙含量有关。循环流化床锅炉再脱硫
干法、半干法脱硫工艺在国内从2007年开始应用于循环流化床锅炉烟气再脱硫。主要工艺是循环流化床烟气脱硫。脱硫吸收塔前多无预除尘设备,副产物中粉煤灰含量高,特别是煤矸石循环流化床锅炉。副产物主要元素成分是硅、铝、铁、钙、硫。矿物成分受循环流化床锅炉脱硫运作影响。主要矿物成分是氧化钙、无水硫酸钙和石英,次要矿物成分是消石灰、半水亚硫酸钙。副产物自身具有火山灰胶凝性。如含大量氧化钙,需要适当水化减少膨胀性。
循环流化床锅炉再脱硫副产物在国内外已被利用。利用范围包括矿区复垦,建筑材料,废物固化,硅酸盐水泥添加剂,硫铝酸盐水泥制造,陶粒生产和干粉砂浆等。矿区复垦,废物固化,陶粒生产和干粉砂浆与副产物自身胶凝性有关。硫铝酸盐水泥制造与副产物成分含铝、硫和钙有关。硅酸盐水泥添加剂与副产物含粉煤灰和硫有关。
针对国内有部分业主对干法脱硫副产物稳定性及微量重金属浸出性的质疑,干法脱硫副产物及其制品的稳定性及微量重金属浸出性,需要作更多深入的检讨。因为国外干法、半干法烟气脱硫工艺应用较早,副产物特性研发及利用资料较为充分,这方面资料可作借鉴及参考。
干法、半工法脱硫副产物综合利用示范项目,作为新技术市场推广难度大,新产品标准急需制定。这些工作需要投入大量的人力、物力和财力,需要国家相关部门提供更多的资金扶持和政策引导。国家对湿法脱硫石膏的利用有积极的扶持政策,但对干法、半干法脱硫副产物,没有相关明确政策扶持。
二、龙净发展及推动干法脱硫副产物利用
循环悬浮式烟气半干法脱硫技术的实验研究
建立了烟气处理量1500 Nm3/h的中试试验台,对循环悬浮式半干法烟气脱硫工艺进行了实验研究.研究了运行参数(包括烟气在吸收塔内的.停留时间,Ca/S,绝热饱和温距,浆滴粒径,入口二氧化硫浓度,入口烟温等),脱硫灰再循环等因素对脱硫塔内和整个系统脱硫效率的影响.研究结果表明运行参数中绝热饱和温距、钙硫比以及浆滴粒径的变化对系统脱硫效率的影响明显,循环灰的增加有利于提高脱硫效率.图18表2参9
作 者:高翔 刘海蛟 滕斌 骆仲泱 倪明江 岑可法 GAO Xiang LIU Hai-jiao TENG Bin LUO Zhong-yang NI Ming-jiang CEN Ke-fa 作者单位:浙江大学,热能工程研究所,杭州,310027 刊 名:动力工程 ISTIC PKU英文刊名:JOURNAL OF POWER ENGINEERING 年,卷(期): 26(5) 分类号:X511 关键词:环境工程学 循环流化床 烟气脱硫 运行参数 灰循环
半干法烟气脱硫袋式除尘器设计初探
介绍了半干法烟气脱硫工艺及脱硫后烟尘的特点,针对半干法脱硫后烟尘的.特点,袋式除尘器设计时采取了一系列的技术措施,从而保证了脱硫系统的正常运行.
作 者:许广林 XU Guang-lin 作者单位:南京龙源环保有限公司,江苏,南京,210012刊 名:电力科技与环保英文刊名:ELECTRIC POWER ENVIRONMENTAL PROTECTION年,卷(期):26(3)分类号:X701.2关键词:半干法脱硫 烟尘 特性 袋式除尘器
采用铁碳内电解-混凝沉淀预处理工艺处理干法腈纶废水.废水pH为4左右,经内电解反应2 h,出水用聚合硫酸铁和阴离子型聚丙烯酰胺混凝沉淀1.5 h后,废水的COD由1 650 mg/L降到1 310 mg/L,去除率为20.6%,BOD5/COD由原来的0.27提高到0.38.然后再采用水解酸化-好氧生化-生物硝化工艺处理预处理出水,最终出水COD为148 mg/L,BOD5为16 mg/L,氨氮质量浓度为13 mg/L,SS质量浓度小于100 mg/L,出水水质达到腈纶行业一级排放标准.
作 者:汪宏渭 孙在柏 孙国华 Wang Hongwei Sun Zaibai Sun Guohua 作者单位:汪宏渭,Wang Hongwei(上海大学,环境工程与化学工程学院,上海,72)孙在柏,Sun Zaibai(上海上大科技园区环境工程有限公司,上海,200072)
1 循环流化床燃烧特点
循环流化床锅炉独特的流体动力特性和结构使其具有许多独特的优点:1) 具有脱硫功能。由于循环流化床锅炉其独特的结构特性和低温燃烧特性使其在添加合适粒径和活性的脱硫剂, 正确的运行工况下可以达到具有较好的脱硫效率, 炉内脱硫可以达到85%。2) 氮氧化物 (NOx) 排放低。循环流化床锅炉的分段燃烧和低温燃烧使NOx的生成量较少, 另外采取喷射还原剂、控制过量空气系数和煤种等措施使NO x能够达标排放。
2 循环流化床锅炉炉内炉外二级干法脱硫原理
2.1 炉内脱硫原理
循环流化床锅炉作为一种新型的燃烧炉型, 具有其他炉型不具有的优势。循环流化床锅炉由于其其独特的结构特性和低温燃烧使其具有较好的脱硫效率。
目前循环流化床锅炉常用如石灰石、白云石等钙基材料作为脱硫剂, 将上述脱硫剂破碎到合适的颗粒度送入循环流化床内, 在燃烧过程中发生化学反应, 使硫份进入到灰渣之中, 最后排出床层。
脱硫反应无论是在氧化气氛还是还原性气氛中最终的产物都是Ca SO4;
氧化气氛中化学反应式:
还原气氛中化学反应式:
由于循环流化床锅炉具有高效的旋风分离器, 使燃烧能够反复的循环, 可使飞出去的未完全反应的脱硫剂又返回炉膛循环利用, 延长了脱硫剂的停留时间;而且循环流化床较低的燃烧温度确保Ca O不会烧结, 更有利于脱硫效率的提高。脱硫过程中最大的特征就是孔隙堵塞, 所形成的Ca SO4堵塞Ca O孔隙表面, 使得石灰石的实际使用过程中难以完全的转化和利用, 使得炉内脱硫的钙利用率偏低, 钙硫比偏高, 脱硫效率不稳定, 并使锅炉炉后烟气中含有大量的Ca O。
2.2 炉外脱硫原理及特点
循环流化床锅炉炉后烟气具有如下特点:SO2浓度相对较低, 但波动范围大;飞灰浓度高;飞灰中含有大量未反应的、高活性的Ca O;含有SO3、HCl、HF等酸性气体;利用脱硫吸收塔下部的文丘里管加速作用, 使进入的烟气和物料在塔内形成循环流化床床体, 物料在循环流化床里, 气固两相由于气流的作用, 产生激烈的湍动与混合, 具有很好的传质和传热效果。
同时, 借助在文丘里出口扩管段的雾化喷水降温作用, 使得吸收剂表面形成液膜, 可与烟气中SO2完成离子型的脱硫反应。
净化后的含尘烟气从脱硫吸收塔顶部侧向排出, 然后转向进入脱硫后除尘器进行气固分离。该工艺最大特点即是可以利用循环流化床锅炉炉内脱硫后的锅炉飞灰Cao作为脱硫剂, 从而大大降低了脱硫剂成本, 实现循环经济, 烟气中的Cao随烟气进入流化床塔后, 能够迅速消化形成Ca (OH) 2, 在流化床内与烟气中的SO2反应。可实现脱硫效率稳定运行在95%以上:
在吸收塔中, 吸收剂 (Ca (OH) 2) 可脱除烟气中几乎全部的SO3、HCl、HF酸性物质。
3 循环流化床二次脱硫的技术特点
1) 采用循环流化锅炉内炉外两级干法脱硫技术炉后烟气脱硫增效技术实现了循环流化锅炉炉后烟气中SO2、SO3、HCl、HF、等酸性气体、粉尘、重金属等多组分污染物的同时脱除, 对循环流化锅炉的运行工况有很好的适应性, 并充分利用烟气飞灰中未参加反应的Ca O组分, 达到以废治废、大幅度减少脱硫装置运行费用, 符合循环经济理念。
2) 脱硫效率高。采用高效脱硫吸收塔, 烟气中Ca O随烟气进入吸收塔后利用高密度和激烈喘动的颗粒所形成的高传质传热速率, 能迅速消化形成Ca (OH) 2, 在流化床内与烟气中的SO2反应。可实现脱硫效率稳定运行在95%以上。3) 对煤质适应性强, 可保证脱硫系统不受锅炉负荷的变化高效、稳定的运行。4) 适度降低循环流化床锅炉炉内脱硫效率, 保证良好的燃烧效果, 提高锅炉的燃烧效率。5) 不产生废水, 没有二次污染问题。6) 运行成本低、设备简单, 运行维护方便。
4 结语
【关键词】半干法;玉米;淀粉;生产;技术
利用玉米为原材料进行淀粉糖的制备是当前较为常见的一种制糖方法,这是因为玉米中含有大量的淀粉,可以通过一定的工艺手段将其转化并提取出淀粉糖。、以下本文主要介绍了在利用半干法进行玉米淀粉糖的制备生产时需要注意的关键技术。
1、半干法玉米淀粉糖工艺流程
工艺流程为:玉米粉→润料→挤出(糊化、液化)→晾干→磨粉→测挤出物成分。
2、操作要点
2.1润料。在进行玉米沉淀塘生產之前要做好充足的准备工作,具体来说,要用适当的容器称出玉米粉、水、淀粉酶、氯化钙各九分。其中玉米粉要以每份3kg为准,水和淀粉酶都是等量的。需要注意的是淀粉酶需要具有较强的耐高温性。首先,将氯化钙和淀粉酶进行溶解,然后用一定的盐酸溶液对pl值进行调节,要保持在弱酸的范围内。然后将玉米粉进行均匀地搅拌,使其完全融入到溶液中。如果物料曝露在空气中的时间较长就会对酶的性质产生一定的影响。物料的含水量是固定的,通过搅拌需要将润料够的物料含税量控制在44%,54%,64%内。
2.2挤出。在挤出的过程中,要严格控制挤出机的温度,在这之前要进行一段时间的预热,必须要在进行挤出操作之前使得挤出头达到一定的温度。首先要对引料进行挤出,待温度降到实验的恒温之后在按照计划进行挤出操作。其中温度和水分成反比的关系。为了区分样品可以在溶液中滴入果绿色素。在整个操作过程中要对温度进行控制。
2.3晾干。挤出的物料呈宽带状,把待测的样品分成小段,铺开自然晾干。
2.4磨粉。把晾干的待测样品册成更小的碎块便于粉碎。使用粉碎粒度60-200目筛的粉碎机进行粉碎,粉碎后的物料过100目筛,装袋编号待测。
2.5测挤出物成分。测原料玉米粉和挤出样品的水分含量、脂肪含量、蛋白含量、还原糖含量、淀粉含量。
2.6原料玉米粉各成分含量的测定。经测定,原料玉米粉的各成分含量分别为:水分14.7%,灰分0.48%,脂肪0.56%,蛋白质7.8%,淀粉35.5%。
3、淀粉与还原糖的测定
3.1还原糖的测定:。对还原糖的测定需要取定量的原液进行实验,本文将待测还原糖溶液定位50ml,将其倒入400ml的烧杯中,然后分别加入25ml的甲、乙两种溶液对烧杯进行加热,加热的时间需要控制在4min内,还要使两种容易在沸腾的温度下保持2min,然后立即倒入垂融漏斗中过滤,再用热水对烧杯进行洗涤,使其不再呈碱性。过滤后的溶液分别加入25ml硫酸铁以及水,直至氧化亚铜完全溶解,并用高锰酸钾进行检定。在取50ml水做对比实验,当该溶液煮沸2min后,溶液变为紫红色,说明溶液中含有一定的氧化亚铜。将溶液进行抽滤,然后倒入垂融漏斗中,由于滤液变为深蓝色,再加入硫酸铁后,溶液又变为绿色,鉴定氧化亚铜的三价铁离子还原为二价亚铁离子。
3.2淀粉的测定:测定:同还原糖的测定方法。在对样品进行处理时需要用乙醚,这种试剂能够起到脱脂的作用,添加乙醇试剂可以脱去淀粉当中的可溶性糖分,将这些操作完成之后要用清水将其清洗干净,。在对淀粉质进行过滤时,每一个流程的速度都要进行严格的控制。然后要进行式样处理,选择经过脂肪提取后的样品,先不进行脱脂,将其直接脱糖和水系,这个时候的过滤速度较之前有所提高,但是整体速度还是比较慢。回流后的水解液呈深棕褐色,用盐酸和氢氧化钠调节,用广泛pH试纸调试使水解液pH约为7。加入乙酸铅溶液后,有浅棕色沉淀生成。过滤后,滤液为浅黄色待用。
4、半干法技术应用的关键点
4.1物料水分含量对挤出试验效果的影响。其中,物料内部水分的含量是挤出效果的主要影响因素,如果物料水分含量较少,那么,样品在挤出过程中,将会呈现粉末的状态,同时,还会以雾状的形式从漏斗中喷出。而物料水分含量较多时,就会有效降低了螺杆与挤出腔之间的阻力,这时的物料竟会停留在腔中,无法顺利进入到压缩熔融段中,最终导致不出料状况的发生。由此,我们可以看出,只有物料内部水含量保持在适中的状态,才能达到理想的基础效果。通过相关数据分析得知,淀粉的降解程度是随着无聊水含量的变化而变化的,物料水分含量越少,淀粉的降低程度就越高。其次,从节约环保方面来说,如果对水资源的用量进行有效的控制,不仅能够有效缓解水资源短缺的问题,还可以大大加快淀粉的降解速度,进一步提高了糖液的质量。
4.2流量对挤出试验效果的影响。这里所指的流量简单的说就是进料速度,进料速度受到很多因素的影响,其中主要有两点,一点是挤出机的使用性能;另一点是物料的含水量,如果挤出机的性能很好,但是物料的含水量却非常多,那么就会影响进料的速度;而在同等条件下,物料的水分含量比较低,那么,进料速度也就相应的提高。但是因为通常都是人工手动调节进料速度,因此流量控制并不十分准确,但是经过相关人员的观察可知,进料速度对淀粉降解程度影响并不大,通常情况下,可以不将其考虑在内。
4.3温度对挤出试验效果的影响。温度对淀粉降解程度的影响与流量相比要明显很多,经过实验可知,当温度达到120℃时,淀粉降解达到最佳状态。温度也同样受到物料含水量的影响。一般情况下,物料含水量比较高时,淀粉链的形态是伸展的,在酶切分时相对来说要均匀很多,淀粉也比较容易降解,而反之则不同。
4.4酶用量对挤出试验效果的影响。酶含量是影响挤出效果的主要参数,它直接影响到淀粉的液化程度。本试验采用的耐高温α一淀粉酶酶活为4万单位/g,最适温度范围为90-150℃。酶用量越大,淀粉降解程度越低,出现这种情况的原因是酶用量超过0.2%后,酶趋于饱和,酶用量的增加对淀粉的水解速率影响减弱。
5、结语
总之,在采用半干法进行玉米淀粉糖制备时,需要注意控制生产过程中的水分、流量、温度和酶用量。并且要注意在适当的时间添加糖化酶,以取得良好的生产效益。
参考文献
[1]张旺.玉米全糖粉生产工艺中关键技术的研究[D].吉林大学,2009.
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