烟气脱硫简介

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1、烟气脱硫技术简述1.1烟气脱硫技术的分类烟气脱硫（Flue Gas Desulfurization,FGD）是世界上唯一大规模商业化应用的脱硫方法， 是控制酸雨和二氧化硫污染的最为有效的和主要的技术手段。目前，世界上各国对烟气脱硫都非常重视，已开发了数十种行之有效的脱硫技术，但 是，其基本原理都是以一种碱性物质作为SO2的吸收剂，即脱硫剂。按脱硫剂的种类划分， 烟气脱硫技术可分为如下几种方法。（1）以CaCO3 （石灰石）为基础的钙法；（2）以MgO为基础的镁法；（3）以Na2SO3为基础的钙法；（4）以NH3为基础的氨法；（5）以有机碱为基础的有机碱法。世界上普遍使用的商业化技术是钙法，所占

2、比例在90%以上。烟气脱硫装置相对占有率最大的国家是日本。日本的燃煤和燃油锅炉基本上都装有烟 气脱硫装置。众所周知，日本的煤资源和石油资源都很缺乏，也没有石膏资源，而其石灰石 资源却极为丰富。因此，FGD的石膏产品在日本得到广泛的应用。这便是钙法在日本得到 广泛应用的原因。因此，其他发达国家的火电厂锅炉烟气脱硫装置多数是由日本技术商提供 的。在美国，镁法和钠法得到了较深入的研究，但实践证明，它们都不如钙法。在我国，氨法具有很好的发展土壤。我国是一个粮食大国，也是化肥大国。氮肥以合 成氨计，我国的需求量目前达到33Mt/a，其中近45%是由小型氮肥厂生产的，而且这些小 氮肥厂的分布很广，每个县基

3、本上都有氮肥厂。因此，每个电厂周围100km内，都能找到 可以提供合成氨的氮肥厂，SO2吸收剂的供应很丰富。更有意义的是，氨法的产品本身就是 化肥，就有很好的应用价值。在电力界，尤其是脱硫界，还有两种分类方法，一种方法将脱硫技术根据脱硫过程是否有水 参与及脱硫产物的干湿状态分为湿法、干法和半干（半湿）法。另一种分类方法是以脱硫产物的用途为根据，分为抛弃法和回收法。在我国，抛弃法 多指钙法，回收法多指氨法。下面我们将依据脱硫界的分类，先介绍湿式和干式两种脱硫方法。1.2湿法脱硫技术简述湿式钙法（简称湿法）烟气脱硫技术是3种脱硫方法中技术最成熟、实际应用最多、运行 状况最稳定的脱硫工艺。湿法烟气脱

4、硫技术的特点是：整个脱硫系统位于烟道的末端，在除 尘系统之后；脱硫过程在溶液中进行，吸附剂和脱硫生成物均为湿态;脱硫过程的反应温度低 于露点，脱硫后的烟气一般需经再加热才能从烟囱排出。湿法烟气脱硫过程是气液反应，其 脱硫反应速率快，脱硫效率高，钙利用率高，在钙硫比等于1时，可达到90%以上的脱硫 效率，适合于大型燃煤电站锅炉的烟气脱硫。目前使用最广泛的湿法烟气脱硫技术，主要是 石灰石/石灰洗涤法，占整个湿法烟气脱硫技术的36.7%。它是采用石灰或石灰石的浆液在洗涤塔内吸收烟气中的SO2并副产石膏的一种方法。其工艺原理是用石灰或石灰石浆液吸收烟气的SO2，分为吸收和氧化两个阶段。先吸收生成亚硫酸

5、钙，然后将亚硫酸钙氧化成 硫酸钙即石膏。湿式钙法通常有抛弃法、回收法和双循环湿式钙法等，抛弃法和回收法区别在脱硫产物是否再利用。其中回收法的脱硫产物为二水石膏（CaSO4 2H2O），此法以日本应用最 多。石膏的主要用途是作为建筑材料，高质量石膏作为石膏板材的原料。我国重庆珞磺电厂 引进日本三菱公司的技术就是这种方法。但是，目前再我国脱硫石膏很难找到大规模的用途。对于湿法脱硫产物，值得注意的是，脱硫石膏应用途径可以参考磷肥工业中的石膏制硫酸过程。在该过程中，石膏被C （无烟煤或焦碳）还原SO2和CaO。SO2 （以5%左右浓 度的空气混合物形式存在）可进一步被转化为硫酸。CaO则循环到脱硫吸收

6、装置作为脱硫剂循环使用。因此，理论上，这个过程回收了烟气中的SO2生产工业浓硫酸98%（质量）， 不消耗脱硫剂。而其还原剂煤在电厂也是十分丰富和方便。这个过程对高硫煤发电厂具有一 定价值。双循环或回路石灰石洗涤脱硫法，是对传统湿式石灰石-石膏法的一种改进。它也是利用石灰石浆液作为吸收剂，吸收烟气中的SO2,产物为商用石膏。该法特点是将一个吸收 塔分为上下两段，使两段吸收处在不同的pH值下进行操作。因而具有较高效率和高的石灰 石利用率，并提高了系统的稳定性和运转可靠性，被广泛应用于燃煤发电厂的烟气脱硫。自 20世纪70年代以来，美国的各种电站锅炉中，安装此系统的有7800MW以上机组。这一 技术

7、于20世纪80年代初转让到德国的诺尔-克尔茨（Noell-KRC）公司，得到进一步的发展。1.3干法脱硫技术简述干法烟气脱硫就是将干性脱硫剂加人炉内或喷入烟气中，脱硫剂与SO2发生气固反应，达到脱除SO的目的。干法烟气脱硫具有以下特点：投资费用低，脱硫产物呈干态，并与 2飞灰相混；无需安装除雾器及烟气再热器，设备不易腐蚀，不易发生结垢及阻塞。目前，最 常用的干法烟气脱硫技术是炉内喷钙脱硫工艺系统。该系统工艺简单，脱硫费用低，Ca/S 比在2以上时，用石灰石和消石灰作吸收剂，烟气脱硫效率可达60%以上23干法脱硫技术主要有以下几种：（1）高能电子活化氧化法高能电子活化氧化法是利用放电技术同时脱硫

8、脱硝的干式烟气净化方法，其脱硫、脱硝 反应分三个过程,这三个过程是在反应器内相互重叠，相互影响。根据高能电子的产生方法，可分为电子束照射法(EBA)和脉冲电晕等离子法(PPCP)。图1 EBA法脱硫脱氮装甘流程图(2)荷电干吸收剂喷射脱硫法(CDSI)1.反尴式薮风机2干粉绐料机；3.高压电源发生器:4炫气管道5.安装板：氏喷枪王体:7高压包心电缆图修CDSI系统图(CDS 口荷电干吸收剂喷射系统(CDSI)是美国阿兰柯环境资源公司(AlancoEnvironm ental Resources Co.)于20世纪90年代开发的干法脱硫技术，是美国最新专利技术。喷射干式吸收 剂脱硫是一种传统技术

9、，但由于存在两个技术难题没有得到很好的解决，因此脱硫效率低，很 难在工业上得到应用。一个技术难题是反应温度与烟气滞留时间；另一个是吸收剂与$。2接 触不充分。而CDS I系统利用先进技术使这两个技术难题得到解决从而使在通常温度下的脱 硫成为可能。该技术在美国亚利桑那州Prescott的沥青厂安装了第一套工业应用装置。1995年下半年 以来，在我国山东德州热电厂75t/h煤粉和其他几个厂的中小锅炉得以应用。在Ca/S比为1.5 左右时,脱硫率达60%70%。(3) 超高压窄脉冲电晕分解有害气体技术(UPDD)UPDD技术是鞍山静电技术研究院白希尧等提出并研究的，该方法能同时治理3种有害气 体(S

10、O2、NOx和CO2 ),是国际上一种新的烟气治理技术,但该技术仍处于研究阶段。1气体混合器C0 SObXSS和Nz测试装置：3.反应器.本 悻：4注缘体:5电岸极6催化剂：7直渔高压电源:&超高压豚冲 屯源:9波形成形器：W脉冲参数测试设图3 U FDD实验流程图（4）炉内喷钙循环流化床反应器脱硫技术炉内喷钙循环流化床反应器脱硫技术是由德IHSimmering Graz Pauker/Lu- rgi 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,在循环流

11、化床反应器中大颗BCaO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。图4炉内喷钙循环流化床反应器脱硫工艺流程图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。1.4半干法脱硫技术简述半干法烟气脱硫工艺的脱硫过程是在吸收塔内完成的。生石灰粉（或小颗粒）经制浆系统 掺水、搅拌、消化后制成具有很好反应活性的熟石灰Ca（OH）2）浆液，制成后的吸收剂 浆经泵送至吸收塔上部，由喷嘴或旋转喷雾器将石灰浆吸收液均匀地喷射成雾状微粒，这些 雾状石灰浆吸收液与引入的含二氧化硫的烟气接触，发生强烈的物理化学反应，其结果低湿 状态的石灰浆吸收液吸收烟气中的

12、热量，其中的大部份水份汽化蒸发，变成含有少量水份的 微粒灰渣,在石灰浆吸收液吸热的同时，吸收烟气中二氧化硫的过程同时进行,吸收二氧化硫 的化学反应过程如下24SO 2 +Ca（OH） 2 +H 2 O CaSO 3 1/2 H 2 O+ 3/2 H 2 OCaSO 3 - 1/2 H 2 O+1/2 O 2 + 3/2 H 2 O CaSO 4 - 2H 2 O根据脱硫塔结构的不同，可分为以下几种，现加以介绍。1.4.1炉内喷钙尾部增湿活化法（LIFAC法）在目前世界许多厂商研究开发的以石灰石喷射为基础的半干法脱硫工艺中，芬兰 Tampella 和 IVO 公司开发的 LIFAC （Limes

13、tone Injection into the Furnace and Activation of Calcium Oxide）工艺，于1986年首次投入商业性运行，并迅速得到了推广。LIFAC烟气脱硫工艺是在燃烧的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，用于脱除烟气中的二氧化硫。因此，LIFAC法可以分为两个主要阶 段：炉内喷钙和炉后增湿活化。但存在一些问题是炉内喷钙需对锅炉进行改动，同时喷如的 石灰石粉可能造成受热面的磨损，同时还可能影响锅炉的运行效率。我国的下关和绍兴钱清电厂引进了 LIFAC装置。1.4.2旋转喷雾法（LSD法）喷雾干法烟气脱硫是利用喷雾干燥

14、的原理，在对吸收剂进行喷雾干燥的过程中完成对 烟气中二氧化硫的脱除。这是由美国JOY公司和丹麦NIRO公司共同开发的脱硫工艺。20 世纪70年代初，喷雾干燥技术应用于电厂的烟气脱硫后得到迅速发展。80年代开始，旋转 喷雾干法烟气脱硫工艺受到重视，在电厂烟气脱硫中得到广泛应用，市场占有率已超过10%。1995年，中日合作在青岛黄岛电厂建立了一套工业性示范装置，处理烟气量为3x 105m3/h， 脱硫率为70%。1.4.3气悬浮式半干法（GSA）气体悬浮吸收半干法（GSA）是由丹麦的Smith Muller公司开发的。其吸收塔的结构 相当于一个处于气流输送状态的流化床，烟气速度很大，足可以将所有石

15、灰浆液滴夹带出， 经过旋风除尘器后，再经过电除尘器，将煤灰和脱硫混合物的大部分循环，再造浆循环喷入 输送管。GSA工艺非常适合焚烧厂和垃圾电站脱硫。1.4.4循环流化床法（CFB-FGD）顾名思义，该方法是以循环流化床原理为基础，通过吸收剂的多次循环，延长吸收剂 与烟气的接触时间，来提高吸收剂的利用率。它是20世纪80年代末由德国鲁奇（LURGI） 公司首先提出的一种新颖的脱硫工艺。吸收剂主要是石灰浆，锅炉烟气从循环流化床底部进 入脱硫塔，在反应塔内与石灰浆进行脱硫反应。由于大量固体颗粒的存在，使浆液得以附着 在固体颗粒表面，本设计主要是以锅炉飞灰作为循环物料。这样，石灰浆液喷入脱硫塔内， 附

16、在灰颗粒表面，形成一个个的微观反应区。这种反应机理对反应的速度和反应的完全程度 有很大帮助。据有关文献介绍，飞灰对反应的进行有一定的脱硫效果和催化作用。塔内主要的化学反应如下5烟气中的SO2向石灰浆扩散：SO2溶解于浆液滴中的水:SO2+H 2 0 H2SO3形成的H2SO3在碱性介质中离解:H2SO3 H + +HSO- T4H + +2SO；SO2（ l）+H 2 O+SO2- T 2HSO-脱硫剂溶解：Ca（OH） 2=Ca2+20H-形成脱硫产物：2Ca 2 + +2SO 2- +H 2 0 T 2CaS0 3 - H 2 02CaS0 3 +0 2 +4H 2 0 T 2CaS0 3

17、 2H 2 01.4.5半干法脱硫技术发展前景湿式脱硫法造价比较昂贵，在发达国家应用最为普遍。干式和半干式脱硫技术由于 其投资省、占地小、工艺先进、运行费用低等特点倍受国内外研究者青睐，尤其是半干 式脱硫技术的开发。半干法脱硫凭借其先进的技术路线被认为是最有商业价值和推广前 途的方法之一，尤其适合发展中国家。虽然半干法的脱硫效率没有湿法高，而且脱硫产物为亚硫酸钙、硫酸钙、碳酸钙和煤 灰的混合物，物化性质不稳定，不能产出高质量的石膏。但是，鉴于我国电力行业中，中小 型机组较多，特别是具有大量的工业和民用锅炉，而且，目前的硫石膏市场还很小，前景也 不大，钙法基本上都是抛弃法。因此，半干法在我国还是很有市场前景的