脫硫,泛指燃燒前脫去燃料中的硫分以及煙道氣排放前的去硫過程。是防治大氣污染的重要技術(shù)措施之一。目前脫硫方法一般有燃燒前、燃燒中和燃燒后脫硫等三種。隨著工業(yè)的發(fā)展和人們生活水平的提高，對能源的渴求也不斷增加，燃煤煙氣中的SO2 已經(jīng)成為大氣污染的主要原因。減少SO2 污染已成為當(dāng)今大氣環(huán)境治理的當(dāng)務(wù)之急。不少煙氣脫硫工藝已經(jīng)在工業(yè)中廣泛應(yīng)用，其對各類鍋爐和焚燒爐尾氣的治理也具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。（產(chǎn)業(yè) 規(guī)劃 ）

第二節(jié) 脫硫 行業(yè) 的技術(shù)方法

①物理法： 通常用重力分離或磁分離法去除煤分中的硫化鐵(黃鐵礦)，以此形式存在的硫約占煤中硫分的2/3。②化學(xué)法：煤經(jīng)粉碎后與硫酸鐵水溶液混合，在反應(yīng)器中加熱至100～130℃，硫酸鐵與黃鐵礦反應(yīng)轉(zhuǎn)化為硫酸亞鐵和單體硫，前者氧化后循環(huán)使用，后者作為副產(chǎn)品回收。③氣化法：煤在1000～1300℃高溫下，通過氣化劑，使之發(fā)生不完全氧化，而成為煤氣。煤中硫分在氣化時(shí)大部分成為硫化氫進(jìn)入煤氣，再用液體吸收或固體吸附等方法脫除。④液化法： 煤的液化有合成法、直接裂解加氫法和熱溶加氫法等。在液化過程中，硫分與氫反應(yīng)生成硫化氫逸出，因此得到高熱值、低硫、低灰分燃料。煙道氣脫硫有干法和濕法之分。前者使用固體粉末或顆粒為吸附劑，如石灰粉吹入法，活性炭法和活性氧化錳法等。后者用液體為吸收劑，如氨吸收法、石灰石或石灰乳吸收法、氧化鎂吸收法、鈉 (鉀) 吸收法和氧化吸收法等。燃料脫硫可回收硫分、減輕硫氧化物的污染、提高燃料的熱值。

第三節(jié) 脫硫 行業(yè) 的分類

石膏法

石灰石——石膏法脫硫工藝是世界上應(yīng)用最廣泛的一種脫硫技術(shù)，日本、德國、美國的火力發(fā)電廠采用的煙氣脫硫裝置約90%采用此工藝。

它的工作原理是：將石灰石粉加水制成漿液作為吸收劑泵入吸收塔與煙氣充分接觸混合，煙氣中的二氧化硫與漿液中的碳酸鈣以及從塔下部鼓入的空氣進(jìn)行氧化反應(yīng)生成硫酸鈣，硫酸鈣達(dá)到一定飽和度后，結(jié)晶形成二水石膏。經(jīng)吸收塔排出的石膏漿液經(jīng)濃縮、脫水，使其含水量小于10%，然后用輸送機(jī)送至石膏貯倉堆放，脫硫后的煙氣經(jīng)過除霧器除去霧滴，再經(jīng)過換熱器加熱升溫后，由煙囪排入大氣。由于吸收塔內(nèi)吸收劑漿液通過循環(huán)泵反復(fù)循環(huán)與煙氣接觸，吸收劑利用率很高，鈣硫比較低，脫硫效率可大于95%。

石膏法的優(yōu)點(diǎn)是工藝成熟、適用于不同容量的機(jī)組，應(yīng)用范圍最廣，脫硫劑利用充分，脫硫效率可達(dá)95%以上，對機(jī)組容量無限制。石膏法的脫硫劑來源豐富，價(jià)格較低，副產(chǎn)品石膏利用前景較好；不足之處是系統(tǒng)比較復(fù)雜，占地面積大，初投資及廠肜電較高，一般需進(jìn)行廢水處理。

鑒于石膏法投資高、占地面積大等特點(diǎn)不利于應(yīng)用，從而 研究 應(yīng)用了簡易石膏法。簡易石膏法的原理與石膏法基本相同，只是將約75%左右的煙氣脫硫，脫硫裝置效率仍為90%以上，但裝置的容量相應(yīng)減小，并取消煙氣加熱裝置，其余約25%的煙氣不經(jīng)過脫硫裝置，而是旁路到煙囪，脫硫后的低溫?zé)煔馀c未經(jīng)脫硫的高溫?zé)煔饣旌虾笈欧?，提高了排煙溫度，簡易石膏法總的煙氣脫硫率可達(dá)70%以上。簡易石膏法可使造價(jià)及占地大大降低，對脫硫率要求不太高的電廠，此種方法很有采用的價(jià)值  。

NID干法

NID法原理為石灰粉經(jīng)過石灰消化器（LDH）消化后進(jìn)入反應(yīng)器，與煙氣中的 SO2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成 CaSO3和 CaSO4，煙氣中的 SO2被脫除。NID 干法具有投資低，方便可行的特點(diǎn)，用于中小型容量機(jī)組，當(dāng)煤中含硫量<2%時(shí)，脫硫效率至少可達(dá)80%，且原料消耗和能耗都比噴霧干燥法有大幅度下降  。

噴霧干燥法

噴霧干燥法脫硫工藝以石灰為脫硫吸收劑，石灰經(jīng)消化并加水制成消石灰乳，消石灰乳由泵打入位于吸收塔內(nèi)的霧化裝置，在吸收塔內(nèi)，被霧化成細(xì)小液滴的吸收劑與煙氣混合接觸，與煙氣中的SO2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成CaSO3，煙氣中的SO2被脫除。與此同時(shí)，吸收劑帶入的水分迅速被蒸發(fā)而干燥，煙氣溫度隨之降低。脫硫反應(yīng)產(chǎn)物及未被利用的吸收劑以干燥的顆粒物形式隨煙氣帶出吸收塔，進(jìn)入除塵器被收集下來。脫硫后的煙氣經(jīng)除塵器除塵后排放。為了提高脫硫吸收劑的利用率，一般將部分除塵器收集物加入制漿系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)利用。該工藝有兩種不同的霧化形式可供選擇，一種為旋轉(zhuǎn)噴霧輪霧化，另一種為氣液兩相流。

噴霧干燥法脫硫工藝具有技術(shù)成熟、工藝流程較為簡單、系統(tǒng)可靠性高等特點(diǎn)，脫硫率可達(dá)到85%以上。該工藝在美國及西歐一些國家有一定應(yīng)用范圍（8%）。脫硫灰渣可用作制磚、筑路，但多為拋棄至灰場或回填廢舊礦坑。

磷銨肥法

磷銨肥法煙氣脫硫技術(shù)屬于回收法，以其副產(chǎn)品為磷銨而命名。該工藝過程主要由吸附（活性炭脫硫制酸）、萃?。ㄏ×蛩岱纸饬椎V萃取磷酸）、中和（磷銨中和液制備）、吸收（磷銨液脫硫制肥）、氧化（亞硫酸銨氧化）、濃縮干燥（固體肥料制備）等單元組成。它分為兩個(gè)系統(tǒng)：

煙氣脫硫系統(tǒng)——煙氣經(jīng)高效除塵器后使含塵量小于200mg/Nm3，用風(fēng)機(jī)將煙壓升高到7000Pa，先經(jīng)文氏管噴水降溫調(diào)濕，然后進(jìn)入四塔并列的活性炭脫硫塔組（其中一只塔周期性切換再生），控制一級脫硫率大于或等于70%，并制得30%左右濃度的硫酸，一級脫硫后的煙氣進(jìn)入二級脫硫塔用磷銨漿液洗滌脫硫，凈化后的煙氣經(jīng)分離霧沫后排放。

肥料制備系統(tǒng)——在常規(guī)單槽多漿萃取槽中，同一級脫硫制得的稀硫酸分解磷礦粉（P2O5 含量大于26%），過濾后獲得稀磷酸（其濃度大于10%），加氨中和后制得磷氨，作為二級脫硫劑，二級脫硫后的料漿經(jīng)濃縮干燥制成磷銨復(fù)合肥料。

噴鈣增濕法

爐內(nèi)噴鈣加尾部煙氣增濕活化脫硫工藝是在爐內(nèi)噴鈣脫硫工藝的基礎(chǔ)上在鍋爐尾部增設(shè)了增濕段，以提高脫硫效率。該工藝多以石灰石粉為吸收劑，石灰石粉由氣力噴入爐膛850~1150℃溫度區(qū)，石灰石受熱分解為氧化鈣和二氧化碳，氧化鈣與煙氣中的二氧化硫反應(yīng)生成亞硫酸鈣。由于反應(yīng)在氣固兩相之間進(jìn)行，受到傳質(zhì)過程的影響，反應(yīng)速度較慢，吸收劑利用率較低。在尾部增濕活化反應(yīng)器內(nèi)，增濕水以霧狀噴入，與未反應(yīng)的氧化鈣接觸生成氫氧化鈣進(jìn)而與煙氣中的二氧化硫反應(yīng)。當(dāng)鈣硫比控制在2.0~2.5時(shí)，系統(tǒng)脫硫率可達(dá)到65~80%。由于增濕水的加入使煙氣溫度下降，一般控制出口煙氣溫度高于露點(diǎn)溫度10~15℃，增濕水由于煙溫加熱被迅速蒸發(fā)，未反應(yīng)的吸收劑、反應(yīng)產(chǎn)物呈干燥態(tài)隨煙氣排出，被除塵器收集下來。

該脫硫工藝在芬蘭、美國、加拿大、法國等國家得到應(yīng)用，采用這一脫硫技術(shù)的最大單機(jī)容量已達(dá)30萬千瓦。

循環(huán)流化床法

煙氣循環(huán)流化床脫硫技術(shù)的原理為石灰粉經(jīng)過石灰干消化器消化后進(jìn)入兩級串聯(lián)旋風(fēng)筒，其中一級旋風(fēng)筒中較大顆粒返回消化器中繼續(xù)消化，部分極細(xì)小消石灰從二級旋風(fēng)筒上部直接進(jìn)入吸收塔，消石灰倉中消石灰以干態(tài)的形式從倉室以一定的控制速度送入吸收塔。在塔內(nèi)與經(jīng)過預(yù)除塵后的煙氣中的SO2發(fā)生反應(yīng)，脫硫產(chǎn)物與煙氣中的部分飛灰等床料一起隨煙氣至吸收塔頂部，而后部分顆?；亓?，其它隨煙氣進(jìn)入ESP2。由于塔內(nèi)部無檢修件，煙氣循環(huán)流化床脫硫系統(tǒng)停運(yùn)時(shí)，吸收塔可以直接作為旁路煙道使用  。

煙氣循環(huán)流化床脫硫工藝由吸收劑制備、吸收塔、脫硫灰再循環(huán)、除塵器及控制系統(tǒng)等部分組成。該工藝一般采用干態(tài)的消石灰粉作為吸收劑，也可采用其它對二氧化硫有吸收反應(yīng)能力的干粉或漿液作為吸收劑。

由鍋爐排出的未經(jīng)處理的煙氣從吸收塔（即流化床）底部進(jìn)入。吸收塔底部為一個(gè)文丘里裝置，煙氣流經(jīng)文丘里管后速度加快，并在此與很細(xì)的吸收劑粉末互相混合，顆粒之間、氣體與顆粒之間劇烈摩擦，形成流化床，在噴入均勻水霧降低煙溫的條件下，吸收劑與煙氣中的二氧化硫反應(yīng)生成CaSO3 和CaSO4。脫硫后攜帶大量固體顆粒的煙氣從吸收塔頂部排出，進(jìn)入再循環(huán)除塵器，被分離出來的顆粒經(jīng)中間灰倉返回吸收塔，由于固體顆粒反復(fù)循環(huán)達(dá)百次之多，故吸收劑利用率較高。

此工藝所產(chǎn)生的副產(chǎn)物呈干粉狀，其化學(xué)成分與噴霧干燥法脫硫工藝類似，主要由飛灰、CaSO3、CaSO4和未反應(yīng)完的吸收劑Ca(OH)2等組成，適合作廢礦井回填、道路基礎(chǔ)等。

典型的煙氣循環(huán)流化床脫硫工藝，當(dāng)燃煤含硫量為2%左右，鈣硫比不大于1.3時(shí)，脫硫率可達(dá)90%以上，排煙溫度約70℃。此工藝在國外目前應(yīng)用在10~20萬千瓦等級機(jī)組。由于其占地面積少，投資較省，尤其適合于老機(jī)組煙氣脫硫。

煙氣循環(huán)流化床干法具有廉價(jià)、簡單、可靠等優(yōu)點(diǎn)，適用于中等容量機(jī)組，脫硫效率至少可達(dá)90%。

海水脫硫

海水脫硫工藝是利用海水的堿度達(dá)到脫除煙氣中二氧化硫的一種脫硫方法。在脫硫吸收塔內(nèi)，大量海水噴淋洗滌進(jìn)入吸收塔內(nèi)的燃煤煙氣，煙氣中的二氧化硫被海水吸收而除去，凈化后的煙氣經(jīng)除霧器除霧、經(jīng)煙氣換熱器加熱后排放。吸收二氧化硫后的海水與大量未脫硫的海水混合后，經(jīng)曝氣池曝氣處理，使其中的SO32-被氧化成為穩(wěn)定的SO42-，并使海水的PH值與COD調(diào)整達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后排放大海。海水脫硫工藝一般適用于靠海邊、擴(kuò)散條件較好、用海水作為冷卻水、燃用低硫煤的電廠。海水脫硫工藝在挪威比較廣泛用于煉鋁廠、煉油廠等工業(yè)爐窯的煙氣脫硫，先后有20多套脫硫裝置投入運(yùn)行。近幾年，海水脫硫工藝在電廠的應(yīng)用取得了較快的進(jìn)展。此種工藝最大問題是煙氣脫硫后可能產(chǎn)生的重金屬沉積和對海洋環(huán)境的影響需要長時(shí)間的觀察才能得出結(jié)論，因此在環(huán)境質(zhì)量比較敏感和環(huán)保要求較高的區(qū)域需慎重考慮。

電子束法

該工藝流程有排煙預(yù)除塵、煙氣冷卻、氨的充入、電子束照射和副產(chǎn)品捕集等工序所組成。鍋爐所排出的煙氣，經(jīng)過除塵器的粗濾處理之后進(jìn)入冷卻塔，在冷卻塔內(nèi)噴射冷卻水，將煙氣冷卻到適合于脫硫、脫硝處理的溫度（約70℃）。煙氣的露點(diǎn)通常約為50℃，被噴射呈霧狀的冷卻水在冷卻塔內(nèi)完全得到蒸發(fā)，因此，不產(chǎn)生廢水。通過冷卻塔后的煙氣流進(jìn)反應(yīng)器，在反應(yīng)器進(jìn)口處將一定的氨水、壓縮空氣和軟水混合噴入，加入氨的量取決于SOx濃度和NOx濃度，經(jīng)過電子束照射后，SOx和NOx在自由基作用下生成中間生成物硫酸（H2SO4）和硝酸（HNO3）。然后硫酸和硝酸與共存的氨進(jìn)行中和反應(yīng)，生成粉狀微粒（硫酸氨(NH4）2SO4與硝酸氨NH4NO3的混合粉體）。這些粉狀微粒一部分沉淀到反應(yīng)器底部，通過輸送機(jī)排出，其余被副產(chǎn)品除塵器所分離和捕集，經(jīng)過造粒處理后被送到副產(chǎn)品倉庫儲藏。凈化后的煙氣經(jīng)脫硫風(fēng)機(jī)由煙囪向大氣排放。

氨水洗滌法

該脫硫工藝以氨水為吸收劑，副產(chǎn)硫酸銨化肥。鍋爐排出的煙氣經(jīng)煙氣換熱器冷卻至90~100℃，進(jìn)入預(yù)洗滌器經(jīng)洗滌后除去HCI和HF，洗滌后的煙氣經(jīng)過液滴分離器除去水滴進(jìn)入前置洗滌器中。在前置洗滌器中，氨水自塔頂噴淋洗滌煙氣，煙氣中的SO2被洗滌吸收除去，經(jīng)洗滌的煙氣排出后經(jīng)液滴分離器除去攜帶的水滴，進(jìn)入脫硫洗滌器。在該洗滌器中煙氣進(jìn)一步被洗滌，經(jīng)洗滌塔頂?shù)某F器除去霧滴，進(jìn)入脫硫洗滌器。再經(jīng)煙氣換熱器加熱后經(jīng)煙囪排放。洗滌工藝中產(chǎn)生的濃度約30%的硫酸銨溶液排出洗滌塔，可以送到化肥廠進(jìn)一步處理或直接作為液體氮肥出售，也可以把這種溶液進(jìn)一步濃縮蒸發(fā)干燥加工成顆粒、晶體或塊狀化肥出售。

第四節(jié) 脫硫 行業(yè) 的技術(shù)現(xiàn)狀

通過對國內(nèi)外脫硫技術(shù)以及國內(nèi)電力 行業(yè) 引進(jìn)脫硫工藝試點(diǎn)廠情況的 分析 研究 ，目前脫硫方法一般可劃分為燃燒前脫硫、燃燒中脫硫和燃燒后脫硫等3類。

其中燃燒后脫硫，又稱煙氣脫硫，在FGD技術(shù)中，按脫硫劑的種類劃分，可分為以下五種方法：以CaCO3（石灰石）為基礎(chǔ)的鈣法，以MgO為基礎(chǔ)的鎂法，以Na2SO3為基礎(chǔ)的鈉法，以NH3為基礎(chǔ)的氨法，以有機(jī)堿為基礎(chǔ)的有機(jī)堿法。世界上普

脫硫

遍使用的商業(yè)化技術(shù)是鈣法，所占比例在90%以上。

按吸收劑及脫硫產(chǎn)物在脫硫過程中的干濕狀態(tài)又可將脫硫技術(shù)分為濕法、干法和半干（半濕）法。濕法FGD技術(shù)是用含有吸收劑的溶液或漿液在濕狀態(tài)下脫硫和處理脫硫產(chǎn)物，該法具有脫硫反應(yīng)速度快、設(shè)備簡單、脫硫效率高等優(yōu)點(diǎn)，但普遍存在腐蝕嚴(yán)重、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高及易造成二次污染等問題。

干法FGD技術(shù)的脫硫吸收和產(chǎn)物處理均在干狀態(tài)下進(jìn)行，該法具有無污水廢酸排出、設(shè)備腐蝕程度較輕，煙氣在凈化過程中無明顯降溫、凈化后煙溫高、利于煙囪排氣擴(kuò)散、二次污染少等優(yōu)點(diǎn)，但存在脫硫效率低，反應(yīng)速度較慢、設(shè)備龐大等問題。

半干法FGD技術(shù)是指脫硫劑在干燥狀態(tài)下脫硫、在濕狀態(tài)下再生（如水洗活性炭再生流程），或者在濕狀態(tài)下脫硫、在干狀態(tài)下處理脫硫產(chǎn)物（如噴霧干燥法）的煙氣脫硫技術(shù)。特別是在濕狀態(tài)下脫硫、在干狀態(tài)下處理脫硫產(chǎn)物的半干法，以其既有濕法脫硫反應(yīng)速度快、脫硫效率高的優(yōu)點(diǎn)，又有干法無污水廢酸排出、脫硫后產(chǎn)物易于處理的優(yōu)勢而受到人們廣泛的關(guān)注。按脫硫產(chǎn)物的用途，可分為拋棄法和回收法兩種。

 

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