几种烟气脱硫方法简介
几种烟气脱硫方法简介
随着工业的发展和人们生活水平的提高，对能源的渴求也不断增加，燃煤烟气中的SO2已经成为大气污染的主要原因。减少SO2污染已成为当今大气环境治理的当务之急。不少烟气脱硫工艺已经在工业中广泛应用，其对各类锅炉和焚烧炉尾气的治理也具有重要的现实意义。本文对几种常用的烟气脱硫技术进行了探讨分析。
常见的烟气脱硫技术
烟气脱硫(FGD)是工业行业大规模应用的、有效的脱硫方法。按照硫化物吸收剂及副产品的形态，脱硫技术可分为干法、半干法和湿法三种。干法脱硫工艺主要是利用固体吸收剂去除烟气中的SO2，一般把石灰石细粉喷入炉膛中，使其受热分解成CaO，吸收烟气中的SO2，生成CaSO3，与飞灰一起在除尘器收集或经烟囱排出。湿法烟气脱硫是采用液体吸收剂在离子条件下的气液反应，进而去除烟气中的SO2，系统所用设备简单， 运行稳定可靠，脱硫效率高。干法脱硫的最大优点是治理中无废水、废酸的排出，减少了二次污染;缺点是脱硫效率低，设备庞大。湿法脱硫采用液体吸收剂洗涤烟气以除去SO2，所用设备比较简单，操作容易，脱硫效率高;但脱硫后烟气温度较低，设备的腐蚀较干法严重。
1、火电厂脱硫方式从煤使用的进程上来分，燃烧前脱硫、燃烧中脱硫及燃烧后脱硫三种。
（1）燃烧前主要是煤炭洗选，这样只能脱掉煤炭中的部分无机硫，对于有机硫还没有经济可行的去除方法；
（2）燃烧中—洁净煤燃烧技术—CFBC技术：燃烧过程中脱硫，具有可燃用劣质煤、调峰能力强、可掺烧石灰石脱硫、控制炉温减少氮氧化物排放等特点。
（3）燃烧后—烟气脱硫（FDG）：在锅炉尾部电除尘后至烟囱之间的烟道处加装脱硫设备,目前95％以上的燃煤锅炉采用此方式实施脱硫,是控制二氧化硫和酸雨污染最有效、最主要的技术手段。
2、按照脱硫系统有无液相介入进行烟气脱硫方法分类
（1）湿法脱硫：进入湿吸收剂，排出湿物质，湿法是利用碱性溶液为脱硫剂，应用吸收原理在气、液、固三相中进行脱硫的方法，脱硫产物和残液混合在一起，为稀糊状的流体。湿法脱硫的操作温度在44－55C。
（2）半干法脱硫：进入湿吸收剂，排出干物质，半方法是指在有液相和气相介入脱硫方法，脱硫产物为干粉状。半方法的操作温度控制在60－80C。
（3）干法脱硫：进入干吸收剂，排出干物质。干法是指无液相介入完全在干燥状态下进行脱硫的方法。如向炉内喷干燥的生石灰或石灰石粉末，即脱硫产物为粉状。干法的操作温度在800－1300C。
（4）电子束法：是一种利用高能物理原理，采用电子束辐照烟气，或以脉冲产生电晕对烟气实施脱硫的方法。电子束法使用的脱硫剂为合成氨，目前仅限于吨位不大的燃煤锅炉烟气脱硫。
（5）海水法：采用海水对烟气脱硫的方法，此方法受地域条件限制。且有氯化物严重腐蚀设备的问题。脱硫残液PH很低，必须配置参数合理的水质恢复系统，才能达到环保要求的排放条件。
3、按照脱硫剂来分类：
（1）以石灰石、生石灰为基础的钙法：效率》95%，原料丰富，每吨SO2消耗1.8—1.9吨石灰石，325目石灰石市场价约170元/吨，副产品为石膏，每吨SO2产石膏2.6吨，每吨价格60元，这样每处理一吨SO2，成本为150元；
（2）以氧化镁为基础的镁法：效率》95%，原料有限，每吨SO2消耗0.36吨氧化镁，市场价约1100元/吨，副产品做为石膏废水排掉，这样每处理一吨SO2，成本为398元；
（3）以合成氨为基础的氨法：效率》95%，合成原料丰富，每吨SO2消耗2.6吨碳铵，农用级碳铵市场价约1200元/吨，副产品为化肥硫酸铵，每吨SO2产化肥2吨，每吨价格600元，这样每处理一吨SO2，成本为1920元；
（4）以有机碱为基础的碱法；
（5）以亚硫酸钠、氢氧化钠为基础的钠法：效率》95%，合成原料有限，每吨SO2消耗1.7吨纯碱，纯碱市场价约1200元/吨，副产品为硫酸钠，抛弃，这样每处理一吨SO2，成本为2040元；
石灰石(石灰)-石膏湿法烟气脱硫工艺
(石灰石)湿法脱硫技术由于吸收剂价廉易得，在湿法FGD领域得到广泛的应用。
以石灰石为吸收剂反应机理为:
吸收:SO2(g)→ SO2(L)+H2O → H++HSO3- → H+ +SO32-
溶解:CaCO3(s)+H+ → Ca2++HCO3-
中和:HCO3- +H+ →CO2(g)+H2O
氧化:HSO3-+1/2O2→SO32-+H+
SO32- +1/2O2→SO42-
结晶:Ca2++SO32- +1/2H2O →CaSO3·1/2H2O(s)
该工艺的特点是脱硫效率高(>95%)、吸收剂利用率高(>90%)、能适应高浓度SO2烟气条件、钙硫比低(一般<1.05) 、脱硫石膏可以综合利用等。缺点是基建投资费用高、水消耗大、脱硫废水具有腐蚀性等。
喷雾干燥工艺
喷雾干燥工艺(SDA)是一种半干法烟气脱硫技术，其市场占有率仅次于湿法。该法是将吸收剂浆液Ca(OH)2在反应塔内喷雾，雾滴在吸收烟气中SO2的同时被热烟气蒸发，生成固体并由除尘器捕集。当钙硫比为1.3~1.6时，脱硫效率可达80%~90%。半干法FGD技术兼干法与湿法的一般特点。其主要缺点是利用消石灰乳作为吸收剂，系统易结垢和堵塞，而且需要专门设备进行吸收剂的制备，因而投资费用偏大;脱硫效率和吸收剂利用率也不如石灰石/石膏法高。
喷雾干燥技术在燃用低硫和中硫煤的中小容量机组上应用较多。国内于1990年1月在白马电厂建成了一套中型试验装置。后来许多机组也采用此脱硫工艺，技术已基本成熟。
电子束烟气脱硫工艺(EBA法)
电子束辐射技术脱硫工艺是一种干法脱硫技术，是一种物理方法和化学方法相结合的高新技术。该工艺的流程是由排烟预除尘、烟气冷却、氨的冲入、电子束照射和副产品捕集工序组成。锅炉所排出的烟气，经过集尘器的粗滤处理之后进入冷却塔，在冷却塔内喷射冷却水，将烟气冷却到适合于脱硫、脱硝处理的温度(约70℃)。烟气的露点通常约为50℃。通过冷却塔后的烟气流进反应器，注入接近化学计量比的氨气、压缩空气和软水混合喷入，加入氨的量取决于SOx和NOx浓度，经过电子束照射后，SOx和NOx在自由基的作用下生成中间物硫酸和硝酸。然后硫酸和硝酸与共存的氨进行中和反应，生成粉状颗粒硫酸铵和硝酸铵的混合体。脱硫率可达90%以上，脱硝率可达80%以上。此外，还可采用钠基、镁基和氨作吸收剂，一般反应所生成的硫酸铵和硝酸铵混合微粒被副成品集尘器分离和捕集，经过净化的烟气升压后向大气排放。
海水烟气脱硫
海水烟气脱硫工艺是利用海水的碱度达到脱除烟气中二氧化硫的一种脱硫方法。脱硫过程不需要添加任何化学药剂，也不产生固体废弃物，脱硫效率>92%，运行及维护费用较低。烟气经除尘器除尘后，由增压风机送入气-气换热器降温，然后送入吸收塔。在脱硫吸收塔内，与来自循环冷却系统的大量海水接触，烟气中的二氧化硫被吸收反应脱除，海水经氧化后排放。脱除二氧化硫后的烟气经换热器升温，由烟道排放。
海水烟气脱硫工艺受地域限制，仅适用于有丰富海水资源的工程，特别适用于海水作循环冷却水的火电厂，但需要妥善解决吸收塔内部、吸收塔排水管沟及其后部烟道、烟囱、曝气池和曝气装置的防腐问题。
新兴的烟气脱硫技术
烟气循环流化床脱硫工艺(CFB-FGD)
20世纪80年代末，德国的鲁奇(LURGI)公司开发了一种新的干法脱硫工艺，成为烟气循环流化床脱硫工艺(CFB-FGD)。这种工艺以循环流化床原理为基础，通过吸收剂的多次再循环，使吸收剂与烟气接触的时间长达半小时以上，大大提高了吸收剂的利用率，其不但具有干法工艺的许多优点，如流程简单，占地少，投资小以及副产品可以综合利用等，而且能在很低的钙硫比情况下(Ca/S=1.1~1.2)达到甚至超过湿法工艺的脱硫效率(95%以上)。
CFB工艺简介
CFB工艺副产品
CFB工艺的副产品呈干粉状，其化学组分与喷雾干燥工艺的副产品相似，主要由飞灰、CaCO3、CaSO4以及未反应的Ca(OH)2等构成。其处置方法也与喷雾干燥工艺的副产品基本相同。CFB工艺的副产品加水后会固化， 屈服强度可达15~18N/mm2，渗透率与粘土类似，约为3×10-11 ，压实密度为1.28g/cm3，如能进一步加以开发， 可成为良好的建材工业原料。
典型的脱硫灰飞的成分为:飞灰约60%~70%;CaCO3为7%~12%;Ca(OH)2为2%~4%;CaSO3为12%~18%;CaSO4为2%~5%;水<1%。
CFB工艺特点
CFB-FGD工艺以区别于传统脱硫工艺的特点在脱硫行业中具有良好的应用前景。CFB-FGD工艺系统简单， 可靠性高;脱硫效率高;烟气负荷变化时，系统仍可能正常工作;脱硫副产品呈干粉状，没有大量废水，利于综合利用;基本上不存在像湿法吸收塔中出现的严重腐蚀、结垢与堵塞等问题;可以脱除部分重金属，特别是可以脱除一部分汞，对烟气的进一步治理很有意义。
脱硫行业技术展望
脱硫技术一直是环境保护工作中一个令人关注的重要课题。
主流的脱硫工艺今后仍将被国内外广泛应用。受技术条件及经济成本的制约，石灰石-石膏湿法、喷雾干燥工艺是适合各种脱硫要求的首选工艺。而电子束法和海水脱硫等工艺因处于试验研究阶段或者应用地域受到限制，所以市场分额有限，但在局部地区将有所发展。 CFB-FGD会成为今后焚烧烟气脱硫重要的技术手段之一。此技术在国外已成功商业化，市场前景看好。
