典型濕法煙氣脫硫工藝及工程應用

張明俊

（四川益能康生環保科技有限公司，四川成都 610065）

典型濕法煙氣脫硫工藝及工程應用

張明俊

（四川益能康生環保科技有限公司，四川成都 610065）

介紹幾種主要濕法脫硫技術的工藝流程、脫硫原理、技術特點及工程應用，為脫硫技術選擇提供參考。

煙氣；濕法脫硫；離子液法；氨法；石灰石-石膏法

我國酸雨污染的主要來源是金屬冶煉工業（包括鐵及有色金屬銅、鋅和鉛等）和能源工業（包括煤、石油和天然氣）排放的煙氣，其產生的SO2廢氣，成為大氣污染的主要根源。

隨著工業的發展，排放的SO2造成酸雨不斷加劇。其主要危害表現在：①危害人體健康：人類的眼角膜和呼吸道粘膜對酸類十分敏感，酸雨或酸霧對這些器官有明顯刺激作用，易造成紅眼病和支氣管炎，咳嗽不止，還會誘發肺病。②危害農田森林：酸雨造成樹木枯黃而死，森林退化；農田土壤酸化、貧瘠，有毒重金屬污染增強，糧食、蔬菜、瓜果大面積減產。③腐蝕嚴重：二氧化硫能加劇潮濕空氣對金屬材料和設備的腐蝕，造成對建筑物、橋梁、文物等損壞。含SO2煙氣直接排放不僅嚴重破壞人類生存環境，而且造成大量硫資源流失。

國際上對酸雨造成的環境污染問題高度重視，我國也已將控制酸雨和SO2污染納入《中華人民共和國大氣污染防治法》。2003年1月，國務院發布《排污費征收使用管理條例》，自2003年7月1日起全面開征二氧化硫排污費。隨著國民經濟的高速發展，工業尾氣中二氧化硫的脫除將成為我國環境污染治理的重中之重，形勢嚴峻。

1 二氧化硫脫除工藝和工程應用

常見的脫硫技術有濕法脫硫、干法脫硫和半干法脫硫3種方案。

濕法脫硫工藝主要有：石灰石-石膏法、雙堿法、氧化鎂法、氨法、鈉鹽循環法、檸檬酸鹽法、海水法、離子液循環吸收法（或稱復合胺法、有機胺法）等。該方法脫硫效率高，尾氣SO2排放濃度可穩定達到環保要求、運行狀況穩定、實用業績較多，但裝置投資較大。

干法脫硫工藝主要有：電子束照射法和活性炭吸附法等。

半干法脫硫工藝主要有：噴霧干燥吸收法、爐內噴鈣和尾部增濕活化法。該方法吸收溫度高，需配置除塵器，且因反應基本上在固相表面，脫硫效率較低，且吸收劑利用率低，一般在30%左右，且運行狀況不穩定，但裝置投資較少。

隨著國家對脫硫裝置的開工率和排放指標要求越來越嚴，濕法脫硫技術越來越受到關注。本文僅對國內正大力推廣的幾種濕法脫硫技術進行介紹和比較，僅供參考。

1.1 石灰石-石膏法脫硫

1.1.1 工藝流程介紹

石灰石-石膏法脫硫一般都包括石灰石漿液配置、SO2吸收、亞硫酸鈣氧化、二水石膏脫水工序。煙氣通過風機送入吸收塔，在吸收塔內與頂部送入的石灰石漿液逆流接觸，煙氣中的SO2被漿液吸收，脫除了SO2的煙氣經塔頂除霧器除塵后經煙囪排放。吸收了SO2的亞硫酸鈣漿液在吸收塔底部匯集，同時塔底通入空氣，氧化后的漿液再通過泵送至過濾器進行脫水處理后得到副產品石膏。各技術商會根據煙氣情況不同，或最終產品和脫硫效果等要求，對上述工藝流程和設備做適應性調整。石灰石-石膏法脫硫工藝見圖1。

圖1 石灰石-石膏工藝流程圖

1.1.2 脫硫劑及吸收原理

石灰石-石膏法脫硫劑主要有效成分為CaCO3或液態鈣基，其資源豐富，成本低廉，吸收脫二氧化硫原理如下：

1.1.3 石灰石-石膏法脫硫工藝技術特點

石灰石-石膏法脫硫技術成熟，工藝簡單，設備和技術很容易取得；脫硫劑石灰石易得，價格便宜；但是裝置占地面積大，設備投資和運行成本較高；副產石膏多半采用拋棄方式處理，加上脫硫產生的CO2均會造成嚴重二次污染。

1.1.4 典型工程應用

石灰石-石膏法脫硫工藝流程簡單、技術成熟，工程應用較廣，是電廠早期脫硫首選工藝。如1989年，我國重慶珞璜電廠一期360×2MW機組從日本三菱重工全套引進石灰石-石膏濕法脫硫裝置，耗外匯3 640萬美元；1992年我國重慶珞璜電廠二期從日本引進的處理360×2MW機組過來煙氣脫硫裝置，投資4 000萬美元，每年負運行費用4 000萬人民幣，為其配套工程石灰石及磨制粉廠投資700萬人民幣，副產石膏約400kt/a，石膏純度約90%[4]。

1.2 氨法脫硫

1.2.1 工藝流程介紹

氨法脫硫以液氨、氨水或廢氨水為脫硫劑。一般包括：SO2吸收、亞硫酸銨氧化和硫酸銨的濃縮干燥。工藝流程為：自引風機來煙氣進入吸收塔，被吸收液洗滌降溫并吸收尾氣中的SO2生產亞硫銨。脫硫后凈氣經電除霧器除霧后排放，而亞硫酸銨溶液在吸收塔底部匯集，在吸收塔底部通過風機送入空氣，將亞硫酸銨氧化為硫酸銨，部分硫酸銨溶液通過泵循環送入吸收塔上部洗滌煙氣，不僅降低了煙氣溫度，同時使硫酸銨溶液得以濃縮。濃縮后的硫酸銨漿液送至分離干燥系統處理后可得到副產品硫酸銨。

典型氨法脫硫工藝流程圖見圖2。

圖2 氨法脫硫工藝流程圖

1.2.2 脫硫劑及吸收原理

氨液是一種良好的堿性吸收劑，常用液氨、氨水或廢氨水作為脫硫劑。從吸收上分析，SO2吸收是酸堿中和反應，吸收劑堿性越強，越利于吸收，氨的堿性強于鈣基吸收劑。從吸收機理上分析，脫硫劑與SO2的反應屬于氣-液反應，反應速度快、反應完全，吸收劑利用率高。其大致吸收原理如下：

1.2.3 氨法脫硫工藝技術特點

（1）脫硫效率高，可以達到99%以上的脫硫效率，更易于達到排放標準；

（2）一般不易造成堵塞現象；

（3）對煤中硫含量適應性廣；

（4）無二次污染；

（5）系統簡單、設備體積小、能耗低；

（6）缺點氨消耗大，氨的運輸和貯存比較麻煩；

（7）副產品（固體/液體）硫酸銨，市場銷售困難。

1.2.4 典型的工程應用

氨法脫硫工藝比石灰石-石膏法脫硫效率高，更加經濟、環保，尤其是在化肥廠等有液氨或廢氨水企業內，氨法工藝更加具優勢。國內氨法脫硫技術已有數十項工程業績，最大的燃煤電廠的業績已達到300MW規模。如廣西田東電廠2×135MW機組；貴州開陽化工有限責任公司5×150t/h鍋爐尾氣等。

1.3 離子液循環吸收法（復合胺法）

1.3.1 工藝流程介紹

離子液循環吸收法是以離子液作為脫硫劑，一般工藝包括：煙氣洗滌、SO2吸收、SO2再生。副產品為氣態SO2（干基99%），可作為制硫酸、液態SO2和硫磺等產品的生產原料。

煙氣首先進入水洗塔下部，在塔內與塔上部進入的冷水逆向接觸，進行洗滌降溫除塵。從水洗塔出來的熱水經水洗循環泵增壓、循環水冷卻送到水洗塔上部，循環洗滌煙氣。洗滌后煙氣進入吸收塔，與上部逆流而下的貧液接觸，煙氣中SO2被吸收脫除，凈化后煙氣從塔頂引至煙囪排放。富液（吸收了SO2后的離子液）通過泵送至貧富液換熱器升溫，升溫后的富液進入再生塔再生。再生后的貧液通過貧液泵加壓后分別送入貧富液換熱器和貧液冷卻器兩級降溫后，進入吸收塔上部循環吸收SO2。

離子液法（復合胺法）吸收脫除和回收SO2法工藝流程見圖3。

圖3 離子液循環吸收法工藝流程圖

1.3.2 脫硫劑及吸收原理

離子液是以有機陽離子、無機陰離子為主，添加少量活化劑、抗氧化劑組成的水溶液，該離子液無毒，不燃不爆，是一種綠色可設計溶劑。其吸收反應原理如下：

上式中R代表吸收劑，該反應為可逆反應，低溫下反應往吸收方向進行，高溫下反應往再生方向進行。離子液脫硫正是利用該反應原理，實現二氧化硫的脫除與回收。

1.3.3 離子液循環吸收法工藝技術特點

（1）技術成熟，運行穩定，操作和維護簡單；

（2）適用范圍廣，對冶煉煙氣、硫酸尾氣、電廠煙氣等均具有良好的適應性，且硫含量在0.02%～8%范圍內運行成本穩定，對高硫含量煙氣更具有優勢；

（3）脫硫劑無毒無害，在裝置中循環使用，不產生二次污染；

（4）煙氣中回收的SO2是寶貴的硫資源，可生產高附加值的硫化工產品；

（5）離子液再生可利用低品位廢熱，裝置運行成本低；

1.3.4 工程應用

離子液循環吸收法不僅克服了傳統脫硫工藝的缺點，因其脫硫劑的“綠色可設計性”和技術成熟穩定性，在有色金屬冶煉、發電、煉鐵、石化及硫酸裝置煙氣處理上均有應用。河南中原黃金冶煉廠625 000m3（標）/h環集煙氣+218 500m3（標）/h硫酸尾氣，采用離子液循環吸收法脫除和回收SO2工藝，副產品為濃硫酸；煙臺萬華集團采用離子液脫硫技術處理氣量10 000m3（標）/h，煙氣中含SO2濃度達到了8%，付產液體SO2，該工藝處理后的凈化煙氣中SO2≤100mg/m3（標）。

1.4 總體技術比較

1.4.1 性能比較

以上3種脫硫技術，在各種氣源條件下均有應用，現比較如下，見表1。

表1 三種技術比較

續表

2 結束語

石灰石-石膏法脫硫技術適合于處理低濃度煙氣；氨法脫硫技術適合于低濃度的燃煤煙氣和硫酸尾氣等，不適應含重金屬的冶煉煙氣離子液循環吸收法處理煙氣SO2濃度可以達到8%，且對冶煉煙氣、燒結煙氣及硫酸尾氣等均具有良好的適應性。

對于擁有富裕熱量，或擁有硫酸或硫磺生產裝置的企業，離子液循環吸收法是一種技術成熟、運行可靠、資源化、高效化和經濟化的脫硫選擇。

[1] 肖文德，吳志泉.二氧化硫脫除與回收[M].北京：化學工業出版社，2001：09.

[2] 汪艷紅.我國火電廠煙氣脫硫工藝現狀及發展綜述[J].硫磷設計與粉體工程，2008，（02）：13-24.

[3] 胡玲，肖九高，汪志和，等.離子液循環吸收法脫除和回收硫酸裝置尾氣中二氧化硫[J].硫酸工業，2013，（01）：24-25.

其中，R表示圓平板的半徑/mm，D表示圓平板的直徑/ mm，S表示平板封頭的計算壁厚/mm。從式中，我們也可以發現，當薄板的最大彎曲應力和（R/S）2是成正相關的，和相同狀況下凸性封頭相比較，平板形封頭就要厚很多。

參考文獻

[1] 張現峰，張兆峰，孫麗美.小型全自動發酵罐的使用及維護探討[J].山東工業技術，2016（5）.

[2] 張引，黃建峰，劉穎，等.實驗室自動發酵罐系統的構建運行及維護[J].海峽藥學，2012（8）.

Several Typical Wet Flue Gas Desulfurization Process and Its Application

Zhang Ming-jun

The technological process，desulfurization principle，technical characteristics and engineering application of several main wet-process desulfurization technologies are introduced，which can provide references for the desulphurization technology selection.

flue gas；wet desulfurization；ionic liquid method；ammonia method；limestone-gypsum method

X742

A

1003–6490（2016）10–0064–03

2016–09–15

張明俊（1981—），女，重慶長壽人，工程師，主要從事氣體分離技術研究與工程設計工作。