淺析脫硫工藝技術

解野

【摘要】通過對國內常見的典型煙氣脫硫技術的分析，為煙氣脫硫工藝提供有效的技術解決方案。

【關鍵詞】煙氣 脫硫技術

我國的能源以燃煤為主，占煤炭產量75%的原煤用于直接燃燒，煤燃燒過程中產生嚴重污染，如煙氣中CO2是溫室氣體，SOx可導致酸雨形成，NOx也是引起酸雨元兇之一，同時在一定條件下還可破壞臭氧層以及產生光化學煙霧等?？傊济寒a生的煙氣是造成中國生態環境破壞的最大污染源之一。中國的能源消費占世界的8%～9%，SO2的排放量占到世界的15.1%，燃煤所排放的SO2又占全國總排放量的87%。中國煤炭一年的產量和消費高達12億噸，SO2的年排放量為2000多噸，預計到2010年中國煤炭量將達18億噸，如果不采用控制措施，SO2的排放量將達到3300萬噸。據估算，每削減1萬噸SO2的費用大約在1億元左右，到2010年，要保持中國目前的SO2排放量，投資接近1千億元，如果想進一步降低排放量，投資將更大。為此1995年國家頒布了新的《大氣污染防治法》，并劃定了SO2污染控制區及酸雨控制區。各地對SO2的排放控制越來越嚴格，并且開始實行SO2排放收費制度。隨著人們環境意識的不斷增強，減少污染源、凈化大氣、保護人類生存環境的問題正在被億萬人們所關心和重視，尋求解決這一污染措施，已成為當代科技研究的重要課題之一。因此控制SO2的排放量，既需要國家的合理規劃，更需要適合中國國情的低費用、低耗本的脫硫技術。煙氣脫硫技術是控制SO2和酸雨危害最有效的手段之一，按工藝特點主要分為濕法煙氣脫硫、干法煙氣脫硫和半干法煙氣脫硫。隨著我國環保產業在煙氣脫硫技術方面取得的巨大進步，煙氣的脫硫已形成了許多成熟工藝，常見的脫硫工藝主要包括：優化工程質量石灰石一石膏濕法煙氣脫硫工藝;簡易石灰石一石膏濕法煙氣脫硫工藝;旋轉噴霧半干法煙氣脫硫工藝（LSD法）;爐內噴鈣加尾部增濕活化工藝（LIFAC法）;循環流化床鍋爐脫硫工藝（鍋爐CFB）;

一、石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝

石灰石（石灰）-石膏濕法煙氣脫硫工藝主要是采用廉價易得的石灰石或石灰作為脫硫吸收劑，石灰石經破碎磨細成粉狀與水混合攪拌制成吸收漿液。當采用石灰作為吸收劑時，石灰粉經消化處理后加水攪拌制成吸收漿液。在吸收塔內，吸收漿液與煙氣接觸混合，煙氣中的二氧化硫與漿液中的碳酸鈣以及鼓入的氧化空氣進行化學反應被吸收脫除，最終產物為石膏。脫硫后的煙氣依次經過除霧器除去霧滴，加熱器加熱升溫后，由增壓風機經煙囪排放，脫硫渣石膏可以綜合利用。

二、簡易石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝

簡易石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝的脫硫原理和普通濕法脫硫基本相同，只是吸收塔內部結構簡單（采用空塔或采用水平布置），省略或簡化換熱器，因而和普通的濕法相比，具有占地面積小、設備成本低、運行及維護費用少等優點。

我國太原第一熱電廠引進了日立高速平流濕法脫硫工藝，處理氣量60萬m³h，為來自300MW機組的三分之二煙氣量，其入口S02濃度為2000ppm，吸收劑采用石灰石，系統可達80-90%的脫硫效率，自裝置投入運行以來，系統可靠性較好。

三、旋轉噴霧半干法煙氣脫硫工藝

旋轉噴霧半干法煙氣脫硫工藝也是目前應用較廣的一種煙氣脫硫技術，其工藝原理是以石灰為脫硫吸收劑，石灰經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的霧化裝置，在吸收塔內，被霧化成細小液滴的吸收劑與煙氣混合接觸，與煙氣中的二氧化硫發生化學反應生成CaSO3，煙氣中的二氧化硫被脫除。與此同時，吸收劑帶入的水分迅速被蒸發而干燥，煙氣溫度隨之降低。脫硫產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，進入除塵器被收集下來，可以在筑路中用于路基。脫硫后的煙氣經除塵器除塵后排放。為了提高脫硫吸收劑的利用率，一般將部分脫硫灰加入制漿系統進行循環利用。

四、海水煙氣脫硫工藝

海水煙氣脫硫工藝是利用海水的堿度達到脫除煙氣中的二氧化硫的一種脫硫方法。煙氣經除塵器除塵后，由增壓風機送入氣一氣換熱器中的熱側降溫，然后送入吸收塔。在脫硫吸收塔內，與來自循環冷卻系統的大量海水接觸，煙氣中的二氧化硫被吸收反應脫除。脫除二氧化硫后的煙氣經換熱器升溫，由煙道排放。

五、爐內噴鈣加尾部增濕活化脫硫工藝

爐內噴鈣加尾部增濕活化工藝（簡稱LIFAC工藝）是在爐內噴鈣脫硫工藝的基礎上在鍋爐尾部增設了增濕段，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°C溫度區，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生成亞硫酸鈣。由于反應在氣固兩相之間進行，收到傳質過程的影響，反應速度較慢，吸收劑利用率較低。

煙氣脫硫后，由于增濕水的加入煙氣溫度下降（只有55-60°C，一般控制出口煙氣溫度高于露點10-15°C，增濕水由于煙溫加熱被迅速蒸發，未反應的吸收劑、反應產物呈干燥態隨煙氣排出，被除塵器收集下來。由于脫硫過程對吸收劑的利用率很低，脫硫副產物是以不穩定的亞硫酸鈣為主的脫硫灰，副產物的綜合利用受到一定的影響。

六、電子束煙氣脫硫工藝（EBA法）

電子束煙氣脫硫工藝是一種物理方法和化學方法相結合的高新技術。本工藝的流程是由排煙預除塵、煙氣冷卻、氨的沖入、電子束照射和副產品捕集工序組成。鍋爐所排出的煙氣，經過集塵器的粗濾處理之后進入冷卻塔，在冷卻塔內噴射冷卻水，將煙氣冷卻到適合于脫硫、脫硝處理的溫度（約70℃）。煙氣的露點通常約為50℃，被噴射呈霧狀的冷卻水在冷卻塔內完全得到蒸發，因此，不產生任何廢水。通過冷卻塔后的煙氣流進反應器，在反應器進口處將一定的氨氣、壓縮空氣和軟水混合噴入，加入氨的量取決于SOx和NOx濃度，經過電子束照射后，SOx和NOx在自由基的作用下生成中間物硫酸和硝酸。然后硫酸和硝酸與共存的氨進行中和反應，生成粉狀顆粒硫酸銨和硝酸銨的混合體。

七、循環流化床鍋爐脫硫工藝（鍋爐CFB）

循環流化床鍋爐脫硫工藝是近年來迅速發展起來的一種新型煤燃燒脫硫技術。其原理是燃料和作為吸收劑的石灰石粉送入燃燒室中部送入，氣流使燃料顆粒、石灰石粉和灰一起在循環流化床強烈擾動并充滿燃燒室，石灰石粉在燃燒室內裂解成氧化鈣，氧化鈣和二氧化硫結合成亞硫酸鈣，鍋爐燃燒室溫度控制在850°C左右，以實現反應最佳。

以上，是近年來在我國廣泛應用和推廣的脫硫技術。上述脫硫技術，在國內各大電廠和大型燃煤設備的煙氣脫硫工程中，均有應用。從各類工藝的運行情況來看，都實現了較高的脫硫效率，環境特性良好。對于產生和排放二氧化硫的設備和設施，在設計脫硫措施時，可依據自身特點和環境特性，因地制宜的選擇適宜的脫硫工藝。