烟气脱硫的三种工艺 2

发电厂烟气脱硫工艺研究2012年3月151脱硫技术现状2研究对象3烟气脱硫技术的原理及分类4石灰石湿法脱硫工艺流程及设备5钠钙双碱法烟气脱硫工艺6氨-硫酸铵烟气脱硫工艺7总结

21脱硫技术现状

为了控制大气中二氧化硫，早在19世纪人类就开始进行有关的研究，但大规模开展脱硫技术的研究和应用是从二十世纪50年代开始的。经过多年研究目前已开发出的200余种SO2控制技术。这些技术按脱硫工艺与燃烧的结合点可分为：①燃烧前脱硫(如洗煤，微生物脱硫)；②燃烧中脱硫(工业型煤固硫、炉内喷钙)；③燃烧后脱硫，即烟气脱硫(FlueGasDesulfurization，简称FGD)。FGD是目前世界上唯一大规模商业化应用的脱硫方式，是控制酸雨和二氧化硫污染的最主要技术手段。32研究对象火电厂排放烟气中所含成份很多，主要有N2、水蒸汽、CO2、SO2、SO3、NOx、CO、颗粒物、重金属和微量元素，如As、Hg、Ni、Mn等。目前，我国和世界各国对火电厂排放烟气中污染物的控制集中于SO2、NOx和烟尘，发达国家开始研究对重金属的控制。控制指标包括：SO2、NOx、氨氮、烟尘浓度，以及烟气黑度5项指标。

2011年初，国家环境保护部发布了《火电厂大气污染物排放标准》（二次征求意见稿）。与2009年发布的一次征求意见稿相比，其中的脱硫规定，无论是完成时间要求，还是减排力度，都有明显提高。新标准将于2011年内颁布，2012年1月1日起开始执行。新标准规定新建燃煤电厂SO2的排放限值为100mg/m3。新标准脱硫限值大幅下降，远远超出旧标准和2009年初稿，甚至超越欧美现用标准。《火电厂大气污染物排放标准》GB13223-201143烟气脱硫技术的原理及分类3.1原理

烟气脱硫技术主要利用各种碱性的吸收剂或吸附剂捕集烟气中的二氧化硫，将之转化为较为稳定且易机械分离的硫化合物或单质硫，从而达到脱硫的目的。3.2分类

1）按脱硫剂和脱硫产物含水量的多少可分为两类：

①湿法，即采用液体吸收剂如水或碱性溶液(或浆液)等洗

涤以除去二氧化硫。

②干法，用粉状或粒状吸收剂、吸附剂或催化剂以除去二

氧化硫。2）按脱硫产物是否回用可分为回收法和抛弃法。3）按照吸收二氧化硫后吸收剂的处理方式可分为再生法和非

再生法（抛弃法）。53.3目前工业化的主要技术 ①湿式石灰/石灰石—石膏法该法用石灰或石灰石的浆液吸收烟气中的SO2，生成半水亚硫酸钙或再氧化成石膏。其技术成熟程度高，脱硫效率稳定，达90%以上，是目前国内外的主要方法。 ②喷雾干燥法该法是采用石灰乳作为吸收剂喷入脱硫塔内，经脱硫及干燥后为粉状脱硫渣排出，属半干法脱硫，脱硫效率85%左右，投资比湿式石灰石-石膏法低。目前主要应用在美国。 ③吸收再生法主要有氨法、氧化镁法、双碱法、W-L法。脱硫效率可达95%左右，技术较成熟。 ④炉内喷钙—增湿活化脱硫法该法是一种将粉状钙质脱硫剂(石灰石)直接喷入燃烧锅炉炉膛的脱硫技术，适用于中、低硫煤锅炉，脱硫效率约85%。64石灰石湿法脱硫工艺流程及设备

4.1工艺介绍

石灰石经过破碎、研磨、制成浆液后输送到吸收塔。吸收塔内浆液经循环泵送到喷淋装置喷淋。烟气从烟道引出后经增压风机增压，进入GGH烟气加热器冷却后进入吸收塔。烟气在吸收塔中与喷淋的石灰石浆液接触，除掉烟气中的SO2，洁净烟气从吸收塔排出后经GGH烟气加热器加热后排入烟道。吸收塔内吸收SO2后生成的亚硫酸钙，经氧化处理生成硫酸钙，从吸收塔内排出的硫酸钙经旋流分离（浓缩）、真空脱水后回收利用。

7

由于吸收浆液得到循环利用，脱硫吸收剂的利用率较高。在烟气中SO2浓度≦4000mg/Nm3时，其脱硫效率可达到95%左右。该工艺主要化学反应为：

SO2+H2O→H2SO3→H++HSO3－

CaCO3+2H+→Ca2++H2O+CO2

HSO3－+1/2O2→H++SO42－

Ca2++SO42－+2H2O→CaSO4

·2H2O总反应SO2+CaCO3+2H2O+1/2O2→CaSO4·2H2O+CO2

（4-1）

8图1湿法石灰石石膏法烟气脱硫技术系统图

2023/2/594.2设备介绍

1)静电除尘含有粉尘颗粒的气体，在接有高压直流电源的阴极线(又称电晕极)和接地的阳极板之间所形成的高压电场通过时，由于阴极发生电晕放电、气体被电离，此时，带负电的气体离子，在电场力的作用下，向阳板运动，在运动中与粉尘颗粒相碰，则使尘粒荷以负电，荷电后的尘粒在电场力的作用下，亦向阳极运动，到达阳极后，放出所带的电子，尘粒则沉积于阳极板上，而得到净化的气体排出防尘器外。

2)烟气加热器

GGH（GasGasHeater），是烟气脱硫系统中的主要装置之一。它的作用是利用原烟气将脱硫后的净烟气进行加热，使排烟温度达到露点之上，减轻对净烟道和烟囱的腐蚀，提高污染物的扩散度；同时降低进入吸收塔的烟气温度，降低塔内对防腐的工艺技术要求。3)吸收塔吸收剂由制浆系统输送至吸收塔，吸收塔底部为浆池，浆液由循环泵送至吸收塔顶部喷淋盘中，从喷淋盘的喷嘴中以极细小的雾滴形式喷下，含硫烟气由吸收塔中部进入，烟气在上升过程中与吸收剂逆流接触，并在塔内进行吸收反应，烟气中的SO2与石灰石浆液反应生成物沉积在吸收塔底部，经脱硫的净烟气由吸收塔上部引出。

104.3石灰石-石膏法中涉及原料与材料1)石灰石高纯度的吸收剂将有利于产生优质的石膏；石灰石颗粒越细，其表面积越大，反应越充分，吸收速率越快，石灰石的利用率越高。吸收剂的一般要求为：通过325目筛或250目筛，石灰石纯度一般要求为大于90%。2)石膏

吸收底部浆液池中产生的石膏，由吸收塔浆液排出泵送入石膏一级旋流器浓缩，其溢流流回吸收塔。含固量45%～60%的底流送入真空皮带脱水机，脱水后的产物为含水量≯10%的石膏，由皮带输送机送入石膏储藏间，必要时石膏浆液可由吸收塔浆液排出泵排入事故浆液池。可用于生产建材产品和水泥缓冲剂。114.4石灰石—石膏湿法脱硫工艺具有以下特点:1)脱硫效率高。湿法脱硫工艺脱硫效率在95%以上，脱硫后的烟气二氧化硫大部分被去除，烟气含尘量也大大降低。2)技术较成熟，运行可靠性较高。石灰石—石膏湿法脱硫工艺的发展历史较长，运行经验较多，不会因脱硫设备而影响锅炉运行，其运行率在95%以上。3)对煤种的适应性强。无论是含硫量大于3%的高硫煤，还是低于0.5%的低硫煤，该工艺都适应。4)湿法脱硫装置效率高，系统具有对未来更严环保烟气的适应性。5)吸收剂价廉易得，脱硫副产品便于综合利用。125钠钙双碱法烟气脱硫工艺5.1工艺概况为了克服石灰湿法脱硫中存在的容易结垢的缺点，并进一步提高脱硫效率，钠-钙双碱法渐渐发展起来了。钠钙双碱法是较为常用的脱硫方法之一，该法在国外（如日本、美国）已有大型化成功应用，在日本和美国至少有50套双碱法脱硫装置，成功应用于电站和工业锅炉，较大规模的有美国CentralIllinoisPublicService,Newtow1#,575MW。 双碱法是先用可溶性的碱性清液作为吸收剂吸收SO2，然后再用石灰乳或石灰对吸收液进行再生，由于在吸收和吸收液处理中，使用了不同类型的碱，故称为双碱法。钠钙双碱法是以碳酸钠或氢氧化钠溶液为第一碱吸收烟气中的SO2，然后再用石灰或熟石灰作为第二碱，处理吸收液，再生后的吸收液送回吸收塔循环使用。由于采用钠碱液作为吸收液，以石灰作为主脱硫剂，钠碱为助脱硫剂。不存在结垢和浆料堵塞问题，且钠盐吸收速率比钙盐速率快，所需要的液气比低很多，可以节省动力消耗，，比较适用于中小型锅炉进行脱硫改造。135.2钠钙双碱法工艺反应原理

该法使用Na2CO3或NaOH液吸收烟气中的SO2，生成HSO3-SO32-与SO42-，反应方程式如下：（一）脱硫过程

（5-1）

（5-2）

（5-3）

其中：式（5-1）为启动阶段Na2CO3溶液吸收SO2的反应；式（5-2)为再生液pH值较高时（高于9时），溶液吸收SO2的主反应；式（5-3）为溶液pH值较低（5~9）时的主反应。14（二）氧化过程(副反应)

（5-4）

（5-5）（三）再生过程

（5-6）

（5-7）

式（5-6）为第一步反应再生反应，式（5-7）为再生至pH＞9以后继续发生的主反应。155.3工艺过程

主要工艺过程是，清水池一次性加入钠碱制成脱硫液，用泵打入吸收塔进行脱硫。三种生成物均溶于水，在脱硫过程中，烟气夹杂的飞灰同时被循环液湿润而捕集，从吸收塔排出的循环浆液流入沉淀池。灰渣经沉淀定期清除，可回收利用，如制砖等。上清液溢流进入再生池与投加的石灰进行反应，在再生池里再生后的吸收液经沉淀池固液分离后，上清液泵回吸收塔循环使用。沉淀池污泥斗含水率95%～98%的污泥定期经隔膜泵压入厢式压滤机脱水，滤液流回沉淀池。脱硫产生的固体残渣等颗粒物可以回收，是制水泥的良好原料。165.4双碱法中涉及的原料与材料1）石灰

由成品石灰（粒径小于10mm（100％）的粉状石灰）运至厂里后手工加入石灰消化池进行消化，消化后的石灰浆液自流至再生池中进行脱硫液再生反应。2）钠碱

由运输车给料至钠碱池，在池中与工艺水进行混合直至达到所需的浓度，自流到再生池。NaOH水溶性好，可以配制成任意浓度的脱硫液，保证脱硫化学反应中NaOH过量，促使反应完全，保证脱硫效率高，在运行管理中易于操作，由于NaOH价格较高而造成运行费用高。采用NaOH脱硫还有二次污染问题。特别是进入农田可破坏土壤结构，造成土地板结，使农作物减产。3）脱硫产物从脱硫装置底部排出，排出的含有CaSO4、CaSO3及少量粉尘渣（大部分烟尘在原除尘器中除去）的混合渣浆液体进入再生池、沉淀池，与从石灰浆液池过来的石灰浆液发生再生反应，并进行脱硫副产物的沉淀，上清液流经泵前池，经沉淀后的池底渣浆由人工清出，滤液返流回泵前池，由循环水泵抽送到脱硫装置进行脱硫循环利用。175.5与传统的湿法脱硫工艺相比，钠-钙双碱法脱硫优点：1)

用钠碱脱硫，循环水基本上是钠碱的水溶液，在循环过程中对水泵、管道、设备均无腐蚀与堵塞现象，便于设备运行与保养；2)

吸收剂的再生和脱硫渣的沉淀发生在脱硫塔以外，避免了塔的堵塞和磨损，提高了运行可靠性，降低了操作费用；同时可以用高效的板式塔或填料塔代替空塔，使系统更紧凑，且可提高脱硫效率；3)

钠碱吸收液在脱硫塔内吸收SO2反应速率快，故可用较小的液气比，达到较高的脱硫率。5.6钠-钙双碱法存在的问题

钠-钙双碱法脱硫由于工艺比较复杂，目前尚有几个问题正在解决中。一是整个系统涉及的池子比较多，如何使各池子的液位保持自动平衡还有待解决；二是双碱法脱硫要加两种碱，现在正在调试以找到符合SO2排放要求时两种碱液的最合适pH，并根据此pH实现自动加药；三是Na2SO3氧化副反应产物Na2SO4较难再生，需不断的补充NaOH或Na2CO3而增加碱的消耗量。另外，Na2SO4的存在也将降低石膏的质量。186氨-硫酸铵烟气脱硫工艺6.1工艺简介

氨法脱硫脱硝,就是以氨(NH3)为吸收剂将工业废气中的气态硫化合物固定为铵盐或还原为单质硫、将NOx转化为N2而实现清洁排放的工程技术。6.2氨法烟气脱硫反应原理分如下两步进行：1）以水溶液中的SO2和NH3的反应为基础的吸收过程：

SO2＋H2O＋xNH3=(NH4)xH2－xSO3

（6-1）

利用氨将废气中的SO2脱除，得到亚硫酸铵中间产品。氨的载体可以是液氨（气氨）、氨水、碳铵和尿素等可以产生氨的碱性物质。2）采用空气对亚硫酸铵直接强制氧化：

(NH4)xH2-xSO3+1/2O2+(2-x)NH3=(NH4)2SO4

（6-2）此过程是将吸收反应的中间产物—不稳定的亚硫酸铵氧化成稳定的硫酸铵，即农用的硫铵化肥。196.3氨法烟气脱硫工艺流程

工艺流程一般为锅炉引风机来的原烟气直接进吸收塔（或通过脱硫增压风机后进吸收塔），与加入吸收剂（氨）的循环吸收夜直接接触，烟气中的SO2等被吸收生成亚硫酸（氢）铵，脱硫后的烟气成为净烟气按符合要求的方式排放。吸收生成的亚硫酸（氢）铵在氧化池中用氧化风机来的空气氧化成硫酸铵。生成的硫酸铵可利用原烟气的热量在吸收塔内进行蒸发形成结晶，或将硫酸铵溶液送专门的蒸发结晶系统用蒸汽的热量进行蒸发形成结晶。含结晶的浆液经固液分离、干燥、包装得成品硫酸铵。20216.4氨法烟气脱硫中涉及的原料与材料1）氨水

氨水与烟气中的SO2很容易发生化学反应生成亚硫酸铵，采用氨水脱硫效率高，易操作。由于氨水的特性在与烟气混合接触中，除与SO2发生反应外还能与CO2发生反应生成碳酸氢氨，在高温烟气的作用下，易挥发的碳酸氢氨可随烟气排放，并放出氨气对空气造成污染。2）硫酸铵主要作为化肥原料，它一直是我国的一个化肥品种，硫酸铵的需求量年均超过500万吨。另外，硫酸铵的出口量也很大，在亚洲的贸易量就超过200万吨/年。并随着尿素包覆等技术的应用，化肥生产对硫酸铵的需求将大幅度提升。而我国目前的硫酸铵产量在氮肥总量中只占0.3%左右，远远满足不了市场要求。226.5氨法烟气脱硫脱硝应用实例

某电厂现有两台135MW发电机组，燃用中高硫混煤，烟气中SO2含量设计值达7684mg/Nm3。该工程采用的是塔顶烟气直排-塔内饱和结晶工艺的氨法烟气脱硫技术，外购液氨为吸收剂，产品为硫酸铵化肥。该工程设一个吸收塔，处理1#、2#发电机组锅炉的全部烟气，总烟气量达110万Nm3/h。该电厂脱硫装置投入运行后，各项指标优