烟气·脱硫技术.doc

1 烟气脱硫技术天然气、焦炉煤气、石油化工及煤化工中遇到的脱硫一般脱出的是硫化氢，而烟气脱硫脱出的是二氧化硫。我国的能源构成以煤炭为主，其消费量占一次能源消耗总量的70%左右，这种局面在今后的相当长时间不会改变。火电厂以煤作为主要能源进行发电，煤直接燃烧释放出大量的二氧化硫，造成大气环境污染，且随着装机容量的递增，二氧化硫的排放量也在不断增加。加强环境保护工作是我国实施可持续发展战略的重要保证。所以，加大火电厂二氧化硫的控制力度就显得非常紧迫和必要。二氧化硫的控制途径有三个：燃烧前脱硫、燃烧中脱硫、燃烧后脱硫，目前烟气脱硫被认为是控制二氧化硫最行之有效的途径。烟气脱硫主要为湿法和干法/半干法。燃烧后烟气脱硫是目前世界上唯一大规模商业化应用的脱硫技术。世界各国研究开发的烟气脱硫技术多达二百多种，但商业应用的不超过二十种。按脱硫产物是否回收，烟气脱硫可分为抛弃法和回收法，前者是将二氧化硫转化为固体残渣抛弃掉，后者则是将烟气中二氧化硫转化为硫酸、硫磺、液体二氧化硫、化肥等有用物质回收。回收法投资大，经济效益低，甚至无利可图或亏损。抛弃法投资和运行费用较低，但存在残渣污染和处理问题，硫资源未得到回收利用。按脱硫过程是否加水和脱硫产物的干湿状态，烟气脱硫又分为湿法、干法和半干法三类工艺。湿法脱硫技术成熟，高效，钙硫比低，运行可靠，操作简单，但脱硫产物的处理比较麻烦，烟气温度降低不利于扩散，传统湿法的工艺比较复杂，占地面积和投资较大，干法、半干法的脱硫产物为干粉状，处理容易，工艺简单，投资一般低于传统湿法，但用石灰做脱硫剂的干法、半干法的钙硫比高，脱硫效率和脱硫剂的利用率低。湿法脱硫技术包括石灰石石灰抛弃法，石灰石石膏法，双碱法，氧化镁法，氨法，海水脱硫法等，干式和半干式脱硫技术包括旋转喷雾干燥法、炉内喷钙尾部增湿活化法、循环流化床脱硫技术、荷电干式喷射脱硫法、电子束照射法、脉冲电晕法等离子体法。1.1 半干法烟气脱硫 利用烟气显热蒸发石灰浆液中的水分，同时在干燥过程中，石灰和烟气中的二氧化硫反应生成亚硫酸钙等，并使最终产物为干粉状。若将袋式除尘器配合使用，能提高10%-15%的脱硫效率。脱硫废渣一般抛弃处理，但德国将此废渣成功地用于建材生产，使该法前景更加乐观。半干法中应用最广的是旋转喷雾干燥法（SDA），它是美国JOY公司和丹麦NIRO公司联手的新工艺，自78年在北美安装了第一套工业装置以来，发展迅速，已有十多个国家采用，其世界脱硫市场占有率已超过10%，大多用于中低硫煤的中小容量机组上。目前已开发了用于高硫煤的流程。SDA法的关键设备是高速旋转雾化器，它能将石灰浆液雾化成细小雾滴与烟气进行传热和反应，其转速可达15000-20000r/min。烟气循环流化床烟气脱硫技术是八十年代德国鲁奇公司开发的一种新的脱硫工艺，它以循环流化床原理为基础，通过吸收剂的多次再循环，延长了吸收剂与烟气的接触时间，大大提高了吸收剂的利用率和脱硫效率。目前，国外最大单塔处理能力可达1200000。德国的Wulff公司在鲁奇的技术基础上，开发了回流式循环流化床烟气脱硫技术。增湿灰循环脱硫技术（NID）是ABB公司开发的新技术，借鉴了喷雾干燥法的原理，又克服了此种工艺使用制浆和喷浆而产生的种种弊端，使开发出的NID技术既有干法简单、廉价的优点、又有湿法的高效率。该技术是将消石灰粉与除尘器收集的循环灰在混合增湿器内混合，并加水增湿至5%的含水量，然后导入烟道反应器内进行脱硫反应。含5%水分的循环灰有较好的流动性，省去了复杂的制浆系统，克服了喷雾过程的粘壁问题。浙江达菲公司向ABB公司购置了该项技术，设计煤的含硫0.96%，用电石渣作脱硫剂，钙硫比1.3，设计脱硫效率80%。1.1.1旋转喷雾干燥法（SDA）这种脱硫工艺相比湿法烟气脱硫工艺而言，具有设备简单，投资和运行费用低，占地面积i型奥等特点，而且具有75%-90%的脱硫效率，过去该法只适用于中低硫煤，现在研制出适合高硫煤的流程，因此，在我国具有应用前景。利用喷雾干燥的原理，将吸收剂浆液雾化喷入吸收塔，在吸收塔内，吸收剂与烟气中的二氧化硫发生反应的同时，吸收烟气中的热量使吸收剂中的水分蒸发干燥，完成脱硫反应后的废渣以干态排出，为了把它与炉内喷钙脱硫相区别，又把这种脱硫工艺半干法脱硫，旋转喷雾烟气反应过程包括四个步骤，即：吸收剂制备，吸收剂浆液雾化，与烟气混合发生反应并被干燥，废渣排出。旋转喷雾干燥脱硫工艺一般用生石灰做吸收剂，生石灰经熟化变成反应能力较好的熟石灰，具有很大表面积的分散微粒与烟气接触，发生强烈的热交换和化学反应，迅速地将大部分水分蒸发，形成含水量少的固体废渣。1.1.2炉内喷钙尾部增湿活化法（LIFAC）由芬兰IVO公司和TAMPELLA公司联合并发，是在炉内喷钙的基础上发展起来的，传统炉内喷钙的脱硫效率为20%-30%，而该法最终的脱硫效率为70-75，比较适合中低硫煤，其投资及运行费用具有明显优势，适合中小容量机组和老电厂的改造。干法烟气脱硫1.1.3循环流化床脱硫技术德国鲁奇在70年代开发了循环流化床脱硫技术。原理是在循环流化床中加入脱硫剂石灰石已达到脱硫的目的，由于流化床具有传质和传热的特征，所以在有效吸收二氧化硫的同时还能除掉氯化氢和氢氟酸等有害气体。利用循环床的优点可通过喷水将床温控制在最佳反应温度下，通过物料的循环使脱硫剂的停留时间增加，大大提高钙利用率和反应器的脱硫效率。循环床的主要优点是结构简单，造价低，约为湿法投资的一半，特别适合高硫煤，运行可靠，最终固体产物易于处理。1.1.4荷电干式喷射脱硫法是美国ALANCO环境公司开发研制的专利技术，第一套装置在美国亚利桑那州运行，其技术核心是吸收剂以高速通过高压静电电晕充电区，得到强大的静电荷后，被喷射到烟气中，扩散形成均匀的悬浊状态，吸收剂粒子表面充分暴露，增加了与二氧化硫反应的机会。同时由于粒子表现的电晕增加了活性，缩短了反应所需的停留时间，有效提高了脱硫效率，当钙硫比为1.5时，脱硫效率为60%-70%，投资占湿法的10%-27%1.1.5电子束照射法经过20多年的研究开发，已从小试、中试和工业示范逐步走向工业化。其原理为在烟气进入反应器之前先加入氨气，然后在反应器中用电子加速器产生的电子束照烟气，使水蒸气与氧等分子激发产生氧化能力强的自由基，这些自由基使烟气中的二氧化硫和氧化氮很快产生硫酸与硝酸，再和氨气反应形成硫酸铵和硝酸铵化肥。电子束照射法是一种干法处理过程，不产生废水废渣，能同时脱硫脱硝，并可达到90以上的脱硫率和80%以上的脱硝率，系统简单，操作方便，过程易于控制，对于不同含硫量的烟气和烟气量有较好的适应性和负荷跟踪性，副产品硫铵和硝铵混合物可用作化肥，脱硫成本低于常规方法。97年在成都热电厂建成示范装置，实际运行中，燃煤含硫量在0.8%-3.5%之间变化，