目前煙氣脫硫技術(shù)種類達(dá)幾十種，按脫硫過程是否加水和脫硫產(chǎn)物的干濕形態(tài)，煙氣脫硫分為：濕法、半干法、干法三大類脫硫工藝。濕法脫硫技術(shù)較為成熟，效率高，操作簡(jiǎn)單。

濕法煙氣脫硫技術(shù)

 

優(yōu)點(diǎn)：

濕法煙氣脫硫技術(shù)為氣液反應(yīng)，反應(yīng)速度快，脫硫效率高，一般均高于90％，技術(shù)成熟，適用面廣。濕法脫硫技術(shù)比較成熟，生產(chǎn)運(yùn)行安全可靠，在眾多的脫硫技術(shù)中，始終占據(jù)主導(dǎo)地位，占脫硫總裝機(jī)容量的80％以上。

 

缺點(diǎn)：

生成物是液體或淤渣，較難處理，設(shè)備腐蝕性嚴(yán)重，洗滌后煙氣需再熱，能耗高，占地面積大，投資和運(yùn)行費(fèi)用高。系統(tǒng)復(fù)雜、設(shè)備龐大、耗水量大、一次性投資高，一般適用于大型電廠。

 

分類：

常用的濕法煙氣脫硫技術(shù)有石灰石-石膏法、間接的石灰石-石膏法、檸檬吸收法等。

 

 

1

 

石灰石／石灰-石膏法

 

 

原理：

是利用石灰石或石灰漿液吸收煙氣中的SO2，生成亞硫酸鈣，經(jīng)分離的亞硫酸鈣（CaSO3）可以拋棄，也可以氧化為硫酸鈣（CaSO4），以石膏形式回收。是目前世界上技術(shù)最成熟、運(yùn)行狀況最穩(wěn)定的脫硫工藝，脫硫效率達(dá)到90％以上。

 

優(yōu)缺點(diǎn)：

目前傳統(tǒng)的石灰石/石灰—石膏法煙氣脫硫工藝在現(xiàn)在的中國(guó)市場(chǎng)應(yīng)用是比較廣泛的，其采用鈣基脫硫劑吸收二氧化硫后生成的亞硫酸鈣、硫酸鈣，由于其溶解度較小，極易在脫硫塔內(nèi)及管道內(nèi)形成結(jié)垢、堵塞現(xiàn)象。對(duì)比石灰石法脫硫技術(shù)，雙堿法煙氣脫硫技術(shù)則克服了石灰石—石灰法容易結(jié)垢的缺點(diǎn)。

 

 

2

 

間接石灰石-石膏法

 

 

常見的間接石灰石-石膏法有：鈉堿雙堿法、堿性硫酸鋁法和稀硫酸吸收法等。

 

原理：

鈉堿、堿性氧化鋁(Al2O3·nH2O)或稀硫酸（H2SO4）吸收SO2，生成的吸收液與石灰石反應(yīng)而得以再生，并生成石膏。該法操作簡(jiǎn)單，二次污染少，無結(jié)垢和堵塞問題，脫硫效率高，但是生成的石膏產(chǎn)品質(zhì)量較差。

 

 

3

 

檸檬吸收法

 

 

原理：

檸檬酸(H3C6H5O7·H2O)溶液具有較好的緩沖性能，當(dāng)SO2氣體通過檸檬酸鹽液體時(shí)，煙氣中的SO2與水中H發(fā)生反應(yīng)生成H2SO3絡(luò)合物,SO2吸收率在99％以上。

 

優(yōu)缺點(diǎn)：

這種方法僅適于低濃度SO2煙氣，而不適于高濃度SO2氣體吸收，應(yīng)用范圍比較窄。

 

另外，還有海水脫硫法、磷銨復(fù)肥法、液相催化法等濕法煙氣脫硫技術(shù)。

 

 

4

 

石灰石（石灰）-石膏濕法煙氣脫硫工藝

 

石灰石（石灰）石膏脫硫系統(tǒng)包括煙氣換熱系統(tǒng)、吸收塔脫硫系統(tǒng)、脫硫漿液制備系統(tǒng)、亞硫酸鈣氧化系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)等幾部分；該工藝是目前世界上最成熟應(yīng)用最廣泛的技術(shù)。

 

其脫硫過程為：煙氣經(jīng)過除塵器、換熱系統(tǒng)進(jìn)入脫硫塔，在吸收塔與石灰乳濁液接觸，漿液吸收煙氣中的SO₂，生成CaSO₃，隨后經(jīng)過CaSO₃氧化系統(tǒng)被氧化成CaSO₄，即石膏。本工藝脫硫效率可以達(dá)到95%以上，適用范圍廣，工藝成熟，運(yùn)行穩(wěn)定，是大中型煤電廠脫硫工藝的首選方法之一。工藝流程見下圖：

 

 

5

 

氧化鎂-七水硫酸鎂回收法煙氣脫硫工藝

 

氧化鎂法脫硫的基本原理與石灰石（石灰）法類同，即以氧化鎂漿液吸收煙氣中的SO₂，主要生成三水和多水亞硫酸鎂，然后經(jīng)氧化生成穩(wěn)定和溶解態(tài)的硫酸鎂，再對(duì)硫酸鎂進(jìn)行提濃結(jié)晶，最后生成MgSO₄·7H₂O成品；其簡(jiǎn)要工藝流程如下圖。

 

 

 

6

 

雙堿法煙氣脫硫工藝

 

雙堿法是用可溶性的堿性清液作為吸收劑在吸收塔中吸收SO₂，然后將大部分吸收液排出吸收塔外再用石灰乳對(duì)吸收液進(jìn)行再生。

 

由于在吸收和吸收液處理中，使用了兩種不同類型的堿，故稱為雙堿法。雙堿法包括了鈉鈣、鎂鈣、鈣鈣等各種不同的雙堿工藝。鈉鈣雙堿法是較為常用的脫硫方法之一，成功應(yīng)用于電站和工業(yè)鍋爐。

 

 

 

7

 

濕式氨法煙氣脫硫工藝

 

氨法脫硫工藝是采用氨作為吸收劑除去煙氣中的SO₂的工藝，該工藝過程一般分成三大步驟：硫吸收、中間產(chǎn)品處理、副產(chǎn)品制造；根據(jù)過程和副產(chǎn)物的不同，又可分為氨-硫銨肥法、氨-磷銨肥法、氨-酸法、氨-亞硫酸銨法等；

該工藝主要由脫硫洗滌系統(tǒng)、濃縮系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)、氨貯存系統(tǒng)、硫酸銨生產(chǎn)系統(tǒng)（若非氨-硫銨法則是于其工藝相對(duì)應(yīng)的副產(chǎn)物制造系統(tǒng)）、電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)等組成。

 

 

8

 

電石渣-石膏法煙氣脫硫工藝

 

電石是有機(jī)合成工業(yè)的重要原料，主要用于生產(chǎn)乙炔，進(jìn)一步生產(chǎn)聚氯乙烯（PVC）、醋酸乙烯（VAc）、氯丁橡膠（CR）等化工產(chǎn)品及金屬加工（切割焊接等）。電石渣是電石生產(chǎn)乙炔時(shí)產(chǎn)生的廢渣，主要成分除Ca(OH)₂外，還含有Fe₂O₃、SiO₂、Al₂O₃等金屬的氧化物、氫氧化物及少量有機(jī)物。

電石渣中含有的大量Ca(OH)₂呈強(qiáng)堿性，是良好的二氧化硫吸收劑。試驗(yàn)結(jié)果表明，電石渣的脫硫能力比商品Ca(OH)₂高20％，而產(chǎn)品成本僅為商品Ca(OH)₂的三分之一。

其工藝流程與石灰石-石膏法基本相同，包含煙氣系統(tǒng)、脫硫劑制備系統(tǒng)、吸收循環(huán)系統(tǒng)、副產(chǎn)物處理及電氣自動(dòng)控制等系統(tǒng)。

 

 

 

干法煙氣脫硫技術(shù)

 

優(yōu)點(diǎn)：

干法煙氣脫硫技術(shù)為氣同反應(yīng)，相對(duì)于濕法脫硫系統(tǒng)來說，設(shè)備簡(jiǎn)單，占地面積小、投資和運(yùn)行費(fèi)用較低、操作方便、能耗低、生成物便于處置、無污水處理系統(tǒng)等。

 

缺點(diǎn)：

但反應(yīng)速度慢，脫硫率低，先進(jìn)的可達(dá)60-80％。但目前此種方法脫硫效率較低，吸收劑利用率低，磨損、結(jié)垢現(xiàn)象比較嚴(yán)重，在設(shè)備維護(hù)方面難度較大，設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性不高，且壽命較短，限制了此種方法的應(yīng)用。

 

分類：

常用的干法煙氣脫硫技術(shù)有活性碳吸附法、電子束輻射法、荷電干式吸收劑噴射法、金屬氧化物脫硫法等。

 

 

1

 

　活性碳吸附法

 

 

原理：

SO2被活性碳吸附并被催化氧化為三氧化硫(SO3)，再與水反應(yīng)生成H2SO4，飽和后的活性碳可通過水洗或加熱再生，同時(shí)生成稀H2SO4或高濃度SO2。

 

可獲得副產(chǎn)品H2SO4，液態(tài)SO2和單質(zhì)硫，即可以有效地控制SO2的排放，又可以回收硫資源。

 

優(yōu)缺點(diǎn)：

該技術(shù)經(jīng)西安交通大學(xué)對(duì)活性炭進(jìn)行了改進(jìn)，開發(fā)出成本低、選擇吸附性能強(qiáng)的ZL30，ZIA0，進(jìn)一步完善了活性炭的工藝，使煙氣中SO2吸附率達(dá)到95.8％，達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。

 

 

2

 

電子束輻射法

 

 

 

原理：

用高能電子束照射煙氣，生成大量的活性物質(zhì)，將煙氣中的SO2和氮氧化物氧化為SO3和二氧化氮(NO2)，進(jìn)一步生成H2SO4和硝酸(NaNO3)，并被氨(NH3)或石灰石(CaCO3)吸收劑吸收

 

 

3

 

荷電干式吸收劑噴射脫硫法(CD．SI):

 

原理：

吸收劑以高速流過噴射單元產(chǎn)生的高壓靜電電暈充電區(qū)，使吸收劑帶有靜電荷，當(dāng)吸收劑被噴射到煙氣流中，吸收劑因帶同種電荷而互相排斥，表面充分暴露，使脫硫效率大幅度提高。

 

優(yōu)點(diǎn)：

此方法為干法處理，無設(shè)備污染及結(jié)垢現(xiàn)象，不產(chǎn)生廢水廢渣，副產(chǎn)品還可以作為肥料使用，無二次污染物產(chǎn)生，脫硫率大于90％，而且設(shè)備簡(jiǎn)單，適應(yīng)性比較廣泛。

 

缺點(diǎn)：

但是此方法脫硫靠電子束加速器產(chǎn)生高能電子；對(duì)于一般的大型企業(yè)來說，需大功率的電子槍，對(duì)人體有害，故還需要防輻射屏蔽，所以運(yùn)行和維護(hù)要求高。四川成都熱電廠建成一套電子脫硫裝置，煙氣中SO2的脫硫達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。

 

 

4

 

金屬氧化物脫硫法：

 

原理：

根據(jù)SO2是一種比較活潑的氣體的特性，氧化錳(MnO)、氧化鋅(ZnO)、氧化鐵(Fe3O4)、氧化銅(CuO)等氧化物對(duì)SO2具有較強(qiáng)的吸附性，在常溫或低溫下，金屬氧化物對(duì)SO2起吸附作用，高溫情況下，金屬氧化物與SO2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成金屬鹽。

 

優(yōu)缺點(diǎn)：

然后對(duì)吸附物和金屬鹽通過熱分解法、洗滌法等使氧化物再生。這是一種干法脫硫方法，雖然沒有污水、廢酸，不造成污染，但是此方法也沒有得到推廣，主要是因?yàn)槊摿蛐时容^低，設(shè)備龐大，投資比較大，操作要求較高，成本高。該技術(shù)的關(guān)鍵是開發(fā)新的吸附劑。

 

以上幾種SO2煙氣治理技術(shù)目前應(yīng)用比較廣泛的，雖然脫硫率比較高，但是工藝復(fù)雜，運(yùn)行費(fèi)用高，防污不徹底，造成二次污染等不足，與我國(guó)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境和諧發(fā)展的大方針不相適應(yīng)，故有必要對(duì)新的脫硫技術(shù)進(jìn)行探索和研究。

 

 

半干法煙氣脫硫技術(shù)

 

 

半干法脫硫包括噴霧干燥法脫硫、半干半濕法脫硫、粉末一顆粒噴動(dòng)床脫硫、煙道噴射脫硫等。

 

 

1

 

干燥噴霧法：

 

 

噴霧干燥脫硫方法是利用機(jī)械或氣流的力量將吸收劑分散成極細(xì)小的霧狀液滴，霧狀液滴與煙氣形成比較大的接觸表面積，在氣液兩相之間發(fā)生的一種熱量交換、質(zhì)量傳遞和化學(xué)反應(yīng)的脫硫方法。

 

一般用的吸收劑是堿液、石灰乳、石灰石漿液等，目前絕大多數(shù)裝置都使用石灰乳作為吸收劑。一般情況下，此種方法的脫硫率65％～85％。

 

優(yōu)點(diǎn)：

脫硫是在氣、液、固三相狀態(tài)下進(jìn)行，工藝設(shè)備簡(jiǎn)單，生成物為干態(tài)的CaSO 、CaSO ，易處理，沒有嚴(yán)重的設(shè)備腐蝕和堵塞情況，耗水也比較少。

 

缺點(diǎn)：

自動(dòng)化要求比較高，吸收劑的用量難以控制，吸收效率不是很高。所以，選擇開發(fā)合理的吸收劑是解決此方法面臨的新難題。

 

 

2

 

半干半濕法：

 

 

原理：　

半干半濕法是介于濕法和干法之間的一種脫硫方法，其脫硫效率和脫硫劑利用率等參數(shù)也介于兩者之間，該方法主要適用于中小鍋爐的煙氣治理。

 

優(yōu)點(diǎn)：

這種技術(shù)的特點(diǎn)是：投資少、運(yùn)行費(fèi)用低，脫硫率雖低于濕法脫硫技術(shù)，但仍可達(dá)到70％tn，并且腐蝕性小、占地面積少，工藝可靠。工業(yè)中常用的半干半濕法脫硫系統(tǒng)與濕法脫硫系統(tǒng)相比，省去了制漿系統(tǒng)，將濕法脫硫系統(tǒng)中的噴入Ca(OH)：水溶液改為噴入CaO或Ca(OH)：粉末和水霧。

 

與干法脫硫系統(tǒng)相比，克服了爐內(nèi)噴鈣法SO2和CaO反應(yīng)效率低、反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)的缺點(diǎn)，提高了脫硫劑的利用率，且工藝簡(jiǎn)單，有很好的發(fā)展前景。

 

 

3

 

粉末一顆粒噴動(dòng)床半千法煙氣脫硫法:

 

技術(shù)原理：

含SO2的煙氣經(jīng)過預(yù)熱器進(jìn)入粉粒噴動(dòng)床，脫硫劑制成粉末狀預(yù)先與水混合，以漿料形式從噴動(dòng)床的頂部連續(xù)噴人床內(nèi)，與噴動(dòng)粒子充分混合，借助于和熱煙氣的接觸，脫硫與干燥同時(shí)進(jìn)行。

 

優(yōu)缺點(diǎn)：

脫硫反應(yīng)后的產(chǎn)物以干態(tài)粉末形式從分離器中吹出。這種脫硫技術(shù)應(yīng)用石灰石或消石灰做脫硫劑。具有很高的脫硫率及脫硫劑利用率，而且對(duì)環(huán)境的影響很小。

 

但進(jìn)氣溫度、床內(nèi)相對(duì)濕度、反應(yīng)溫度之間有嚴(yán)格的要求，在漿料的含濕量和反應(yīng)溫度控制不當(dāng)時(shí)，會(huì)有脫硫劑粘壁現(xiàn)象發(fā)生。

 

 

新興的煙氣脫硫方法

 

 

 

最近幾年，科技突飛猛進(jìn)，環(huán)境問題已提升到法律高度。我國(guó)的科技工作者研制出了一些新的脫硫技術(shù)，但大多還處于試驗(yàn)階段，有待于進(jìn)一步的工業(yè)應(yīng)用驗(yàn)證。

 

 

 

1

 

 

硫化堿脫硫法

 

由Outokumpu公司開發(fā)研制的硫化堿脫硫法主要利用工業(yè)級(jí)硫化納作為原料來吸收SO2工業(yè)煙氣，產(chǎn)品以生成硫磺為目的。

 

反應(yīng)過程相當(dāng)復(fù)雜，有Na2SO4、Na2SO3、Na2S203、S、Na2Sx等物質(zhì)生成，由生成物可以看出過程耗能較高，而且副產(chǎn)品價(jià)值低，華南理工大學(xué)的石林經(jīng)過研究表明過程中的各種硫的化合物含量隨反應(yīng)條件的改變而改變，將溶液pH值控制在5.5—6.5之間，加入少量起氧化作用的添加劑TFS，則產(chǎn)品主要生成Na2S203，過濾、蒸發(fā)可得到附加值高的5H 0·Na2S203，，而且脫硫率高達(dá)97％，反應(yīng)過程為：SO2 Na2S=Na2S203 S。此種脫硫新技術(shù)已通過中試，正在推廣應(yīng)用。

 

 

2

 

膜吸收法

 

以有機(jī)高分子膜為代表的膜分離技術(shù)是近幾年研究出的一種氣體分離新技術(shù)，已得到廣泛的應(yīng)用，尤其在水的凈化和處理方面。中科院大連物化所的金美等研究員創(chuàng)造性地利用膜來吸收脫出SO2氣體，效果比較顯著，脫硫率達(dá)90％。

 

過程是：他們利用聚丙烯中空纖維膜吸收器，以NaOH溶液為吸收液，脫除SO2氣體，其特點(diǎn)是利用多孔膜將氣體SO2氣體和NaOH吸收液分開，SO2氣體通過多孔膜中的孔道到達(dá)氣液相界面處，SO2與NaOH迅速反應(yīng)，達(dá)到脫硫的目的。此法是膜分離技術(shù)與吸收技術(shù)相結(jié)合的一種新技術(shù)，能耗低，操作簡(jiǎn)單，投資少。

 

 

3

 

微生物脫硫技術(shù)

 

根據(jù)微生物參與硫循環(huán)的各個(gè)過程，并獲得能量這一特點(diǎn)，利用微生物進(jìn)行煙氣脫硫，其機(jī)理為：在有氧條件下，通過脫硫細(xì)菌的間接氧化作用，將煙氣中的SO2氧化成硫酸，細(xì)菌從中獲取能量。

 

生物法脫硫與傳統(tǒng)的化學(xué)和物理脫硫相比，基本沒有高溫、高壓、催化劑等外在條件，均為常溫常壓下操作，而且工藝流程簡(jiǎn)單，無二次污染。

 

國(guó)外曾以地?zé)岚l(fā)電站每天脫除5t量的H：S為基礎(chǔ)；計(jì)算微生物脫硫的總費(fèi)用是常規(guī)濕法50％。無論對(duì)于有機(jī)硫還是無機(jī)硫，一經(jīng)燃燒均可生成被微生物間接利用的無機(jī)硫SO2，因此，發(fā)展微生物煙氣脫硫技術(shù)，很具有潛力。四川大學(xué)的王安等人在實(shí)驗(yàn)室條件下，選用氧化亞鐵桿菌進(jìn)行脫硫研究，在較低的液氣比下，脫硫率達(dá)98％。

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