14種煙氣脫硫技術(shù)

國內(nèi)外已經(jīng)建成的煙氣脫硫設(shè)施以燃煤電廠居多，脫硫技術(shù)的研究也以電廠為主，石油煉化企業(yè)脫硫技術(shù)研究可在一定程度上借鑒電廠煙氣脫硫已有的成熟技術(shù)。目前，按副產(chǎn)物的形態(tài)，煙氣脫硫技術(shù)可分為濕法、干法、半干法三種。

濕法煙氣脫硫技術(shù)（WFGD）

　　吸收劑在液態(tài)下與SO2反應(yīng)，脫硫產(chǎn)物也為液態(tài)。該法脫硫效率高、運行穩(wěn)定，但投資和運行維護費用高、系統(tǒng)復(fù)雜、脫硫后產(chǎn)物較難處理、易造成二次污染。

　　濕法煙氣脫硫技術(shù)優(yōu)點： 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，占脫硫總裝機容量的 80% 以上。缺點：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，投資和運行費用高、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。

石灰石/石灰-石膏法

　　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（CaO3S） 可以拋棄， 也可以氧化為硫酸鈣（ CaSO4），以石膏形式回收。這是目前世界上技術(shù)最成熟、運行狀況最穩(wěn)定的脫硫工藝， 脫硫效率達到 90% 以上。

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。

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， 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。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)。

干法煙氣脫硫技術(shù)（DFGD）

　　脫硫吸收和產(chǎn)物處理均在干狀態(tài)下進行。該法系統(tǒng)簡單、無污水和廢酸排出、設(shè)備腐蝕小、運行費用低，但脫硫效率較低。

　　干法煙氣脫硫技術(shù)優(yōu)點：干法煙氣脫硫技術(shù)為氣同反應(yīng)，相對于濕法脫硫系統(tǒng)來說，具有設(shè)備簡單、占地面積小、投資和運行費用較低、操作方便、能耗低、生成物便于處置、無污水處理系統(tǒng)等優(yōu)點。缺點： 反應(yīng)速度慢，脫硫率低，先進的可達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)備維護方面難度較大，設(shè)備運行的穩(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)有活性炭吸附法、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。典型的干法脫硫系統(tǒng)是將脫硫劑(如石灰石、白云石或消石灰)直接噴入爐內(nèi)。以石灰石為例，在高溫下煅燒時，脫硫劑煅燒后形成多孔的氧化鈣顆粒，它和煙氣中的 SO2反應(yīng)生成硫酸鈣，達到脫硫的目的。

活性炭吸附法

　　原理：SO2被活性炭吸附并被催化氧化為三氧化硫（SO3），再與水反應(yīng)生成 H2SO4， 飽和后的活性炭可通過水洗或加熱再生，同時生成稀H2SO4或高濃度SO2?？色@得副產(chǎn)品H2SO4， 液態(tài)SO2和單質(zhì)S，即可以有效地控制SO2的排放，又可以回收硫資源。該技術(shù)經(jīng)西安交通大學(xué)對活性炭進行了改進，開發(fā)出成本低、選擇吸附性能強的ZL30，ZIA0，進一步完善了活性炭的工藝，使煙氣中SO2吸附率達到 95.8%，達到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。

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），進一步生成H2SO4和硝酸（NaNO3），并被氨（NH3）或石灰石（CaCO3）吸收劑吸收。

荷電干式吸收劑噴射脫硫法

　　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。此方法為干法處理，無設(shè)備污染及結(jié)垢現(xiàn)象，不產(chǎn)生廢工業(yè)煙氣脫硫技術(shù)研究進展水廢渣， 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)備簡單，適應(yīng)性比較廣泛。但是此方法脫硫靠電子束加速器產(chǎn)生高能電子；對于一般的大型企業(yè)來說，需大功率的電子槍，對人體有害，故還需要防輻射屏蔽，所以運行和維護要求高。四川成都熱電廠建成一套電子脫硫裝置，煙氣中SO2的脫硫達到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。

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SO2具有較強的吸附性，在常溫或低溫下，金屬氧化物對 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。然后對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，主要是因為脫硫效率比較低，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，雖然脫硫率比較高， 但是工藝復(fù)雜，運行費用高，防污不徹底，造成二次污染等不足，與我國實現(xiàn)經(jīng)濟和環(huán)境和諧發(fā)展的大方針不相適應(yīng)，故有必要對新的脫硫技術(shù)進行探索和研究。

半干法煙氣脫硫技術(shù)（SDFGD）

　　半干法煙氣脫硫技術(shù)（SDFGD）半干法吸取了濕法和干法的優(yōu)點，脫硫劑在濕態(tài)下脫硫，脫硫產(chǎn)物以干態(tài)排出。該法既具有濕法脫硫反應(yīng)速度快、脫硫效率高的優(yōu)點，又具有干法無污水和廢酸排出、硫后產(chǎn)物易于處理的優(yōu)點。

　　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- 顆粒噴動床脫硫、煙道噴射脫硫等。

噴霧干燥脫硫法

　　是利用機械或氣流的力量將吸收劑分散成極細小的霧狀液滴，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% 。其優(yōu)點：脫硫是在氣、液、固三相狀態(tài)下進行，工藝設(shè)備簡單，生成物為干態(tài)的CaSO4、CaSO4，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：自動化要求比較高，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。

半干半濕法

　　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。這種技術(shù)的特點是: 投資少、運行費用低，脫硫率雖低于濕法脫硫技術(shù)，但仍可達到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）2：水溶液改為噴入CaO或Ca（OH）2 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)時間長的缺點，提高了脫硫劑的利用率，且工藝簡單，有很好的發(fā)展前景。

粉末- 顆粒噴動床脫硫法

　　技術(shù)原理：含SO2的煙氣經(jīng)過預(yù)熱器進入粉粒噴動床，脫硫劑制成粉末狀預(yù)先與水混合， 以漿料形式從噴動床的頂部連續(xù)噴入床內(nèi)，與噴動粒子充分混合，借助于和熱煙氣的接觸， 脫硫與干燥同時進行。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，而且對環(huán)境的影響很小。但進氣溫度、床內(nèi)相對濕度、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， 會有脫硫劑粘壁現(xiàn)象發(fā)生。

煙道噴射半干法

　　煙氣脫硫該方法利用鍋爐與除塵器之間的煙道作為反應(yīng)器進行脫硫，不需要另外加吸收容器，使工藝投資大大降低，操作簡單，需場地較小，適合于在我國開發(fā)應(yīng)用。半干法煙道噴射煙氣脫硫即往煙道中噴人吸收劑漿液，漿滴邊蒸發(fā)邊反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物以干態(tài)粉末出煙道。

新脫硫技術(shù)

　　脫硫新技術(shù)最近幾年，科技突飛猛進， 環(huán)境問題已提升到法律高度。我國的科技工作者研制出了一些新的脫硫技術(shù)，但大多還處于試驗階段，有待于進一步的工業(yè)應(yīng)用驗證。

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5H20˙Na2S203，而且脫硫率高達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。

膜吸收法

　　以有機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氣液相界面處，SO2與 NaOH 迅速反應(yīng)，達到脫硫的目的。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，操作簡單，投資少。

微生物脫硫技術(shù)

　　根據(jù)微生物參與硫循環(huán)的各個過程，并獲得能量這一特點，利用微生物進行煙氣脫硫，其機理為: 在有氧條件下，通過脫硫細菌的間接氧化作用，將煙氣中的SO2氧化成硫酸，細菌從中獲取能量。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，而且工藝流程簡單，無二次污染。國外曾以地?zé)岚l(fā)電站每天脫除5t 量的H2S為基礎(chǔ);計算微生物脫硫的總費用是常規(guī)濕法50%。無論對于有機硫還是無機硫，一經(jīng)燃燒均可生成被微生物間接利用的無機硫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)的王安等人在實驗室條件下，選用氧化亞鐵桿菌進行脫硫研究，在較低的液氣比下，脫硫率達 98% 。