目前最常用的幾種煙氣脫硫技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)
摘要：本文闡述了煙氣脫硫當(dāng)中的幾中脫硫技術(shù)之間的優(yōu)缺點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：煙氣脫硫 高脫硫率工藝 中脫硫率工藝 低脫硫率工藝
前言：
我國(guó)的能源以燃煤為主，占煤炭產(chǎn)量75%的原煤用于直接燃燒，煤燃燒過(guò)程中產(chǎn)生嚴(yán)重污染，如煙氣中CO2是溫室氣體，SOx可導(dǎo)致酸雨形成，NOX也是引起酸雨元兇之一，同時(shí)在一定條件下還可破壞臭氧層以及產(chǎn)生光化學(xué)煙霧等，倫敦正是由于光化學(xué)煙霧的原因，整天被霧所籠罩著，所以才會(huì)有霧都之稱？傊济寒a(chǎn)生的煙氣是造成中國(guó)生態(tài)環(huán)境破壞的最大污染源之一。
中國(guó)的能源消費(fèi)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(guó)總排放量的87%。中國(guó)煤炭一年的產(chǎn)量和消費(fèi)高達(dá)12億噸，SO2的年排放量為2000多噸，預(yù)計(jì)到2010年中國(guó)煤炭量將達(dá)18億噸，如果不采用控制措施，SO2的排放量將達(dá)到3300萬(wàn)噸。據(jù)估算，每削減1萬(wàn)噸SO2的費(fèi)用大約在1億元左右，到2010年，要保持中國(guó)目前的SO2排放量，投資接近1千億元，如果想進(jìn)一步降低排放量，投資將更大。為此1995年國(guó)家頒布了新的《大氣污染防治法》，并劃定了SO2污染控制區(qū)及酸雨控制區(qū)。各地對(duì)SO2的排放控制越來(lái)越嚴(yán)格，并且開(kāi)始實(shí)行SO2排放收費(fèi)制度。
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隨著人們環(huán)境意識(shí)的不斷增強(qiáng)，減少污染源、凈化大氣、保護(hù)人類生存環(huán)境的問(wèn)題正在被億萬(wàn)人們所關(guān)心和重視，尋求解決這一污染措施，已成為當(dāng)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(guó)家的合理規(guī)劃，更需要適合中國(guó)國(guó)情的低費(fèi)用、低耗本的脫硫技術(shù)。
正文：
煙氣脫硫經(jīng)過(guò)了近30年的發(fā)展已經(jīng)成為一種成熟穩(wěn)定的技術(shù)，在世界各國(guó)的燃煤電廠中各種類型的煙氣脫硫裝置已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。從煙氣脫硫技術(shù)的種類來(lái)看，除了濕式洗滌工藝得到了進(jìn)一步的發(fā)展和完善外，其他許多脫硫工藝也進(jìn)行了研究，并有一部分工藝在燃煤電廠得到了使用。煙氣脫硫技術(shù)是控制SO2和酸雨的有效手段之一，根據(jù)脫硫工藝脫硫率的高低，可以分為高脫硫率工藝、中等脫硫率工藝和低脫硫率工藝；最常用是按照吸收劑和脫硫產(chǎn)物的狀態(tài)進(jìn)行分類可以分為三種：濕法煙氣脫硫、半干法煙氣脫硫和干法煙氣脫硫。
濕法煙氣脫硫工藝是采用液體吸收劑洗滌SO2煙氣以脫除SO2。常用方法為石灰/石灰石吸收法、鈉堿法、鋁法、催化氧化還原法等，濕法煙氣脫硫技術(shù)以其脫硫效率高、適應(yīng)范圍廣、鈣硫比低、技術(shù)成熟、副產(chǎn)物石膏可做商品出售等優(yōu)點(diǎn)成為世界上占統(tǒng)治地位的煙氣脫硫方法。但由于濕法煙氣脫硫技術(shù)具有投資大、動(dòng)力消耗大、占地面積大、設(shè)備復(fù)雜、運(yùn)行費(fèi)用和技術(shù)要求高等缺點(diǎn)，所以限制了它的發(fā)展速度。
半干法煙氣脫硫工藝是采用吸收劑以漿液狀態(tài)進(jìn)入吸收塔（洗滌塔），脫硫后所產(chǎn)生的脫硫副產(chǎn)品是干態(tài)的工藝流程。
干法煙氣脫硫工藝是采用吸收劑進(jìn)入吸收塔，脫硫后所產(chǎn)生的脫硫副產(chǎn)品是干態(tài)的工藝流程，干法脫硫技術(shù)與濕法相比具有投資少、占地面積小、運(yùn)行費(fèi)用低、設(shè)備簡(jiǎn)單、維修方便、煙氣無(wú)需再熱等優(yōu)點(diǎn)，但存在著鈣硫比高、脫硫效率低、副產(chǎn)物不能商品化等缺點(diǎn)。
自20世紀(jì)80年代末，經(jīng)過(guò)對(duì)干法脫硫技術(shù)中存在的主要問(wèn)題的大量研究和不斷的改進(jìn)，現(xiàn)在已取得突破性進(jìn)展。有代表性的噴霧干燥法、活性炭法、電子射線輻射法、填充電暈法、荷電干式吸收劑噴射脫硫技術(shù)、爐內(nèi)噴鈣尾部增濕法、煙氣循環(huán)流化床技術(shù)、爐內(nèi)噴鈣循環(huán)流化床技術(shù)等一批新的煙氣脫硫技術(shù)已成功地開(kāi)始了商業(yè)化運(yùn)行，其脫硫副產(chǎn)物脫硫灰已成功地用在鋪路和制水泥混合材料方面。
這一些技術(shù)的進(jìn)步，迎來(lái)了干法、半干法煙氣脫硫技術(shù)的新的快速發(fā)展時(shí)期。
傳統(tǒng)的石灰石/石膏法脫硫與新的干法、半干法煙氣脫硫技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的比較見(jiàn)表1。表1說(shuō)明在脫硫效率相同的條件下，干法、半干法脫硫技術(shù)與濕法相比，在單位投資、運(yùn)行費(fèi)用和占地面積的方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，將成為具有產(chǎn)業(yè)化前景的煙氣脫硫技術(shù)。
本文主要論述了
高脫硫率工藝——濕式洗滌工藝，主要是石灰石—石膏工藝；
中脫硫率工藝——噴霧干燥工藝、爐內(nèi)噴鈣加濕活化工藝、煙氣循環(huán)流化床和電子束照工藝；
低脫硫率工藝——爐內(nèi)噴射工藝和管道噴射工藝。
1．低脫硫率工藝
脫硫率≤70%
低脫硫率工藝主要包括爐內(nèi)噴射工藝和管道噴射工藝。這些工藝的特點(diǎn)是投資費(fèi)用低，但運(yùn)行成本高，在煤中含硫量高。此工藝適用于剩余壽命短或現(xiàn)場(chǎng)安裝空間有限的調(diào)峰機(jī)組的改造。
低脫硫率的煙氣脫硫工藝的特征
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以上表格內(nèi)容是低脫率工藝的二種工藝的特性總結(jié)。
2．中脫硫率工藝
脫硫率70%~90%
中等脫硫技術(shù)包括三種工藝：爐內(nèi)噴鈣加增濕活化工藝（LIFAC），煙氣循環(huán)流化床（CFB，包括噴鈣和常規(guī)）和噴霧干燥工藝。與低脫硫效率的工藝相比，脫硫效率有所提高，運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)減少，設(shè)備較復(fù)雜，因而投資費(fèi)用增加。與高效率的濕法工藝相比具有啟停方便，負(fù)荷跟蹤能力強(qiáng)的特點(diǎn)。適用于燃用中低含硫量的現(xiàn)有機(jī)組的脫硫改造。
(1)LIFAC脫硫技術(shù)是由芬蘭的Tampella公司和IVO公司首先開(kāi)發(fā)成功并投入商業(yè)應(yīng)用的該技術(shù)是將石灰石于鍋爐的800℃～1150℃部位噴入，起到部分固硫作用，在尾部煙道的適當(dāng)部位（一般在空氣預(yù)熱器與除塵器之間）裝設(shè)增濕活化反應(yīng)器，使?fàn)t內(nèi)未反應(yīng)的CaO和水反應(yīng)生成Ca(OH)2,進(jìn)一步吸收SO2,提高脫硫率。
LIFAC技術(shù)是將循環(huán)流化床技術(shù)引入到煙氣脫硫中來(lái)，是其開(kāi)創(chuàng)性工作，目前該技術(shù)脫硫率可達(dá)90％以上，這已在德國(guó)和奧地利電廠的商業(yè)運(yùn)行中得到實(shí)現(xiàn)。
LIFAC技術(shù)具有占地小、系統(tǒng)簡(jiǎn)單、投資和運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)較、無(wú)廢水排放等優(yōu)點(diǎn)，脫硫率為60％～80％；但該技術(shù)需要改動(dòng)鍋爐，會(huì)對(duì)鍋爐的運(yùn)行產(chǎn)生一定影響。我國(guó)南京下關(guān)電廠和紹興錢(qián)清電廠從芬蘭引進(jìn)的LIFAC脫硫技術(shù)和設(shè)備目前已投入運(yùn)行。
(2)爐內(nèi)噴鈣循環(huán)流化床反應(yīng)器脫硫技術(shù)是由德國(guó)Sim-meringGrazPauker/Lurgi
GmbH公司開(kāi)發(fā)的。該技術(shù)的基本原理是：
在鍋爐爐膛適當(dāng)部位噴入石灰石，起到部分固硫作用，在尾部煙道電除塵器前裝設(shè)循環(huán)流化床反應(yīng)器，爐內(nèi)未反應(yīng)的CaO隨著飛灰輸送到循環(huán)流化床反應(yīng)器內(nèi)，在循環(huán)硫化床反應(yīng)器中大顆粒CaO被其中湍流破碎，為SO2反應(yīng)提供更大的表面積，從而提高了整個(gè)系統(tǒng)的脫硫率。
該技術(shù)將循環(huán)流化床技術(shù)引入到煙氣脫硫中來(lái)，是其開(kāi)創(chuàng)性工作，目前該技術(shù)脫硫率可達(dá)90％以上，這已在德國(guó)和奧地利電廠的商業(yè)運(yùn)行中得到證實(shí)。在此基礎(chǔ)上，美國(guó)EEC和德國(guó)Lurgi公司進(jìn)一步合作開(kāi)發(fā)了一種新型煙氣的脫硫裝置。在該工藝中粉狀的Ca(OH)2和水分別被噴入循環(huán)流化床反應(yīng)器內(nèi)，以此代替了爐內(nèi)噴鈣。在循環(huán)流化床反應(yīng)器內(nèi)，吸收劑被增濕活化，并且能充分的循環(huán)利用，而大顆粒吸收劑被其余粒子碰撞破碎，為脫硫反應(yīng)提供更大反應(yīng)表面積。
本工藝流程的脫硫效率可達(dá)95％以上，造價(jià)較低，運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)不高，是一種較有前途的脫硫工藝。
(3)噴霧干燥法煙氣脫硫技術(shù)是一項(xiàng)發(fā)展最成熟的煙道氣脫硫技術(shù)之一。
該技術(shù)采用了旋轉(zhuǎn)噴霧器，投資低于濕法工藝，在全世界范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用，在西歐的德國(guó)、意大利等國(guó)家利用較多。對(duì)中高硫燃料的SO2脫硫率能達(dá)到80-90%。
該技術(shù)的基本原理是由空氣加熱器出來(lái)的煙道氣進(jìn)入噴霧式干燥器中，與高速旋轉(zhuǎn)噴嘴噴出的充分霧化的石灰、副產(chǎn)品泥漿液相接觸，并與其中SOX反應(yīng)，生成粉狀鈣化合物的混合物，再經(jīng)過(guò)除塵器和吸風(fēng)機(jī)，然后再將干凈的煙氣通過(guò)煙囪排出，其反應(yīng)方程式為：
SO2+Ca(OH)2→CaSO3+H2O
SO3+Ca(OH)2→CaSO4+H2O
該技術(shù)一般可分為吸收劑霧化、混合流動(dòng)、反應(yīng)吸收、水汽蒸發(fā)、固性物的分離五個(gè)階段，與其它干燥技術(shù)相比其獨(dú)特之處就在于吸收劑與高溫?zé)煔饨佑|前首先被霧化成了細(xì)小的霧滴，這樣便極大增加了吸收劑的比表面積，使得反應(yīng)吸收及傳熱得以快速進(jìn)行。
該技術(shù)安裝費(fèi)用相對(duì)較低，一般是同等規(guī)模的石膏法煙氣脫硫系統(tǒng)的70%左右。但存在著石灰石用量大、吸收劑利用率低及脫硫后的副產(chǎn)品不能夠再利用的難題，故該技術(shù)意味著要承擔(dān)雙倍的額外費(fèi)用，即必須購(gòu)買(mǎi)更多的石灰石和處理脫硫后的副產(chǎn)品，然后還要將其中的一部分花錢(qián)倒掉。
3.高脫硫率工藝
脫硫率>90%
濕法煙氣脫硫工藝是目前碚硫率最高的FGD技術(shù)，一般在Ca/S為1.05左右，脫硫效率達(dá)到90%以上。濕法工藝包括了許多不同類型的工藝流程，但是使用最多的還是以石灰石作為吸收劑的石灰石/石灰——石膏煙氣碚硫工藝。根據(jù)吸收塔的型式不同，石灰石/石灰——石膏工藝又可分為三類：逆流噴淋塔，順流填料塔和噴射流泡反應(yīng)器。
高脫硫率煙所脫硫工藝的特征
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除上述所說(shuō)的幾種脫硫技術(shù)外還有：電子射線輻射法煙氣脫硫技術(shù)、填充式電暈法煙氣脫硫技術(shù)、荷電干式吸收劑噴射脫硫系統(tǒng)（CDSI）、干式循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)等在煙氣脫硫中都有各自不同的優(yōu)劣。
目前對(duì)現(xiàn)有的機(jī)組進(jìn)行煙氣脫硫技術(shù)改造方面投入了大量的精力，正在多個(gè)領(lǐng)域展開(kāi)研究工作，其中在干法煙氣脫硫方面研究較多的是循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)及電子射線輻射法煙氣脫硫技術(shù)，電暈法煙氣脫硫技術(shù)目前研究的也較多。煙道氣脫硫技術(shù)最顯著改造之一是吸收器規(guī)格的增大，采用單個(gè)吸收器，據(jù)報(bào)道安裝一臺(tái)脫硫裝置可服務(wù)于兩臺(tái)大型鍋爐的煙氣脫硫裝置，以這種方式增大設(shè)備規(guī)格，大大降低了投資成本。研究與開(kāi)發(fā)出一種新的煙氣脫硫裝置是煙氣脫硫技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)之一。其研發(fā)方向?yàn)镾O2脫硫率高、可靠性強(qiáng)、輔助耗電低、采用單個(gè)吸收器、副產(chǎn)品可售或可利用，為保障這些技術(shù)要求，應(yīng)該在脫硫技術(shù)的工藝、設(shè)備和材料方面進(jìn)行進(jìn)一步研究。
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