工業(yè)煙氣干法脫硫技術(shù)與工藝進展

隨著我國對環(huán)境保越來越重視,企業(yè)污染物排放 法脫硫和濕法脫硫此外近期又出現(xiàn)了組合式脫硫 日益受到嚴格的限制。二氧化硫(SO.)排放是我國企 技術(shù)。 業(yè)控制排放的重要指標之一。北京市《大氣污染物 1.1 干法脫硫技術(shù) 地方排放標準要求自2018年1月1日起.SO,排放限 干法煙氣脫硫技術(shù)是指應用粉狀或粒狀吸收 值≤20mg/m3。河北省與江蘇省也分別出臺了《河北省 劑吸附劑或催化劑等來脫除煙氣中的含硫組分。干 大氣污染防治條例(2016)》和《江蘇省環(huán)境保護廳文件 法脫硫不產(chǎn)生廢酸廢水,對設(shè)備的腐蝕較小脫硫 (蘇環(huán)辦(2017)128號)》環(huán)境保法規(guī)的升S級,對脫硫技術(shù) 后的煙氣溫度較高，熱損失少:但是存在脫硫效率 提出了更高的要求 低反應速度慢等不足。目前有2種具有代表性的 脫硫技術(shù) 干法脫硫技術(shù)，分別為金屬氧化物干法脫硫技術(shù)和 爐膛噴鈣脫硫技術(shù)川。

目前,脫硫技術(shù)主要分為3類:干法脫硫、半干1.1.1 金屬氧化物干法脫硫技術(shù) 置進行收集,而后與新鮮的吸收劑混合,循X環(huán)使用 金屬氧化物干法脫硫技術(shù)的一個很重要應用 NID半干法脫硫需要控制的工藝參數(shù)包括脫硫效 是高溫煤氣脫硫。目前的脫硫劑主要有鐵基 鋅基 率化學配比量溫度相對濕度循X環(huán)物料的加入量 錳基等金屬氧化物2-5)脫硫反應的原理是金屬氧化 等。該方法脫硫效果較好so的脫除率達90%以 物與HS生成金屬的硫化物和水，將HS中的硫固 上。此外，還具有水分蒸發(fā)時間短裝置占地面積小 定下來。該技術(shù)的不足是催化劑制備過程較為復 的特點。工藝流程見圖1。 雜,需再S生使用。 HAH 除塵器 ~煙囪 

1.1.2爐膛噴鈣脫硫技術(shù)

爐膛噴鈣脫硫技術(shù)是目前許多火電廠采用的 鍋爐 脫硫方法。該方法將石灰或者石灰石直接噴進鍋 石灰粉倉 爐在鍋爐內(nèi)短斬停留并迅速進行硫氧化物的脫 水 脫硫副 產(chǎn)品倉 除。鈣基脫硫劑脫硫機理的實質(zhì)就是以CaO吸收酸 外運 性的sO，生成Caso;并被氧氣氧化成CaSO.其反 圖1 NID半干法脫硫工藝流程示意圖 

再在孔隙中的活性位點上催化氧化 爐膛噴鈣脫硫工藝的優(yōu)點是原料易得設(shè)備投 形成硫酸和硫酸鹽,從而實現(xiàn)SO,的脫除1]。 資費用低 運轉(zhuǎn)費用低。此外干法脫硫灰可摻在水 124CO活H化CaCO.千法脫硫工藝 泥中。以CaSO:1/2H0作為主要成分的CFB-FGD CO活H化CaCo干法脫硫工藝是將一定溫度下 干法脫硫灰摻雜到水泥中具有緩凝效果，且摻加量 的煙氣從底部引人流化床反應器[12]。流化床反應器 越大緩凝效果越顯著:干法脫硫灰在一定的摻加內(nèi)含有粗砂作為惰性介質(zhì)上升的煙氣可使其流化量范圍內(nèi),有助于水泥后期強度的增加,但是超過脫硫劑漿液由一定比例的CaCO和水構(gòu)成經(jīng)CO氣一定值后,各齡期的強度反而快速下降[8]。體活H化后從頂部進入流化床反應器脫硫劑漿液分

1.2半干法脫硫技術(shù) 散在作為惰性介質(zhì)的粗砂表面,與SO.反應,從而使 半干法脫硫工藝主要應用在缺水、機組容量其脫除脫硫劑漿液在脫硫過程中接受來自煙氣的小煤中硫含量較低的情況下。該技術(shù)一般將脫硫 熱量而變得干燥，并且由于質(zhì)量較小而與惰性介質(zhì) 與除塵相結(jié)合。相對于干法脫硫技術(shù)。該工藝具有 粗砂分離,隨脫硫后的煙氣進入旋風分離器。在旋風 較高的脫硫效率。 分離器中反應后的脫硫劑粉體被收集,隨煙氣排放。 

1.2.1循X環(huán)懸浮式半干煙氣脫硫技術(shù)

1.2.5電子束脫硫工藝

循X環(huán)懸浮式半干煙氣脫硫技術(shù)脫除鍋爐中的 電子束脫硫工藝是一種能夠同時脫硫脫硝的技 煙氣時首先通過靜電除塵脫去煙氣中的粉塵。而后術(shù)。其基本原理是使高溫煙氣先經(jīng)過預處理(除塵進入脫硫系統(tǒng)。與吸收塔內(nèi)懸浮且反F復循X環(huán)的吸收降溫增濕)再進入輻照室,在一定溫度范圍內(nèi)進行劑充分接觸反應除Q去SO,再經(jīng)過布袋除塵器除電子束輻照。輻照過程中 HO.0,等被電離成離子塵達到脫除塵的目的9]脫硫過程中需要將煙氣增 自由基團次級電子等各種活性物質(zhì)(13]這些活性物 濕，以便脫硫反應比較好地進行。 質(zhì)會促使煙氣中的硫、氮氧化物轉(zhuǎn)化成SO,和NOONE，1.2.2NID半干法脫硫工藝這2種物質(zhì)進一步與水蒸氣、氨氣反應生成硫酸銨NID半干法脫硫是一種集脫硫與除塵于一體的 和硝酸銨的氣溶膠微粒微粒隨煙氣離開輻照室后 綜合工藝主要以氧化鈣或氫氧化鈣為吸附劑。吸 被除塵設(shè)備捕集獲得副產(chǎn)品硫酸銨和硝酸銨。煙氣 收劑首先通過加水增濕,再與含二氧化硫的廢氣反 則通過煙囪排放。 應生成亞硫酸鈣[10)。反應后的吸收劑進人除塵裝

1.3 濕法脫硫技術(shù) 向下噴淋，在吸收塔內(nèi)的填料表面與自下而上的混 濕法脫硫技術(shù)的脫硫效果較好，但是存在設(shè)備 合氣逆流接觸吸收混合氣中的二氧化硫(19]。脫除 

投入和運行維護費用較高的不足，適用于脫除硫含 sO后的氣體從吸收塔的頂部排到大氣中吸收SO 量較高的煙氣。 的混合液則從吸收塔底部排出,經(jīng)過濃縮脫水、干 

1.3.1石灰石-石膏濕法脫硫工藝 燥等步驟得到硫酸銨20)。 石灰石-石膏濕法脫硫工藝以石灰石作為脫硫 1.4組合式脫硫工藝 劑。將石灰石粉體與水混合制成脫硫劑漿液噴人 中海油天津化工研究設(shè)計院有限公司開發(fā)了脫 脫硫塔中(14]在脫硫塔中脫硫劑漿液與煙氣充分接觸 硫效果較好的組合式脫硫工藝。該脫硫工藝使用組 

混合。煙氣中的so與漿液中的Ca2反應生成CaSO; 合型脫硫產(chǎn)品產(chǎn)品由固體脫硫劑和液體脫硫劑2部 實現(xiàn)脫硫。CaSO;不穩(wěn)定,會與鼓人空氣中的氧氣發(fā) 分組成。固體脫硫劑通過自控系統(tǒng)在生料提升機處 生反應,生成石膏。石灰石-石膏濕法脫硫工藝具有 加人，進人懸浮預熱器后通過逐級吸收生料預熱產(chǎn) 脫硫效率高特點但是在脫硫的同時會由于存在脫 生的二氧化硫?qū)崿F(xiàn)脫硫。液體脫硫劑則通過自控系 硫漿液霧化夾帶脫硫產(chǎn)物結(jié)晶析出及各種氣-液 統(tǒng)在旋風預熱器C1.C2的上風管處加人,實現(xiàn)與固 

氣液固脫硫反應等霧化過程形成PM25115]王暉 體脫硫劑的共同吸附。通過固體脫硫劑和液體脫硫 等[16發(fā)現(xiàn)石灰石-石膏濕法脫硫工藝對PM2.5的捕 劑的協(xié)同作用實現(xiàn)二氧化硫的高效脫除。在藥劑添 集效率很低，并且出口煙氣細顆粒中SCa元素含 加充足的情況下可以基本實現(xiàn)二氧化硫的零排放 量明顯增加。由于PM2.5是霧霾產(chǎn)生的重要因素 由于固體脫硫劑和液體脫硫劑均不含鉀 鈉 氯硫 因此對于石灰石-石膏濕法脫硫工藝而言，不J要 磷等有害元素.因而不會影響水泥熟料的生產(chǎn)過程 保持較高的脫硫效率還要保證PM2.5的有效捕集。 不會造成結(jié)皮等現(xiàn)象。 

1.3.2超重力法脫硫工藝 組合式脫硫工藝適用于二氧化硫本底排放值為 超重力法脫硫工藝的應用之一是脫除焦爐煤氣 300~3000mg/Nm3的水泥生產(chǎn)線，設(shè)備投資一般情 

中的硫化氫。其原理是HS與CO因化學性質(zhì)的差 況下為125萬~145萬元每噸熟料脫硫成本 異被堿溶液吸收的速度不同從而實現(xiàn)選擇性脫 J為幾元脫硫率大于97%。因此該脫硫工藝具有 硫。HS在被堿溶液吸收時首先電離成HS-和H+ 使用條件寬建設(shè)和運行費用低脫硫率高的特點。 再與堿溶液反應.實現(xiàn)HS的脫除。在脫硫過程中 可以實現(xiàn)二氧化硫的超低排放。此外固體脫硫劑和 CO會與水反應生成HCO.HCO.進一步分解成 液體脫硫劑的添加全部采用自動控制系統(tǒng)操作，具 HCO和H+再被堿溶液吸收。HS的溶解速度快于 有操作簡便的優(yōu)勢。目前中海油天津化工研究設(shè)計 CO，因此通過提高超重力設(shè)備的傳質(zhì)效率縮短停 院有限公司的組合式脫硫工藝已應用于多家水泥 留時間.可以有效提高脫除HS的選擇性[17)。 廠,具有良好的市場前景。 

1.3.3離子液體脫硫工藝 2結(jié)語 離子液體脫硫工藝是一種環(huán)境友好型的煙氣脫隨著我國對環(huán)H保問題的重視.SO的排放濃度硫方法它具有熔點低液程寬無污染的特點可實

被嚴格限制。這就要求so排放企業(yè)必須采取更為現(xiàn)so的低溫下吸收高溫下解吸，從而達到循X環(huán)使有效的脫硫措施。目前.脫硫技術(shù)主要有干法脫硫用的目的。具體過程.煙氣經(jīng)除塵降溫后被離子液半干法脫硫以及濕法脫硫等此外中海油天津化工體吸收,脫硫后的煙氣則通過煙道排空。吸收SO.后研究設(shè)計院有限公司的組合式脫硫工藝在水泥廠脫的離子液體,經(jīng)加熱實現(xiàn)so,的解吸,再經(jīng)冷凝氣硫方面也有著良好應用。由于環(huán)H保政策越來越嚴格液分離,得到較為純凈的SO,[I8]加之企業(yè)對于脫硫成本的要求，未來脫硫技術(shù)的發(fā)

1.3.4氨法脫硫工藝

展趨向于深S度脫硫效果良好的運行成本低廉的方向。氨法脫硫工藝具有原理簡單 吸收高效 應用廣泛的特點是一種典型的濕法脫硫技術(shù)該工藝利用 參考文獻: 氨與尿素反應脫除煙氣中的SO.并產(chǎn)生副產(chǎn)物硫 [1]陳奎續(xù),別璇,劉園園,等燃煤電廠干法脫硫技術(shù)研究進展[J] 電力科技與H保201834(5).9-12酸銨具體過程混有一定體積二氧化硫的氮氣或空

[2]張紹偉城市燃氣復合金屬氧化物脫硫劑的開發(fā)研究[J]煤氣氣從吸收塔的底部進入:從吸收塔上部進料的氨水 與熱力,抽濾時間/min 原工藝過濾時間 批次 抽濾時間/min 結(jié)果與討論 153 131 1)除雜劑碳酸鈉和氫氧化鈉的加人量分別控制 

2 122 4(新工藝) 4 在雜質(zhì)消耗理論值的1.05和1.10倍,質(zhì)量濃度分別 傳統(tǒng)工藝碳酸鈉和氫氧化鈉除雜劑溶液的質(zhì) 為90g/L和50g/L2)結(jié)晶液pH控制在11.0~11.5 量濃度分別為100g/L和400g/L。嚴重過量的過飽 3)鹵水在結(jié)晶器中的停留時間大于240min。4)結(jié)晶 和度導致生成大量晶核。得到的反應液呈現(xiàn)出膠體 除雜的過濾速度可比傳統(tǒng)工藝提升30倍。 狀態(tài).抽濾十分緩慢。在生產(chǎn)中會影響壓濾機分離.