隨著工業的發展和人們生活水平的提高，對能源的渴求也不斷增加，燃煤煙氣中的SO2已經成為大氣污染的主要原因。減少SO2污染已成為當今大氣環境治理的當務之急。不少煙氣脫硫工藝已經在工業中廣泛套用，其對各類鍋爐和焚燒爐尾氣的治理也具有重要的現實意義。本文對幾種常用的煙氣脫硫技術進行了探討分析。
基本介紹
- 中文名：煙氣脫硫方法
- 類型：石膏濕法煙氣脫硫工藝
- 特點：脫硫效率高
- 性質：方法
工藝類別,行業展望,
工藝類別
煙氣脫硫（FGD）是工業行業大規模套用的、有效的脫硫方法。按照硫化物吸收劑及副產品的形態，脫硫技術可分為乾法、半乾法和濕法三種。乾法脫硫工藝主要是利用固體吸收劑去除煙氣中的SO2，一般把石灰石細粉噴入爐膛中，使其受熱分解成CaO，吸收煙氣中的SO2，生成CaSO3，與飛灰一起在除塵器收集或經煙囪排出。濕法煙氣脫硫是採用液體吸收劑在離子條件下的氣液反應，進而去除煙氣中的SO2，系統所用設備簡單， 運行穩定可靠，脫硫效率高。乾法脫硫的最大優點是治理中無廢水、廢酸的排出，減少了二次污染；缺點是脫硫效率低，設備龐大。濕法脫硫採用液體吸收劑洗滌煙氣以除去SO2，所用設備比較簡單，操作容易，脫硫效率高；但脫硫後煙氣溫度較低，設備的腐蝕較乾法嚴重。
石灰石（石灰）-石膏濕法煙氣脫硫工藝
石灰石（石灰）濕法脫硫技術由於吸收劑價廉易得，在濕法FGD領域得到廣泛的套用。
以石灰石為吸收劑反應機理為：
吸收：SO2（g）→ SO2（L）+H2O → H++HSO3- → H+ +SO32-
溶解：CaCO3（s）+H+ → Ca2++HCO3-
中和：HCO3- +H+ →CO2（g）+H2O
氧化：HSO3-+1/2O2→SO32-+H+
SO32- +1/2O2→SO42-
結晶：Ca2++SO42- +1/2H2O →CaSO4·1/2H2O（s）
該工藝的特點是脫硫效率高（>95%）、吸收劑利用率高（>90%）、能適應高濃度SO2煙氣條件、鈣硫比低（一般<1.05） 、脫硫石膏可以綜合利用等。缺點是基建投資費用高、水消耗大、脫硫廢水具有腐蝕性等。
以石灰石為吸收劑反應機理為：
吸收：SO2（g）→ SO2（L）+H2O → H++HSO3- → H+ +SO32-
溶解：CaCO3（s）+H+ → Ca2++HCO3-
中和：HCO3- +H+ →CO2（g）+H2O
氧化：HSO3-+1/2O2→SO32-+H+
SO32- +1/2O2→SO42-
結晶：Ca2++SO42- +1/2H2O →CaSO4·1/2H2O（s）
該工藝的特點是脫硫效率高（>95%）、吸收劑利用率高（>90%）、能適應高濃度SO2煙氣條件、鈣硫比低（一般<1.05） 、脫硫石膏可以綜合利用等。缺點是基建投資費用高、水消耗大、脫硫廢水具有腐蝕性等。
海水煙氣脫硫
海水煙氣脫硫工藝是利用海水的鹼度達到脫除煙氣中二氧化硫的一種脫硫方法。脫硫過程不需要添加任何化學藥劑，也不產生固體廢棄物，脫硫效率>92%，運行及維護費用較低。煙氣經除塵器除塵後，由增壓風機送入氣-氣換熱器降溫，然後送入吸收塔。在脫硫吸收塔內，與來自循環冷卻系統的大量海水接觸，煙氣中的二氧化硫被吸收反應脫除，海水經氧化後排放。脫除二氧化硫後的煙氣經換熱器升溫，由煙道排放。
海水煙氣脫硫工藝受地域限制，僅適用於有豐富海水資源的工程，特別適用於海水作循環冷卻水的火電廠，但需要妥善解決吸收塔內部、吸收塔排水管溝及其後部煙道、煙囪、曝氣池和曝氣裝置的防腐問題。其工藝流程見圖1。
海水煙氣脫硫工藝受地域限制，僅適用於有豐富海水資源的工程，特別適用於海水作循環冷卻水的火電廠，但需要妥善解決吸收塔內部、吸收塔排水管溝及其後部煙道、煙囪、曝氣池和曝氣裝置的防腐問題。其工藝流程見圖1。
噴霧乾燥工藝
噴霧乾燥工藝（SDA）是一種半乾法煙氣脫硫技術，其市場占有率僅次於濕法。該法是將吸收劑漿液Ca(OH)2在反應塔內噴霧，霧滴在吸收煙氣中SO2的同時被熱煙氣蒸發，生成固體並由除塵器捕集。當鈣硫比為1.3～1.6時，脫硫效率可達80%～90%。半乾法FGD技術兼乾法與濕法的一般特點。其主要缺點是利用消石灰乳作為吸收劑，系統易結垢和堵塞，而且需要專門設備進行吸收劑的製備，因而投資費用偏大；脫硫效率和吸收劑利用率也不如石灰石/石膏法高。
噴霧乾燥技術在燃用低硫和中硫煤的中小容量機組上套用較多。國內於1990年1月在白馬電廠建成了一套中型試驗裝置。後來許多機組也採用此脫硫工藝，技術已基本成熟。
噴霧乾燥技術在燃用低硫和中硫煤的中小容量機組上套用較多。國內於1990年1月在白馬電廠建成了一套中型試驗裝置。後來許多機組也採用此脫硫工藝，技術已基本成熟。
電子束煙氣脫硫工藝（EBA法）
電子束輻射技術脫硫工藝是一種乾法脫硫技術，是一種物理方法和化學方法相結合的高新技術。該工藝的流程是由排煙預除塵、煙氣冷卻、氨的沖入、電子束照射和副產品捕集工序組成。鍋爐所排出的煙氣，經過集塵器的粗濾處理之後進入冷卻塔，在冷卻塔內噴射冷卻水，將煙氣冷卻到適合於脫硫、脫硝處理的溫度（約70℃）。煙氣的露點通常約為50℃。通過冷卻塔後的煙氣流進反應器，注入接近化學計量比的氨氣、壓縮空氣和軟水混合噴入，加入氨的量取決於SOx和NOx濃度，經過電子束照射後，SOx和NOx在自由基的作用下生成中間物硫酸和硝酸。然後硫酸和硝酸與共存的氨進行中和反應，生成粉狀顆粒硫酸銨和硝酸銨的混合體。脫硫率可達90%以上，脫硝率可達80%以上。此外，還可採用鈉基、鎂基和氨作吸收劑，一般反應所生成的硫酸銨和硝酸銨混合微粒被副成品集塵器分離和捕集，經過淨化的煙氣升壓後向大氣排放。
煙氣循環流化床脫硫工藝（CFB-FGD）
20世紀80年代末，德國的魯奇（LURGI）公司開發了一種新的乾法脫硫工藝，成為煙氣循環流化床脫硫工藝（CFB-FGD）。這種工藝以循環流化床原理為基礎，通過吸收劑的多次再循環，使吸收劑與煙氣接觸的時間長達半小時以上，大大提高了吸收劑的利用率，其不但具有乾法工藝的許多優點，如流程簡單，占地少，投資小以及副產品可以綜合利用等，而且能在很低的鈣硫比情況下（Ca/S=1.1~1.2）達到甚至超過濕法工藝的脫硫效率（95%以上）。
CFB工藝
CFB工藝流程由吸收劑製備、吸收塔、吸收劑再循環、除塵器以及控制系統等部分組成，未經處理的鍋爐煙氣從流化床的底部進入。流化床的底部接有文丘里裝置，煙氣經文丘里管後速度加快，並與很細的吸收劑粉末互相結合。顆粒之間，氣體與顆粒之間產生劇烈的摩擦。吸收劑與SO2反應，生成亞硫酸鈣和硫酸鈣。
經脫硫後帶有大量固體顆粒的煙氣由吸收塔的頂部排出，進入吸收劑再循環除塵器中，該除塵器可以是機械式，也可以是電氣除塵器前的機械式預除塵器。煙氣中的大部分固體顆粒都分離出來，經過一個中間灰倉返回吸收塔。由於大部分顆粒都循環許多次，因此吸收劑的滯留時間很長，一般可達30分鐘以上。中間灰倉的一部分灰根據吸收劑的供給量以及除塵效率，按比例排出固體再循環迴路，送到灰倉待外運。工藝流程見圖2。
經脫硫後帶有大量固體顆粒的煙氣由吸收塔的頂部排出，進入吸收劑再循環除塵器中，該除塵器可以是機械式，也可以是電氣除塵器前的機械式預除塵器。煙氣中的大部分固體顆粒都分離出來，經過一個中間灰倉返回吸收塔。由於大部分顆粒都循環許多次，因此吸收劑的滯留時間很長，一般可達30分鐘以上。中間灰倉的一部分灰根據吸收劑的供給量以及除塵效率，按比例排出固體再循環迴路，送到灰倉待外運。工藝流程見圖2。
從再循環除塵器排出的煙氣如不能滿足排放標準的要求，則需要再安裝一個除塵器。經除塵後的潔淨的煙氣通過引風機、煙囪排入大氣。
吸收劑一般為Ca(OH)2乾粉，顆粒很細，在10μm以下。脫硫時，吸收劑輸入硫化床吸收塔，同時還要噴入一定量的水以提高脫硫效率。這樣可以使噴水後的煙氣溫度與水露點十分接近，在多種運行條件下達到很高的脫硫效率。
吸收劑一般為Ca(OH)2乾粉，顆粒很細，在10μm以下。脫硫時，吸收劑輸入硫化床吸收塔，同時還要噴入一定量的水以提高脫硫效率。這樣可以使噴水後的煙氣溫度與水露點十分接近，在多種運行條件下達到很高的脫硫效率。
CFB工藝的副產品呈乾粉狀，其化學組分與噴霧乾燥工藝的副產品相似，主要由飛灰、CaCO3、CaSO4以及未反應的Ca(OH)2等構成。其處置方法也與噴霧乾燥工藝的副產品基本相同。CFB工藝的副產品加水後會固化， 屈服強度可達15～18N/mm2，滲透率與粘土類似，約為3×10-11 ，壓實密度為1.28g/cm3，如能進一步加以開發， 可成為良好的建材工業原料。
典型的脫硫灰飛的成分為：飛灰約60%～70%；CaCO3為7%～12%；Ca(OH)2為2%～4%；CaSO3為12%～18%；CaSO4為2%～5%；水<1%。
典型的脫硫灰飛的成分為：飛灰約60%～70%；CaCO3為7%～12%；Ca(OH)2為2%～4%；CaSO3為12%～18%；CaSO4為2%～5%；水<1%。
CFB-FGD工藝以區別於傳統脫硫工藝的特點在脫硫行業中具有良好的套用前景。CFB-FGD工藝系統簡單， 可靠性高；脫硫效率高；煙氣負荷變化時，系統仍可能正常工作；脫硫副產品呈乾粉狀，沒有大量廢水，利於綜合利用；基本上不存在像濕法吸收塔中出現的嚴重腐蝕、結垢與堵塞等問題；可以脫除部分重金屬，特別是可以脫除一部分汞，對煙氣的進一步治理很有意義。
行業展望
脫硫技術一直是環境保護工作中一個令人關注的重要課題。
主流的脫硫工藝今後仍將被國內外廣泛套用。受技術條件及經濟成本的制約，石灰石－石膏濕法、噴霧乾燥工藝是適合各種脫硫要求的首選工藝。而電子束法和海水脫硫等工藝因處於試驗研究階段或者套用地域受到限制，所以市場分額有限，但在局部地區將有所發展。 CFB-FGD會成為今後焚燒煙氣脫硫重要的技術手段之一。此技術在國外已成功商業化，市場前景看好。
主流的脫硫工藝今後仍將被國內外廣泛套用。受技術條件及經濟成本的制約，石灰石－石膏濕法、噴霧乾燥工藝是適合各種脫硫要求的首選工藝。而電子束法和海水脫硫等工藝因處於試驗研究階段或者套用地域受到限制，所以市場分額有限，但在局部地區將有所發展。 CFB-FGD會成為今後焚燒煙氣脫硫重要的技術手段之一。此技術在國外已成功商業化，市場前景看好。
