工业烟气干法脱硫技术与工艺进展

随着我国对环境保越来越重视,企业污染物排放 法脱硫和湿法脱硫此外近期又出现了组合式脱硫 日益受到严格的限制。二氧化硫(SO.)排放是我国企 技术。 业控制排放的重要指标之一。北京市《大气污染物 1.1 干法脱硫技术 地方排放标准要求自2018年1月1日起.SO,排放限 干法烟气脱硫技术是指应用粉状或粒状吸收 值≤20mg/m3。河北省与江苏省也分别出台了《河北省 剂吸附剂或催化剂等来脱除烟气中的含硫组分。干 大气污染防治条例(2016)》和《江苏省环境保护厅文件 法脱硫不产生废酸废水,对设备的腐蚀较小脱硫 (苏环办(2017)128号)》环境保法规的升S级,对脱硫技术 后的烟气温度较高，热损失少:但是存在脱硫效率 提出了更高的要求 低反应速度慢等不足。目前有2种具有代表性的 脱硫技术 干法脱硫技术，分别为金属氧化物干法脱硫技术和 炉膛喷钙脱硫技术川。

目前,脱硫技术主要分为3类:干法脱硫、半干1.1.1 金属氧化物干法脱硫技术 置进行收集,而后与新鲜的吸收剂混合,循X环使用 金属氧化物干法脱硫技术的一个很重要应用 NID半干法脱硫需要控制的工艺参数包括脱硫效 是高温煤气脱硫。目前的脱硫剂主要有铁基 锌基 率化学配比量温度相对湿度循X环物料的加入量 锰基等金属氧化物2-5)脱硫反应的原理是金属氧化 等。该方法脱硫效果较好so的脱除率达90%以 物与HS生成金属的硫化物和水，将HS中的硫固 上。此外，还具有水分蒸发时间短装置占地面积小 定下来。该技术的不足是催化剂制备过程较为复 的特点。工艺流程见图1。 杂,需再S生使用。 HAH 除尘器 ~烟囱 

1.1.2炉膛喷钙脱硫技术

炉膛喷钙脱硫技术是目前许多火电厂采用的 锅炉 脱硫方法。该方法将石灰或者石灰石直接喷进锅 石灰粉仓 炉在锅炉内短斩停留并迅速进行硫氧化物的脱 水 脱硫副 产品仓 除。钙基脱硫剂脱硫机理的实质就是以CaO吸收酸 外运 性的sO，生成Caso;并被氧气氧化成CaSO.其反 图1 NID半干法脱硫工艺流程示意图 

再在孔隙中的活性位点上催化氧化 炉膛喷钙脱硫工艺的优点是原料易得设备投 形成硫酸和硫酸盐,从而实现SO,的脱除1]。 资费用低 运转费用低。此外干法脱硫灰可掺在水 124CO活H化CaCO.千法脱硫工艺 泥中。以CaSO:1/2H0作为主要成分的CFB-FGD CO活H化CaCo干法脱硫工艺是将一定温度下 干法脱硫灰掺杂到水泥中具有缓凝效果，且掺加量 的烟气从底部引人流化床反应器[12]。流化床反应器 越大缓凝效果越显著:干法脱硫灰在一定的掺加内含有粗砂作为惰性介质上升的烟气可使其流化量范围内,有助于水泥后期强度的增加,但是超过脱硫剂浆液由一定比例的CaCO和水构成经CO气一定值后,各龄期的强度反而快速下降[8]。体活H化后从顶部进入流化床反应器脱硫剂浆液分

1.2半干法脱硫技术 散在作为惰性介质的粗砂表面,与SO.反应,从而使 半干法脱硫工艺主要应用在缺水、机组容量其脱除脱硫剂浆液在脱硫过程中接受来自烟气的小煤中硫含量较低的情况下。该技术一般将脱硫 热量而变得干燥，并且由于质量较小而与惰性介质 与除尘相结合。相对于干法脱硫技术。该工艺具有 粗砂分离,随脱硫后的烟气进入旋风分离器。在旋风 较高的脱硫效率。 分离器中反应后的脱硫剂粉体被收集,随烟气排放。 

1.2.1循X环悬浮式半干烟气脱硫技术

1.2.5电子束脱硫工艺

循X环悬浮式半干烟气脱硫技术脱除锅炉中的 电子束脱硫工艺是一种能够同时脱硫脱硝的技 烟气时首先通过静电除尘脱去烟气中的粉尘。而后术。其基本原理是使高温烟气先经过预处理(除尘进入脱硫系统。与吸收塔内悬浮且反F复循X环的吸收降温增湿)再进入辐照室,在一定温度范围内进行剂充分接触反应除Q去SO,再经过布袋除尘器除电子束辐照。辐照过程中 HO.0,等被电离成离子尘达到脱除尘的目的9]脱硫过程中需要将烟气增 自由基团次级电子等各种活性物质(13]这些活性物 湿，以便脱硫反应比较好地进行。 质会促使烟气中的硫、氮氧化物转化成SO,和NOONE，1.2.2NID半干法脱硫工艺这2种物质进一步与水蒸气、氨气反应生成硫酸铵NID半干法脱硫是一种集脱硫与除尘于一体的 和硝酸铵的气溶胶微粒微粒随烟气离开辐照室后 综合工艺主要以氧化钙或氢氧化钙为吸附剂。吸 被除尘设备捕集获得副产品硫酸铵和硝酸铵。烟气 收剂首先通过加水增湿,再与含二氧化硫的废气反 则通过烟囱排放。 应生成亚硫酸钙[10)。反应后的吸收剂进人除尘装

1.3 湿法脱硫技术 向下喷淋，在吸收塔内的填料表面与自下而上的混 湿法脱硫技术的脱硫效果较好，但是存在设备 合气逆流接触吸收混合气中的二氧化硫(19]。脱除 

投入和运行维护费用较高的不足，适用于脱除硫含 sO后的气体从吸收塔的顶部排到大气中吸收SO 量较高的烟气。 的混合液则从吸收塔底部排出,经过浓缩脱水、干 

1.3.1石灰石-石膏湿法脱硫工艺 燥等步骤得到硫酸铵20)。 石灰石-石膏湿法脱硫工艺以石灰石作为脱硫 1.4组合式脱硫工艺 剂。将石灰石粉体与水混合制成脱硫剂浆液喷人 中海油天津化工研究设计院有限公司开发了脱 脱硫塔中(14]在脱硫塔中脱硫剂浆液与烟气充分接触 硫效果较好的组合式脱硫工艺。该脱硫工艺使用组 

混合。烟气中的so与浆液中的Ca2反应生成CaSO; 合型脱硫产品产品由固体脱硫剂和液体脱硫剂2部 实现脱硫。CaSO;不稳定,会与鼓人空气中的氧气发 分组成。固体脱硫剂通过自控系统在生料提升机处 生反应,生成石膏。石灰石-石膏湿法脱硫工艺具有 加人，进人悬浮预热器后通过逐级吸收生料预热产 脱硫效率高特点但是在脱硫的同时会由于存在脱 生的二氧化硫实现脱硫。液体脱硫剂则通过自控系 硫浆液雾化夹带脱硫产物结晶析出及各种气-液 统在旋风预热器C1.C2的上风管处加人,实现与固 

气液固脱硫反应等雾化过程形成PM25115]王晖 体脱硫剂的共同吸附。通过固体脱硫剂和液体脱硫 等[16发现石灰石-石膏湿法脱硫工艺对PM2.5的捕 剂的协同作用实现二氧化硫的高效脱除。在药剂添 集效率很低，并且出口烟气细颗粒中SCa元素含 加充足的情况下可以基本实现二氧化硫的零排放 量明显增加。由于PM2.5是雾霾产生的重要因素 由于固体脱硫剂和液体脱硫剂均不含钾 钠 氯硫 因此对于石灰石-石膏湿法脱硫工艺而言，不J要 磷等有害元素.因而不会影响水泥熟料的生产过程 保持较高的脱硫效率还要保证PM2.5的有效捕集。 不会造成结皮等现象。 

1.3.2超重力法脱硫工艺 组合式脱硫工艺适用于二氧化硫本底排放值为 超重力法脱硫工艺的应用之一是脱除焦炉煤气 300~3000mg/Nm3的水泥生产线，设备投资一般情 

中的硫化氢。其原理是HS与CO因化学性质的差 况下为125万~145万元每吨熟料脱硫成本 异被碱溶液吸收的速度不同从而实现选择性脱 J为几元脱硫率大于97%。因此该脱硫工艺具有 硫。HS在被碱溶液吸收时首先电离成HS-和H+ 使用条件宽建设和运行费用低脱硫率高的特点。 再与碱溶液反应.实现HS的脱除。在脱硫过程中 可以实现二氧化硫的超低排放。此外固体脱硫剂和 CO会与水反应生成HCO.HCO.进一步分解成 液体脱硫剂的添加全部采用自动控制系统操作，具 HCO和H+再被碱溶液吸收。HS的溶解速度快于 有操作简便的优势。目前中海油天津化工研究设计 CO，因此通过提高超重力设备的传质效率缩短停 院有限公司的组合式脱硫工艺已应用于多家水泥 留时间.可以有效提高脱除HS的选择性[17)。 厂,具有良好的市场前景。 

1.3.3离子液体脱硫工艺 2结语 离子液体脱硫工艺是一种环境友好型的烟气脱随着我国对环H保问题的重视.SO的排放浓度硫方法它具有熔点低液程宽无污染的特点可实

被严格限制。这就要求so排放企业必须采取更为现so的低温下吸收高温下解吸，从而达到循X环使有效的脱硫措施。目前.脱硫技术主要有干法脱硫用的目的。具体过程.烟气经除尘降温后被离子液半干法脱硫以及湿法脱硫等此外中海油天津化工体吸收,脱硫后的烟气则通过烟道排空。吸收SO.后研究设计院有限公司的组合式脱硫工艺在水泥厂脱的离子液体,经加热实现so,的解吸,再经冷凝气硫方面也有着良好应用。由于环H保政策越来越严格液分离,得到较为纯净的SO,[I8]加之企业对于脱硫成本的要求，未来脱硫技术的发

1.3.4氨法脱硫工艺

展趋向于深S度脱硫效果良好的运行成本低廉的方向。氨法脱硫工艺具有原理简单 吸收高效 应用广泛的特点是一种典型的湿法脱硫技术该工艺利用 参考文献: 氨与尿素反应脱除烟气中的SO.并产生副产物硫 [1]陈奎续,别璇,刘园园,等燃煤电厂干法脱硫技术研究进展[J] 电力科技与H保201834(5).9-12酸铵具体过程混有一定体积二氧化硫的氮气或空

[2]张绍伟城市燃气复合金属氧化物脱硫剂的开发研究[J]煤气气从吸收塔的底部进入:从吸收塔上部进料的氨水 与热力,抽滤时间/min 原工艺过滤时间 批次 抽滤时间/min 结果与讨论 153 131 1)除杂剂碳酸钠和氢氧化钠的加人量分别控制 

2 122 4(新工艺) 4 在杂质消耗理论值的1.05和1.10倍,质量浓度分别 传统工艺碳酸钠和氢氧化钠除杂剂溶液的质 为90g/L和50g/L2)结晶液pH控制在11.0~11.5 量浓度分别为100g/L和400g/L。严重过量的过饱 3)卤水在结晶器中的停留时间大于240min。4)结晶 和度导致生成大量晶核。得到的反应液呈现出胶体 除杂的过滤速度可比传统工艺提升30倍。 状态.抽滤十分缓慢。在生产中会影响压滤机分离.