脱硫工艺技术

　　通过对国内外脱硫技术以及国内电力行业引进脱硫工艺试点单位情况的分析研究，目前脱硫方法一般可划分为干法、半干法、湿式脱硫等。

　　其中煤燃烧后脱硫，又称烟气脱硫，简称FGD。在FGD技术中，按脱硫剂的种类划分，可主要分为以下几种方法：钠碱法、钠/钙双碱法、石灰石-石膏法、氨法、半干法等。

　　湿法烟气脱硫是采用碱性溶液吸收剂洗涤烟气以除去烟气中的SO₂，湿法脱硫是目前实际运用中应用，工艺应用最多的脱硫方法，约占世界上现有烟气脱硫装置的90%。由于该反应为气液反应，故具有脱硫反应速度快，效率高，脱硫剂利用率高等特点。

　　一、钠碱法脱硫工艺介绍

　　钠碱法脱硫工艺相对其他脱硫工艺简单，投资少。主要适合于小型的燃煤锅炉(或烟气量较小)的项目，由于钠基脱硫效率高，所以小型脱硫项目比较容易接受。

　　钠碱法是以Na₂CO₃或NaOH溶液为吸收剂吸收烟气中的SO₂和NO_X，处理吸收反应的吸收液将被再生还原后送回吸收塔循环使用。

　　带有杂质、废碴的溶液在循环池达到一定浓度后，应更换沉降池

　　内溶液并进行清池或排渣。

　　钠碱法原理如下:

　　吸收反应SO₂溶解 SO₂(气)→SO₂(液)
SO₂(液)+H2O==HSO₃-+H⁺
HSO₃- ==H+ SO₃^2-
2NaOH+SO₂==Na₂SO₃+H₂O
Na₂CO₃+SO₂==Na₂SO₃+CO₂
Na₂CO₃+SO₂+H₂O==2NaHSO₃

　　该过程中由于采用钠碱作为吸收液，因此吸收系统中不会产生结垢和沉淀物。

　　二、双碱法脱硫工艺技术介绍

　　1.概述双碱法（NaOH/Ca(OH)₂）是利用钠盐易溶于水，在吸收塔内部采用钠碱吸收SO₂。吸收后的脱硫液在再生池内利用廉价的石灰进行再生，从而使得钠离子循环吸收利用。该工艺综合石灰法和钠碱法的特点，解决了石灰法塔内易结垢的问题，又具备钠碱法吸收效率高的优点。

　　脱硫副产物为业硫酸钙或硫酸钙（氧化后），亚硫酸钙配以合成树脂可生产一种称为钙塑的新型复合材料；或将其氧化后制成石膏；或者直接将其与粉煤灰混合，可增加粉煤灰的塑性，增加粉煤灰作为铺路底层垫层材料的强度。与氧化镁法相比，钙盐不具污染性，因此不产生废渣二次污染。

　　目前湿法脱硫技犬应用厂泛，占有FGD装置总量的90%以上。其中双碱法由于脱硫工艺简单，运行稳定性好，脱硫效率高，脱硫成本低，适合我国国情，因而在我国应用较为广泛。

　　2.工艺流程

　　3.工艺说明

　　双碱法是中小型锅炉应用较广的烟气脱硫技术，是为了克服石灰石-石膏法容易结垢的缺点而发展起来的。双碱法种类较多，的是钠钙双碱法。

　　钠-钙双碱法【Na₂CO₃一Ca(OH)₂】采用纯碱吸收SO₂，石灰还原再生，再生后吸收剂循环使用，无废水排放。

　　脱硫液采用外循环吸收方式。吸收了SO₂的脱硫液流入再生池，与新来的石灰水进行再生反应，反应后的浆液流入沉淀池，当一个沉淀池沉淀物集到一定程度时，然后由污泥泵提出进入压滤机进行有效压滤，废渣晾干后外运处理。循环池内经再生和沉淀后的上清液由循环泵打入脱硫塔循环使用。

　　另外，由于渣带水会使脱硫液损失一部分钠离子，故需在清液池内补充少量纯碱。

　　基本化学原理可分为脱硫过程和再生过程两部分。

　　在塔内吸收SO₂

　　（1）Na₂CO₃+SO₂=Na₂SO₃+CO₂

　　（2）2NaOH+SO₂=Na₂SO₃+H₂O

　　（3）Na₂SO₃+SO₂+H₂O=2NaHSO₃

　　以上三式视吸收液酸碱度不同而异，碱性较高时（PH>9）以（2）式为主要反应；碱性稍微降低时以（1）式为主要反应；碱性到中性

　　甚至酸性时（5

　　用消石灰再生

　　Ca(OH)₂+Na₂SO₃=2NaOH+CaSO₃

　　Ca(OH)₂+2NaHSO₃=Na₂SO₃+CaSO₃+2H2O

　　在石灰浆液(石灰达到达饱和状况)中，NaHSO₃很快与Ca(OH)₂反应从而释放出【Na⁺】，【SO₃^2-】与【Ca²⁺】反应，反应生成的CaSO₃以半水化合物形式沉淀下来从而使【Na⁺】得到再生。Na₂CO₃只是一种启动碱，启动后实际上消耗的是石灰，理论上不消耗纯碱（只是清渣时会带走一些，因而有少量损耗）再生的NaOH和Na₂SO₃等脱硫剂循环使用。

　　工程示范

　　三、石灰石膏法脱硫工艺技术介绍

　　1.工艺说明

　　燃煤烟气经布袋或静电除尘后进入吸收塔。在吸收塔内烟气向上流动且被向下流动的循环浆液以逆流方式洗涤。循环浆液则通过喷浆层内设置的喷嘴喷射到吸收塔中，以便脱除SO₂、S0₃、HCL和HF，与此同时在氧化风机及氧化喷枪的处理下反应的副产物被导入的空气氧化为石膏（CaSO₄•2H₂O），并消耗作为吸收剂的石灰石。循环浆液通过浆液循环泵向上输送到喷淋层中，通过喷嘴进行雾化，可使气体和液体得以充分接触。每个泵通常与其各自的喷淋层相连接，即通常采用单元制。

　　在吸收塔中，石灰石与二氧化硫反应生成石膏，这部分石膏浆液通过石膏浆液泵排出，进入石膏脱水系统。脱水系统主要包括石膏水力旋流器(作为一级脱水设备)和真空皮带脱水机。

　　经过净化处理的烟气流经两级除雾器除雾，在此处将清洁烟气中所携带的浆液雾滴去除。同时按特定程序不时地用工艺水对除雾器进行冲洗。进行除雾器冲洗有两个目的，一是防止除雾器堵塞，二是冲洗水同时作为补充水，稳定吸收塔液位。

　　在吸收塔出口，烟气一般被冷却到46-55℃左右，且为水蒸气所饱和。通过GGH(可选)将烟气加热到80℃以上，以提高烟气的抬升高度和扩散能力。

　　最后洁净的烟气通过烟道进入烟囱排向大气。

　　2.工艺流程图

　　四、氨法脱硫工艺技术介绍

　　1、工作原理

　　氨水洗涤法脱硫工艺（简称：氨法脱硫）与石灰-石膏法脱硫工艺类似，它是以液氨或氨水作为脱硫剂的一种*、高效、经济的脱硫系统。在吸收塔内，吸收溶液与烟气接触混合，烟气中的二氧化硫与溶液中的(NH₄)₂SO₃和NH₄HSO₃进行化学反应从而被脱除，最终反应产物为硫酸铵晶体。

　　2、反应过程

　　（1）吸收

　　SO₂+(NH₄)2SO₃+H₂O→2NH₄HSO₃

　　（2）中和

　　NH₃+NH₄HSO₃→(NH₄)2SO₃

　　（3）氧化

　　2(NH₄)SO₃+O2→2(NH₄)2SO₄

　　3、系统组成

　　脱硫系统主要由烟气系统、吸收塔系统、吸收剂制备系统、浓缩塔系统、副产品处理系统、废水处理系统、公用系统(工艺水、压缩空气、事故浆液罐系统等)、电气控制系统等几部分组成。

　　4、工艺流程

　　五、工艺说明

　　来自于锅炉或窑炉的烟气经过布袋或静电除尘后在引风机作用下进入浓缩塔、吸收塔。吸收塔为逆流喷淋空塔结构，集吸收、氧化功能于一体，上部为吸收区，下部为氧化区，烟气与吸收塔内的循环浆液逆向接触。系统一般装2—3台浆液循环泵，每台循环泵对应一层雾化喷淋层。当只有一台机组运行时或负荷较小时，可以停运1层喷淋层，此时系统仍保持较高的液气比，从而可达到所需的脱硫效果。吸收区上部装二级除雾器，除雾器出口烟气中的游离水份不超过75mgNm3。吸收SO₂后的浆液进入循环氧化区，在循环氧化区中，亚硫酸铵被鼓入的空气氧化成硫酸氨晶体。同时，由吸收剂制备系统向吸收氧化系统供给新鲜的氨水或液氨(利用液氨蒸发通过氧化风管进入吸收塔），用于补充被消耗掉的氨水，使吸收溶液保持一定的PH值。反应生成物溶液达到一定密度时先排至吸收塔前的浓缩塔，经浓缩后进入脱硫副产品系统，经过脱水形成硫酸氨晶体，进一步干燥、包装成袋后商业化利用。

　　1、脱硫效率高，可保证98%以上；

　　2、系统能耗低；

　　3、对煤种变化、负荷变化的适应性强，适用于高硫煤；

　　4、副产品回收的经济效益高；

　　5、具有一定的脱硝功能。

　　六、半干法脱硫工艺技术介绍

　　循环流化床烟气半干法脱硫工艺是八十年代末德国鲁奇(LURGI)公司开发的一种新的脱硫工艺，这种工艺以循环流化床

　　原理为基础以干态消石灰粉Ca（OH）₄作为吸收剂，通过吸收剂的多次再循环，在脱硫塔内延长吸收剂与烟气的接触时间，以

　　达到高效脱硫的目的，同时大大提高了吸收剂的利用率。通过化学反应，可有效除去烟气中的SO₂、SO₃、HF与HCL等酸性气体，脱硫终产物脱硫渣是一种自由流动的干粉混合物，无二次污染，同时还可以进一步综合利用。该工艺主要应用于电站锅炉烟气脱硫，单塔处理烟气量可适用于蒸发量75t/h~1025t/h之间的锅炉，SO₂脱除率可达到90—98%，是目前干法、半干法等脱硫技本中单塔处理能力、脱硫综合效益的一种方法

　　工艺流程图

　　1.工艺原理

　　Ca(OH)₂+SO₂=CaSO₃+H₂O

　　Ca(OH)₂+2HF=CaF₂+2H₂O

　　Ca(OH)₂+SO₃=CaSO₄+H₂O

　　Ca(OH)₂+2HCI=CaCI₂+2H₂O

　　CaSO₃+1/20₂=CaSO₄

　　2、系统组成

　　1、脱硫剂制备系统

　　2、脱硫塔系统

　　3、除尘器系统

　　4、工艺水系统

　　5、烟气系统

　　6、脱硫灰再循环系统

　　7、脱硫灰外排系统

　　8、电控系统

　　3、技术特点

　　1、脱硫塔内烟气和脱硫剂反应充分，停留时间长，脱硫剂循环利用率高；

　　2、脱硫塔内无转动部件和易损件，整个装置免维护；

　　3、脱硫剂和脱硫渣均为干态，系统设备不会产生粘结、堵塞和腐蚀等现象；

　　4、燃烧煤种变化时，无需增加任何设备，仅增加脱硫剂就可满足脱硫效率；

　　5、在保证SO₂脱除率高的同时，脱硫后烟气露点低，设备和烟道无需做任何防腐措施；

　　6、脱硫系统适应锅炉负荷变化范围广，可达锅炉负荷的30%—110%；

　　7、脱硫系统简单，装置占地面

　　积小；

　　8、脱硫系统能耗低、无废水排放；

　　9、投资、运行及维护成本低。