【文章內容簡介】 廠和 Siersdorf 電廠使用，運行良好。該工藝的主要特點是系統(tǒng)簡單可靠性高、脫硫效率高與濕法相當、占地小，特別適用于電廠的改造。xx 電廠一期 2330MW機組煙氣脫硫工程培訓教材9 國內脫硫技術現(xiàn)狀我國電力部門在七十年代就開始在進行煙氣脫硫的研究工作，先后進行了亞鈉循環(huán)法（WL 法）、含碘活性炭吸咐法、石灰石 石膏法等半工業(yè)性試驗或現(xiàn)場中間試驗研究工作。進入八十年代以來，電力工業(yè)部門開展了一些較大規(guī)模的煙氣脫硫研究開發(fā)工作。 電站示范工藝近年來，我國電力工業(yè)部門在煙氣脫硫技術引進工作方面加大了力度。對目前世界上電廠鍋爐較廣泛采用的脫硫工藝都有成功運行工程，這些脫硫工藝主要有： 1)石灰石—石膏濕法煙氣脫硫工藝 2)簡易石灰石—石膏濕法煙氣脫硫工藝 3)旋轉噴霧半干法煙氣脫硫工藝（LSD 法） 4)海水煙氣脫硫工藝 5)爐內噴鈣加尾部增濕活化工藝（LIFAC 法） 6)電子束煙氣脫硫工藝（EBA） 7)循環(huán)流化床鍋爐脫硫工藝（鍋爐 CFB） 石灰石—石膏濕法煙氣脫硫工藝石灰石（石灰）—石膏濕法煙氣脫硫工藝主要是采用廉價易得的石灰石或石灰作為脫硫吸收劑，石灰石經破碎磨細成粉狀與水混合攪拌制成吸收漿液。當采用石灰作為吸收劑時，石灰粉經消化處理后加水攪拌制成吸收漿液。在吸收塔內，吸收漿液與煙氣接觸混合，煙氣中的二氧化硫與漿液中的碳酸鈣以及鼓入的氧化空氣進行化學反應被吸收脫除，最終產物為石膏。脫硫后的煙氣依次經過除霧器除去霧滴，加熱器加熱升溫后，由增壓風機經煙囪排放，脫硫渣石膏可以綜合利用。該工藝的反應機理為：（1） 吸收劑為石灰吸收：SO 2(g)→SO 2(l)+H2O→H ++HSO3→H ++SO32溶解：Ca(OH) 2(s) →Ca 2++2OH CaSO3（s ）→Ca 2++SO32中和：OH +H+→H 2O OH+HSO3→SO 32+H2Oxx 電廠一期 2330MW機組煙氣脫硫工程培訓教材10氧化：HSO 3+1/2O2→SO 32+H+ SO32+1/2O2→SO 42結晶：Ca 2++SO32+1/2H2O→CaSO 31/2H2O(s) Ca2++SO42+2H2O→CaSO 42H2O(s)（2） 吸收劑為石灰石吸收：SO 2(g)→SO 2(l)+H2O→H ++HSO3→H ++SO32溶解：CaCO 3（s）+H +→Ca 2++HCO3中和：HCO 3+H+→CO 2（g）+H 2O氧化：HSO 3+1/2O2→SO 32+H+ SO32+1/2O2→SO 42結晶：Ca 2++SO32+1/2H2O→CaSO 31/2H2O(s) Ca2++SO42+2H2O→CaSO 42H2O(s)最近，我國上馬了一批大型電廠，與之配套的脫硫裝置也同時投運，大多數(shù)為石灰石—石膏濕法煙氣脫硫工藝。 簡易石灰石—石膏濕法煙氣脫硫工藝簡易石灰石—石膏濕法煙氣脫硫工藝的脫硫原理和普通濕法脫硫基本相同，只是吸收塔內部結構簡單（采用空塔或采用水平布置），省略或簡化換熱器，因而和普通的濕法相比，具有占地面積小、設備成本低、運行及維護費用少等優(yōu)點。 旋轉噴霧半干法煙氣脫硫工藝旋轉噴霧半干法煙氣脫硫工藝也是目前應用較廣的一種煙氣脫硫技術，其工藝原理是以石灰為脫硫吸收劑，石灰經消化并加水制成消石灰乳，消石灰乳由泵打入位于吸收塔內的霧化裝置，在吸收塔內，被霧化成細小液滴的吸收劑與煙氣混合接觸，與煙氣中的二氧化硫發(fā)生化學反應生成 CaSO3，煙氣中的二氧化硫被脫除。該工藝反應機理為：SO2+H2O→H 2SO3 Ca(OH)2+ H2SO3→CaSO 3+2H2OCaSO3 在微滴中過飽和沉淀析出：CaSO3（l ）→CaSO 3（ g）↓CaSO3 氧化成 CaSO4：CaSO3（l ）+1/2H 2O→CaSO 4（l）xx 電廠一期 2330MW機組煙氣脫硫工程培訓教材11CaSO4 溶解毒極低會迅速析出：CaSO4（l ）→CaSO 4（ g）↓與此同時，吸收劑帶入的水分迅速被蒸發(fā)而干燥，煙氣溫度隨之降低。脫硫產物及未被利用的吸收劑以干燥的顆粒物形式隨煙氣帶出吸收塔，進入除塵器被收集下來，可以在筑路中用于路基。脫硫后的煙氣經除塵器除塵后排放。為了提高脫硫吸收劑的利用率，一般將部分脫硫灰加入制漿系統(tǒng)進行循環(huán)利用。流程圖見下圖。我國于 1984 年在四川內江白馬電廠建成了第一套旋轉噴霧半干法煙氣脫硫小型試驗裝置，處理氣量為 3400 N m3/hr。于 1990 年 1 月在白馬電廠建成了一套中型試驗裝置，處理氣量 70000 N m3/hr，進口 SO2 濃度 3000ppm。經連續(xù)運行考核，Ca/S為 時，脫硫率可達到 80%以上。 1993 年，日本開始援助山東黃島電廠 4 號機組引進三菱重工旋轉噴霧干燥脫硫工藝，裝置于 1994 安裝制造完畢，1995 年開始試車，處理氣量為 30 萬 m3/h，入口SO2 濃度為 2021ppm，設計效率為 70%。該套設備曾因噴霧干燥脫硫吸收塔內壁出現(xiàn)沉積結垢而造成系統(tǒng)運行故障。通過采取降低處理煙氣量等措施，使系統(tǒng)運行恢復正常。 海水煙氣脫硫工藝海水煙氣脫硫工藝是利用海水的堿度達到脫除煙氣中的二氧化硫的一種脫硫方法。煙氣經除塵器除塵后，由增壓風機送入氣—氣換熱器中的熱側降溫，然后送入吸收塔。在脫硫吸收塔內，與來自循環(huán)冷卻系統(tǒng)的大量海水接觸，煙氣中的二氧化硫被吸收反應脫除。脫除二氧化硫后的煙氣經換熱器升溫，由煙道排放。該工藝的反應機理：SO2+H2O→H 2SO3H2SO3→H ++HSO3HSO3→H ++SO32SO32+1/2O2→SO 42H++CO32→HCO 3HCO3+H+→H 2CO3→CO 2+H2O洗滌后的海水經處理后排放。此工藝是最近幾年才發(fā)展起來的新技術。在我國，深圳西部電廠 300MW、福建后石電廠 600MW 機組海水脫硫工藝，得到了國家環(huán)?？偩趾蛧译娏镜呐鷾剩淹度肷虡I(yè)運行，運行的可靠性高。xx 電廠一期 2330MW機組煙氣脫硫工程培訓教材12 爐內噴鈣加尾部增濕活化脫硫工藝爐內噴鈣加尾部增濕活化工藝（簡稱 LIFAC 工藝）是在爐內噴鈣脫硫工藝的基礎上在鍋爐尾部增設了增濕段，以提高脫硫效率。該工藝多以石灰石粉為吸收劑，石灰石粉由氣力噴入爐膛 8501150℃溫度區(qū)，石灰石受熱分解為氧化鈣和二氧化碳，氧化鈣與煙氣中的二氧化硫反應生成亞硫酸鈣。由于反應在氣固兩相之間進行，收到傳質過程的影響，反應速度較慢，吸收劑利用率較低。在尾部增濕活化反應內，增濕水以霧狀噴入，與未反應的氧化鈣接觸生成 Ca(OH)2 進而與煙氣中的二氧化硫反應，進而再次脫除二氧化硫。當 Ca/S 為 及以上時，系統(tǒng)脫硫率可達到 65%80%。該工藝的反應機理為：第一階段反應（爐內噴鈣）： CaSO3→CaO+CO 2CaO+CO2→CaSO 3CaO+SO2+1/2O2→CaSO 4第二階段反應（尾部增濕）：CaO+H2O→Ca(OH) 2SO2+H2O→H 2SO3Ca(OH)2+ H2SO3→CaSO 3+2H2O煙氣脫硫后，由于增濕水的加入煙氣溫度下降（只有 5560℃，一般控制出口煙氣溫度高于露點 1015℃，增濕水由于煙溫加熱被迅速蒸發(fā)，未反應的吸收劑、反應產物呈干燥態(tài)隨煙氣排出，被除塵器收集下來。由于脫硫過程對吸收劑的利用率很低，脫硫副產物是以不穩(wěn)定的亞硫酸鈣為主的脫硫灰，副產物的綜合利用受到一定的影響。南京下關發(fā)電廠 2125MW 機組全套引進芬蘭 IVO 公司的 LIFAC 工藝技術，鍋爐的含硫量為 %，設計脫硫效率為 75%。目前，兩臺脫硫試驗裝置已投入商業(yè)運行，運行的穩(wěn)定性及可靠性均較高。 電子束煙氣脫硫工藝（EBA 法） 電子束煙氣脫硫工藝是一種物理方法和化學方法相結合的高新技術。本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后進入冷卻塔，在冷卻塔內噴射冷卻水，將煙氣冷卻到適合于脫硫、脫硝處理的溫度（約 70℃）。煙氣的露點通常約為xx 電廠一期 2330MW機組煙氣脫硫工程培訓教材1350℃，被噴射呈霧狀的冷卻水在冷卻塔內完全得到蒸發(fā)，因此，不產生任何廢水。通過冷卻塔后的煙氣流進反應器，在反應器進口處將一定的氨氣、壓縮空氣和軟水混合噴入，加入氨的量取決于 SOx 和 NOx 濃度，經過電子束照射后，SO x 和 NOx 在自由基的作用下生成中間物硫酸和硝酸。然后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。該工藝的反應機理為：NO H 2O→OH、O、H 2O、NSO2+2OH→H 2SO4SO2+O+ H2O→H 2SO4NOx+O+OH→HNO 3H2SO4+NH3→(NH 4)2SO4HNO3+ NH3→NH 4NO3反應所生成的硫酸銨和硝酸銨混合微粒被副成品集塵器所分離和捕集，經過凈化的煙氣升壓后向大氣排放。 成都熱電廠和日本荏原制作所合作建造了的電子束脫硫工藝裝置，該裝置的處理煙氣量為 300,000 N m3/hr，二氧化硫的濃度為 5148mg/m3，設計脫硫率為 80%。目前，該工藝裝置已投入運行，運行的穩(wěn)定性及設備狀況均較佳。 循環(huán)流化床鍋爐脫硫工藝（鍋爐 CFB）循環(huán)流化床鍋爐脫硫工藝是近年來迅速發(fā)展起來的一種新型煤燃燒脫硫技術。其原理是燃料和作為吸收劑的石灰石粉送入燃燒室中部送入，氣流使燃料顆粒、石灰石粉和灰一起在循環(huán)流化床強烈擾動并充滿燃燒室，石灰石粉在燃燒室內裂解成氧化鈣，氧化鈣和二氧化硫結合成亞硫酸鈣，鍋爐燃燒室溫度控制在 850℃左右，以實現(xiàn)反應最佳。該工藝的反應機理為：S+O2→SO 2CaCO3→CaO+CO 2Ca+SO2→CaSO 3反應的 Ca/S 達到 左右時，脫硫率可達 90%以上。四川內江高壩電廠引進了芬蘭的 410t/hr 循環(huán)流化床鍋爐，目前已投入了運行。4 脫 硫 工 藝 的 技 術 經 濟 分 析xx 電廠一期 2330MW機組煙氣脫硫工程培訓教材14世界各國研究開發(fā)的煙氣脫硫技術已有很多種，而真正投入商業(yè)運行的脫硫工藝只有十幾種，其中最為常見的是石灰石—石膏濕法煙氣脫硫工藝、簡易石灰石—石膏濕法煙氣脫硫工藝、煙氣循環(huán)流化床脫硫工藝（常規(guī) CFB）、旋轉噴霧半干法煙氣脫硫工藝、海水煙氣脫硫工藝、爐內噴鈣加尾部增濕活化工藝、電子束煙氣脫硫工藝、循環(huán)流化床鍋爐脫硫工藝等。根據(jù)這些工藝的運行情況，對其進行技術經濟分析比較，可以看出各種工藝之間的差異。 煙氣脫硫的技術分析可以在很多方面對各種煙氣脫硫工藝技術進行分析。一般情況下，煙氣脫硫工藝的技術分析將依據(jù)技術成熟度、技術性能和環(huán)境特性等三個方面。技術成熟度指標根據(jù)該技術目前所處的開發(fā)階段，分為實驗室、中試、示范和商業(yè)化四個階段。技術性能指標反映技術的綜合性能，對煙氣脫硫而言，還包括脫硫效率、處理能力、技術復雜程度、占地面積、再熱需要和副產品利用等。環(huán)境特性根據(jù)處理后煙氣的二氧化硫排放量進行評價，按其平均值與排放標準進行比較分為很好、好、中等和不好四個等級，低于標準的評為很好，達到標準的為好，接近標準的為中等，達不到標準的為不好。我國已加大了煙氣脫硫技術的引進工作。目前已有好幾十套脫硫工藝在可靠、有效地運行。從技術的角度來說，引進的脫硫技術都比較成熟，流程比較合理，但是在脫硫效率、副產品的利用、電耗以及占地面積等方面有所不同。石灰石石膏濕法脫硫工藝占地面積較多、電耗低，但是它的脫硫效率很高；干法/半干法工藝較簡單，電耗低、占地面積也??；海水脫硫工藝電耗較高，但是流程簡單，使用海水作吸收劑，大大節(jié)省了運行費用。xx 電廠一期 2330MW機組煙氣脫硫工程培訓教材15第二章 石灰石石膏濕法煙氣脫硫工藝理論基礎1 化 學 反 應 機 理石灰石石膏濕法煙氣脫硫技術的主要脫硫工藝原理是利用 SO2 在水中具有良好的溶解性并引起一系列連鎖反應的特點，通過大量的石灰石漿液洗滌煙氣的方式除去煙氣中大部分的 SO2，達到降低煙氣中 SO2 濃度的目的，從脫硫機理上來看，其主要反應過程包括石灰石的溶解、SO 2 等污染物的吸收并生成亞硫酸鹽、亞硫酸鹽氧化生成石膏。（1） 石灰石的溶解噴入吸收塔的石灰石漿液在酸性條件下溶解為碳酸氫鈣：CaCO3+CO2+H2O→Ca(HCO 3)2（2） SO2 及其他污染物如 HCl 和 HF 吸收，生成亞硫酸鹽。在吸收塔噴霧吸收區(qū)，石灰石溶解生成的 Ca(HCO3)2 與 SOHCl、HF 反應：Ca(HCO3)2+SO2→Ca(HSO 3)2+CO2Ca(HCO3)2+2HCl→CaCl 2+CO2+2H2OCa(HCO3)2+2HF→CaF 2+CO2+2H2O（3） Ca(HSO3)2 氧化成石膏在吸收區(qū)生成的 Ca(HSO3)2 在吸收塔漿池氧化區(qū)被氧化成 CaSO4，然后結