主要烟气脱硫技术

主要烟气脱硫工艺技术的优缺点比较

苏帆 G20158468

烟气脱硫（Flue gas desulfurization，简称FGD）主要是指从燃烧后的烟气中或者其他工业废气中除去硫氧化物的工艺技术。根据在烟气脱硫技术中脱硫剂的种类区别一般分为湿法、干法和半干法三类。 种类 简介 优点 缺点 湿法烟气脱硫技液体或浆状吸收该法具有脱硫反存在投资和运行术(WFGD) 剂在湿状态下脱应速度快、脱硫效维护费用都很高、硫和处理脱硫产率高等优点。 脱硫后产物处理物。 较难、易造成二次污染、系统复杂、启停不便等问题。 干法烟气脱硫技脱硫吸收和产物该法具有无污水脱硫效率低、反应术(DFGD) 处理均在干状态和废酸排出、设备速度较慢、设备庞下进行。 腐蚀小、烟气在净大。 化过程中无明显温降、净化后烟温高、利于烟囱排气扩散等优点。 半干法烟气脱硫半干法兼有干法特别是在湿状态脱硫率较低，设备技术(SDFGD) 下脱硫在干状态磨损也相对严重，与湿法的一些特下处理脱硫产物原料成本也比湿点,是脱硫剂在干的半干法,以其既法和干法高。 具有湿法脱硫反燥状态下脱硫在应速度快、脱硫效湿状态下再生或率高的优点,又具有干法无污水和者在湿状态下脱废酸排出、脱硫后硫在干状态下处产物易于处理的优点而受到人们理脱硫产物的烟广泛的关注。 气脱硫技术。

以上对湿法、干法和半干法三类脱硫技术进行了简单的总体比较，接下来将会分别介绍几种这三类的具体脱硫方法并比较各自的优缺点。 1.湿法烟气脱硫技术(WFGD) （1）湿式石灰石/石灰-石膏法

这种方法实质上就是喷雾干燥法脱硫的湿法，烟气经电除尘后进入脱硫反应吸收塔，石灰石制成石灰浆液后用泵打入吸收塔，吸收塔结构和型式颇多，有单塔也有双塔，有空塔也有填料层塔。不管哪种型式的反应塔，它都由吸收塔和塔底浆池两部分组成。脱硫过程分别在吸收塔和浆池的溶液中完成，其反应式如下：

SO2+H2O→H++HSO3- H++HSO3-+1/2O2→2H++SO42-

CaCO3+2H++SO42-+H2O→CaSO4·2H2O+CO2

浆池中形成的CaSO4·2H2O由专用泵抽至石膏制备系统，在石膏制备系统中经浓缩脱水至含水10%以下的石膏制品。

该脱硫方法技术比较成熟，生产运行安全可靠，脱硫率高达90%～95%。为此，在国外烟气脱硫装置中占主导地位，一般在大型发电厂中使用。但这种方法系统复杂、设备庞大、耗水量大、一次性投资大，脱硫后排烟温度低影响大气扩散，为此，系统中必须要安装加热烟气的气-气加热器。副产品石膏质量不高，销售困难，抛弃和长期堆放又会产生二次污染。石灰石膏法最大的缺点是系统复杂，设备投资大(占电站总投资15%～20%)，为此，必须简化系统和优化设备。在简化系统方面，可采用除尘、吸收、氧化一体化的吸收塔、烟囱组合型吸收塔等，这些简化系统都是日本川崎重工和三菱重工开发的。另一个庞大的设备是气-气加热器，如果排烟温度能达到80℃，或者吸收塔至烟道、烟囱材料允许低温排放，则可不设气-气加热器。 （2)氧化镁法

氧化镁法在美国的烟气脱硫系统中也是较常用的一种方法,目前美国已有多套MgO法装置在电厂运转。

烟气经过预处理后进入吸收塔,在塔内SO2与吸收液Mg(OH)2和MgSO3反应:

Mg(OH)2+SO2→MgSO3+H2O MgSO3+SO2+H2O→Mg(HSO3)2

其中Mg(HSO3)2还可以与Mg(OH)2反应:

Mg(HSO3)2+Mg(OH)2→2MgSO3+2H2O

在生产中常有少量MgSO3被氧化成MgSO4，MgSO3与MgSO4沉降下来时都呈

水合结晶态,它们的晶体大而且容易分离,分离后再送入干燥器制取干燥的MgSO3/MgSO4,以便输送到再生工段,在再生工段,MgSO3在煅烧中经815.5℃高温分解,MgSO4则以碳为还原剂进行反应:

MgSO3→MgO+SO2 MgSO4+12C→MgO+SO2+12CO2

从煅烧炉出来的SO2气体经除尘后送往制硫或制酸,再生的MgO与新增加的MgO一道,经加水熟化成氢氧化镁,循环送去吸收塔。

MgO法比较复杂,费用也比较高,但它却是有生命力的。这主要是由于该法脱硫率较高(一般在90%以上),且无论是MgSO3还是MgSO4都有很大的溶解度,因此也就不存在如石灰/石灰石系统常见的结垢问题,终产物采用再生手段既节约了吸收剂又省去了废物处理的麻烦,因此这种方法在美国还是颇受青睐的。 （3）双碱法

双碱法是由美国通用汽车公司开发的一种方法,在美国它也是一种主要的烟气脱硫技术。它是利用钠碱吸收SO2、石灰处理和再生洗液,取碱法和石灰法二者的优点而避其不足,是在这两种脱硫技术改进的基础上发展起来的。双碱法的操作过程分三段:吸收、再生和固体分离。吸收常用的碱是NaOH和Na2CO3,反应如下:

Na2CO3+SO2→Na2SO3+CO2 2NaOH+SO2→Na2SO3+H2O

美国再生过程中的第二种碱多用石灰,反应如下:

Ca(OH)2+Na2SO3+H2O→2HaOH+CaSO3·H2O

副反应:

Ca(OH)2+Na2SO3+12O2+2H2O→2NaOH+CaSO4·2H2O

NaOH可循环使用。

双碱法的优点在于生成固体的反应不在吸收塔中进行,这样避免了塔的堵塞和磨损,提高了运行的可靠性,降低了操作费用,同时提高了脱硫效率。它的缺点是多了一道工序,增加了投资。 （4）海水烟气脱硫

海水呈碱性,碱度1.2～2.5mmol/l,因而可用来吸收SO2达到脱硫的目的。

海水洗涤SO2发生如下反应:

SO2+H2O→H2SO3 H2SO3→H++HSO-3 HSO-3→H++SO2-3

生成的SO2-3使海水呈酸性,不能立即排入大海,应鼓风氧化后排入大海,即:

SO2-3+1/2O2→SO2-4

生成的2H+与海水中的碳酸盐发生下列反应:

H++CO2-3→HCO-3

HCO-3+H+→H2CO3→CO2↑+H2O

产生的CO2也应驱赶尽,因此必须设曝气池,在SO2-3氧化和驱尽CO2并调整海水pH值达标后才能排入大海。净化后的烟气再经气-气加热器加温后,由烟囱排出。海水脱硫的优点颇多,吸收剂使用海水,因此没有吸收剂制备系统,吸收系统不结垢不堵塞,吸收后没有脱硫渣生成,这就不需要脱硫灰渣处理设施。脱硫率可高达90%投资运行费用均较低。因此,世界上一些沿海国家均用此法脱硫,其中以挪威和美国用得最多,我国深圳西部电厂应用此法脱硫,效果良好。 （5）柠檬酸钠法

柠檬酸钠法是80年代初由华东化工学院开发,1984年在常州化工二厂实现了工业化。一般认为用水溶液吸收SO2,吸收量取决于水溶液的pH值,pH值越大,吸收作用越强。但SO2溶解后会形成亚硫酸根离子(HSO3-),降低了溶液pH值,限制了对SO2的吸收。但采用宁檬酸钠溶液作吸收剂,由于该溶液是柠檬酸钠和柠檬酸形成的缓冲溶液能抑制pH值的降低,可吸收更多的SO2。其吸收反应过程可用下列溶解和离解平衡式表示:

SO2(g)≒SO2(l) SO2(l)+H2O≒H++HSO3-

Ci3-+H+≒HCi2- HCi2-+H+≒H2Ci- H2Ci-+H+≒H3Ci

式中Ci表示柠檬酸根。含SO2的烟气从吸收塔下部进入,与从塔顶进入的柠檬酸钠溶液逆流接触,烟气中的SO2被柠檬酸钠溶液吸收,脱除SO2的烟气从塔