国内外烟气脱硫技术发展现状及各种技术对比

国内外烟气脱硫技术发展现状与各种技术的利弊黃宇軒洛阳理工学院环境工程2013/4/1国内外烟气脱硫技术发展现状与各种技术的利弊烟气脱硫技术发展背景及分类国内烟气脱硫技术发展现状国外烟气脱硫技术发展现状烟气各种脱硫技术对比1.烟气脱硫技术发展背景及分类

1.1烟气脱硫技术发展背景：

近100年来，由于SO2等酸性气体导致的酸沉降成为举世瞩目的区域性环境问题；最近，人们开始关注由SO2等气态污染物在大气中形成的二次微细粒子，它不仅影响人类健康、大气能见度，甚至导致全球气候变化。控制SO2的排放已成为世界各国的共同行动。

1.烟气脱硫技术发展背景及分类

1.2烟气脱硫技术发分类：（1）按脱硫剂是否循环分为：抛弃法和再生法。（2）按浆液状态分为：湿法、湿干法和干法脱硫。2.国内脱硫技术发展现状

中国能源消费量大

，且以煤为主。1997年我国的SO2排放已达到23.7×106t，已超过欧美国家，位居世界第一。削减和控制SO2排放，是中国能源和环保部面临的严峻挑战。

我国在70年代就开始在电厂进行烟气脱硫的研究工作，先后进行了亚钠循环法（W-L法）、含碘活性炭吸咐法、石灰石-石膏法等半工业性试验或现场中间试验研究工作。

进入80年代以来，国家电力工业部门开展了一些较大规模的烟气脱硫研究开发工作。

2.国内脱硫技术发展现状

近年来，我国在烟气脱硫技术引进工作方面加大了力度。对目前世界上电厂锅炉较广泛采用的脱硫工艺建造了示范工程，这些脱硫工艺主要有：

1)石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺

2)旋转喷雾半干法烟气脱硫工艺（LSD法）

3)海水烟气脱硫工艺

4)炉内喷钙尾部增湿脱硫工艺（LIFAC法）

5)电子束烟气脱硫工艺（EBA）

6)循环流化床锅炉脱硫工艺（锅炉CFB）2.国内脱硫技术发展现状2.1.石灰石—石膏湿法烟气脱硫石灰石—石膏湿法烟气脱硫原理

石灰石（石灰）—石膏湿法烟气脱硫工艺主要是采用廉价易得的石灰石或石灰作为脱硫吸收剂，石灰石经破碎磨细成粉状与水混合搅拌制成吸收浆液。当采用石灰作为吸收剂时，石灰粉经消化处理后加水搅拌制成吸收浆液。在吸收塔内，吸收浆液与烟气接触混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及鼓入的氧化空气进行化学反应被吸收脱除，最终产物为石膏。脱硫后的烟气依次经过除雾器除去雾滴，加热器加热升温后，由增压风机经烟囱排放，脱硫渣石膏可以综合利用。2.国内脱硫技术发展现状石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺化学反应原理：（1）用石灰石或石灰浆液吸收烟气中的SO2，首先生成CaSO3：石灰石：CaCO3+SO2+0.5H2O→CaSO3•0.5H2O+CO2↑石灰：CaO+SO2+0.5H2O→CaSO3•0.5H2O（2）然后CaSO3再被氧化为CaSO4。2.国内脱硫技术发展现状石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺流程2.国内脱硫技术发展现状石灰石—石膏湿法烟气脱硫实例

在我国，重庆珞璜电厂首次引进了日本三菱公司的石灰石—石膏湿法脱硫工艺、脱硫装置与两台360MW燃煤机组相配套。机组燃煤含硫量为4.02%，脱硫装置入口烟气二氧化硫浓度为3500ppm，设计脱硫效率大于95%。从最近几年电厂的运行情况来看，该工艺的脱硫效率很高，环境特性很好。不过，设备存在一定的结垢现象，防腐方面的研究也有待加强。2.国内脱硫硫技术发发展现状状2.2旋转喷雾雾半干法法烟气脱脱硫旋转喷雾雾半干法法烟气脱脱硫原理旋转喷雾雾半干法法烟气脱脱硫工艺艺也是目目前应用用较广的的一种烟烟气脱硫硫技术，，其工艺艺原理是是以石灰灰为脱硫硫吸收剂剂，石灰灰经消化化并加水水制成消消石灰乳乳，消石石灰乳由由泵打入入位于吸吸收塔内内的雾化化装置，，在吸收收塔内，，被雾化化成细小小液滴的的吸收剂剂与烟气气混合接接触，与与烟气中中的二氧氧化硫发发生化学学反应生生成CaSO3，从而烟气中的的二氧化化硫被脱脱除。2.国内脱硫硫技术发发展现状状旋转喷雾雾半干法法烟气脱脱硫化学反应应原理：：SO2吸收总反反应为：：Ca(OH)2(s)+SO2(g)+H2O(l)=CaSO3•2H2O(s)CaSO3•2H2O(s)+0.5O2(g)=CaSO4•2H2O(s)2.国内脱硫硫技术发发展现状状旋转喷雾雾半干法法烟气脱脱硫工艺流程程2.国内脱硫硫技术发发展现状状旋转喷雾雾半干法法烟气脱脱硫实例我国于1984年在四川川内江白白马电厂厂建成了了第一套套旋转喷喷雾半干干法烟气气脱硫小小型试验验装置，，处理气气量为3400m3N/hr。于1990年1月在白马马电厂建建成了一一套中型型试验装装置，处处理气量量70000m3N/hr，进口SO2浓度3000ppm。经连续续运行考考核，Ca/S为1.4时，脱硫硫率可达达到80%以上。1993年，日本本开始援援助山东东黄岛电电厂4号机组引引进三菱菱重工旋旋转喷雾雾干燥脱脱硫工艺艺，装置置于1994安装制造造完毕，，1995年开始试试车，处处理气量量为30万m3/h，入口SO2浓度为2000ppm，设计效效率为70%。该套设设备曾因因喷雾干干燥脱硫硫吸收塔塔内壁出出现沉积积结垢而而造成系系统运行行故障。。通过采采取降低低处理烟烟气量等等措施，，使系统统运行恢恢复正常常。2.国内脱硫硫技术发发展现状状2.3海水烟气气脱硫海水烟气气脱硫原理海水烟气气脱硫工工艺是利利用海水水的碱度度达到脱脱除烟气气中的二二氧化硫硫的一种种脱硫方方法。烟烟气经除除尘器除除尘后，，由增压压风机送送入气—气换热器器中的热热侧降温温，然后后送入吸吸收塔。。在脱硫硫吸收塔塔内，与与来自循循环冷却却系统的的大量海海水接触触，烟气气中的二二氧化硫硫被吸收收反应脱脱除。2.国内脱硫硫技术发发展现状状海水烟气气脱硫化学反应应原理：：(1)吸收塔中中，烟气气中SO2与海水接接触发生生以下反反应：SO2+H2O→H2SO3H2SO3→H++HSO3-HSO3-→H++SO32-(2)在曝气池池中，发发生以下下反应：：SO32-+0.5O2→SO42-CO32-+H+→HCO3-HCO3-+H+→H2CO3→H2O+CO2↑2.国内脱硫硫技术发发展现状状海水烟气气脱硫工艺流程程2.国内脱硫硫技术发发展现状状海水烟气气脱硫实例在我国，，深圳西西部电厂厂的一台台300MW机组海水脱脱硫工艺，，得到了国国家环保总总局和国家家电力公司司的批准，，作为海水水脱硫试验验示范项目目开始实施施，在运行行过程中开开展相应的的跟踪和试试验研究工工作。目前前，该示范范工程已投投入商业运运行，运行行的可靠性性高。2.国内脱硫技技术发展现现状2.4炉内喷钙尾尾部增湿脱硫炉内喷钙尾尾部增湿脱脱硫原理炉内喷钙加加尾部增湿湿活化工艺艺（简称LIFAC工艺）是在在炉内喷钙钙脱硫工艺艺的基础上上在锅炉尾尾部增设了了增湿段，，以提高脱脱硫效率。。该工艺多以以石灰石粉粉为吸收剂剂，石灰石石粉由气力力喷入炉膛膛850-1150℃温度区，，石灰石受受热分解为为氧化钙和和二氧化碳碳，氧化钙钙与烟气中中的二氧化化硫反应生生成亚硫酸酸钙。由于于反应在气气固两相之之间进行，，收到传质质过程的影影响，反应应速度较慢慢，吸收剂剂利用率较较低。在尾尾部增湿活活化反应内内，增湿水水以雾状喷喷入，与未未反应的氧氧化钙接触触生成Ca(OH)2进而与烟气气中的二氧氧化硫反应应，进而再再次脱除二二氧化硫。。当Ca/S为2.5及以上时，，系统脱硫硫率可达到到65%-80%。2.国内脱硫技技术发展现现状炉内喷钙尾尾部增湿脱脱硫化学反应原原理：CaO+SO2+0.5O2→CaSO4CaO+H2O→Ca(OH)2Ca(OH)2+SO2+0.5O2→CaSO4+H2O1.国内脱硫技技术发展现现状炉内喷钙尾尾部增湿脱脱硫工艺流程1.国内脱硫技技术发展现现状炉内喷钙尾尾部增湿脱脱硫实例南京下关发发电厂2×125MW机组全套引引进芬兰IVO公司的LIFAC工艺技术，，锅炉的含含硫量为0.92%，设计脱硫硫效率为75%。目前，两两台脱硫试试验装置已已投入商业业运行，运运行的稳定定性及可靠靠性均较高高。2.国内脱硫技技术发展现现状2.5电子子束束烟烟气气脱脱硫硫（（EBA法））电子子束束烟烟气气脱脱硫硫（（EBA法））原理理电子子束束烟烟气气脱脱硫硫工工艺艺是是一一种种物物理理方方法法和和化化学学方方法法相相结结合合的的高高新新技技术术。。本本工工艺艺的的流流程程是是由由排排烟烟预预除除尘尘、、烟烟气气冷冷却却、、氨氨的的冲冲入入、、电电子子束束照照射射和和副副产产品品捕捕集集工工序序组组成成。。锅锅炉炉所所排排出出的的烟烟气气，，经经过过集集尘尘器器的的粗粗滤滤处处理理之之后后进进入入冷冷却却塔塔，，在在冷冷却却塔塔内内喷喷射射冷冷却却水水，，将将烟烟气气冷冷却却到到适适合合于于脱脱硫硫、、脱脱硝硝处处理理的的温温度度（（约约70℃））。。烟烟气气的的露露点点通通常常约约为为50℃，，被被喷喷射射呈呈雾雾状状的的冷冷却却水水在在冷冷却却塔塔内内完完全全得得到到蒸蒸发发，，因因此此，，不不产产生生任任何何废废水水。。通通过过冷冷却却塔塔后后的的烟烟气气流流进进反反应应器器，，在在反反应应器器进进口口处处将将一一定定的的氨氨气气、、压压缩缩空空气气和和软软水水混混合合喷喷入入，，加加入入氨氨的的量量取取决决于于SOx和NOx浓度度，，经经过过电电子子束束照照射射后后，，SOx和NOx在自自由由基基的的作作用用下下生生成成中中间间物物硫硫酸酸和和硝硝酸酸。。然然后后硫硫酸酸和和硝硝酸酸与与共共存存的的氨氨进进行行中中和和反反应应，，生生成成粉粉状状颗颗粒粒硫硫酸酸铵铵和和硝硝酸酸铵铵的的混混合合体体。。2.国内内脱脱硫硫技技术术发发展展现现状状电子子束束烟烟气气脱脱硫硫（（EBA法））化学学反反应应原原理理：：烟气气中中的的SO2与因因电电子子束束照照射射而而生生成成的的游游离离基基进进行行反反应应，，氧氧化化成成H2SO4:SO2+HO•→HOSO2•HOSO2•+HO•→H2SO4SO2+O•→SO3SO3+H2O→→H2SO42.国内内脱脱硫硫技技术术发发展展现现状状电子子束束烟烟气气脱脱硫硫（（EBA法））工艺艺流流程程2.国内内脱脱硫硫技技术术发发展展现现状状电子子束束烟烟气气脱脱硫硫（（EBA法））实例例成都都热热电电厂厂和和日日本本荏荏原原制制作作所所合合作作建建造造了了的的电电子子束束脱脱硫硫工工艺艺装装置置，，该该装装置置的的处处理理烟烟气气量量为为30万m3/h，二二氧氧化化硫硫的的浓浓度度为为5148mg/m3，设设计计脱脱硫硫率率为为80%。目目前前，，该该工工艺艺装装置置已已投投入入运运行行，，运运行行的的稳稳定定性性及及设设备备状状况况均均较较佳佳。。2.国内内脱脱硫硫技技术术发发展展现现状状2.6循环环流流化化床床锅锅炉炉脱脱硫硫循环环流流化化床床锅锅炉炉脱脱硫硫原理循环流化床床锅炉脱硫硫工艺是近近年来迅速速发展起来来的一种新新型煤燃烧烧脱硫技术术。其原理理是燃料和和作为吸收收剂的石灰灰石粉送入入燃烧室中中部送入，，气流使燃燃料颗粒、、石灰石粉粉和灰一起起在循环流流化床强烈烈扰动并充充满燃烧室室，石灰石石粉在燃烧烧室内裂解解成氧化钙钙，氧化钙钙和二氧化化硫结合成成亚硫酸钙钙，锅炉燃燃烧室温度度控制在850℃左右，以以实现反应应最佳。2.国内脱硫技技术发展现现状循环流化床床锅炉脱硫硫化学反应原原理：主要化学反反应：CaO+SO2+2H2O→CaSO3•2H2OCaSO3•2H2O+0.5O2→CaSO4•2H2O(石膏)同时，也可可脱除烟气气中的HCl和HF等酸性气体体，反应为为：CaO+2HCl→CaCl2+H2OCaO+2HF→CaF2+H2O2.国内脱硫技技术发展现现状循环流化床床锅炉脱硫硫工艺流程2.国内脱硫技技术发展现现状循环流化床床锅炉脱硫硫工艺实例四川内江高高坝电厂引引进了芬兰兰的410t/hr循环流化床床锅炉，目目前已投入入了运行。。3.国外脱硫技技术发展现现状世界各国研研究开发和和商业应用用的烟气脱脱硫技术估估计超过200种。按脱硫硫产物是否否回收，烟烟气脱硫可可分为抛弃弃法和再生生回收法，，前者脱硫硫混合物直直接排放，，后者将脱脱硫副产物物以硫酸或或硫磺等形形式回收。。按脱硫产产物的干湿湿形态，烟烟气脱硫又又可分为湿湿法、半干干法和干法法工艺。3.国外脱硫技技术发展现现状3.1湿法烟气脱脱硫工艺湿法烟气脱脱硫工艺绝绝大多数采采用碱性浆浆液或溶液液作吸收剂剂，其中石石灰石或石石灰为吸收收剂的强制制氧化湿式式脱硫方式式是目前使使用最广泛泛的脱硫技技术。石灰灰石或石灰灰洗涤剂与与烟气中SO2反应，反应应产物硫酸酸钙在洗涤涤液中沉淀淀下来，经经分离后即即可抛弃，，也可以石石膏形式回回收。目前前的系统大大多数采用用了大处理理量洗涤塔塔，300MW机组可用一一个吸收塔塔，从而节节省了投资资和运行费费用。系统统的运行可可靠性已达达99%以上，通过过添加有机机酸可使脱脱硫效率提提高到95%以上。其它湿式脱脱硫工艺包包括用钠基基、镁基、、海水和氨氨作吸收剂剂，一般用用于小型电电厂和工业业锅炉。以以海水为吸吸收剂的工工艺具有结结构简单、、不用投加加化学品、、投资小和和运行费用用低等特点点。氨洗涤涤法可达很很高的脱硫硫效率，副副产物硫酸酸铵和硝酸酸铵是可出出售的化肥肥。3.国外脱硫技技术发展现现状3.2半干法烟气气脱硫工艺艺喷雾干燥法法属于半干干法脱硫工工艺。该工工艺于70年代初至中中期开发成成功，第一一台电站喷喷雾干燥脱脱硫装置于于1980年在美国北北方电网的的河滨电站站投入运行行，此后该该技术在美美国和欧洲洲的燃煤电电站实现了了商业化。。该法利用用石灰浆液液作吸收剂剂，以细雾雾滴喷入反反应器，与与SO2边反应边干干燥，在反反应器出口口，随着水水分蒸发，，形成了干干的颗粒混混合物。该该副产物是是硫酸钙、、硫酸盐、、飞灰及未未反应的石石灰组成的的混合物。。喷雾干燥技技术在燃用用低硫和中中硫煤的中中小容量机机组上应用用较多。当当用于高硫硫煤时石灰灰浆液需要要高度浓缩缩，因而带带来了一系系列技术问问题，同时时由于石灰灰脱硫剂的的成本较高高，也影响响了其经济济性。但是是近年来，，燃用高硫硫煤的机组组应用常规规旋转喷雾雾技术的比比例有所增增加。喷雾雾干燥法可可脱除70-95%的SO2，并有可能能提高到98%，但副产物物的处理和和利用一直直是个难题题。3.国外脱硫技技术发展现现状3.3干法脱硫工工艺干法脱硫工工艺主要是是喷吸收剂剂工艺。按按所用吸收收剂不同可可分为钙基基和钠基工工艺，吸收收剂可以干干态、湿润润态或浆液液喷入。喷喷入部位可可以为炉膛膛、省煤器器和烟道。。当钙硫比比为2时，干法工工艺的脱硫硫效率可达达50-70%，钙利用率率达50%。这种方法法较适合老老电厂改造造，因为在在电厂排烟烟流程中不不需要增加加什么设备备，就能达达到脱硫目目的。4.烟气各种脱脱硫技术对对比3.1简易湿法/干法脱硫技技术：湿法技术包包括简易石石灰石-石膏和水膜膜除尘器简简易脱硫工工艺两大类类，一般可可达60-70%脱硫效率，，同时它们们投资小、、占地面积积小，尤其其后者适用用于老机组组的改造。。干法主要要是指烟气气循环流化化床脱硫工工艺。该工工艺系统简简单可靠性性好、脱硫硫效率高可可与湿法相相当、锅炉炉负荷变化化时常规CFB系统仍能正正常工作、、占地面积积小，特别别适用老机机组的改造造，脱硫副副产品不会会造成二次次污染。3.2吸收剂喷射射脱硫：吸收剂喷射射脱硫