常見脫硫技術(shù)7

麒臨除塵英才網(wǎng)tL.常見脫硫技茉脫硫技術(shù)摘要：介紹燃煤脫硫技術(shù)，包括燃前脫硫、燃中脫硫和燃后脫硫等幾種技術(shù)比較成熟、應(yīng)用廣泛的典型脫硫技術(shù)。關(guān)鍵詞：脫硫；SO；煤；技術(shù)2CommondesulfurizationtechnologyZhangqiLuohaoWangyangWangxiaoliangWangyerjiaoMayuhuiXueqinXiantingtingGaotianyuMakeNantongagriculturalvocationaltechnicalcollegeEnvironmentalmonitoringandtechnical3091(NantongJiangsu226007)Abstract：Thispaperintroducesthecoal-fireddesulfurizationtechnologyincludingformerdesulfurizationCombustionprocessdesulfurizationandaftercombustiondesulfurizationetcafewkindstechnologymoremature,widelytypicaldesulfurizationtechnology.Keywords:Desulfurization;Carbondioxide;Coal;Technology煤炭、石油、天然氣等燃料中含有大量的有機(jī)與無機(jī)硫，大氣中SO的排放2主要來自燃料的燃燒，世界不同排放源所占的比例見表1。其中煤燃燒釋放出的SO占總排放量的三分之二，因而在燃燒過程中控制產(chǎn)生SO是能源工業(yè)中非常重22要的問題。表1不同排放源所排放SO的比例[1]2排放源所占比例（％）煤燃燒66原油加工4.5tL.麒臨除塵英才網(wǎng)tL.常見脫硫技術(shù)油品燃燒18.0有色金屬冶煉10.8廢品燃燒0.3其他燃料燃燒0.4理想的脫硫技術(shù)是要從根本上降低煤燃燒后煙氣向大氣排放的SO量。在目2前我們可以采取以下三種方法進(jìn)行脫硫處理:1） 煤燃燒前進(jìn)行脫硫處理，即：在煤礦區(qū)或某一供煤站設(shè)洗煤廠，將煤中含硫物質(zhì)洗掉，供給用戶的是低硫煤、潔凈煤。2） 煤燃燒過程中進(jìn)行脫硫處理，即在煤中摻燒固硫劑固硫，固硫物質(zhì)隨爐渣排出。3）煤燃燒后進(jìn)行脫硫處理，即對尾部煙氣進(jìn)行脫硫處理，凈化煙氣，降低煙氣中SO排放量。⑵21燃燒前脫硫技術(shù)燃燒前脫硫技術(shù)主要是指煤炭選洗技術(shù)，應(yīng)用化學(xué)或物理方法去除或減少原煤中所含的硫分和灰分等雜質(zhì)，從而達(dá)到脫硫的目的。即：在煤礦區(qū)或某供煤站設(shè)洗煤廠，將煤中含硫的礦物質(zhì)冼掉，供給用戶的是低硫煤、潔凈煤。燃燒前脫硫技術(shù)主要有物理洗選煤法、化學(xué)洗選煤法、煤的氣化和液化等。物理洗選煤法脫硫最經(jīng)濟(jì)，可除去大部分的黃鐵礦硫，但只能脫無機(jī)硫，且會(huì)造成煤炭資源和水資源的浪費(fèi)。物理選洗因投資少、運(yùn)行費(fèi)用低而成為廣泛采用的煤炭選洗技術(shù)。生物化學(xué)法脫硫不僅能脫無機(jī)硫，也能脫除有機(jī)硫，但生產(chǎn)成本昂貴。目前，化學(xué)洗選技術(shù)盡管有數(shù)十種之多，但因普遍存在操作過程復(fù)雜、化學(xué)添加劑成本高等缺點(diǎn)而仍停留在小試或中試階段，尚無法與其他脫硫技術(shù)競爭，距工業(yè)應(yīng)用尚有較大距離。燃燒前脫硫技術(shù)中物理洗選煤技術(shù)已成熟，煤的氣化和液化還有待于進(jìn)一步研究完善，有的技術(shù)如微生物脫硫等正在開發(fā)研究。盡管還存在著種種問題，但其優(yōu)點(diǎn)是：能同時(shí)除去灰分，減輕運(yùn)輸量，減輕鍋爐的沾污和磨損，減少電廠灰渣處理量，還可回收部分硫資源。tL.塵英才常見脫硫技術(shù)我國當(dāng)前的煤炭入洗率較低，2005年大約在20%左右，而美國為42%,英國為94.9%,法國為88.7%,日本為98.2%,提高煤炭的入洗率能顯著改善燃煤SO污染。然而，物理選洗僅能去除煤巾無機(jī)硫的80%，占煤中硫總含量的25%?30%，無法滿足燃煤SO污染控制要求，故只能作為燃煤脫硫的一種輔助手段。⑶2燃燒過程中脫硫技術(shù)當(dāng)煤在爐內(nèi)燃燒的同時(shí)向爐內(nèi)適當(dāng)位置噴人脫硫劑，稱為燃燒中脫硫。常用的脫硫劑有石灰石、白云石，也有用熟石灰和生石灰的。脫硫反應(yīng)溫度較咼，一一般在800?1250°C的范圍內(nèi)。常用技術(shù)有一下幾種。2.1煤粉爐直接噴鈣脫硫技術(shù)爐內(nèi)噴鈣脫硫技術(shù)早在20世紀(jì)60年代就己經(jīng)開始研究，由于其脫硫效率沒有濕法煙氣脫硫(WFGD)高，故在較長一段時(shí)間內(nèi)沒有得到工業(yè)應(yīng)用(目前一些國家,特別是發(fā)展中國家的有關(guān)環(huán)保法令只要求對燃煤排放的SO有中等程度的排除)。這一方法具有投資省，裝置簡單，便于改造且能滿足一般環(huán)保要求，所以受到人們的關(guān)注。單純的爐內(nèi)直接噴鈣脫硫效率只能達(dá)到30%-40%，如再與尾部活化器增濕或與添加催化劑等技術(shù)相結(jié)合，其脫硫效率可達(dá)70%以上，具有廣闊的發(fā)展前景。2.2流化床燃燒脫硫技術(shù)在流化床中，煤與粉碎的石灰石一起隨同熱風(fēng)進(jìn)入鍋爐，煤和石灰石懸浮在燃燒空氣中。當(dāng)煤燃燒時(shí)，燃料中的硫釋放出來被石灰石吸收，達(dá)到脫硫的目的。流化床的燃燒溫度(800-950C)恰好是石灰石脫硫的最佳溫度。該技術(shù)可以減少二氧化硫排放80%以上。另外，低的燃燒溫度可以大幅度降低NO的生成。因此,流化床鍋爐無需加污染控制設(shè)備即可達(dá)到硫氧化物和氮化物的排放標(biāo)準(zhǔn)。流化床燃燒脫硫技術(shù)包括常壓鼓泡流化床燃燒技術(shù)、常壓循環(huán)流化床、增壓鼓泡流化床燃燒技術(shù)與增壓循環(huán)流化床燃燒技術(shù)。其中前三類已得到工業(yè)應(yīng)用，增壓循環(huán)流化床燃燒技術(shù)尚在工業(yè)試驗(yàn)階段。塵英才常見脫硫技術(shù)2.3型煤燃燒固硫技術(shù)型煤燃燒固硫是將粉煤、固硫劑和粘結(jié)劑等混合擠壓成形入爐燃燒，燃燒時(shí)產(chǎn)生的SO部分吸收固定于灰渣中，達(dá)到脫硫目的。型煤燃燒固硫工藝簡單，投資及運(yùn)行費(fèi)用低，不僅可以脫硫，還可節(jié)煤和減少煙塵排放，但因SO與固硫劑接觸時(shí)間太短而導(dǎo)致脫硫率偏低，固硫率一般在50%左右。⑷2.4水煤漿燃燒技術(shù)水煤漿是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的一種以煤代油的新型燃料。將灰份小于10%，硫份小于0.5%的揮發(fā)份高的原料煤，研磨成250-300微米的細(xì)煤粉，按煤70%，水30%的比例，再加入0.5%?1.0%的分散劑（保證其流動(dòng)性）和0.02%-0.1%的穩(wěn)定劑配制而成。水煤漿可以象燃料油一樣運(yùn)輸、貯存和燃燒。燃燒時(shí)，水煤漿從噴嘴高速噴出，霧化成50-70微米的霧滴，在預(yù)熱到600-700爐膛內(nèi)迅速蒸發(fā)，并伴隨微爆，煤中揮發(fā)份析出而著火，其著火溫度比煤粉還低100°C。[5]3燃燒后脫硫（煙氣脫硫）技術(shù)煙氣脫硫技術(shù)主要是利用吸收劑或吸附劑去除煙氣中的S0，并使其轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的硫化物或硫。最早的煙氣脫硫技術(shù)在本世紀(jì)初就已經(jīng)出現(xiàn)。近幾十年來，國外工業(yè)煙氣脫硫裝置的應(yīng)用發(fā)展很快。我國近十多年來也開展了煙氣脫硫技術(shù)的研究。煙氣脫硫技術(shù)的種類非常多，按脫硫的方式和產(chǎn)物的處理形式可分為干法，半干法和濕法三大類。3.1干法脫硫工藝干法脫硫工藝?yán)梅蹱罨蝾w粒狀吸收劑，通過吸附、催化反應(yīng)或高能電子電解等作用除去煙氣中的S0.反應(yīng)在無液相介入的完全干燥狀態(tài)下進(jìn)行，反應(yīng)物亦為干粉狀，不存在腐蝕和結(jié)垢等問題.相對于濕法脫硫技術(shù)，干法脫硫技術(shù)具有耗水量少、不造成二次污染、硫便于回收等優(yōu)點(diǎn)；但由于氣固反應(yīng)速率較低，致使脫硫過程空速低、設(shè)備龐大，脫硫率不及濕法。塵英才常見脫硫技術(shù)3.2半干法煙氣脫硫半干法煙氣脫硫是以水溶液或漿液為脫硫劑，生成的脫硫產(chǎn)物為干態(tài)的脫硫工藝。半干法兼有干法與濕法的一些特點(diǎn)，是脫硫劑在干燥狀態(tài)下脫硫在濕狀態(tài)下再生（如水洗活性炭再生流程）或者在濕狀態(tài)下脫硫在干狀態(tài)下處理脫硫產(chǎn)物（如噴霧干燥法）的煙氣脫硫技術(shù)。特別是后者，既有濕法脫硫反應(yīng)速度快、脫硫效率高的優(yōu)點(diǎn)，又有干法無污水廢酸排出、脫硫后產(chǎn)物易于處理的優(yōu)點(diǎn)。典型工藝有噴霧干燥法和吸著劑噴射法。3.2.1噴霧干燥法噴霧干燥法是20世紀(jì)70年代中后期發(fā)展起來的脫硫新技術(shù)，其基本原理是利用快速離心噴霧機(jī)將吸收劑噴射成極其細(xì)小且均勻分布的霧粒，霧粒與熱煙氣接觸，一方面吸收劑吸收煙氣中的S0,另一方面水分迅速蒸發(fā)而形成含水量很低的固體灰渣，從而達(dá)到凈化煙氣中S0的目的，脫硫率可達(dá)75%?90%。該方法具有設(shè)備簡單、投資小、運(yùn)行維護(hù)方便及運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，從而得到較廣泛的應(yīng)用，約占總裝機(jī)容量的10%，大多用于低硫和中硫煤的中小容量機(jī)組。3?2?2吸著劑噴射法吸著劑噴射法按所用吸著劑的不同可分為鈣基和鈉基工藝。吸著劑可以是干態(tài)、濕潤態(tài)或漿液，噴入部位可以為爐膛、省煤器或煙道。當(dāng)3a/S為2時(shí)，脫硫效率可達(dá)50%?70%，鈣利用率達(dá)50%。該方法比較適合老電廠改造，因?yàn)樵陔姀S排煙流程中不需增加任何設(shè)備就能達(dá)到脫硫的目的。吸著劑噴射工藝目前占總裝機(jī)容量的3.2%，其中89%用于燃煤含硫量〈2%的機(jī)組。3.3濕法脫硫技術(shù)濕法煙氣脫硫是采用液態(tài)吸收劑洗滌煙氣，經(jīng)化學(xué)反應(yīng)吸收煙氣中的S0，該技術(shù)的關(guān)鍵是脫硫劑的選擇和脫硫塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。⑹當(dāng)前世界上已開發(fā)的濕法煙氣脫硫技術(shù)主要有石灰石一石膏濕法、雙堿法、氧化鎂法及氨法等。據(jù)國際能源機(jī)構(gòu)煤炭研究組織調(diào)查表明，濕法煙氣脫硫占世界安裝煙氣脫硫的機(jī)組總?cè)萘康?5%，其中石灰石法占36.9%，其他濕法煙氣to 塵英可網(wǎng)tL?常見脫硫技術(shù)脫硫技術(shù)約占48.3%。⑺3.3.1石灰石一石膏濕法煙氣脫硫技術(shù)石灰石一石膏濕法脫硫是目前世界上技術(shù)最為成熟、應(yīng)用最多的脫硫工藝。該工藝以石灰石漿液作為吸收劑，通過石灰石漿液在吸收塔內(nèi)對煙氣進(jìn)行洗滌，發(fā)生反應(yīng)，以去除煙氣中的SO，反應(yīng)產(chǎn)生的亞硫酸鈣通過強(qiáng)制氧化生成含兩個(gè)2結(jié)晶水的硫酸鈣(石膏)，脫硫后的煙氣從煙囪排放。⑻吸收過程是在吸收塔內(nèi)進(jìn)行，主要反映如下：⑼石灰漿作吸收劑Ca(OH)+SOfCaSO?1/2HO+1/2HOTOC\o"1-5"\h\z2 3 2 2石灰石漿液吸收劑CaCO+SO+1/2HO=CaSO?1/2HO+CO2 2 3 2 2CaSO?1/2HO+SO+1/2HO二Ca(HSO)3 2 2 2 3 2由于煙道氣中含有氧，還會(huì)發(fā)生如下副反應(yīng)：2CaSO+1/2HO+O+3HO=2CaSO?2HO3 2 2 2 4 2氧化過程在氧化塔內(nèi)進(jìn)行，主要反映如下：2CaSO+1/2HO+O+3HO=2CaSO?2HO3 2 2 2 4 2Ca(HSO)+1/2O+HO=CaSO+SO3 2 2 2 4 23?3?2海水脫硫技術(shù)海水脫硫是利用海水的天然堿性吸收煙氣中SO的一種脫硫工藝。天然海水2通常呈堿性，這使得海水具有天然的酸堿緩沖能力及吸收SO的能力。2海水脫硫工藝主要由煙氣系統(tǒng)、吸收塔系統(tǒng)、供排海水系統(tǒng)、海水恢復(fù)系統(tǒng)等四部分組成。在吸收塔內(nèi)，海水采用一次直流的方式吸收煙氣中的SO,因煙2氣和海水中的O有限，大部分SO與水生成亞硫酸根離子SO2-和氫離子H+,少2 2 3部分SO與水和溶于海水中的氧生成硫酸根離子SO2-和氫離子H+。H+顯酸性，海2 4水中H+濃度的增加，導(dǎo)致海水pH值下降成為酸性。吸收塔排出的酸性海水依靠重力自流到海水恢復(fù)系統(tǒng)。在海水恢復(fù)系統(tǒng)的曝氣池中鼓入大量的空氣，使海水中得SO2-與空氣中的3氧氣反應(yīng)生成硫酸根離子SO2-o鼓入過量空氣不僅確保SO2-到SO2-的氧化過程3 41E脫廂除塵英可網(wǎng)tL.常見脫硫技術(shù)的完成,還加速了二氧化碳的生成釋放，有利于中和反應(yīng)，使海水中溶解氧接近飽和水平。在曝氣池中利用海水中的碳酸根CO2-和碳酸氫根HCO-中和吸收塔排3 3出的H+,使海水中的pH值恢復(fù)到允許排放的水平。a3.3.1雙堿法煙氣脫硫技術(shù)雙堿法煙氣脫硫工藝是為了克服石灰石/石膏法容易結(jié)垢的缺點(diǎn)而發(fā)展起來的。它先用堿金屬鹽類如NaOH、NaCO、NaHCO、NaSO等的水溶液吸收SO，然2 3 3 2 3 2后在另一石灰反應(yīng)器中用石灰或石灰石將吸收SO后的溶液再生，再生后的吸收2液再循環(huán)使用，最終產(chǎn)物以亞硫酸鈣和石膏的形式析出。與石灰石或石灰濕法相比，鈉堿雙堿法原則上具有如下優(yōu)點(diǎn)：①用NaOH脫

硫，循環(huán)水基本上是NaOH的水溶液，在循環(huán)過程中對水泵、管道、設(shè)備均無腐蝕與堵塞現(xiàn)象，便于設(shè)備運(yùn)行與保養(yǎng)；②吸收劑的再生和脫硫渣的沉淀發(fā)生在吸收塔外，減少了塔內(nèi)結(jié)垢的可能性，因此可以用高效的板式塔或填料塔代替目前廣泛使用的噴淋塔，從而減小吸收塔的尺寸及操作液氣比，降低脫硫成本；③脫硫效率高，一般在90%以上，缺點(diǎn)是NaCO氧化副反應(yīng)物NaSO較難再生，需不2 3 2 4斷向系統(tǒng)補(bǔ)充NaOH或NaCO而增加堿的消耗量，另外，NaCO的存在也將降低石2 3 2 4膏的質(zhì)量。3.3.4氧化鎂法煙氣脫硫技術(shù)氧化鎂法脫硫技術(shù)的工藝為：90%通過325目篩的氧化鎂在熟化罐中配置成濃度為20%?25%的氫氧化鎂漿液，由漿液泵打入吸收塔內(nèi)。燃煤鍋爐煙氣由增壓風(fēng)機(jī)送入吸收塔。該塔為垂直、循環(huán)、對流且裝有格柵的吸收塔。塔內(nèi)的一組噴淋母管將吸收漿液采用液柱式噴入煙氣中。吸收塔下部的漿液槽內(nèi)的氧化系統(tǒng)將反應(yīng)生成的HSO-氧化成SO2-，然后與氫氧化鎂漿液反應(yīng)生成MgSO漿液。在噴3 4 4淋母管下面的格柵加速了煙氣流在噴淋塔內(nèi)的SO脫除反應(yīng)。凈煙氣將通過除霧2器，以除去所含的水滴，經(jīng)升溫后由煙囪排入大氣，吸收塔排出的產(chǎn)物漿液在氧化槽中，未氧化的MgSO被進(jìn)一步氧化成MgSO，同時(shí)在氧化槽內(nèi)進(jìn)行PH值調(diào)整,3 4在槽中加助濾劑（硅藻土）后泵入真空或壓力式懸浮固體過濾設(shè)備進(jìn)行過濾和脫麒臨除塵英才網(wǎng)tL.水，廢水進(jìn)入處理系統(tǒng)。3?3?5氨法煙氣脫硫技術(shù)氨是一種良好的堿性吸收劑，其堿性強(qiáng)于鈣基吸收劑。用氨吸收煙氣中的SO是氣液或氣氣相反應(yīng)，反應(yīng)速率快，吸收劑利用率高，吸收設(shè)備體積可大大2減小。另外，其脫硫副產(chǎn)品硫酸銨在某些地區(qū)可作為農(nóng)用肥料。濕法氨水脫硫工藝包括一臺(tái)處理煙氣的裝置，經(jīng)除塵的煙氣先經(jīng)過熱交換器，從上方進(jìn)入洗滌塔，與氨氣并流而下，氨水落入池中，用泵抽入吸收塔內(nèi)循環(huán)噴淋煙氣。煙氣則經(jīng)除霧器后進(jìn)入另一臺(tái)洗滌塔脫除S