1、烟气脱硫技术裴琳（芜湖职业技术学院轻化工程系.安徽芜湖.241000）摘要：随着国家对环境保护的日益重，有效地控制二氧化硫的污染已成为国家规划的一部分， 。本文在众多烟气脱硫方法中，选择了二氧化硫烟气治理的几种常用方法：石灰石- 石膏法、氨水洗涤法、简单介绍其原理、特点及应用水平，参考文献共 9 篇。关键词：二氧化硫、烟气脱硫、石灰石- 石膏法、氨水洗涤法、氧化镁法引言 当今世界上电力产量的60% 是利用煤炭资源生产的，我国是世界上少数几个以煤炭为主要能源的国家之一。我国是一个能源消费大国，在我国的一次能源和发电能源构成中，煤占据了绝对的主导地位。我国电力的生产以燃煤机组为主，大量的燃煤和煤中
2、较高的含硫量导致大量的 排放。目前我国已经是世界上最大的 排放国，据国家环保统计，2SO2SO每年各种煤及各种资源冶炼产生二氧化硫( )达2158.7万吨。高居世界第一位 带来2S2SO的大气污染及酸雨问题日益严重。其中SO2 是形成酸雨的主要成分，酸雨不仅严重腐蚀建筑物，而且毁坏大面积的森林和农作物，对生态环境产生严重的影响 1。每年酸雨造成的损失在百亿元以上，控制 排放总量是抑制我国酸雨污染发展的关键，因此加强对2S排放的控制，已成为我国当前刻不容缓的任务。 国家环境保护“十一五”规划纲2SO要中明确提出：“十一五”期间二氧化硫排放量减少10%的削减目标。这一重要约束性指标提出后，2006
3、年火电厂二氧化硫排放总量不但没有减少，反而由2005年的1300万吨增长到1350万吨，增长了3.8%。2007 年经过采取节能减排措施，每年二氧化硫排放总量有所减少，但是要完成“十一五”规定的减排任务仍十分艰巨。近期氮氧化物的减排任务也开始提上日程。这将是推动我国火电厂脱硫脱硝行业快速发展的动力和要求 2。 1 石灰石- 石膏法1.1 石灰石- 石膏法的工艺原理该法是将石灰石粉磨成小于 250 目的细粉，配成料浆作 SO2 吸收剂。在吸收塔中，烟气与石灰石浆并流而下，烟气中的 SO2 与石灰石发生化学反应生成亚硫酸钙和硫酸钙，在吸收塔低槽内鼓入大量空气，使亚硫酸钙氧化成硫酸钙，结晶分离得副产
4、品石膏。因此过程主要分为吸收和氧化两个步骤 3： （1）SO2 的吸收 石灰石料降在吸收塔内生成石膏降，主要反应如下： CaCO3+SO2+1/2H2O=CaSO31/2H2O+CO2 CaSO31/2H2O +SO2+1/2H2O=Ca(HSO3)2 （2）亚硫酸钙氧化 由于烟气中含有 O2，因此在吸收过程中会有氧化副反应发生。在氧化过程中，主要是将吸收过程中所生成的 CaSO31/2H2O 氧化生成 CaSO42H2O。 2CaSO31/2H2O+ O2+3H2O =2CaSO42H2O 由于在吸收过程中生成了部分 Ca(HSO3)2，在氧化过程中，亚硫酸氢钙也被氧化，分解出少量的 SO2
5、： Ca(HSO3)2+1/2O2+ H2O=CaSO42H2O+ SO2 亚硫酸钙氧化时，其离子反应可表达为： CaSO31/2H2O+H+ Ca2+ HSO3+1/2H2O HSO3+1/2O2 SO42+H+ Ca2+ SO42+2H2O CaSO42H2O 由以上反应可见，氧化反应必须有 H+存在，浆液的 PH 值在 6 以上时，反应就不能进行。在吸收 SO2 过程中，一般石灰的 PH 值为 56，石灰石的 PH 值为 67，吸收剂的粒度越细越好1.2 石灰石- 石膏法的特点石灰石石膏湿法烟气脱硫工艺 4是当今世界各国应用最多和最成熟的湿法工艺, 该工艺主要是采用廉价易得的石灰石或石灰
6、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 5 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。 石灰石（石灰）/石膏湿法脱硫主要特点如下： （1） 脱硫效率高； （2） 引进早，技术成熟，可靠性高； （3） 对煤种变化的适应性强； （4） 系统复杂，占地面积较大，一次性建设投资相对较大； （5） 吸收剂资源丰富，价格便宜
7、； (6) 脱硫副产物便于综合利用； (7) 后期处理复杂，二次污染严重； (8) 脱硫系统无法快速响应锅炉负荷的变化运行； (9) 粉尘排放浓度较难满足要求； (10) 整个系统物料处于浆状，制浆、喷淋系统易结垢、堵塞，工艺复杂，系统管理、维护费用较高。 1.3 石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺系统1.3.1 烟气系统 6锅炉出来的烟气经过电气除尘器除尘后，依次经过引风机和增压风机增压后进入气气换热器（GGH）的冷却侧降温，然后进入吸收塔系统除去 SO2，再经过气气换热器（GGH）的加热侧升温后，通过烟囱排入大气 7。 烟道设有旁路系统。进出口挡板门为双挡板型式，在脱硫系统运行时打开。旁路挡板门
8、也为双挡板型式，在吸收塔系统运行时关闭。当吸收塔系统停运、事故或维修时，入口挡板和出口挡板关闭，旁路挡板全开，烟气通过旁路烟道经烟囱排放。1.3.2 SO2 吸收系统烟气由进气口进入吸收塔的吸收区 8，在上升过程中与石灰石浆液逆流接触，烟气中所含的污染气体绝大部分因此被清洗入浆液，与浆液中的悬浮石灰石微粒发生化学反应而被脱除，处理后的净烟气经过除雾器除去水滴后进入烟。1.3.3 供水和排放系统从电厂供水系统引接至脱硫岛的水源，提供脱硫岛工业和工艺水的需要。工业水主要用户为：除雾器冲洗水及真空泵密封水。冷却水冷却设备后排至吸收塔排水坑回收利用1.3.4 石膏脱水系统石膏旋流站底流浆液由真空皮带脱
9、水机脱水到含 90固形物和 10水分，脱水石膏经冲洗降低其中的 Cl浓度。滤液进入滤液水回收箱。脱水后的石膏经由石膏输送皮带送入石膏库房堆放，后由螺旋卸料装置卸至汽车运输。 1.4 石膏法烟气脱硫存在的问题的及解决思路石灰石湿式洗涤法的主要缺点是装置容易结垢，造成结垢堵塞的原因是固体沉淀，主要有：因溶液或料浆中的水分蒸发而使固体沉积；Ca(OH)2 或 CaCO3 沉积或结晶析出；CaSO3 或 CaSO4 从溶液中结晶析出，石膏“晶种”沉积在设备表面并生长，形成了结垢堵塞。为了防止固体沉积，特别是防止 C 的结垢，除使吸收塔应满足持液量大、气液相间相对速度高、有较大的气液接触表面积、内部构件
10、少、压力降小等条件外，还可以采用控制吸收液过饱和、使用添加剂等方法。2 氨水洗涤法2.1 氨水洗涤法的工作原理氨法是采用氨水洗涤含 SO2 的废气，形成（NH4）2SO3-NH4HSO3-H2O 的吸收液体系，该溶液中（NH4）2SO3 对 SO2 具有良好的吸收能力，是氨法中的主要吸收剂，吸收 SO2以后的吸收液可用不同的方法处理 9，获得不同的产品。氨法中较成熟的有氨-酸法、氨-亚硫酸铵法和氨-硫酸铵法等。在这些脱硫方法中，其吸收的原理和过程是相同的，不同之处仅在于对吸收液处理的方法和工艺技术路线不同。氨-酸法的基本原理是将氨水加入吸收塔中使其与含 SO2 的废气逆流接触，生成亚硫酸铵和亚
11、硫酸氢铵。当吸收液中的亚硫酸铵与亚硫酸氢铵的比例达到 0.80.9 时，可将吸收液自循环吸收系统部分导出，采用硫酸酸解得到 SO2 气体和硫酸铵溶液。SO2 可用于制造和生产硫酸以及作为化工原料，回收 SO2后的吸收液中含有硫酸铵和过量的硫酸，可用氨中和其中的硫酸生成硫酸铵，将硫酸铵溶液进行蒸发浓缩可得到硫酸铵晶体.。其化学反应方程式如下9： 吸收：2NH3H2O + SO2 = （NH4）2SO3 + H2O （NH4）2SO3 + H2O + SO2 = 2NH4HSO3 酸解：（ NH4）2SO3 + H2SO4 = （NH4）2SO4 + SO2 + H2O 2NH4HSO3 + H2
12、SO4 = （NH4）2SO4 + 2SO2 + H2O 中和：H2SO4 + 2NH3 = （NH4）2SO42.2 氨水洗涤法的工艺系统氨法洗涤脱硫装置主要由预洗涤器和吸收塔组成，如图 2 所示。烟气经电除尘器除尘后，在预洗涤器与喷人的再循环流酸铵浆液逆流接触。由于循环浆液的蒸发使烟气至饱和状态饱和烟气通过消雾器进入吸收塔与逆向旋转的不饱和硫酸铵溶液接触。氧化空气中加氨控制再循环液体的 PH 值以达到脱除 2SO 的需要。净化后烟气通过 2 级高效除雾器后排放。预洗涤器的作用是 2SO 吸收和氧化过程与生成的结晶分开。烟气的热能将洗涤器中浆液的水分蒸发导致硫酸铵结晶和洗涤器中液位降低。吸收
13、塔内末饱和的硫酸铵溶液用于清洗预洗涤器的消雾器并控制预洗涤器的液位高度。SO 吸收和氧化过程发生在吸收塔的稀释溶液阶段，在吸收塔内，2SO 被脱除并与氨起反甲。液氨贮存在一个压缩的或冷藏的容器中，用泵送至氨蒸发器蒸发后与氧化空气同时导入吸收塔，使亚硫酸铵氧化生成硫酸铵。2.3 氨水洗涤法的特点氨法是烟气脱硫方法中较为成熟的方法，该法脱硫费用低，氨可留在产品内，以氮肥的形式存在，产品实用价值较高。但氨易挥发，因而吸收剂的消耗量较大，另外氨的来源受地域及生产企业的限制较大。尽管如此，氨法仍不失为一种治理低浓度二氧化硫的有前途的。3 结束语为了实现我国在较短时间内控制二氧化硫污染加重的趋势，做好建设
14、项目环境保护工作，实现“增产不增污”和“增产减污” ，火电建设项目要因地制宜采取合适的燃煤发电脱硫工艺，如沿海采用海水脱硫较经济，内地依各厂项目的条件和特点，可采用成熟的烟气湿法脱硫和喷雾干燥脱硫，同时，也期望研制出更多的适合我国国情，能够为火电建设项目提供更多、更好的脱硫工艺技术选择。参考文献1 李喜，李俊. 烟气脱硫技术研究进展. 北京：化学工业出版社， 2006，7（4）：56 2 王斌斌,仇性启.烟气脱硫技术研究现状与进展.通用机械， 2006，9(01) ：7579 3 官一明, 李仁刚. 湿式石灰石烟气脱硫工艺现状和发展 . 电力环境保护，1999，10(2): 25284周玉新，刘建章.烟气脱硫技术现状与发展趋势J. 化学工程师， 2007，6(10)：37 395罗钟高.600MW 机组烟气脱硫工程方案选择与设计优化华北电力大学研究生论文，2010，1（03）：7106 王琼.火电厂石灰石/ 石灰-石膏湿法烟气脱硫系统的设计及优化 .中国电力，2005，38(11):62657李继莲.烟气脱硫实用技术北京：中国电力出版社，2008 ，6（1）：5180 8 李春青，普红平治理二氧化硫的研究昆明理工大学环境科学与工程学院，2006，11（6）:10179欧阳建友石灰石石膏湿法脱硫工艺浅谈科普知识， 2007，1（2）：2030
