常用的幾種煙氣脫硫技術的優(yōu)缺點

煙氣脫硫經(jīng)過了近30年的發(fā)展已經(jīng)成為一種成熟穩(wěn)定的技術，在世界各國的燃煤電廠中各種類型的煙氣脫硫裝置已經(jīng)得到了廣泛的應用。從煙氣脫硫技術的種類來看，除了濕式洗滌工藝得到了進一步的發(fā)展和完善外，其他許多脫硫工藝也進行了研究，并有一部分工藝在燃煤電廠得到了使用。煙氣脫硫技術是控制SO₂和酸雨的有效手段之一，根據(jù)脫硫工藝脫硫率的高低，可以分為高脫硫率工藝、中等脫硫率工藝和低脫硫率工藝；最常用是按照吸收劑和脫硫產(chǎn)物的狀態(tài)進行分類可以分為三種：濕法煙氣脫硫、半干法煙氣脫硫和干法煙氣脫硫。

濕法煙氣脫硫工藝是采用液體吸收劑洗滌SO₂煙氣以脫除SO₂。常用方法為石灰/石灰石吸收法、鈉堿法、鋁法、催化氧化還原法等，濕法煙氣脫硫技術以其脫硫效率高、適應范圍廣、鈣硫比低、技術成熟、副產(chǎn)物石膏可做商品出售等優(yōu)點成為世界上占統(tǒng)治地位的煙氣脫硫方法。但由于濕法煙氣脫硫技術具有投資大、動力消耗大、占地面積大、設備復雜、運行費用和技術要求高等缺點，所以限制了它的發(fā)展速度。

半干法煙氣脫硫工藝是采用吸收劑以漿液狀態(tài)進入吸收塔（洗滌塔），脫硫后所產(chǎn)生的脫硫副產(chǎn)品是干態(tài)的工藝流程。

干法煙氣脫硫工藝是采用吸收劑進入吸收塔，脫硫后所產(chǎn)生的脫硫副產(chǎn)品是干態(tài)的工藝流程，干法脫硫技術與濕法相比具有投資少、占地面積小、運行費用低、設備簡單、維修方便、煙氣無需再熱等優(yōu)點，但存在著鈣硫比高、脫硫效率低、副產(chǎn)物不能商品化等缺點。

自20世紀80年代末，經(jīng)過對干法脫硫技術中存在的主要問題的大量研究和不斷的改進，現(xiàn)在已取得突破性進展。有代表性的噴霧干燥法、活性炭法、電子射線輻射法、填充電暈法、荷電干式吸收劑噴射脫硫技術、爐內噴鈣尾部增濕法、煙氣循環(huán)流化床技術、爐內噴鈣循環(huán)流化床技術等一批新的煙氣脫硫技術已成功地開始了商業(yè)化運行，其脫硫副產(chǎn)物脫硫灰已成功地用在鋪路和制水泥混合材料方面。這一些技術的進步，迎來了干法、半干法煙氣脫硫技術的新的快速發(fā)展時期。

傳統(tǒng)的石灰石/石膏法脫硫與新的干法、半干法煙氣脫硫技術經(jīng)濟指標的比較見表1。表1說明在脫硫效率相同的條件下，干法、半干法脫硫技術與濕法相比，在單位投資、運行費用和占地面積的方面具有明顯優(yōu)勢，將成為具有產(chǎn)業(yè)化前景的煙氣脫硫技術。

 本文主要論述了高脫硫率工藝——濕式洗滌工藝，主要是石灰石—石膏工藝；中脫硫率工藝——噴霧干燥工藝、爐內噴鈣加濕活化工藝、煙氣循環(huán)流化床和電子束照工藝；低脫硫率工藝——爐內噴射工藝和管道噴射工藝。

1．低脫硫率工藝  脫硫率≤70%

低脫硫率工藝主要包括爐內噴射工藝和管道噴射工藝。這些工藝的特點是投資費用低，但運行成本高，在煤中含硫量高。此工藝適用于剩余壽命短或現(xiàn)場安裝空間有限的調峰機組的改造。

低脫硫率的煙氣脫硫工藝的特征

以上表格內容是低脫率工藝的二種工藝的特性總結。

2．中脫硫率工藝     脫硫率70%~90%

中等脫硫技術包括三種工藝：爐內噴鈣加增濕活化工藝（LIFAC），煙氣循環(huán)流化床（CFB，包括噴鈣和常規(guī)）和噴霧干燥工藝。與低脫硫效率的工藝相比，脫硫效率有所提高，運行費用相對減少，設備較復雜，因而投資費用增加。
與高效率的濕法工藝相比具有啟停方便，負荷跟蹤能力強的特點。適用于燃用中低含硫量的現(xiàn)有機組的脫硫改造。

(1) LIFAC脫硫技術是由芬蘭的Tampella公司和IVO公司首先開發(fā)成功并投入商業(yè)應用的該技術是將石灰石于鍋爐的800℃～1150℃部位噴入，起到部分固硫作用，在尾部煙道的適當部位（一般在空氣預熱器與除塵器之間）裝設增濕活化反應器，使爐內未反應的CaO和水反應生成Ca(OH)2,進一步吸收SO2,提高脫硫率。

LIFAC技術是將循環(huán)流化床技術引入到煙氣脫硫中來，是其開創(chuàng)性工作，目前該技術脫硫率可達90％以上，這已在德國和奧地利電廠的商業(yè)運行中得到實現(xiàn)。

LIFAC技術具有占地小、系統(tǒng)簡單、投資和運行費用相對較、無廢水排放等優(yōu)點，脫硫率為60％～80％；但該技術需要改動鍋爐，會對鍋爐的運行產(chǎn)生一定影響。我國南京下關電廠和紹興錢清電廠從芬蘭引進的LIFAC脫硫技術和設備目前已投入運行。

(2) 爐內噴鈣循環(huán)流化床反應器脫硫技術是由德國Sim-mering Graz Pauker/LurgiGmbH公司開發(fā)的。該技術的基本原理是：在鍋爐爐膛適當部位噴入石灰石，起到部分固硫作用，在尾部煙道電除塵器前裝設循環(huán)流化床反應器，爐內未反應的CaO隨著飛灰輸送到循環(huán)流化床反應器內，在循環(huán)硫化床反應器中大顆粒CaO被其中湍流破碎，為SO2反應提供更大的表面積，從而提高了整個系統(tǒng)的脫硫率。

該技術將循環(huán)流化床技術引入到煙氣脫硫中來，是其開創(chuàng)性工作，目前該技術脫硫率可達90％以上，這已在德國和奧地利電廠的商業(yè)運行中得到證實。在此基礎上，美國EEC(Enviromental  Elements Corporation)和德國Lurgi公司進一步合作開發(fā)了一種新型煙氣的脫硫裝置。在該工藝中粉狀的Ca(OH)2和水分別被噴入循環(huán)流化床反應器內，以此代替了爐內噴鈣。在循環(huán)流化床反應器內，吸收劑被增濕活化，并且能充分的循環(huán)利用，而大顆粒吸收劑被其余粒子碰撞破碎，為脫硫反應提供更大反應表面積。

本工藝流程的脫硫效率可達95％以上，造價較低，運行費用相對不高，是一種較有前途的脫硫工藝。

(3) 噴霧干燥法煙氣脫硫技術是一項發(fā)展最成熟的煙道氣脫硫技術之一。該技術采用了旋轉噴霧器，投資低于濕法工藝，在全世界范圍內得到廣泛應用，在西歐的德國、意大利等國家利用較多。對中高硫燃料的SO₂脫硫率能達到80-90%。

該技術的基本原理是由空氣加熱器出來的煙道氣進入噴霧式干燥器中，與高速旋轉噴嘴噴出的充分霧化的石灰、副產(chǎn)品泥漿液相接觸，并與其中SO_X反應，生成粉狀鈣化合物的混合物，再經(jīng)過除塵器和吸風機，然后再將干凈的煙氣通過煙囪排出，其反應方程式為：

　　SO₂ + Ca(OH)_2-CaSO₃ + H₂O

　　SO₃ + Ca(OH)₂ -CaSO₄ + H₂O

該技術一般可分為吸收劑霧化、混合流動、反應吸收、水汽蒸發(fā)、固性物的分離五個階段，與其它干燥技術相比其獨特之處就在于吸收劑與高溫煙氣接觸前首先被霧化成了細小的霧滴，這樣便極大增加了吸收劑的比表面積，使得反應吸收及傳熱得以快速進行。其工藝流程如圖1所示^【3】。該技術安裝費用相對較低，一般是同等規(guī)模的石膏法煙氣脫硫系統(tǒng)的70%左右。但存在著石灰石用量大、吸收劑利用率低及脫硫后的副產(chǎn)品不能夠再利用的難題，故該技術意味著要承擔雙倍的額外費用，即必須購買更多的石灰石和處理脫硫后的副產(chǎn)品，然后還要將其中的一部分花錢倒掉。

3.高脫硫率工藝     脫硫率>90%

濕法煙氣脫硫工藝是目前碚硫率最高的FGD技術，一般在Ca/S為1.05左右，脫硫效率達到90%以上。濕法工藝包括了許多不同類型的工藝流程，但是使用最多的還是以石灰石作為吸收劑的石灰石/石灰——石膏煙氣碚硫工藝。根據(jù)吸收塔的型式不同，石灰石/石灰——石膏工藝又可分為三類：逆流噴淋塔，順流填料塔和噴射流泡反應器。

高脫硫率煙所脫硫工藝的特征

除上述所說的幾種脫硫技術外還有：電子射線輻射法煙氣脫硫技術、填充式電暈法煙氣脫硫技術、荷電干式吸收劑噴射脫硫系統(tǒng)（CDSI）、干式循環(huán)流化床煙氣脫硫技術等在煙氣脫硫中都有各自不同的優(yōu)劣。

目前對現(xiàn)有的機組進行煙氣脫硫技術改造方面投入了大量的精力，正在多個領域展開研究工作，其中在干法煙氣脫硫方面研究較多的是循環(huán)流化床煙氣脫硫技術及電子射線輻射法煙氣脫硫技術，電暈法煙氣脫硫技術目前研究的也較多。
煙道氣脫硫技術最顯著改造之一是吸收器規(guī)格的增大，采用單個吸收器，據(jù)報道安裝一臺脫硫裝置可服務于兩臺大型鍋爐的煙氣脫硫裝置，以這種方式增大設備規(guī)格，大大降低了投資成本。研究與開發(fā)出一種新的煙氣脫硫裝置是煙氣脫硫技術的發(fā)展趨勢之一。其研發(fā)方向為SO2脫硫率高、可靠性強、輔助耗電低、采用單個吸收器、副產(chǎn)品可售或可利用，為保障這些技術要求，應該在脫硫技術的工藝、設備和材料方面進行進一步研究。