脱硫方法与工艺

*目录*

脱硫方法与工艺 .................................................................... 1

*目录*..................... 1

*正文*..................... 1

技术简介..................... 1

工艺种类..................... 2

石膏法（湿法脱硫、回收法） ............................ 2

脱硫氨水洗涤法（湿法脱硫、回收法） ............ 3

海水脱硫（湿法脱硫、抛弃法） ........................ 4

脱硫喷雾干燥法（半干法、抛弃法） ................ 4

脱硫磷铵肥法（半干法、回收法） .................... 5

脱硫电子束法（半干法、回收法） .................... 5

脱硫烟气循环流化床法（干法脱硫、抛弃法） ........................................................... 6

炉内脱硫 ................................................................ 6

炉内喷钙尾部增湿法（燃烧中脱硫、抛弃法） ........................................................... 7

燃烧前脱硫法 ........................................................ 8

常用名词..................... 9

脱硫方法与工艺

湿法FGD技术是用含有吸收剂的溶液或浆液在湿状态下脱硫和处理脱硫产

脱硫方法与工艺

物，该法具有脱硫反应速度快、设备简单、脱硫效率高等优点，但普遍存在腐蚀严重、运行维护费用高及易造成二次污染（废水处理）等问题。

干法FGD技术的脱硫吸收和产物处理均在干状态下进行，该法具有无污水废酸排出、设备腐蚀程度较轻，烟气在净化过程中无明显降温、净化后烟温高、利于烟囱排气扩散、二次污染少等优点，但存在脱硫效率低，反应速度较慢、设备庞大等问题。

半干法FGD技术是指脱硫剂在干燥状态下脱硫、在湿状态下再生（如水洗活性炭再生流程），或者在湿状态下脱硫、在干状态下处理脱硫产物（如喷雾干燥法）的烟气脱硫技术。特别是在湿状态下脱硫、在干状态下处理脱硫产物的半干法，以其既有湿法脱硫反应速度快、脱硫效率高的优点，又有干法无污水废酸排出、脱硫后产物易于处理的优势而受到人们广泛的关注。

按脱硫产物的用途，可分为抛弃法和回收法两种。

工艺种类

石膏法（湿法脱硫、回收法）

石灰石——石膏法脱硫工艺是世界上应

用最广泛的一种脱硫技术，湿法脱硫工艺流程

如右图。日本、德国、美国的火力发电厂采用

的烟气脱硫装置约90%采用此工艺。

它的工作原理是：将石灰石粉（CaCO3）

加水制成浆液作为吸收剂泵入吸收塔与烟气

充分接触混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的

碳酸钙以及从塔下部鼓入的空气进行氧化反应生成硫酸钙，硫酸钙达到一定饱和度后，结晶形成二水石膏。经吸收塔排出的石膏浆液经浓缩、脱水，使其含水量小于10%，然后用输送机送至石膏贮仓堆放，脱硫后的烟气经过除雾器除去雾滴，再经过换热器加热升温后，由烟囱排入大气。由于吸收塔内吸收剂浆液通过循环泵反复循环与烟气接触，吸收剂利用率很高，钙硫比较低，脱硫效率可大于95%。

系统组成：

（1）石灰石储运系统

（2）石灰石浆液制备及供给系统

（3）烟气系统

（4）SO2 吸收系统

（5）石膏脱水系统

（6）石膏储运系统

（7

脱硫方法与工艺 ⑻ 副产品纯度高：可生产纯度达95%以上的商品级石膏；

⑼ 燃煤锅炉烟气的除尘效率高：达到80%～90%；

⑽ 交叉喷淋管布置技术：有利于降低吸收塔高度。

推荐的适用范围：

⑴ 200MW及以上的中大型新建或改造机组；

⑵ 燃煤含硫量在0.5～5%及以上；

⑶ 要求的脱硫效率在95%以上；

⑷ 石灰石较丰富且石膏综合利用较广泛的地区

脱硫氨水洗涤法（湿法脱硫、回收法）

右图为烟气脱硫设备。该脱硫工艺以氨水为吸

收剂，副产品为硫酸铵化肥。锅炉排出的烟气经烟

气换热器冷却至90~100℃，进入预洗涤器经洗涤后

除去HCL和HF，洗涤后的烟气经过液滴分离器除去

水滴进入前置洗涤器中。在前置洗涤器中，氨水自

塔顶喷淋洗涤烟气，烟气中的SO2被洗涤吸收除去，

经洗涤的烟气排出后经液滴分离器除去携带的水

滴，进入脱硫洗涤器。在该洗涤器中烟气进一步被洗涤，

脱硫方法与工艺

去雾滴，再经烟气换热器加热后经烟囱排放。洗涤工艺中产生的浓度约30%的硫酸铵溶液排出洗涤塔，可以送到化肥厂进一步处理或直接作为液体氮肥出售，也可以把这种溶液进一步浓缩蒸发干燥加工成颗粒、晶体或块状化肥出售。海水脱硫（湿法脱硫、抛弃法）

右图为CAN等离子体烟气脱

硫工艺。海水脱硫工艺是利用海

水的碱度达到脱除烟气中二氧化

硫的一种脱硫方法。在脱硫吸收

塔内，大量海水喷淋洗涤进入吸

收塔内的燃煤烟气，烟气中的二

氧化硫被海水吸收而除去，净化

后的烟气经除雾器除雾、经烟气

换热器加热后排放。吸收二氧化硫后的海水与大量未脱硫的海水混合后，经曝气池曝气处理，使其中的SO32-被氧化成为稳定的SO42-，并使海水的PH值与COD调

整达到排放标准后排放大海。海水脱硫工艺一般适用于靠海边、扩散条件较好、用海水作为冷却水、燃用低硫煤的电厂。海水脱硫工艺在挪威比较广泛用于炼铝厂、炼油厂等工业炉窑的烟气脱硫，先后有20多套脱硫装置投入运行。近几年，海水脱硫工艺在电厂的应用取得了较快的进展。此种工艺最大问题是烟气脱硫后可能产生的重金属沉积和对海洋环境的影响需要长时间的观察才能得出结论，因此在环境质量比较敏感和环保要求较高的区域需慎重考虑。

脱硫喷雾干燥法（半干法、抛弃法）

半干法脱硫工艺流程如右图。

喷雾干燥法脱硫工艺以生石灰

（CaO）为硫吸收剂，石灰经消化并加水

制成消石灰乳（熟石灰），消石灰乳由泵

打入位于吸收塔内的雾化装置，在吸收

塔内，被雾化成细小液滴的吸收剂与烟

气混合接触，与烟气中的SO2发生化学

反应生成亚硫酸钙CaSO3，烟气中的SO2

被脱除。与此同时，吸收剂带入的水分

迅速被蒸发而干燥，烟气温度随之降低。脱硫反应产物及未被利用的吸收剂以干燥的颗粒物形式随烟气带出吸收塔，进入除尘器被收集下来。脱硫后的烟气经除尘器除尘后排放。为了提高脱硫吸收剂的利用率，一般将部分除尘器收集物加入

制浆系统进行循环利用。该工艺有两种不同的雾化形式可供选择，一种为旋转喷雾轮雾化，另一种为气液两相流。

喷雾干燥法脱硫工艺具有技术成熟、工艺流程较为简单、

脱硫方法与工艺

点，脱硫率可达到85%以上。该工艺在美国及西欧一些国家有一定应用范围（8%）。脱硫灰渣可用作制砖、筑路，但多为抛弃至灰场或回填废旧矿坑。

脱硫磷铵肥法（半干法、回收法）

如右图脱硫工艺流程。磷铵肥法烟气脱硫技术属于回收法，以其副产品为磷铵而命名。该工艺过程主要由吸附（活

性炭脱硫制酸）、萃取（稀硫酸分解磷

矿萃取磷酸）、中和（磷铵中和液制备）、

吸收（磷铵液脱硫制肥）、氧化（亚硫

酸铵氧化）、浓缩干燥（固体肥料制备）

等单元组成。它分为两个系统：

烟气脱硫系统——烟气经高效除

尘器后使含尘量小于200mg/Nm3，用风

机将烟压升高到7000Pa，先经文氏管喷水降温调湿，然后进入四塔并列的活性炭脱硫塔组（其中一只塔周期性切换再生），控制一级脱硫率大于或等于70%，并制得30%左右浓度的硫酸，一级脱硫后的烟气进入二级脱硫塔用磷铵浆液洗涤脱硫，净化后的烟气经分离雾沫后排放。

肥料制备系统——在常规单槽多浆萃取槽中，同一级脱硫制得的稀硫酸分解磷矿粉（P2O5含量大于26%），过滤后获得稀磷酸（其浓度大于10%），加氨中和

后制得磷氨，作为二级脱硫剂，二级脱硫后的料浆经浓缩干燥制成磷铵复合肥料。脱硫电子束法（半干法、回收法）

右图为脱硫设备。该工艺流程有排烟预除尘、烟气冷却、氨的充入、电子束照射和副产品捕集等工序所组成。锅炉

所排出的烟气，经过除尘器的粗滤处理

之后进入冷却塔，在冷却塔内喷射冷却

水，将烟气冷却到适合于脱硫、脱硝处

理的温度（约70℃）。烟气的露点通常

约为50℃，被喷射呈雾状的冷却水在

冷却塔内完全得到蒸发，因此，不产生

废水。通过冷却塔后的烟气流进反应

器，在反应器进口处将一定的氨水、压缩空气和软水混合喷入，加入氨的量取决于SOx浓度和NOx浓度，经过电子束照射后，SOx和NOx在自由基作用下生成中

间生成物硫酸（H2SO4）和硝酸（

脱硫方法与工艺炉内脱硫是在燃烧过程中，向炉内加入固硫剂如CaCO3等，使煤中硫分转化

成硫酸盐，随炉渣排除。其基本原理是：

CaCO3==高温==CaO+CO2↑

CaO+SO2====CaSO3

2CaSO3+O2====2CaSO4

⑴ LIMB炉内喷钙技术

早在本世纪60年代末70年代初，

脱硫方法与工艺该脱硫工艺在芬兰、美国、加拿大、法国等国家得到应用，采用这一脱硫技术的最大单机容量已达30万千瓦。

燃烧前脱硫法

燃烧前脱硫就是在煤燃烧前把煤中的硫分脱除掉，燃烧前脱硫技术主要有物理洗选煤法、化学洗选煤法、添加固硫剂、煤的气化和液化、水煤浆技术等。

洗选煤是采用物理、化学或生物方式对锅炉使用的原煤进行清洗，将煤中的硫部分除掉，使煤得以净化并生产出不同质量、规格的产品。微生物脱硫技术从本质上讲也是一种化学法，它是把煤粉悬浮在含细菌的气泡液中，细菌产生的酶能促进硫氧化成硫酸盐，从而达到脱硫的目的；微生物脱硫技术目前常用的脱硫细菌有：属硫杆菌的氧化亚铁硫杆菌、氧化硫杆菌、古细菌、热硫化叶菌等。

添加固硫剂是指在煤中添加具有固硫作用的物质，并将其制成各种规格的型煤，在燃烧过程中，煤中的含硫化合物与固硫剂反应生成硫酸盐等物质而留在渣中，不会形成SO2。

煤的气化，是指用水蒸汽、氧气或空气作氧化剂，在高温下与煤发生化学反应，生成H2、CO、CH4等可燃混合气体（称作煤气）的过程。煤炭液化是将煤转化为清洁的液体燃料（汽油、柴油、航空煤油等）或化工原料的一种先进的洁净煤技术。

水煤浆（Coal Water Mixture，简称CWM）是将灰份小于10%，硫份小于0.5%、挥发份高的原料煤，研磨成250~300μm的细煤粉，按65%~70%的煤、30%~35%的水和约1%的添加剂的比例配制而成，水煤浆可以像燃料油一样运输、储存和燃烧，燃烧时水煤浆从喷嘴高速喷出，雾化成50~70μm的雾滴，在预热到600~700℃的炉膛内迅速蒸发，并拌有微爆，煤中挥发分析出而着火，其着火温度比干煤粉还低。

燃烧前脱硫技术中物理洗选煤技术已成熟，应用最广泛、最经济，但只能脱无机硫；生物、化学法脱硫不仅能脱无机硫，也能脱除有机硫，但生产成本昂贵，距工业应用尚有较大距离；煤的气化和液化还有待于进一步研究完善；微生物脱硫技术正在开发；水煤浆是一种新型低污染代油燃料，它既保持了煤炭原有的物理特性，又具有石油一样的流动性和稳定性，被称为液态煤炭产品，市场潜力巨大，目前已具备商业化条件。

煤的燃烧前的脱硫技术尽管还存在着种种问题，但其优点是能同时除去灰分，减轻运输量，减轻锅炉的沾污和磨损，减少电厂灰渣处理量，还可回收部分硫资源。

常用名词

1. 脱硫效率

烟气脱硫系统脱除SO2的能力，在数值上等于单位时间内烟气脱硫系统脱除

得SO2量与进入脱硫系统时烟气中得SO2量之比。

2. 钙硫比（Ca/S）

投入脱硫系统中钙基吸收剂与脱硫系统脱除的SO2摩尔数之比，它同时表示

脱硫系统在达到一定脱硫效率时所需要的脱硫吸收剂的过量程度。

钙硫摩尔比就是用来表示达到一定脱硫效率时所需要钙基吸收剂（折合成CaO）的过量程度，它反映.单位时间内吸收剂原料的供给量，通常以浆液中的吸收剂浓度作为衡量度量，也说明在用钙基吸收剂脱硫时钙的有效利用率。一般用钙与硫的摩尔比值表示，即Ca/S比，所需的Ca/S越高，钙的利用率则越低。

从化学反应的角度，无论何种脱硫工艺，在理论上只要有一个钙基吸收剂分子就可以吸收一个SO2分子，或者说，脱除1mol的硫需要1mol的钙。但在实际反应设备中，反应的条件并不处于理想状态，因此，一般需要增加脱硫剂的量来保证吸收过程的进行。

以应用最为广泛的石灰石脱硫吸收剂为例：CaCO3的分子量为100，S的分子量为32，理论上，每脱除1kg的硫需要3.125kg的CaCO3，也就是说理想的钙硫摩尔等于1.0，实际的钙硫摩尔比由下式计算。

Ca/S =（32/100）×CaCO3/S

反过来，如果已知为达到一定脱硫效率所需的钙硫摩尔比时，也可以由上式求出所需加入的石灰石量。通常情况下，石灰石的消耗量占锅炉燃煤量的百分比小于6%。

湿法脱硫工艺的反应是在气相、液相和固相之间进行的，反应条件比较理想，因此，在脱硫效率为90%以上时，其钙硫摩尔比略大于1，目前国外脱硫公司的先进技术一般不超过1.05，最佳状态可达1.01～1.02。

3. 液气比

单位体积烟气流量在吸收塔中用于循环的碱性浆液的体积流量，它在数值上等于单位时间内吸收剂浆液喷淋量和单位时间内吸收塔入口的标准状态湿烟气体积流量之比。

4. 吸收塔

湿法脱硫系统中最核心的设备和主反应钢制容器，烟气中SO2的脱除反应与

石膏的生成均在此进行。

5. FGD

“FLUE GAS DESULFURIZATION”的简称，意即烟气脱硫。

6. GGH

“GAS-GAS HEATER”的简称，即气－气换热器。其作用主要是提高脱硫后烟气的温度，通过提升温度，增加脱硫后烟气的浮力和扩散能力，降低烟羽的可见度，减少烟囱中的液滴冷凝，避免脱硫塔下游烟道和烟囱发生腐蚀。

7. 旁路烟道

主烟道的旁路挡板门至烟囱入口部分，所谓”旁路“，是相对于脱硫系统烟道而言。

8. 原烟道

未经脱硫处理的烟气（原烟气）所流经的FGD系统烟道，其界限为脱硫系统中自主烟道取风口至吸收塔入口。

9. 净烟道

经过吸收塔脱硫处理之后的烟气（净烟气）所流经的FGD系统烟道，其界限为脱硫系统中自吸收塔出口至主烟道脱硫入风口。

10. PLC

“Programmable Logic Controller”的简称，意即“可编程逻辑控制器”。其作用是采用可编程序的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字量、模拟量的输入和输出，控制各种类型的设备或生产过程。

11. DCS

“Distributed Control System ”的简称，意即“分散控制系统”，是脱硫岛热工自动化系统的中枢。运行人员通过DCS系统采集现场仪表所提供的现场数据，并通过DCS系统向就地各个设备发送指令，调整状态，保持脱硫岛的正常运行。

12. 高、低压电机

即额定电压为高压或低压等级的电动机。额定功率低于200kW的电动机属于低压电机，额定功率为200kW（含）以上的电动机属于高压电机（6kV、10kV）。

13. CEMS

“Continuous Emission Monitoring System ”的简称，意即“烟气连续排放监测系统”。其作用是主要监测燃煤、燃油释放的颗粒物、二氧化硫、氮氧化物等污染物，为环境管理、环境监测、排污收费、污染物治理、改善大气质量以及实施污染物总量排放控制提供可靠的依据。

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工艺种类........................................................................................................................................... 2

石膏法（湿法脱硫、回收法） ....................................................................................... 2

脱硫氨水洗涤法（湿法脱硫、回收法） ....................................................................... 3

海水脱硫（湿法脱硫、抛弃法） ................................................................................... 4

脱硫喷雾干燥法（半干法、抛弃法） ........................................................................... 4

脱硫磷铵肥法（半干法、回收法） ............................................................................... 5

脱硫电子束法（半干法、回收法） ............................................................................... 5

脱硫烟气循环流化床法（干法脱硫、抛弃法） ........................................................... 6

炉内脱硫 ........................................................................................................................... 6

炉内喷钙尾部增湿法（燃烧中脱硫、抛弃法） ........................................................... 7

燃烧前脱硫法 ................................................................................................................... 8

常用名词........................................................................................................................................... 9