湿法脱硫1

1．特点
2．方法与区别
3．运用
4．解决问题
5．相关词条
中国的能源构成以煤炭为主，其消费量占一次能源总消费量的70％左右，这种局面在21世纪相当长的时间内不会改变。

火电厂以煤作为主要燃料进行发电，煤直接燃烧释放出大量SO2，造成大气环境污染，且随着装机容量的递增，SO2的排放量也在不断增加。

加强环境保护工作是我国实施可持续发展战略的重要保证。

所以，加大火电厂SO2的控制力度就显得非常紧迫和必要。

SO2的控制途径有三个：燃烧前脱硫、燃烧中脱硫、燃烧后脱硫即烟气脱硫（FGD），湿法烟气脱硫被认为是最成熟、控制SO2最行之有效的途径。

湿法脱硫的工艺流程
湿法烟气脱硫技术的特点是：整个脱硫系统位于烟道的末端，在除尘系统之后；脱硫过程在溶液中进行，吸附剂和脱硫生成物均为湿态；脱硫过程的反应温度低于露点，脱硫后的烟气一般需经再加热才能从烟囱排出。

湿法烟气脱硫过程是气液反应，其脱硫反应速率快，脱硫效率高，钙利用率高，在钙硫比等于1时，可达到90%以上的脱硫效率，适合于大型燃煤电站锅炉的烟气脱硫。

使用最广泛的湿法烟气脱硫技术，主要是石灰石/石灰洗涤法，占整个湿法烟气脱硫技术的36.7%。

它是采用石灰或石灰石的浆液在洗涤塔内吸收烟气中的SO2并副产石膏的一种方法。

其工艺原理是用石灰或石灰石浆液吸收烟气的SO2，分为吸收和氧化两个阶段。

先吸收生成亚硫酸钙，然后将亚硫酸钙氧化成硫酸钙即石膏。

湿式钙法通常有抛弃法、回收法和双循环湿式钙法等，抛弃法和回收法区别在脱硫产物是否再利用。

其中回收法的脱硫产物为二水石膏（CaSO4.2H2O），此法以日本应用最多。

石膏的主要用途是作为建筑材料，高质量石膏作为石膏板材的原料。

重庆珞磺电厂引进日本三菱公司的技术就是这种方法。

但是，在中国脱硫石膏很难找到大规模的用途。

对于湿法脱硫产物，值得注意的是，脱硫石膏应用途径可以参考磷肥工业中的石膏制硫酸过程。

在该过程中，石膏被C（无烟煤或焦碳）还原SO2和CaO。

SO2（以5%左右浓度的空气混合物形式存在）可进一步被转化为硫酸。

CaO则循环到脱硫吸收装置作为脱硫剂循环使用。

因此，理论上，这个过程回收了烟气中的SO2生产工业浓硫酸[98%（质量）]，不消耗脱硫剂。

而其还原剂煤在电厂也是十分丰富和方便。

这个过程对高硫煤发电厂具有一定价值。

双循环或回路石灰石洗涤脱硫法，是对传统湿式石灰石-石膏法的一种改进。

它也是利用石灰石浆液作为吸收剂，吸收烟气中的SO2，产物为商用石膏。

该法特点是将一个吸收塔分为上下两段，使两段吸收处在不同的pH值下进行操作。

因而具有较高效率和高的石灰石利用率，并提高了系统的稳定性和运转可靠性，被广泛应用于燃煤发电厂的烟气脱硫。

自20世纪70年代以来，美国的各种电站锅炉中，安装此系统的有7800MW以上机组。

这一技术于20世纪80年代初转让到德国的诺尔-克尔茨（Noell-KRC）公司，得到进一步的发展。

1、氧化镁法
氧化镁湿法脱硫工艺采用MgO作为脱硫吸收剂。

将MgO通过吸收剂浆液制备系统制成Mg （OH）2过饱和液，过饱和液经泵打入吸收塔与烟气充分接触，使烟气中的二氮化硫与浆液中的Mg（OH）2进行反应生成MgSO3，从吸收塔排出的亚硫酸镁浆液经浓缩、脱水，使其含水量小于10%，用输送机送至亚硫酸镁储藏罐暂时存放，按副产物的使用情况用密封罐车运走。

亚硫酸镁的纯度与氧化镁纯度和进入吸收塔的飞灰，杂质含量有关。

脱硫后的烟气经吸收塔内置的特殊电流装置除去烟气中粒径大于0.01微米的物质后，含尘量可以达标排放。

脱硫塔的结构图
该工艺适用于任何含硫量的煤种的烟气脱硫，脱硫效率可达到95％以上。

氧化镁湿法脱硫是一种工艺原理成熟的脱硫工艺，美国、韩国、日本、西欧的一些公司自1981年开始开发这种脱硫工艺，并于1990年左右开始进行工程应用，但该项技术在世界范围内应用的工程业绩很少，其中一个重要的原因是由于吸收剂氧化镁在全世界范围内储量稀少，不如石灰石普遍。

目前据了解，采用MgO作为吸收剂应用的最大单机规模在美国，处理360MW的锅炉全烟气。

2、海水法脱硫工艺
海水脱硫工艺是利用海水的碱度达到脱除烟气中SO2目的的一种脱硫方法。

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SO2被海水吸收而除去，净化后的烟气经除雾器除雾，经烟气加热器加热后排放。

吸收SO2后的海水经曝气池曝气处理，使其中的SO32-被氧化成为稳定的SO42-后排入大海。

海水脱硫一般适用于靠海边、扩散条件较好、用海水作为冷却水、燃用低硫煤的电厂烟气脱硫。

海水脱硫在挪威被广泛用于炼铝厂、炼油厂等工业炉窑的烟气脱硫，先后有近20套脱硫装置投入运行。

海水脱硫工艺在电厂的应用较快，继印度TATA电厂在500MW机组上安装二台处理烟气量44.5×104Nm3/h的海水脱硫装置之后，西班牙在2台80MW机组安装了海水脱硫装置，英国苏格兰电力公司的Longannet电厂4×600MW机组的海水脱硫装置已得到政府批准，印度尼西亚某电厂的2×670MW新建机组已决定采用海水脱硫工艺。

在深圳西部电厂的一台300MW机组海水脱硫工艺，已经国家环保局和电力部批准，作为海水脱硫试验示范项目开始实施，在运行过程中开展相应的跟踪监测和试验研究工作。

湿法烟气脱硫通常存在富液难以处理、沉淀、结垢及堵塞、腐蚀及磨损等等棘手的问题。

这些问题如解决的不好，便会造成二次污染、运转效率低下或不能运行等。

（1）富液的处理
用于烟气脱硫的化学吸收操作，不仅要达到脱硫的要求，满足国家及地区环境法规的要求，还必须对洗后SO2的富液（含有烟尘、硫酸盐、亚硫酸盐等废液）进行合理的处理，既要不浪费资源，又要不造成二次污染。

合理处理废液，往往是湿法烟气脱硫烟气脱硫技术成败的关键因素之一。

因此，吸收法烟气脱硫工艺过程设计，需要同时考虑SO2吸收及富液合理的处理。

所谓富液合理处理，是指不能把碱液从烟气中吸收SO2形成的硫酸盐及亚硫酸盐废液未经处理排放掉，否则会造成二次污染。

回收和利用富液中的硫酸盐类，废物资源化，才是合理的处理技术。

例如，日本湿法石灰石/石灰——石膏法烟气脱硫，成功地将富液中的硫酸盐类转化成优良的建筑材料——石膏。

威尔曼洛德钠法烟气脱硫，把富液中的硫酸盐类转化成高浓度高纯度的液体SO2，可作为生产硫酸的原料。

亚硫酸钠法烟气脱硫，将富液中的硫酸盐转化成为亚硫酸钠盐。

上述这些湿法烟气脱硫技术，对吸收SO2后的富液都进行了妥善处理，既节省了资源，又不造成二次污染，不会污染水体。

（2）烟气的预处理
含有SO2的烟气，一般都含有一定量的烟尘。

在吸收SO2之前，若能专门设置高效除尘器，如电除尘器和湿法除尘器等，除去烟尘，那是最为理想的。

然而，这样可能造成工艺过程复杂，设备投资和运行费用过高，在经济上是不太经济的。

若能在SO2吸收时，考虑在净化SO2的过程中同时除去烟尘，那是比较经济的，是较为理想的，即除尘脱硫一机多用或除
尘脱硫一体化。

例如，有的采取在吸收塔前增设预洗涤塔、有的增设文丘里洗涤器。

这样，可使高温烟气得到冷却，通常可将120~180℃的高温烟气冷却到80℃左右，并使烟气增湿，有利于提高SO2的吸收效率，又起到了除尘作用，除尘效率通常为95%左右。

有的将预洗涤塔和吸收塔合为一体，下段为预洗涤段，上段为吸收段。

喷雾干燥法烟气脱硫技术更为科学，含硫烟气中的烟尘，对喷雾干燥塔无任何影响，生成的硫酸盐干粉末和烟尘一同被袋滤器捕集，不用增设预除尘设备，是比较经济的
（3）烟气的预冷却
大多数含硫烟气的温度为120~185℃或更高，而吸收操作则要求在较低的温度下（60℃左右）进行。

低温有利于吸收，高温有利于解吸。

因而在进行吸收之前要对烟气进行预冷却。

通常，将烟气冷却到60℃左右较为适宜。

常用冷却烟气的方法有：应用热交换器间接冷却；应用直接增湿（直接喷淋水）冷却；用预洗涤塔除尘增湿降温，这些都是较好的方法，也是使用较广泛的方法。

通常，湿法烟气脱硫的效率较高，其原因之一就是对高温烟气进行增湿降温。

中国已开发的湿法烟气脱硫技术，尤其是燃煤工业锅炉及窑炉烟气脱硫技术，高温烟气未经增湿降温直接进行吸收操作，较高的吸收操作温度，使SO2的吸收效率降低，这就是中国燃煤工业锅炉湿法烟气脱硫效率较低的主要原因之一。

高效除尘器
（4）结垢和堵塞
在湿法烟气脱硫中，设备常常发生结垢和堵塞。

设备结垢和堵塞，已成为一些吸收设备能否正常长期运行的关键问题。

为此，首先要弄清楚结构的机理，影响结构和造成堵塞的因素，然后有针对性地从工艺设计、设备结构、操作控制等方面着手解决。

一些常见的防止结垢和堵塞的方法有：在工艺操作上，控制吸收液中水份蒸发速度和蒸发量；控制溶液的PH值；控制溶液中易于结晶的物质不要过饱和；保持溶液有一定的晶种；严格除尘，控制烟气进入吸收系统所带入的烟尘量，设备结构要作特殊设计，或选用不易结垢和堵塞的吸收设备，例如流动床洗涤塔比固定填充洗涤塔不易结垢和堵塞；选择表面光滑、不易腐蚀的材料制作吸收设备。

脱硫系统的结构和堵塞，可造成吸收塔、氧化槽、管道、喷嘴、除雾器设置热交换器结垢和堵塞。

其原因是烟气中的氧气将CaSO3氧化成为CaSO4（石膏），并使石膏过饱和。

这种现象主要发生在自然氧化的湿法系统中，控制措施为强制氧化和抑制氧化。

（5）腐蚀及磨损
煤炭燃烧时除生成SO2以外，还生成少量的SO3，烟气中SO3的浓度为10~40ppm。

由于烟气中含有水（4%~12%），生成的SO3瞬间内形成硫酸雾。

当温度较低时，硫酸雾凝结成硫酸附着在设备的内壁上，或溶解于洗涤液中。

这就是湿法吸收塔及有关设备腐蚀相当
严重的主要原因。

解决方法主要有：采用耐腐蚀材料制作吸收塔，如采用不锈钢、环氧玻璃钢、硬聚氯乙烯、陶瓷等.
（6）除雾
湿法吸收塔在运行过程中，易产生粒径为10~60m的“雾”。

“雾”不仅含有水分，它还溶有硫酸、硫酸盐、SO2等，如不妥善解决，任何进入烟囱的“雾”，实际就是把SO2排放到大气中，同时也造成引风机的严重腐蚀。

因此，工艺上对吸收设备提出除雾的要求。

被净化的气体在离开吸收塔之前要进行除雾。

通常，除雾器多设在吸收塔的顶部。

中国相当一部分吸收塔尚未设置除雾器，这不仅造成SO2的二次污染，对引风机的腐蚀也相当严重。

（7）净化后气体再加热
在处理高温含硫烟气的湿法烟气脱硫中，烟气在脱硫塔内被冷却、增湿和降温，烟气的温度降至60℃左右。

将60℃左右的净化气体排入大气后，在一定的气象条件下将会产生“白烟”。

由于烟气温度低，使烟气的抬升作用降低。

特鼻在净化处理大量的烟气和某些不利的气象条件下，“白烟”没有远距离扩散和充分稀释之前就已降落到污染源周边的地面，容易出现高浓度的SO2污染。

为此，需要对洗涤净化后的烟气进行二次再加热，提高净化气体的温度。

被净化的气体，通常被加热到105~130℃。

为此，要增设燃烧炉。

燃烧炉燃烧天然气或轻柴油，产生1000~1100℃的高温燃烧气体，再与净化后的气体混对。

这里应当指出，不管采用何种方法对净化气体进行二次加热，在将净化气体的温度加热到105~130℃的同时，都不能降低烟气的净化效率，其中包括除尘效率和脱硫效率。

为此，对净化气体二次加热的方法，应权衡得失后进行选择。