干法、半干法和湿法脱硫技术的综合比较

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干法、半干法与湿法脱硫技术的综合比较

摘要：大气SO2污染状况日益严重，治理技术亟待解决，其中烟气脱硫技术是

目前世界上唯一大规模商业化应用的脱硫方式。比较成熟的烟气脱硫技术主要有

湿法、干法、半干法烟气脱硫技术。本文主要综述了脱除烟气中SO2的一些主要

技术，包括干法、半干法、湿法烟气脱硫的原理、反应系统、技术比较以及它们的优缺点，

其中湿法烟气脱硫应用最为广泛，干法、半干法烟气脱硫技术也有了较多的应用。

关键字：烟气脱硫，湿法，干法，半干法

1引言

煤炭在我国的能源结构占主导地位的状况已持续了几十年，近年来随着石油天然气和水能开发量的增加，煤炭在能源结构中的比例有所减少，但其主导地位仍未改变，其消费量占一次能源总消费量的70%左右，这种局面在今后相当长时间内不会改变，目前燃煤SO2排放量占SO2总排放量的90%以上，我国超过美国成为世界SO2排放第一大国。烟气中的SO2是大气污染的主要成份，也是形成

酸雨的主要物质。酸雨不仅严重腐蚀建筑物和公共设施，而且毁坏大面积的森林和农作物。如何经济有效地控制燃煤中SO2的排放是我国乃至世界能源和环保领域亟待解决的关键性问题。

从世界上烟气脱硫技术的发展来看主要经历了以下3个阶段：

a)20世纪70年代，以石灰石湿法为代表第一代烟气脱硫。

b)20世纪80年代，以干法、半干法为代表的第二代烟气脱硫。主要有喷雾

干燥法、炉内喷钙加炉后增湿活化(LIFAC)、烟气循环流化床(CFB)、循环半干法

脱硫工艺(NID)等。这些脱硫技术基本上都采用钙基吸收剂，如石灰或消石灰等。

随着对工艺的不断改良和发展，设备可靠性提高，系统可用率达到97%，脱硫率

一般为70%～95%，适合燃用中低硫煤的中小型锅炉。

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c)20世纪90年代，以湿法、半干法和干法脱硫工艺同步发展的第三代烟气脱硫。

2.1 湿法脱硫技术

湿法烟气脱硫(WFGD)技术是使用液体碱性吸收剂洗涤烟气以除去二氧化

硫。该技术的特点是整个脱硫系统位于燃煤锅炉的除尘系统之后、烟囱之前，脱硫过程在溶液

中进行，脱硫剂和脱硫生成物均为湿态，其脱硫过程的反应温度低于露点，反应速度快,脱硫效

率高，技术比较成熟，生产运行安全可靠，因此在

众多的脱硫技术中，始终占据主导地位。但该工艺系统复杂、设备庞大、耗水量大、一次

性投资高，一般适用于大型电厂。运用比较广泛的工艺有：石灰石—石膏法、氧化镁法、

氨法、海水法、钠碱法、双碱法等。

以石灰石-石膏法来说明其技术原理：

湿法石灰石一烟气脱硫技术采用石灰石浆液作脱硫吸收剂，将石灰石破碎后

与水混合，磨细成粉状制成吸收浆液。在吸收塔内烟气中的SO2与浆液中的CaCO3以及鼓入的氧化空气进行化学反应生成二水石膏，从而除去烟气中的SO2。主要工艺流程为：烟气经除尘器除去粉尘后进入吸收塔，从塔底向上流动，石灰石或石灰浆液从塔顶向下喷淋，烟气中SO2与吸收剂充分接触反应，生成亚硫酸钙和硫酸钙沉淀物，落入沉淀池。干净烟气通过换热器加热后经烟囱向排入大气。

主耍的化反应机理为：

SO2+CaCO3+1/2H2O→CaSO3·1/2H2O+CO2

这种半水亚硫酸钙含水率40%-50%，不易脱水且难济于水，但易引起板结。其中部分亚硫

酸钙与烟气中的氧反应生成石膏。这种亚硫酸钙与硫酸钙组成的副产物无法利用，只有抛弃。

为使脱硫副产品能够回收利川，大多采用强制氧化方式，即向吸收塔下部循环氧化槽内鼓入空气，使亚硫酸钙充分氧化生成石膏，氧化率高达99%。这样得到的脱硫副产品是石膏，可以回

收利用。这种脱硫工艺的优点是：技术成熟、脱硫效率高可以应用于大容量机组，对煤种的适

应性强，设

备性能可靠，脱硫吸收剂资源丰富、价格低廉，副产品容易回收利用。但这种脱硫工艺也

有明显的缺点：初始投资大，运行费用较高，耗水量大，占地面积比其

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它工艺大，需要较大的脱硫场地，如果电厂没有预留脱硫场地，釆用这种工艺有一定的困难。2.2 半干法脱硫技术

半干法脱硫技术是把石灰浆液直接喷入烟气，或把石灰粉和烟尘增湿混合后喷入烟道，生成亚硫酸钙、硫酸钙干粉和烟尘的混合物。该技术运用较广泛的工艺有：旋转喷雾干燥法(SDA)、循环流化床烟气脱硫技术(CFB、RCFB)、增湿灰循环脱硫技术(NID)等。半干法脱硫技

术是介于湿法和干法之间的一种脱硫方法，其脱硫效率和脱硫剂利用率等参数也介于两者之间，该方法主要适用于中小锅炉的烟气治理。这种技术的特点是：投资少、运行费用低，脱硫率虽

低于湿法脱硫技术，但仍可达到70%，并且腐蚀性小、占地面积少，工艺可靠，具有很好的发

展前景。

半干法烟气脱硫机理：

固定和脱除烟气中SO2的基本原理是最简单的酸碱反应。采用在湿状态下脱

硫，是因为干燥条件下碱性吸收剂几乎不与

SO2发生反应，必须有水的存在脱硫

反应才能进行。而干状态下处理脱硫产物主要是在

酸碱反应进行的同时利用烟气自身的热量蒸发吸收液的水分，使最终产物呈现为“干态”。半

干法烟气脱硫的过程是一个包括了传质、传热以及化学反应的综合过程，主要由以下几步组成：

(1)SO2由气相向吸收剂颗粒表面的扩散；

(2)SO2在吸收剂颗粒表面的吸附、溶解及离解反应；

SO2（g）→SO2(aq)

SO2(aq)+H2O→H2SO3

H2SO3→HSO3-+H+→SO32-+2H+

(3)碱性吸收剂颗粒在液相中溶解：

Ca(OH)2→Ca2++2OH-

(4)酸碱反应中以固定和脱除硫离子：