烟气脱硫脱硝行业介绍

1.烟气脱硫技术

由于我国的大部分煤炭、铁矿资源中含硫量较高，因此在火力发电、钢铁、建材生产过程中由于高温、富氧的环境而产生了含有大量二氧化硫的烟气，从而给我国大气污染治理带来了极大的环保压力。

据国家环保部统计，2012年全国二氧化硫排放总量为2117.6万吨，其中工业二氧化硫排放量1911.7万吨，而分解到三个重点行业分别如下：电力和热力生产业为797.0万吨、钢铁为240.6万吨、建材为199.8万吨，三个行业共计1237.4万吨达到整个工业二氧化硫排的64.7%。“十一五”期间，我国全面推行烟气脱硫技术以后，我国烟气脱硫通过近十年的发展，积累了大量的工程实践经验，其中最常用的为湿法、干法以及半干法烟气三种脱硫技术。

1.1湿法脱硫技术

1.1.1石灰石-石膏法

这是一种成熟的烟气脱硫技术，在大型火电厂中，90%以上采用湿式石灰石—石膏法烟气脱硫工艺流程。该工艺采用石灰石（即氧化钙）浆液作为脱硫剂，与烟气中的二氧化硫发生反应生产亚硫酸钙，亚硫酸钙与氧气进一步反应生产硫酸钙。硫酸钙经过过滤、干燥后形成脱硫副产品石膏。

这项工艺的关键在于控制烟气流量和浆液的pH值，在合适的工艺条件下，即使在低钙硫比的情况下，也能保持较高的脱硫效率，通常可以达到95%以上。但是该工艺流程复杂且需要设置废水处理系统，因而工程造价高、占地面积大。同时，由于石灰石浆液的溶解性较低，即使通过调节了浆液pH值提高了石灰石的溶解度，但是在使用喷嘴时由于压力的变化，仍然容易发生堵塞喷嘴的情况并且易磨损设备，因而大幅度增加了脱硫设施后期的运营维修费用。

同时由于脱硫烟气中的粉尘成分复杂，在采用石灰石-石膏法时生成的脱硫石膏的杂质含量较多，在石灰石资源丰富的我国，这种品质有限的脱硫石膏很难具有利用价值，通常只能采用填埋进行处理。为了解决这一问题，有企业采用白云石（即氧化镁）作为脱硫剂来替代石灰石，从而使脱硫副产品由石膏变为了七水硫酸镁，而七水硫酸镁由于其水溶性高易于提纯，因而可以制成为合格品质的化学添加剂或化肥使用，其经济价值要远高于脱硫石膏。但是与其相关对的是脱硫剂白云石的成本也远高于石灰石，给企业后期运营成本也带来较大的压力。

1.1.2氨法

氨法脱硫工艺与石灰石-石膏法工艺类似，不同的地方是以氨水作为脱硫剂，在反应塔内含硫烟气与脱硫剂循环溶液进行充分接触，烟气中的二氧化硫与氨水反应，生产亚硫酸铵溶液，并通过曝氧进一步氧化成硫酸铵溶液。硫酸铵溶液采用三效蒸发器进行蒸发结晶

制成硫酸铵结晶，再经过干燥处理后形成可以脱硫副产品硫酸铵。

典型的氨法脱硫工艺由氨水供应系统、烟气系统、二氧化硫吸收系统、硫铵制备系统、水处理系统等组成。氨法脱硫工艺由于氨水与酸性气体的反应活性高，脱硫效率比石灰石浆液更高，因此运行能耗远低于石灰石-石膏法，而且脱硫副产品可以制作为合格品质的氮肥进行销售，具有一定的经济价值。并且氨水可以与烟气中的氮氧化物发生氧化还原反应，对烟气起到一定的脱硝作用。

但是该工艺流程比石灰石-石膏法更为复杂且需要设置废水处理系统和蒸发系统，因而工程造价高、占地面积大。由于氨水容易挥发，且高浓度的氨气具有毒性，因此在生产过程中对设备的密封性能要求较高，否则易发生二次污染。同时硫酸铵作为强电解质，其水溶液对设备具有较强的腐蚀性，因此整个生产工艺对生产设备的防腐性能要求也较高。所以，由于工艺流程的复杂和对设备质量的较高要求，氨法脱硫工艺的工程造价远高于石灰石-石膏法。

1.2干法脱硫技术

1.2.1吸附介质吸附法

吸附介质吸附法主要是依靠活性炭、分子筛等吸附介质对烟气中的二氧化硫进行选择性吸附，并通过高温蒸汽对吸附介质进行解吸附从而制备硫酸的工艺。但该工艺尚处于实验阶段，尚无成功的工业实践案例，其烟气处理量较小，处理大排放量的火力电厂和钢铁烧结机的烟气可行性较低。而且活性炭等吸附介质价格昂贵并存在使用寿命，因此即使该工艺成功运用在工业实践中，其较高的运营费用也会给企业带来极大的压力。

1.2.2电子束照射法

电子束法烟气脱硫工艺大致由烟气预除尘、烟气加湿冷却、喷氨、电子束照射、副产品收集、副产品处置六道工序组成。锅炉排出的高温烟气经静电除尘后,进入冷却塔进行冷

却,使烟气温度降到适于脱硫脱硝的温度。根据二氧化硫和氮氧化物的浓度及所设定的脱除率,向反应器中注入化学计量的氨气或者液氨。烟气在反应器中被电子束照射,使二氧化硫和氮氧化物被氧化后,并与注入的氨气中和,生成固态的硫铵和硝铵粉末。再用干式静电除尘器捕集这些副产品微粒,净化后的烟气由引风机升压并与未处理的烟气混合升温后排入烟囱。

由于该工艺省去了副产品蒸发和废水处理系统，整套设备的占地面积较小，且可以对烟气同时进行脱硫和脱硝，同时生成的副产品可以作为氮肥进行销售，具有一定的经济价值。

但是该工艺在工程实践过程中应用时间较短，技术成熟度较低，设备可靠性较差，使用的脱硫剂液氨对设备也具有较强的腐蚀性，因此该工艺对设备的防腐蚀性能要求较高。再加上整个工艺的关键设备电子束发生装置价格昂贵且仅能通过进口购买，使得设备投资较大。而且由于该工艺需要对未进行脱硫脱硝的高温烟气进行预除尘和加湿冷却，对这两道工序的设备腐蚀情况严重，需要该部分设备具有较高的防腐性能，因此进一步增加了工程造价和后期维护费用。

1.3半干法脱硫技术

1.3.1旋转喷雾法

旋转喷雾干燥脱硫工艺引进自丹麦的GEA/Niro公司，在西欧国家采用该工艺进行烟气脱硫的情况较多。该工艺利用生石灰经过消化后制成的熟石灰浆液具有较高的反应活性，在通过旋转喷头雾化后的石灰浆液在喷雾脱硫塔中与烟气中的二氧化硫接触，石灰浆液与二氧化硫反应后生成干燥的亚硫酸钙粉末，最后连同烟气中的粉尘一起被除尘器收集。

该工艺主要是由旋转喷雾脱硫塔、布袋除尘器、脱硫剂贮存及浆液制备系统等组成。与石灰石-石膏法相比，由于该工艺雾化后的石灰浆液与烟气反应面积更大，从而确保了其较高的脱硫效率。而且由于半干法脱硫会使得下游烟道和烟囱内的湿度较低，从而避免了对该部分设备的腐蚀。

但是由于该工艺为了确保烟气在脱硫塔内与脱硫喷雾的反应时间，需要通过扩大脱硫塔直径来降低塔内烟速，因此脱硫塔的占地面积较大。而且脱硫副产物为亚硫酸钙，该产品性质不稳定、易发生再次分解重新生成二氧化硫，因此需要另设一套副产品处理系统来确保其得到有效处置，不会发生二次污染。对我国的该技术潜在用户来说，该工艺的核心设备雾化喷头还是依靠从丹麦进口，且该设备易磨损，需要定期更换，因此造成工程总体造价和后期维护成本较高。