浅谈烟气脱硫技术

电力18讯：    
　1．前言
　　
　　我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，这种局面在今后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)，目前烟气脱硫被认为是控制SO2最行之有效的途径。烟气脱硫主要为干法、半干法和湿法。
　　
　　2．烟气脱硫的基本原理
　　
　　烟气中的SO2实质上是酸性的，可以通过与适当的碱性物质反应从烟气中脱除SO2。烟道气脱最常用的碱性物质是石灰石(碳酸钙)、生石灰(氧化钙，CaO)和熟石灰(氢氧化钙)。石灰石产量丰富，因而相对便宜，生石灰和熟石灰都是由石灰石通过加热来制取。有时也用碳酸纳(纯碱)、碳酸镁和氨等其它碱性物质。
　　
　　所用的碱性物质与烟道气中的SO2发生反应，产生了一种亚硫酸盐和硫酸盐的混合物(根据所用的碱性物质不同，这些盐可能是钙盐、钠盐、镁盐或铵盐)。亚硫酸盐和硫酸盐间的比率取决于工艺条件，在某些工艺中，所有亚硫酸盐都转化成了硫酸盐。
　　
　　SO2与碱性物质间的反应或在碱溶液中发生(湿法烟道气脱硫技术)，或在固体碱性物质的湿润表面发生(干法或半干法烟道气脱硫技术)。
　　
　　在湿法烟气脱硫系统中，碱性物质(通常是碱溶液，更多情况是碱的浆液)与烟道气在喷雾塔中相遇。烟道气中SO2溶解在水中，形成一种稀酸溶液，然后与溶解在水中的碱性物质发生中和反应。反应生成的亚硫酸盐和硫酸盐从水溶液中析出，析出情况取决于溶液中存在的不同盐的相对溶解性。例如，硫酸钙的溶解性相对较差，因而易于析出。硫酸纳和硫酸铵的溶解性则好得多。
　　
　　在干法和半干法烟道气脱硫系统中，固体碱性吸收剂或使烟气穿过碱性吸收剂床喷入烟道气流中，使其与烟道气相接触。无论哪种情况，SO2都是与固体碱性物质直接反应，生成相应的亚硫酸盐和硫酸盐。为了使这种反应能够进行，固体碱性物质必须是十分疏松或相当细碎。在半干法烟道气脱硫系统中，水被加入到烟道气中，以在碱性物质颗粒物表面形成一层液膜，SO2溶入液膜，加速了与固体碱性物质的反应。
　　
　　3烟气脱硫技术
　　
　　目前烟气脱硫技术主要有石灰石-石灰抛弃法，石灰石-石膏法、双碱法、氧化镁法、韦尔曼―洛德法、氨法、海水脱硫法等湿法脱硫法技术，以及旋转喷雾干燥法，炉内喷钙尾部增湿活化法、循环硫化床脱硫技术、荷电干式喷射脱硫法、电子束照射法、脉冲电晕等离子体法等干式、半干式烟气脱硫技术。
　　
　　石灰石-石膏湿法烟气脱硫主要通过六步来实现：
　　
　　(1)气态SO2在气流中扩散，扩散通过气膜；
　　
　　(2)SO2被吸收，离解成亚硫酸根和氢离子；
　　
　　(3)氢离子与碳酸钙反应生成钙离子；
　　
　　(4)亚硫酸根离子被氧化生成硫酸根离子；
　　
　　(5)在酸性条件下，硫酸根与钙离子反应生成硫酸盐；
　　
　　(6)硫酸盐结晶产生石膏。
　　
　　影响石灰石-石膏烟气脱硫效率的主要因素有吸收温度，石灰石的品质、粒度，液气比，钙硫比，浆液的pH值，烟气流速和温度，烟气中的含氧量，浆池的持液量，石膏过饱和度等。
　　
　　这里着重介绍一下石灰石的品质和浆液颗粒粒径对脱硫效率的影响。石灰石的主要成分是CaCO3,CaCO3含量越高，石灰石的活性越大，越有利于脱硫。一般来说，石灰石粒径越小，比表面积越大，液固接触越充分，从而能有效降低液相阻力，使它在液相中的溶解及反映更快、更充分，有利于提高吸收剂利用率和脱硫效率。但粒径越小，研磨能耗和设备投资将会大大增加。综合考虑上述两个方面，一般要求石灰石细度为250-325目(47μm-61μm)。
　　
　　4小结
　　
　　石灰石-石膏法烟气脱硫以技术成熟、脱硫效率高、吸收剂价廉易得、煤种适应范围宽、能满足大机组烟气脱硫要求、脱硫副产品可资源化、对负荷变化的适应性强，适应30%-100%的负荷变化，并有较大幅度降低工程造价的可能性等显著优点成为目前世界上最成熟、应用最广泛的烟气脱硫工艺。