脱硫工作原理

火电厂脱硫工艺及原理

摘要：我国以火力发电为主，对环境污染为群众所关注，为改善人们生活环境和生态环境，火电厂烟气脱硫已刻不容缓。

关键词：火力发电场 烟气脱硫 工艺原理

我国经济发展速度为世界之首，大规模投资拉动GDP每年8%递增，高速的经济增长也会需要大量的能源消耗，如煤炭、电力、并且呈逐年增加趋势。但同时大量能源消耗也会产生有害气体排放SO2、CO2的增加，而大气污染重要来自烟气中SO2和CO2。SO2均来自煤炭的燃烧，火力发电是造成大气污染的重要行业，有害气体大量排放会破坏臭氧层和产生温室效应，PM2.5超标和雾霾天气，这严重影响人们身心健康及生活环境，火电厂烟气排放治理已刻不容缓。为此政府出台新政策节能减排项目鼓励，采用电价补贴等新政，这都体现政府对生态环境治理的决心。

一、当前烟敢脱硫技术的发展状况

脱硫技术分：燃烧前脱硫、燃烧中脱硫及燃烧后脱硫，燃烧后脱硫又称烟气脱硫，在FGD技术中，又称钙法脱硫占90%以上采用该项技术。

现工业应用的烟气脱硫技术，分干法脱硫和温法脱硫，干法脱硫是使用固体吸附剂，催化剂除去废气中的SO2，而温法脱硫是世界上技术成熟，应用最广泛的脱硫工艺，将石灰石（CaCO3）石灰（CaO）碳酸钠（NaCO3）加水制成浆液作为吸收剂洗涤烟气并除去SO2。

火电厂温法脱硫工艺。该工艺效率高达80%~90%，吸收剂范围广，包括石灰、石灰石、废苏打溶液，脱硫率高，一般在95%，最高可达98%，运行可靠性强。对燃料适用范围广，能适用大容量机组和高浓度SO2的烟气条件，吸收剂廉价，而生成的副产品纯度高，可生产商品达95%以上石膏。

其缺点是：基建投资造价高，占地面积大，因脱硫产生的废水需经处理才能排放。

二、石灰石、石灰的工艺原理

石灰石—石膏湿法的原理是把从电除尘器出来的烟气通过增压风机进入换热器，此时含硫烟气为120℃~180℃，为增加脱硫的工作效率（低温有利于吸收，高温利解析），故要对烟气进行预冷却，一般在60℃左右为宜，烟气冷却后进入吸收塔，与自上而下喷淋的碱性石灰石浆液雾滴逆流接触，经过洗涤的烟气可将95%以上的硫脱除，同时，还能将烟气中HCL、HF等杂质除去。排放烟气为避免造成二次污染，在吸收器顶部安装除雾器，除去“雾”。“雾”不仅有水份，还有硫酸、硫酸盐、SO2等，使烟气得以充分净化。

石灰石-石膏湿法脱硫原理分析

烟气脱硫发生在吸收塔吸收区内，装液有循环泵抽出，经喷淋层喷嘴雾化喷出，细小的聚液液滴充满整个吸收塔吸收区域，与逆流而上的烟气接触发生传质和化学吸收反应，脱除SO2.整个吸收过程可以假设由两部分组成，一是气态的SO2溶解在装液中的传质过程；而是溶解的SO2在浆液中所发生的化学吸收过程。

（1） 气液相间传质过程

系数塔内气液相间的传质过程可用Whitman（1923）提出的双模理论来描述。该理论假设当气液两相接触时，在气体和液体之间存在稳定的相界面，相界面两侧各存在很薄的气模和液膜。气体一份子括但形势从气相主体穿过气模和液膜进入液相主体，在相界面气液两相平衡，且遵循亨利定律；在两膜层以外的中心区，流体勋在充分的湍流，分子浓度均匀。

（2） 化学吸收反应过程

1） SO2水解

烟气中的SO2通过喷淋液相后，首先与浆液发生水解反应，反应的方程式：

O2+H2O→H+ + HSO3-

HSO3-→H+ + SO32-

SO2的水解使得液相中的SO2分子减少，破坏了气液相间的分子平衡，以推动S02分子气相主体输送到液相主体，而从上面的方程式S02的水解和H2SO3的电离均是可逆过程，只消耗掉反应生成物，才能推动反应不断的进行，从而不断断的吸收气相中的S02分子，以到烟气脱的目的。

2） 氧化反应

SO2水解后，脱硫浆液中会存在大量的HSO3-，由于其具有强还原性，在吸收塔浆液区，易于氧化风机以及烟气中带来的溶解氧反应，氧化反应过程为：

HSO3-+O2=HSO4-

HSO4-=H++SO42-

氧化反应将HSO3-氧化为SO42-，减少了水解反应的生成物，促进水解反应的进行和气态SO2的吸收，而且将化学特性较不稳定的SO32-氧化成为特性较稳定的SO42-，为下部与CaCO3的结晶反应提供了基础。

3)石膏结晶

在氧化反应阶段后，浆液中存在的SO42-与浆液的Ca2+离子反应生成难溶于水的二水硫酸钙（石膏），这些石膏会被石膏排出泵送出脱硫塔，降低脱硫塔内石膏的浓度，这使得石膏结晶的反应能够源源不断的进行下去。

煤炭脱硫原理简介

一、煤中硫的存在

煤中的硫根据其形成形态，可分为有机硫、无机硫两大类。有机硫是指与煤的有机结构相结合的硫，煤炭含有的有机硫的主要官能团为硫醇、硫化物、二硫化物和噻吩等。

而无机硫是以无机物形态存在的硫，通常以晶粒夹杂在煤中，如硫铁矿硫和硫酸盐硫，其中以黄铁矿（FeS2）为主。根据在燃烧过程中的行为，煤中的硫又可分为可然硫和不可燃硫，一般来说，有机硫、黄铁矿硫和单质硫都能在空气中燃烧，属于可燃硫。在煤燃烧过程中不可燃烧的硫残留在煤灰中，如硫酸盐硫。通常煤中的极大部分的硫为可燃硫。

二、 煤炭脱硫

煤炭脱硫是燃烧前的净化控制技术，有物理方法、化学方法和微生物方法等。

1．煤炭的物理脱硫法

至今为止，物理净化法是唯一工业化的煤炭净化方法，我国广泛采用的跳汰法、重介质选煤法和浮选法都属于物理净化方法。一般包括三个过程：煤炭的预处理、煤炭的分选、产品的脱水。把产品与废渣分离的分选过程是煤炭净化系统的中心环节，其原理一般是根据煤与杂质的颗粒大小、密度、以及表面的物理化学性质的差别以及对水呈现的润湿性的不同，在一定的设备和介质中实现的。煤炭的物理净化法只能降低煤炭中灰的含量和黄铁矿硫含量。

2．煤炭的化学脱硫法

煤炭的化学净化法可以脱除其中大部分的黄铁矿硫，还可以脱除有机硫，另外，煤的损失还比较少。化学净化法种类繁多，目前还在研究中，概括起来有以下几种方法：

（1）熔融苛性碱浸提脱硫法

该法的要点是将煤破碎至一定粒度，与苛性碱（NaOH、KOH）按一定比例混合，在惰性气氛（如氮气）下将煤碱混合物加热到一定温度（200~400℃）使苛性碱熔融，与煤中含硫化合物（包括黄铁矿、元素硫及有机硫化合物）起化学反应，将煤中硫转化为可溶性的碱金属硫化物或硫酸盐，然后通过稀酸溶液（如10%稀硫酸）和水洗除去这些可溶性硫化物，以达到脱硫的目的。

（2）化学氧化脱硫法

该法是利用氧化剂与煤在一定的条件下进行反应，将煤中硫分转化为可溶于酸或水的组分，这类基于氧化反应的脱硫方法称为化学氧化脱硫技术。根据所用氧化剂种类的不同，氧化脱硫法有数十种，大都具有脱除煤中无机硫和部分有机硫的能力。典型的工艺有过氧化氢+醋酸氧化法、Meyers法、氯氧化法、次氯酸钠氧化法、高锰酸钾氧化法、铜盐氧化法、空气氧化法等。

活性焦脱硫脱硝一体化技术需注意的六个问题

所属频道: 大气治理

关键词:活性焦干法技术 脱硫脱硝

工业烟气污染治理

根据生态环境部发布的《钢铁企业超低排放改造工作方案（征求意见稿）》，鼓励钢铁企业采用活性碳（焦）等多污染物协同处置技术。活性焦干法脱硫脱硝一体化技术（以下简称“活性焦干法技术”）是一项成熟的工业烟气污染治理技术，在日本、韩国和中国都有大型化应用，具有耗水少、副产物综合利用、排烟透明度好等优点。

但活性焦干法技术目前并没有在我国大规模推广应用，很多用户对该技术依然比较陌生。同时，我国钢铁企业球团烧结工况条件不稳定，尤其是前级除尘效果普遍不佳，同时技术力量普遍欠缺，在采用对工况条件稳定性和技术力量要求较高的活性焦干法技术过程中，势必会遇到各种问题。本文作者对活性焦干法技术具体应用过程中存在的六类问题进行了梳理，并提出针对性解决方案，以期对钢铁企业用户在项目工艺选择和建设过程中有所帮助。

一、可靠性问题

活性焦干法技术已经被国内外的案例实践证明是一项成熟、稳定、可靠、高效的工业烟气污染治理技术。但是作为一项工程技术，其可靠性只针对在一定条件具备下而言，并非毫无条件的。

这意味着，其治理效果可靠性很大程度上取决于具体项目中活性焦干法装置设计处理容量的大小，对应的烟气量、流速、污染物浓度等等因素。而如果实际烟气量、流速和污染物浓度超过了系统设计的参数，那么系统的可靠性就会大大折扣。比如说，烟气及污染物在系统内所需要的停留时间，如果系统设计偏小，系统内烟气流速过快，则污染来不及被活性焦吸附和反应，最终导致污染物排放超标。因此说，在中国这样一个以低价竞争和偷工减料为惯性的特殊国情环境下，遴选建设总包单位和审查设计方案的过程中需要非常注意系统选型问题。此其一。

其二，影响活性焦干法技术效果可靠性的因素是污染物初始浓度，即进入到活性焦干法处理装置的主要三项污染物的浓度。从目前已经投运的活性焦干法装置来看，尤其是日本矶子电厂、韩国浦项制铁以及中国太原钢铁等活性焦脱硫装置，入口SOx小于2000mg/Nm3，入口粉尘浓度偏差较大，日本和韩国要求最高，一般在10mg/Nm3以下。本文作者曾参与的某电厂项目技术论证过程中，某国外技术支持方对入口含硫量超过2000mg/Nm3或者原煤含硫量超过0.8%的项目不敢提供技术保证。这说明活性焦干法工艺能否适应入口SOX浓度超过2000mg/Nm3的项目有待进一步探索。