在目前和今后相当长的一段时期内,中国的能源结构是以煤为主,燃煤锅炉排放的烟气含有大量的SO2，对环境的污染造成了巨大的伤害。本文详细论述了烟气脱硫的技术方法和优缺点，所阐述的理论对实际工程具有指导意义。
一、前言
SO2排放量剧增使大多数城市SO2浓度处于较高的污染水平。SO2排放量的增加，使中国的酸雨增加异常迅速，严重的酸性降水和脆弱的生态系统使我国经济损失严重，仅酸雨污染给森林和农作物造成的直接经济损失已达几百亿元。[1] 如果不严格控制,我国SO2排放量将继续增加,SO2和酸雨污染将严重危害居民健康,腐蚀建筑材料,破坏生态系统,造成巨大经济损失。据统计,中国SO2年排放量已超过1600-1800万吨,燃煤产生的SO2占绝大部分,其中燃煤电厂锅炉排放的SO2约占总排放量的1/4,中小型燃煤锅炉排放的SO2占总排放量的近40%。中国的大气污染特征也是由于大量燃煤而形成的煤烟型污染，因此，对于燃煤锅炉而言，大幅度地削减SO2污染迫在眉睫。
二、烟气脱硫的技术方法
烟气脱硫技术是一项跨行业、多学科的系统工程,涉及环境工程、化学及化学工程、机械、电子、自动化等学科领域,以及项目规划、工艺研究、技术开发、设备研制、工程设计等内容。烟气脱硫的技术方法甚多,但进入商业应用的仅10余种, [2]在这10余种方法中又可分为湿法、半干法和干法三大类,现分类简述如下。
1、湿法烟气脱硫及其优缺点
湿法烟气脱硫是指应用液体吸收剂(如水和碱性溶液等),洗涤含SO2烟气脱除烟气中的SO2。比较常用的是石灰石/石灰浆液湿法、氢氧化镁法脱硫和海水。
（1）用石灰石或石灰浆液在吸收塔内吸收烟气中的SO2生成物为亚硫酸钙及硫酸钙，有时从生成物中回收石膏，有时将生成物抛弃，但不得形成二次污染。此方法工艺简单，原料易得，脱硫率可达75%-95%。吸收塔常用型式有湍球塔、筛板塔、洗涤塔及文丘里/喷雾洗涤塔等，实际运行中存在两个问题：一是吸收剂和生成物均为固体。在烟气脱硫流程中各设备和管道内易发生结垢及堵塞，通常采用加添加剂(如乙二酸、硫酸镁、氯化钙和氨等)的办法防止，但还不尽如人意；二是对固体生成物的处理。对于中小型工业锅炉，通常不采用回收法，而是将吸收塔排出的浆液，用水力旋流器增稠浓缩，然后输送到排渣场抛弃。为了保证不产生二次污染，必须采用闭式废液循环系统。这类烟气脱硫设备，能否长期可靠地运行，在很大程度上取决于此两个问题的进一步解决与整个系统的完善化。对于大型电站燃煤锅炉，则可采用石灰石/石膏回收法烟气脱硫装置，但投资大。[3-4]
（2）氢氧化镁法FGD是以Mg(OH)2为碱性脱硫剂,把烟气中的SO2吸收除去,并以空气氧化生成无害的MgSO4水溶液排放的技术，该工艺由冷却、除尘吸收、氧化、排放水过滤等四个工序组成。
（3）海水脱硫是海水的自然碱度来洗涤烟气中的SO2,一般海水的pH值为8.0-8.3,每升海水的碱度为220-290 mg(以CaCO3计)。海水脱硫按是否添加其它化学物质,可将其工艺分为两类.一类为不添加任何化学物质,以Flakt-Hydro工艺为代表；另一类向海水中添加一定量的石灰以调节吸收液碱度,典型工艺当推Bechtel工艺。 Flakt-Hydro工艺技术成熟,较Bech-tel工艺应用更为广泛。海水脱硫工艺简单,且无固体废物排放,运行成本低,且具有较高的脱硫率。其工艺过程主要有海水输送系统、烟气系统, SO2吸收系统和海水水质恢复系统四大部分组成。
2、半干法烟气脱硫及其优缺点
半干法的工艺特点是:反应在气、固、液三相中进行,利用烟气显热蒸发吸收液中的水分,使最终产物为干粉状。若与袋式除尘器配合使用,将能提高10%的脱硫效率，脱硫废渣一般抛弃处置。半干法主要有旋转喷雾干燥法(SDA法)和炉内喷钙增湿活化法(LIFAC法)。下面对喷雾干燥法做简单介绍。
喷雾干燥法属半干法脱硫工艺,于20世纪70年代初至中期开发成功。第一台电站喷雾干燥脱硫装置1980年在美国北方电网的河滨电站投入运行,此后该技术在美国和欧洲的燃煤电站实现了商业化。喷雾干燥工艺目前约占总装机容量的10%,大多用于燃用低硫和中硫煤的中小容量机组上。该法利用石灰浆液作吸收剂,以细雾滴喷入反应器,与SO2边反应边干燥,在反应器出口,随着水分蒸发,形成了干的颗粒混合物。该副产品是硫酸钙、硫酸盐、飞灰及未反应的石灰组成的混合物。喷雾干燥法可脱除70%-95%的SO2,并有可能提高到98%。
3、干法烟气脱硫及其优缺点
干法烟气脱硫,是指应用干粉状或粒状吸收剂、吸附剂来处理含厌入烟气,使烟气中的SO2得到净化。干法烟气脱硫的优点是工艺过程简单,无污水污酸处理向题,能耗低,特别是净化后烟气的温度较高(一般高于100℃),有利于烟囱排气的扩散,不会产生“白烟”现象,净化后的烟气不需要二次加热就可直接排空,腐蚀性小；缺点是脱硫效率比湿法低,操作不稳定等。近年来,由于湿法烟气脱硫自身的严重缺点,干法烟气脱硫研究及开发普遍受到重视。现介绍一下NID烟气循环硫化床脱硫技术。
NID（ Novel Integrated Desulphurization ）干法烟气脱硫技术是ALSTOM公司在其120套半干法脱硫装置的基础上创造性开发的新一代的烟气干法脱硫技术，它借鉴了半干法技术的脱硫原理，又克服了此种技术使用制浆系统而产生的弊端。因此具有投资低、设备紧凑的特点，适用于300MW及以下机组。科林环保工程有限责任公司和ALSTOM公司合作，采用NID技术承担中国烟气脱硫工程项目。其技术特点是：NID技术采用生石灰（CaO）的消化及灰循环增湿的一体化设计，保证新鲜消化的高质量消石灰（Ca(OH)2）立刻投入循环脱硫反应；利用循环灰携带水分，在粉尘颗粒的表面形成水膜。粉尘颗粒表面的薄层水膜在一瞬间蒸发在烟气流中，在极短的时间内形成温度和湿度适合的理想反应环境。同时也克服了传统半干法脱硫反应器中可能出现的粘壁问题；由于建立理想反应环境的时间减少，使得总反应时间大大降低成为可能，可有效地降低脱硫反应器高度；烟气在反应器中高速流动，整个装置结构紧凑、体积小、运行可靠。装置的负荷适应性好；脱硫副产物为干态，系统无水产生。终产物流动性好，适宜用气力输送。脱硫后烟气不必再加热可直接排放；对吸收剂要求不高，可广泛取得。通过减小吸收塔的尺寸和降低占地面积以及避免采用复杂昂贵的消化制备系统，大大降低了初投资和运行费用；脱硫效率高，脱硫效率可达90％以上。 |
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