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湿法烟气脱硫论文

湿法烟气脱硫论文

题目：石灰石—石膏湿法低浓度二氧化硫烟气脱硫工艺研究

目 录
一、 摘要……………………………………………………………………………
二、本课题研究的意义与目的………………………………………………………
三、本课题研究的内容………………………………………………………………

第一章 文献综述…………………………………………………………………
1.1 前言………………………………………………………………………………
1.2 二氧化硫(Sulfur dioxide)简述……………………………………………
1.2.1 二氧化硫物化性质……………………………………………………………
1.2.2 二氧化硫来源及带来的危害…………………………………………………
1.2.3 相关标准………………………………………………………………………
1.3 石灰石简述………………………………………………………………………
1.3.1 石灰石物化性质………………………………………………………………
1.3.1 石灰石的来源及用途…………………………………………………………
1.4 石膏简述…………………………………………………………………………
1.4.1 石膏物化性质…………………………………………………………………
1.4.2 石膏的来源及用途
1.5 国内外烟气脱硫技术综述………………………………………………………
1.5.1 国外烟气脱硫技术发展和应用现状…………………………………………
1.5.2 国内烟气脱硫技术发展和应用现状…………………………………………

第二章 常用烟气脱硫技术介绍与比较………………………………………
2.1 湿法烟气脱硫技术………………………………………………………………
2.1.2 氨 法………………………………………………………………………
2.1.2 氧化镁法………………………………………………………………………
2.1.3 海水脱硫法
2.2 半干法烟气脱硫技术……………………………………………………………
2.2.1 喷雾干燥法……………………………………………………………………
2.3 干法烟气脱硫技术………………………………………………………………
2.3.1 电子射线辐射法………………………………………………………………

第三章 石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺…………………………………
3.1 石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺原理…………………………………………
3.2 石灰石—石膏法烟气脱硫工艺流程……………………………………………
3.3 工艺系统…………………………………………………………………………
3.3.1 吸收剂制备系统………………………………………………………………
3.3.2 烟气及SO2吸收系统…………………………………………………………
3.3.3 石膏处理系统…………………………………………………………………
3.3.4 FGD装置用水系统……………………………………………………………
3.3.7 脱硫废水处理系统……………………………………………………………
3.3.6 压缩空气系统…………………………………………………………………
3.3 石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺特性…………………………………………
3.4 影响石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺的因素分析……………………………
3.4.1 吸收塔洗涤浆液的PH…………………………………………………………
3.4.2 吸收塔内的液气比……………………………………………………………
3.4.3 烟速和烟气温度………………………………………………………………
3.4.4 钙硫比…………………………………………………………………………
3.4.5 石灰石浆液颗粒细度…………………………………………………………
3.4.6 石膏过饱和度…………………………………………………………………
3.4.7 浆液停留时间…………………………………………………………………

3.5 石灰石—石膏法烟气脱硫存在的问题的及解决思路…………………………
3.5.1 结垢和堵塞……………………………………………………………………
3.5.2 腐蚀及磨损……………………………………………………………………
3.5.3 “白烟”现象…………………………………………………………………
3.5.4 富液处理………………………………………………………………………

第四章 结论与展望…………………………………………………………
4.1 结论………………………………………………………………………………
4.2 存在的问题及研究展望…………………………………………………………
参考文献………………………………………………………………………………

一、 摘 要
本文主要讲述了工业石灰石—石膏湿法低浓度二氧化硫烟气脱硫工艺，认真分析了该工艺的工艺路线（基本原理）、工艺系统、以及影响该工艺的具体因素和脱硫石膏的运用与发展。
二、 本课题研究的意义与目的
环境问题是关系到经济可持续发展的大问题，保持人类耐以生存的自然和生态环境已经引起世界各国的广泛关注。我国是一个燃煤大国，大量含硫煤炭的燃烧导致很多地区的大气中含有相当浓度的SO2。二氧化硫是主要大气污染物之一，严重影响环境，威胁人们的生活健康。削减二氧化硫的排放量，保护大气环境质量，是目前及未来相当长时间内我国环境保护的重要课题之一。
1988年世界卫生组织和联合国环境规划署公布的调查报告中指出：根据15年来60多个国家监测获得的统计资料显示，由人类制造排放的SO2每年达180Mt，比烟尘等悬浮粒子100Mt还多，已成为大气环境的第一大污染物。
SO2和酸雨污染的主要来源是金属冶炼工业（包括铁及有色金属铜、锌和铅等）和能源工业（包括煤、石油和天然气），尤其是燃煤火力发电厂和工业锅炉。在我国，燃煤SO2排放量占总SO2排放量的85%以上。
我国是世界上唯一以煤为主要能源的国家，煤在一次能源中占75%，约相当于年耗煤1Gt，其中84%以上是通过燃烧方法利用的，煤燃烧产生的SO2的废气，成为大气污染最主要的根源。因此，我国城市的污染主要为煤烟型污染。根据环境保护部门测定，1995年全国煤炭消耗量1.28Gt，SO2排放量达23.7Mt，超过美国目前的21Mt，成为世界SO2排放的第一大国。1998年，由于电力行业增长减缓，国家环境监测总站公布的SO2排放量降为20.91Mt，酸雨造成的各项损失超过1100亿元，相当于1tSO2的污染损失超过5000亿元。
根据国家环保局1989年中国环境状态公报，全国城市SO2年日均浓度的平均值为105ug/m3，南方和北方城市年日平均浓度分别为119 ug/m3和193 ug/m3，均超过国家大气质量二级标准。因此，控制SO2和酸雨污染一直是我国环保工作的中心任务之一。
另一方面，SO2是生产硫酸和一系列重要化肥的必要原料。我国是一个人口大国，也是农业大国，更是化肥大国。据报载，2005年，我国的合成氨年需求量达33Mt，磷肥需求量10Mt。硫酸是生产磷肥的主要原料之一，目前我国的年产量超过23MT，等同于SO215Mt。近年来，由于我国的硫资源相对缺乏，为满足磷肥增长的需要，大量进口硫磺。1999年我国进口硫磺总量突破2.5Mt，相当于SO25Mt。此外，1999年的磷肥进口量为5Mt，相当于进口硫酸6Mt，折合SO24Mt。到2005年，我国进口的硫资源折合SO2将超过10Mt。加上国内自产的SO2，我国化肥行业需要的SO2将超过20Mt/a。
一方面，SO2排放大于20 Mt，白白浪费，还超成了极大的、每年超过1100亿元的酸雨损失；另一方面，SO2需求20Mt，还花费巨额外汇进口。因此，“友好”地对待SO2，将其回收，对我国也具有十分重要的意义。
随着国民经济的快速增长，工业的快速发展以及人类对大自然保护要求的不断提高，为了保护我们的生存空间，节约能源、降低消耗，治理并防止二氧化硫烟气污染成为迫在眉睫的工作。烟气治理，温室效应造成的严重害，世人瞩目。烟气治理的除尘、脱硫一体化，以废治害、以害制害，综合利用、综合开发，是降低脱除SO2成本的最有效途径。我国是煤炭消费大国，随着煤炭消费不断增长，燃煤排放的SO2也不断增加，连续多年超过两千万吨，位居世界首位。治理SO2排放是当前我国环境保护工作的一件大事。2005年，中国二氧化硫排放总量约为2500万吨，已成为世界上二氧化硫排放量最多的国家。
我国的一次能源消费一直以来都是以煤为主2000年我国一次能源消耗中煤的比例为63%，大量的煤炭燃烧导致SO2排放造成了严重的大气污染，SO2危害人体健康，会引起严重的呼吸系统疾；对植物的生理机能也会造成破坏,减缓农作物及森林生长；同时使土壤湖水酸化、抑制鱼虾生长SO2形成的酸雨腐蚀桥梁、建筑和材料。2000年我国SO2排放为1995万吨，居世界第一。现在中国是仅次于欧洲和北美的第三大酸雨区，酸雨面积大约占国土资源的30%，每年因酸雨和二氧化硫污染造成的损失高达千亿元。随着我国经济建设的发展，能源消耗进一步加大，二氧化硫的排放总量将持续增长，要采取有效削减措施，减少酸雨污染，必须对燃煤设施安装烟气脱硫设备。

三、本课题研究的内容
本文主要讲述了工业石灰石—石膏湿法低浓度二氧化硫烟气脱硫工艺，认真分析了该工艺的工艺路线（基本原理）、工艺系统、以及影响该工艺的具体因素和脱硫石膏的运用与发展。
①工艺路线（基本原理）：CaCO3+SO2+1/2H2O=CaSO3·1/2H2O+CO2
CaSO3·1/2H2O +SO2+1/2H2O=Ca(HSO3)2
2CaSO3·1/2H2O+ O2+3H2O =2CaSO4·2H2O
Ca(HSO3)2+1/2O2+ H2O=CaSO4·2H2O+ SO2
②工艺流程方框图如下：
吸
收
塔
预破碎机
旋流站
湿式球磨机
旋流器
石灰石浆液箱
工艺水箱
气
气
热
交
换
器
石膏浆液箱
真空皮带过滤机
石膏仓
烟囱
石灰石仓
石灰石
氧化空气
工业水
含硫烟气

③工艺系统：主要分析了吸收剂制备系统、烟气及SO2吸收系统、石膏处理系统、FGD装置用水系统、脱硫废水处理系统、压缩空气系统等系统。
④影响因素：主要分析了吸收塔洗涤浆液的PH、吸收塔内的液气比、烟速和烟气温度、钙硫比、石灰石浆液颗粒细度、石膏过饱和度、浆液停留时间等影响因素。
⑤脱硫石膏的运用与发展：主要介绍了石膏在各方面在一些用途，以及石膏用于制硫酸的思路。

第一章 文献综述

1.1 前言
二氧化硫是主要大气污染物之一，严重影响环境，威胁人们的生活健康。削减二氧化硫的排放量，保护大气环境质量，是目前及未来相当长时间内我国环境保护的重要课题之一。目前，国内外处理低浓度二氧化硫烟气的方法有许多，如氨法、钙法、钠法、铝法、氧化法、吸附法、催化法及电子束法等。但由于受到技术可靠性、经济合理性、及行业生产特点等限制，当前比较成熟且广泛运用的方法主要有三种，即氨法、钙法和钠法。氨法是烟气脱硫方法中较传统的工艺，该法采用液氨或氨水作为吸收剂，吸收效率高、脱硫彻底。钙法是采用石灰水或石灰乳洗涤含二氧化硫的烟气，技术成熟，生产成本低，但吸收速率慢、吸收能力小、装置运行周期短。钠法是使用碳酸钠或氢氧化钠等碱性物质吸收含二氧化硫的烟气，具有吸收能力大、吸收速率快、脱硫效率高、设备简单、操作方便等优势，但最大的问题是原料钠碱较贵，生产成本高。上述工艺普遍存在以下几个共同的问题：①脱硫设备的工程投资较大。②脱硫过程中的副产物难利用。③高额的环保运行费用使生产企业不堪重负。
针对传统脱硫方法存在的缺陷，本文阐述了主要钙法在处理低浓度二氧化硫烟气领域的新工艺、新技术，这些新工艺的一个基本出发点是既解决了烟气排放问题，又综合回收了资源，达到以废治废的目的，获得了良好的社会效益和经济效益。

1.2 二氧化硫(Sulfur dioxide)简述
1.2.1 二氧化硫物化性质
二氧化硫在常温下是无色气体，具有强烈的刺激性气味，化学式：SO2，分子量：64.06。
二氧化硫的主要物理性质如下：
冷凝温度，℃ -10.02
结晶温度，℃ -75.48
标准状况下的气体密度，g/L 2.9265
标准状况下摩尔体积，L/mol 21.891
气体的平均比热容(0-100℃)，J/（g·K） 0.6615
液面上的蒸气压(20℃)，kPa 330.26
蒸发潜热(20℃)，J/g 362.54
在20℃的温度下，1体积的水可溶解40体积的二氧化硫气体并放出34.4kJ/mol的热量。随着温度的升高，二氧化硫气体在水中的溶解度降低。在硫酸溶液中，随着硫酸浓度的提高，二氧化硫的溶解度降低。
二氧化硫气体容易液化。为了使二氧化硫气体充分液化，可将干燥的SO2压缩到0.405MPa，并进行冷却。也可以使用在常压下进行低温冷冻的办法使二氧化硫气体液化。液体二氧化硫对于许多无机化合物和有机化合物都具有良好的溶解能力。
二氧化硫在化学反应中既可作氧化剂，也可以作还原剂。在催化剂存在下二氧化硫与氧反应，生成三氧化硫，此反应是接触法生产硫酸的基础[7]。
二氧化硫具有酸性氧化物的通性，很容易发生以下反应[8-9]：
SO2 + H2O = H2SO3
SO2 + CaO = CaSO3
SO2 + NaOH = NaHSO3
SO2 + 2NaOH = Na2SO3
SO2 + Ca（OH）2 = CaSO3 ↓ + H2O
SO2 + H2O + NH3 = NH4HSO3
SO2 + H2O + 2NH3 = （NH4）2SO3
上述反应是传统氨法、钠法及钙法二氧化硫烟气处理工艺的理论基础。

1.2.2 二氧化硫来源及带来的危害
二氧化硫是当今人类面临的主要大气污染物之一，其污染源分为两大类：天然污染源和人为污染源。这两类污染源的特点如表1-1所示。天然污染源由于量少、面广、易稀释和净化，对环境的危害不大；而人为污染源由于量大、集中、浓度高，对环境造成严重的危害。
表1-1二氧化硫天然污染源和人为污染源特点比较
发生源
特性及影响
排放比例
1)海洋硫酸盐盐雾；
2)缺少氧化的水和土壤释放的硫酸盐；
3)细菌分散的有机化合物；
4)火山爆发；
5)森林失火等
1)全球性分布，在)一阔地区以低浓度排放，在大气中易于稀释和被净化；
2)一般不会产生酸雨现象；
3)人力无法控制
1/3
1)矿物燃料燃烧，占3/4以上；
2)金属冶炼；
3)石油生产；
4)化上生产；
5)采矿等
l)比较集中，在占地球表面不到1%的城市和_L业区上空占主导地位；
2)是发生酸雨的基本原因；
3)人力可以控制
2/3

二氧化硫的污染属于低浓度、长期的污染，它的存在对自然生态环境、人类健康、工农业生产、建筑物及材料等方面都造成了一定程度的危害。空气中不同浓度的二氧化硫对人体的影响列于表1-2中。它对人体健康的影响主要是通过呼吸道系统进入人体，与呼吸器官作用，引起或加重呼吸器官的疾病，如鼻炎、咽喉炎、支气管哮喘、肺气肿、肺癌等。
二氧化硫往往被飘尘吸附，二氧化硫和飘尘的协同效应使其对人体的危害更大。吸附二氧化硫的飘尘可将二氧化硫带入人体的肺部，使其毒性增加3-4倍。在光照下，飘尘中的Fe2O3等物质可将二氧化硫转化为三氧化硫，遇水可形成硫酸雾并被飘尘吸附。此飘尘经呼吸道进入肺部，滞留在肺壁上，可引起肺纤维性病变和肺气肿，硫酸雾的刺激作用比二氧化硫强10倍。
二氧化硫给人类带来最严重的问题是酸雨，这是全球性的问题。大气中二氧化硫、NOX与氧化性物质O3、H3O3和其他自由基进行化学反应生成硫酸和硝酸，最终形成PH值小于5.6的酸性降雨（即酸雨）返回地面，它们约占酸雨总量的90%以上。

表1-2 空气中不同体积分数的二氧化硫对人体的影响
体积分数(×10-6)
对人体的影响
体积分数(×10-6)
对人体的影响
0.01-0.1
由于光化学反应成分散性颗粒，引
起视野距离缩小
10.0-100.0

对动物进行试验时出现种种症状
0.1-1.0
植物及建筑结构材料遭受损害
20.0
人因受到刺激而引起咳嗽、流泪
1.0-5.0

感受到二氧化硫
气体

100.0
人仅能忍受短时间的操作，咽喉有
异常感，喷嚏、疼
痛、哑嗓、咳嗽、
胸痛，并且呼吸困难
5.0-10.0
人在此环境下进行较长时间的操作尚能承受

400-500

立刻引起人严重中毒，呼吸道闭塞而窒息死亡

1.2.3相关标准
由于二氧化硫是一种有毒有害气体，也是大气主要污染源之一，因此国家严格规定了生产企业二氧化硫废气排放限值，并制定了相关标准。表1-3为1997年1月1日前设立的污染源应当执行的标准，表1-2为1997年1月1日后设立的污染源应当执行的标准。

表1-3 现有污染源大气污染物（二氧化硫）排放限值
污染物

最高允许排放浓度/（mg·m-3）
最高允许排放速率（kg·h-1）
无组织排放监控浓度限值
排气筒高度/m
二级
三级
监控点
浓度/（mg·m-3）
二

氧

化

硫
960（硫、二氧化硫、硫酸和其他含硫化合物的生产）
15
20
30
40
50
60
70
80
90
100
2.6
4.3
15
25
39
55
77
110
130
170
3.5
6.6
22
38
58
83
120
160
200
270

周界外浓
度最高点

0.40（监控点与参照点浓度差值）
550（硫、二氧化硫、硫酸和其他含硫化合物的生产）
另外，国家还专门针对工业炉窑制定了二氧化硫气体排放标准，见表1-4。

表1-4 国家标准GB9078-1996

有害污染物名称

标准级别
1997年月1日前安装的工业炉窑
1997年月1日起安新、改、扩建的工业炉窑
排放浓度
mg/m3
排放浓度
mg/m3

二
氧
化
硫
有色金属冶炼
一
850
禁排
二
1430
850
三
4300
1430
钢铁烧结冶炼
一
1430
禁排
二
2860
2000
三
4300
2860
燃煤/油锅炉
一
1200
禁排
二
1430
850
三
1800
1200

1.3 石灰石简述
1.3.1 石灰石物化性质
石灰石：白色粉末，无臭、无味，分子式：CaCO3(Calcium carbonate)，分子量：100.09密度： 2.93g∕cm3， 熔点：825°C，俗名：石灰石、方解石、大理石、白垩、霰石、汉白玉，溶解性：几乎不溶于水，在含有铵盐或三氧化二铁的水中溶解，不溶于醇。露置空气中无反应，不溶于醇,遇稀醋酸、稀盐酸、稀硝酸发生泡沸，并溶解。高温条件下分解为氧化钙和二氧化碳。

表1-5 附表石灰石的一般工业要求(%)
项 目
水泥
冶金溶剂
化学工业
原料
Ⅰ级
Ⅱ级
Ⅲ级
铝氧级
磷肥
氮肥
电石
制碱
制糖
CaO
MgO
K2O+Na2O
SO3
fSiO2
SiO+Al2O3
P2O5
R2O3
P
S
CaCO3
MgCO3
CaSO4
Al2O3+Fe2O3
Fe2O3
≥48
≤3.0
≤0.6
≤1
≤4

≥52
≤3.5

≤0.25

≤2.0
≤0.02

≥50
≤3.5

≤0.25

≤3.0
≤0.04

≥49
≤3.5

≤0.25

≤3.5
≤0.06

≥50
≤1.5

≤2.0

≥53

≤3

≤1

≤0.8

≤0.01
≤0.15
≥97

≥54

≤1

≤1
≤0.06
≤0.1

≤1

≥92
≤2-3

≤3-4

≤0.25

≤2.5

≥95
≤1.8
≤0.2
≤1.5

1.3.1 石灰石的来源及用途
石灰石是用途极广的宝贵资源，以其在自然界中分布广、易于获取的特点而被广泛应用。在现代工业中，石灰石是制造水泥、石灰、电石的主要原料。优质石灰石经超细粉磨后，被广泛应用于造纸、橡胶、油漆、涂料、医药、化妆品、饲料、密封、粘结、抛光等产品的制造中。其中，熔剂用灰岩是冶金工业中不可缺少的，可用于炼铁用石灰石作熔剂，除去脉石；炼钢用生石灰做造渣材料，除去硫、磷等有害杂质，辉石是做陶瓷的原料。
　　硅灰石有较高的白度、良好的介电性能和较高的耐热性能，广泛地应用于陶瓷、化工、冶金、建筑、机械、电子、造纸、汽车、农业等。如硅灰石可用于高质量油漆、涂料的填充料，优质的超细硅灰石粉可替代价格昂贵的钛白粉用于颜料工业。石灰与烧碱制成的碱石灰，用作二氧化碳的吸收剂。生石灰用作干燥剂和消毒剂。农业上，用生石灰配制石灰硫黄合剂、波尔多液等农药。土壤中施用熟石灰可中和土壤的酸性、改善土壤的结构、供给植物所需的钙素。用石灰浆刷树干，可保护树木。 　
　　随着科学技术的不断进步和纳米技术的发展，石灰石的应用领域还将进一步拓宽。

1.4 石膏简述
1.4.1 石膏物化性质
石膏是应用广泛的一种非金属矿物。它的主要成份是硫酸钙，按其中含结晶水的多少又分为石膏和无水石膏两种。石膏又称二水石膏，也有称之为软石膏、水石膏的，它是含有两份结晶水的硫酸钙(CaSO3·2H20)也常含有各种杂质和游离水。

1.4.2 石膏的来源及用途
来源：除天然石膏外，还存在有化工废渣石膏，是化工厂的废弃物，常见的有磷石膏、盐石膏、氟石膏、乳石膏、黄石膏、苏打石膏等。
用途：建筑石膏：多用于建筑模灰，粉刷，砌筑砂浆及各种石膏制品。
模型石膏：杂质少，色白，主要用于陶瓷的制培工艺，少量用于装饰浮雕。
高强度石膏：主要用于要求较高的模灰工程，装饰制品和石膏板。另外掺入放水剂还可以制成高强度放水石膏；加入有机材料如聚乙烯醇水溶液、聚醋酸乙烯乳液等，也可配成无收缩的粘结剂。
粉刷石膏：配以适量的缓凝剂，保水剂等化学外加剂而制成的摸灰用胶结材料。 石膏品种虽多，但在建筑方面应用最多的是建筑石膏。
纸面石膏板的主要用途 以半水石膏和面纸为主要原料，掺加适量纤维，胶粘剂、促凝剂、经料浆配制、成型、切割、烘干而成的轻质薄板。具有高强、隔声、防火、收缩率小、加工性能良好等特点。
纸面石膏板可用于居室内隔墙、墙体覆面板，既是罩面层，又是装饰层。因不耐水，故不宜用于厨房和浴厕。其容重为800～950公斤/立方米。其抗弯强度、抗拉强度、隔热性、隔音性、导热性、粘结性均应符合国家标准。一般规格为2400毫米×900毫米×9毫米、3000毫米×1200毫米×12毫米、4000毫米×1200毫米×15毫米。

1.4.3 石膏制硫酸说明
随着高浓度磷肥的发展，利用石膏，尤其是磷石膏制取硫酸已引入人们的重视。与用硫铁矿制硫酸比较，用石膏制取硫酸在综合建设投资和生产成本方面都有优越性，目前已建有多套装置，其中最大规模已达22KT，并掌握了盐石膏、磷石膏和天然石膏生产硫酸，并联产水泥的技术。
在焦碳的还原作用下，硫酸钙于900～1200℃下分解反应分两步进行：
CaSO4 + 2C = CaS + 2CO2
3CaSO4 + CaS = 4CaO + 4SO2
总反应为：
2CaSO4 + C = 4CaO + CO2
生成的CaO再与配料中的SIO2、ALO3、FEO3等形成水泥熟料。水泥熟料与一定数量的混合材、缓凝剂等配合，经过研磨制成水泥。石膏还原产生的二氧化硫气体，送入接触法硫酸生产装置制成硫酸。

1.5 国内外烟气脱硫技术综述
1.5.1 国外烟气脱硫技术发展和应用现状
为解决二氧化硫对大气的污染，1860年以来，在水中或浆液中除去502的试验在世界上就已进行川。1930年，世界上最早的商业化烟气脱硫(FlueGasDesuifurization，简称FGD)系统在英国的巴德鲁期·斯万斯电厂，然后在沸鲁巴母发电厂开始了运行。
在巴德鲁期发电厂使用碱性的太晤士河河水作为吸收剂，而斯万斯·沸鲁巴母发电厂则使用浆液滞留槽(反应槽)的石灰浆液作为吸收剂。
这些初期的设备，没有解决由于机器内部结垢附着的问题以及非常重要的化学工艺问题，这些设备由于在第二次世界大战时，因蒸汽的白烟成了炸弹攻击的目标而被迫停止运行。
接下来是70年代初期，美国和日本开始了脱硫设备的建设高峰。美国多数采用泥浆二代磷酸钾物质或石灰、飞灰处理装置，而日本则多采用石灰石一石膏法。在美国，脱硫后的副产物大多数都丢弃，这是由于美国国土宽广，堆放废弃物的场地多，经济负担相对较轻的原因。而在日本，由于几乎不存在堆放废弃物的场地，即使找到适合堆放的地方成本也很高，加上日本对废弃物堆放场地的环境要求非常严格。所以日本多数脱硫装置都采用回收石膏的湿式法，只有初期建成的设备(三井铝的大牟田发电厂)产生了泥浆(硫酸钙和亚硫酸盐的混合物，有时也包含有飞灰)。
在欧洲，特别是德国，1985年在原来最大容量的锅炉上安装了FGD之后，欧洲就成了脱硫装置的最大市场。
到1990年，世界上运行中的FGD，以容量计，一半以上在美国(72000MW以上)，其次，具有大容量设备的国家是德国，第三位是日本。其它如:澳大利亚、荷兰、丹麦、英国、意大利及亚洲的泰国、印度、韩国等国也相继建成了脱硫装置。在世界各国现有的烟气脱硫技术中，湿法烟气脱硫技术占85%左右，其中，石灰石一石膏法36.7%，其它湿法占48.3%;喷雾干燥脱硫约占8.4%:吸收剂再生脱硫约占3.4%;炉内喷射吸收剂脱硫约占1.9%。吸收剂再生脱硫主要有氧化镁法、双碱法、WellmenLord法。以湿法脱硫为主的国家有日本(98%)、美国(92%)和德国(90%)等。

1.5.2 国内烟气脱硫技术发展和应用现状
国内烟气脱硫技术的发展起步于1961年，当时仅为防止锅炉尾部受热面的低温腐蚀，采用在过热器前喷入白云石粉的措施，以减少烟气中SO2的浓度，降低烟气酸露点，保护低温段空预器不受腐蚀.
70年代后，火电厂FGD工作受到有关部门的重视，进入发展阶段。近年来，由于能源需求量的增大，环境污染问题日益严重，使我国对烟气脱硫十分重视，在引进国外脱硫工艺的同时，国内各科研单位和高等院校都在积极研究与探索，开发高效、低投资的符合我国国情的工艺技术。目前，浙江大学热能工程研究所开发的湍流式、浙江大学化工系开发的旋流板、山东工业大学开发的流化床等脱硫除尘一体化装置以其投资少、运行费用低、易于在现有水膜除尘器上改造等特点正应用于全国各地的中小型锅炉，另外清华大学热能工程系开发的液柱湿法、浙江大学热能工程研究所开发的新型半干法脱硫装置也正在设计安装中。表2一1给出了国内开发的烟气脱硫技术发展及应用，

表2-1 国内开发的烟气脱硫技术发展及应用
开发时间
脱硫技术
地点
运行状况
1974～1976年
湿式石灰石/石膏法(烟气量2500Nm3/h)
上海闸北电厂
因结垢、腐蚀问题试运行后即停运
1974～1976年
铁离子液相催化脱硫回收法(烟气量2500
上海南市电厂
因动力消耗大、体积大和腐蚀严重等问题而停运
1974～1976年
亚钠循环法(烟气量10000 Nm3/h)
湖南300电厂
因动力消耗大、体积大和腐蚀严重等问题而停运
1976～1981年
水洗再生活性炭脱硫法(烟气量5000 Nm3/h)
湖北松木坪电厂
因设备庞大、电耗大、操作复杂和腐蚀严重等问题而停运
1984～1990年
旋转喷雾干燥烟气脱硫工艺（烟气量5000～70000 Nm3/h)
四川白马电厂
目前已试运行，钙硫比为1．４～１．７时，脱硫效率达80%
80年代
磷铵法(烟气量5000 Nm3/h)
四川豆坝电厂
中试脱硫效率可达955
90年代
湿式除尘脱硫技术(湍流塔，旋流板塔等)
全国各地
脱硫效率75%～85%
90年代
新型液柱湿法

脱硫效率90%～99%
90年代
新型半干法

脱硫效率80%～90%

表2-2 国外烟气脱硫技术在国内的应用现状
烟气脱硫技术
用户(投运时间)
烟气量（Nm3/h）
脱硫效率(%)
制造公司
氨一硫铵法
胜利油田化工厂(1979年)
2100000
90
日本东洋公司
碱式硫酸铝法
南京钢铁厂（1981年）
51800
95
日本同和公司
石灰石石膏湿法脱硫装置
重庆华能珞璜电厂（1992年）
1087000
92
日本三菱重工
杭州半山电厂
1230000

德国Steinanullr公司
旋转喷雾干燥烟气脱硫装置
沈家黎明发电机制造公司（1990年）
50000
80
丹麦Nirog公司
山东黄岛电厂（1995年）
300000
70
中日合作
石灰/石灰石简易湿法烟气脱硫装置
太原第一热电厂（1996年）
600000
80
日本日立
山东潍坊化工厂（1995年）
100000
82
日本三菱重工
南宁化工集团（1995年）
50000
70
日本干代田
重庆长寿化工厂（1995年）
61000
70
日本川崎重工
电子束烟气脱硫脱硝
四川成都热电厂（1997年）
300000
90
日本荏原
荷电干式喷射脱硫工艺
杭州钢铁集团（1997年）
60000
70
美国Alandco
山东德州电厂
100000
70
海水脱硫工艺
深圳西部电力公司（1988年）
300
70
挪威ABB公司

第二章 常用烟气脱硫技术介绍

2.1湿法烟气脱硫技术
2.1.2 氨法
氨法是采用氨水洗涤含SO2的废气，形成（NH4）2SO3-NH4HSO3-H2O的吸收液体系，该溶液中（NH4）2SO3对SO2具有良好的吸收能力，是氨法中的主要吸收剂，吸收SO2以后的吸收液可用不同的方法处理，获得不同的产品。氨法中较成熟的有氨-酸法、氨-亚硫酸铵法和氨-硫酸铵法等。在这些脱硫方法中，其吸收的原理和过程是相同的，不同之处仅在于对吸收液处理的方法和工艺技术路线不同。下面以氨-酸法为例进行说明。
氨-酸法的基本原理是将氨水加入吸收塔中使其与含SO2的废气逆流接触，生成亚硫酸铵和亚硫酸氢铵。当吸收液中的亚硫酸铵与亚硫酸氢铵的比例达到0.8～0.9时，可将吸收液自循环吸收系统部分导出，采用硫酸酸解得到SO2气体和硫酸铵溶液。SO2可用于制造和生产硫酸以及作为化工原料，回收SO2后的吸收液中含有硫酸铵和过量的硫酸，可用氨中和其中的硫酸生成硫酸铵，将硫酸铵溶液进行蒸发浓缩可得到硫酸铵晶体。其化学反应方程式如下[7]：
吸收：2NH3·H2O + SO2 = （NH4）2SO3 + H2O
（NH4）2SO3 + H2O + SO2 = 2NH4HSO3
酸解：（NH4）2SO3 + H2SO4 = （NH4）2SO4 + SO2 + H2O
2NH4HSO3 + H2SO4 = （NH4）2SO4 + 2SO2 + H2O
中和：H2SO4 + 2NH3 = （NH4）2SO4
氨法是烟气脱硫方法中较为成熟的方法，该法脱硫费用低，氨可留在产品内，以氮肥的形式存在，产品实用价值较高。但氨易挥发，因而吸收剂的消耗量较大，另外氨的来源受地域及生产企业的限制较大。尽管如此，氨法仍不失为一种治理低浓度二氧化硫的有前途的方法。

2.1.2 氧化镁法
氧化镁法在美国的烟气脱硫系统中也是较常用的一种方法，目前美国已有多套Mgo装置在电厂运转。其简单工艺流程如图2一2所示：
图2-2 氧化镁法烟气脱硫工艺流程

烟气经过预处理后进入吸收塔，在塔内S02与吸收液Mg(0H)2和MgS03
反应：
Mg(OH)2 + SO2 = MgSO3 + H2O
MgSO3 + SO2 + H2O = Mg(HSO3)
其中Mg(HSO3)2还可以与Mg(OH)2反应：
Mg(HSO3)2 + Mg(OH)2 = 2MgSO3 + 2H2O
在生产中常有少量MgSO3被氧化成MgSO4，MgSO3与MgSO4沉降下来时都呈水合结晶态，它们的晶体大而且容易分离，分离后再送入干燥器制取干燥的MgSO3/MgSO4，以便输送到再生工段，在再生工段，MgSO3在缎烧中经1500oF高温分解，MgSO4则以碳为还原剂进行反应:
MgSO3 = MgO + SO2
2MgSO4 + C= MgO + SO2 + CO2
从锻烧炉出来的S02气体经除尘后送往制硫或制酸，再生的MgO与新增加的MgO一道，经加水熟化成氢氧化镁，循环送去吸收塔。
MgO法比较复杂，费用也比较高，但它却是有生命力的。这主要是由于该法脱硫率较高(一般在90%以上)，且无论是MgSO3还是MgSO4都有很大的溶解度，因此也就不存在如石灰/石灰石系统常见的结垢问题，终产物采用再生手段既节约了吸收剂又省去了废物处理的麻烦，因此这种方法在美国还是颇受青睐的。

2.1.3 海水脱硫法
天然海水中含有大量的可溶盐，其中的主要成分是氯化物和硫酸盐，亦含有一定的可溶性碳酸盐。海水通常呈碱性，自然碱度大约为1.2～2.5mol/L，这使得海水具有天然的酸碱缓冲能力及吸收SO2的能力。国外一些脱硫公司利用海水的这种特性，开发并成功地应用海水洗涤烟气中的SO2，达到烟气净化的目的。

图2-3 海水脱硫工艺流程
海水脱硫工艺流程如图2-3所示，它主要由烟气系