工业尾气脱硫技术应用与研究.doc

工业尾气脱硫新技术的研究与运用

摘 要

随着工业化程度的不断提高，认为产生的空气污染物所占空气总污染物的比例在不断增加、对人类自身健康的危害在不断增大。脱硫在防止设备腐蚀、保护催化剂、进化及保证产品质量上起着很重要的作用,遍布于化工化肥 、燃气和冶金等领域。大型燃煤电厂烟气脱硫装置目前采用石灰石石膏法技术,除部分石膏产品利用外,部分石膏应得不到利用而抛弃。随着国家对环境保护的日益重视,有效地控制二氧化硫的污染已成为国家规划的一部分。湿法烟气脱硫应用最为广泛,而其中占绝对统治地位的石灰/石灰石-石膏法十米全世界上最成熟、运行状况最稳定的脱硫工艺。
关键词: 脱硫 污染 催化剂 环境保护

目　录

前言 5
第1章 国内脱硫技术发展应用 6
1.1提出背景 6
1.2发展应用 7
第2章 干湿法脱硫技术 9
2.1湿法脱硫技术及应用研究 9
2.1.1 湿法脱硫技术的优缺点 9
2.2 半干法脱硫技术及应用研究 9
第3章 烟气循环流化床脱硫技术 11
3.1研究介绍 11
3.1.1 主要反应过程 11
3.2 技术特点及工艺流程 11
3.2.1 技术特点 11
3.2.2 工艺流程 12
第四章 生物脱硫技术 13
4.1 生物脱硫技术的概述 13
4.2生物技术的机理与优点 13
4.3微生物脱硫存在的问题 14
第五章 双碱法脱硫技术研究应用 15
5.1双碱法脱硫技术工艺基本原理 15
5.2双碱法脱硫优缺点 16
第六章 我国脱硫技术发展状况 18
6.1 我国目前国情现状 18
6.1.1 我国燃煤尾气脱硫现状 18
6.2 国内燃煤脱硫技术 19
第7章 其他技术的介绍应用 20
7. 1 氨法脱硫技术由来及优点 20
a）氨法对煤中硫含量适应性广 20
c) 无二次污染 20
7.2海水脱硫技术 21
第八章 结束语 23
谢 辞 24
参考文献 25

前言

随着工业化程度的增高，各国的生产技术得到了快速的发展,随之产生的工业尾气浓度持续增大,对空气的组分产生重大影响,大气污染已经发展到了不容小觑的地步。对于大气中硫的浓度增大已经很明显了，所以控制硫污染势在必行。目前为止，国内外工业尾气脱硫技术已经快速发展了,而且技术工艺很成熟,对控制工业尾气硫的污染有很大的贡献。如今,尾气脱硫技术达到了几十种，比较常用高效的有烟气脱硫、干湿法脱硫技术、烟气循环流化床脱硫技术、生物脱硫技术、双碱法脱硫技术、石膏法脱硫技术等。还有一些如氨法脱硫、海水脱硫等，这些技术已经成为目前脱硫所运用的，在高效脱硫的工程中取得了很大的成绩。
目前国家对环保要求的日趋严格，国内外的形势变得越来越紧张,因此,大幅度的围绕环境问题正在逐步展开,有效地为环境问题所出现的问题积极的响应。大气污染、固体废弃物的污染、水污染环境问题已经慢慢显现出来，所以必须高度重视。尤其在近代的发展情况下，大气污染已经严重的影响了环境问题，大气中硫的含量越来越多，这必须引起我们的关注，脱硫技术已经展开应用，其规模不容小觑。我国脱硫技术的发展为我们解决了很多问题，也给我们启示，只要坚持创新和实践研究，发现和解决实际中遇到的问题，我国脱硫和干法脱硫全面优化，脱硫技术软硬结合，不但拥有高质量的硬件，而且拥有高水平的软件包，在很大程度上的效果很明显。不论脱硫技术还是应用基础理论研究，都将会在国际气体净化领域占有重要的位置。希望本文对脱硫技术的发展起到一定的参考作用。

第1章 国内脱硫技术发展应用

1.1提出背景
随着世界各国工业化进程的不断增高，SO2污染已经超过烟尘污染成为了大气环境的第一大污染物。烟气脱硫（FGD）有别于其他脱硫方式是世界上唯一大规模商业化应用的脱硫方法，是控制酸雨和SO2污染的最为有效的和主要的技术方法。
目前，世界各国对烟气脱硫都非常重视，已经研发运行了几十种有效的脱硫技术，其中最多采用的烟气脱硫技术有:
(1) 石灰/石灰石—湿法
石灰/石灰石—石膏湿法，具有适用煤种宽、原料廉价易得、脱硫率高（可达90%以上）等诸多优点，占据最大的市场份额，但是投资和运行费用大，运行维护量大。
(2)氨法烟气脱硫
氨法除硫通常以合成氨为原料，产物为硫氨等。需要邻近合成氨工厂及化肥厂。
(3)旋转喷雾半干法（LSD）
旋转喷雾法脱硫率较湿法低（能达到80%—85%），投资和运行费用也略低于湿法。产物为亚硫酸钙（CaSO3）。
(4)海水烟气脱硫法
海水烟气脱硫技术，工艺简单，系统运行可靠，脱硫率高（可达90%以上）运行费用低。脱硫系统需要设置在海边且海水温度较低，溶解氧（OC）较高。
(5)炉内喷钙增湿活化法(LIFAC)
炉内喷钙尾部增湿法，脱硫率可达70%—80%，工程造价较低。产物为亚硫酸钙（CaSO3）,易造成炉内结渣。
(6) 简易湿式脱硫除尘一体化技术
简易湿式脱硫除尘一体化技术，脱硫率低（60%左右），造价较低原料为工业废碱及烧碱，需要临近有废碱液排放的工厂，中和后，废水需排入污水厂进行处理。
烟气脱硫的技术及装置虽然逐渐完善，但在大多数国家，尤其是在能源结构中煤炭占较大比例的国家中，其推广和普及却举步维艰，就我国来说，近20年来花巨资引进的技术和装置难以推广，巨额的投资和高昂的运行费用使企业背上了沉重的负担，很难承受。所以说具有真正推广普及意义的技术和装置还有待于继续研究和开发。
在现在国际国内市场竞争异常激烈的条件下，要研究开发一种新的技术和设备装置，使其能大规模普及应用，应具备以下几个特征：
（1）原料（中和剂）廉价易得，脱硫率高。
（2）工程投资和运行费用要低到应用企业能承担得了。
（3）工艺流程简单，运行可靠，易于调控且对锅炉正常运行无不良影响。
（4）对各种含硫煤（油）具有较好的适应性。
（5）不造成二次污染，诸如水污染、粉尘、噪声等。

1.2发展应用
（1）原料（中和剂）
烟气脱硫项目一般都需要投入大量资金，如果原料和工艺依赖于临近的工厂（如合成氨、化肥、废碱排放等），那么这个项目很可能由于这些工厂的关停并转而中途停止运转，使该项目投资得不到应有的经济和社会效益。以石灰为中和剂成本高于石灰石，且需要设备、构筑物及监测设备较多；使用石灰石成本低且反应易于控制，是最具实用性的中和剂。
传统的“石灰石—石膏法烟气脱硫”需要将石灰石粉磨至200—300目，这样就需要建一座粉磨站，既增加投资，又造成了一定程度的“噪声”和“粉尘”污染，且其产物与反应物混合在一起，造成钙硫比的提高，增加了运行费用。如果采用石灰石颗粒（粒径3—6mm）只需要将石灰石粉碎即可，方便、环保、运行费用低、又能减少设备投资。
（2）产物
湿法脱硫，脱硫率最高（可达90%以上），中和产物有两种，硫酸钙CaSO4和亚硫酸钙CaSO3，通常是两种物质的混和物，中和产物被完全再利用的可能性不大，如果亚硫酸钙（CaSO3）一但进入水体，由于它具有很强的还原性，会迅速耗尽水中的溶解氧，使水中鱼类大量死亡，甚至灭绝，因为它溶解速度很慢，其污染物会在很长时间内存在，严重破坏水体生态环境，所以中和产物中不含亚硫酸钙（CaSO3）最为安全，既可再利用创造价值也可安全排放。
（3）钙硫比
钙硫比（Ca/S）是决定运行费用的重要因素，Ca/S=1是经济运行的极限状态，也就是说哪种脱硫工艺Ca/S实现或接近1，那么它就可能实现真正意义的经济运行。目前的湿法脱硫，剩余反应物与脱硫产物混合在一起被排除掉无法分离，所以很难实现理想的Ca/S, 如果反应物以颗粒状态存在，解决这个问题，实现理想的Ca/S较为容易，而且设备和资金投入也随之减少，有利于实现真正意义的经济运行。
综上所述，最理想的烟气脱硫工艺应该是：（1）湿法脱硫（脱硫率可达90%以上）。（2）中和剂为石灰石颗粒（3—6mm）。（3）钙硫比（Ca/S）为1。（4）产物为硫酸钙且不含亚硫酸钙杂质。（5）投资少，工艺简单，运行费用低廉，无二次污染。（6）控制参数少，测控设备成熟，可实现全线自动控制。（7）运行中的中间循环物质由锅炉及电厂废液补充，对周边企业无依赖性。（8）充分吸收与利用烟气余热。
这个理想的模型如果能够实现，很可能成为烟气脱硫技术中最为理想的运行模式，它的推广和应用可以创造巨大的市场机会和社会价值，但要真正实现这种理想模式却很难，主要原因是： (1)石灰石颗粒要迅速溶解，PH值必须小于4，但PH值小于4时CaCO3的溶解物对SO2几乎不吸收。 (2)SO2溶于水生成的H2SO3及被氧化生成的H2SO4，与石灰石颗粒反应后生成的CaSO3和CaSO4会附着在石灰石颗粒的表面，而且越反应堆积越多，使反应很难继续进行下去。（3）CaSO4与CaSO3同为吸收产物，使CaSO4析出且不产生CaSO3是比较困难的。

第2章 干湿法脱硫技术

2.1湿法脱硫技术及应用研究
湿法除尘就是让烟气与水接触,把脱硫剂加到水中,除尘的同时又能脱硫,也就是说脱硫除尘一起同时进行。烟气与水或洗涤液接触的方式主要有以下几种:
1)利用雾化器把含有脱硫剂的洗涤液雾化成细小液滴,喷洒到烟气中。比如喷雾室烟气洗涤器就是利用这个原理。
2)在惯性情况的作用下,让烟气和水互相混合。
3)利用烟气洗涤,即让烟气通过吸收液层,烟气以气泡形式与吸收液接触。
4)在静电力情况的作用下,让烟气中的颗粒和液膜互相混合。
它的处理过程为:
1)让颗粒和水互相混合沾湿后,蒸汽以尘为凝结核凝结,增强尘料的凝聚性,强化上述除尘作用。
2)利用一些物理特性惯性,比如表面张力,布朗运动，在力的作用下沾附尘粒。
3)利用热泳力、静电力使得尘粒在液面上聚集。湿式脱硫除尘器的脱硫机理是液体吸收烟气的二氧化硫,是一种化学吸收作用。惯性、重力、静电力、表面张力对二氧化硫的化学吸收不起作用,起作用的是气体和液体分子、离子的扩散运动以及气体、液体的对流和混合。
2.1.1 湿法脱硫技术的优缺点
湿法烟气脱硫技术优点是脱硫效率高、钙硫比低、技术应用成熟、适应范围广、副产物石膏可做商品出售,已经成为世界上最常用的烟气脱硫方法。但是由于湿法烟气脱硫技术投资大、占地面积大、设备复杂、动力消耗大、运行费用和技术要求高等缺点，所以限制了它的发展速度。
2.2 半干法脱硫技术及应用研究
循环悬浮式半干法烟气脱硫技术是近几年国际上新兴起的比较先进的烟气脱硫技术，它的优点是投资相对较低，脱硫效率较高，设备可靠性高，运行费用相对较低，所以它的适用性很广，受到了许多国家的欢迎。
该技术主要的依据是流化床理论，让烟气和液膜互相接触，在沾湿的情况下进行脱硫，完美的达到预定的效果，从而来提高脱硫效率。
使用循环悬浮式半干法最大益处是：他利用淋水使得反应温度控制在良好的状态下，让反应告诉进行,高效率的反应,达到完美的脱硫效率；使得脱硫效率在这种情况下能够在适当的条件下长时间进行，每一个反应机理都与预定的工艺有着密切的连理,能够更加确切的控制技术工艺,提高脱硫效率。与湿法烟气脱硫相比，优点是系统简单、造价较低，所产生的最终产物容易处理。
技术特点循环悬浮式半干法烟气脱硫技术是在集成浙大和国外环保公司半干法烟气脱硫技术基础上，结合中国的煤质和石灰品质及国家最新环保要求，经优化、完善后开发的第三代半干法技术。它是在锅炉尾部利用循环流化床技术进行烟气净化，脱除烟气中的大部分酸性气体，使烟气中的有害成分达到排放要求。
与第一、第二代半干法相比，第三代循环悬浮式半干法烟气脱硫技术具有以下特点：1、在吸收塔喉口增设了独特的文丘里管，使塔内的流场更均匀。2、采用比第二代更完善的控制系统，操作更简捷。3、在吸收塔内设置上下两级双流喷嘴，雾化颗粒可达到50um以下，精确的灰水比保证了良好的增湿活化效果，受控的塔内温度使脱硫反应在最佳温度下进行，从而取得较高的脱硫效率，较长的滤料使用寿命。4、采用成熟的国产原材料和设备，降低成本，节约投资.5、占地少，投资省，运行费用低，无二次污染。6、固体物料经袋式除尘器收集，再用空气斜槽回送至反应器，使未反应的脱除剂反复循环，在反应器内的停留时间延长，从而提高脱除剂的利用率，降低运行成本。8、非常适合中小型锅炉的脱硫改造。7、输灰采用上引式仓泵，输灰管路不易堵塞耗气量小，使用寿命长。同时，在仓泵和布袋之间增设中间灰仓，使仓泵运行更稳定可靠。9、根据烟气净化需要，添加适量的活性炭等添加剂可改变循环物料组成，有效的吸附脱除二噁英和重金属等毒性大、难去除的污染物，达到特殊净化效果。
采用了大量的技术改良和优化，目前掌握的第三代半干法烟气脱硫技术克服了第一代半干法脱硫装置易塌床、易磨损、系统阻力大、效率较低、运行不可靠及第二代半干法脱硫装置塔内易结垢等缺点，具有先进、高效、低维护要求、可靠的特点，适用于200MW以下发电机组的尾部烟气净化工程。
第3章 烟气循环流化床脱硫技术

3.1研究介绍
简称：CFB-FGD
从锅炉空气预热器出来的温度为120～180℃左右的烟气，从底部通过文丘里管进入循环流化床吸收塔内。在文丘里管出口扩管段设一套喷水装置，创造了良好的脱硫反应温度。循环流化床烟气脱硫技术的主要化学反应原理如下：
在自然界垂直的气固两相流体系中，在循环流化床状态(气速4~6m/s)下条件适宜,工艺原理精炼,有适宜的速度。因为SO2的浓度过高,给反应带来了不便,所以要完美的控制反应所需的技术要领,在不同的状态下,需要不同的反应过程。
由于颗粒的激烈湍动导致颗粒间不断的碰撞，使脱硫剂氢氧化钙颗粒的表面不断更新，以及脱硫灰的不断再循环使用，从而很大程度上提高了氢氧化钙的利用率。
3.1.1 主要反应过程
在循环流化床内，SO2与Ca（OH）2的反应生成副产物CaSO3·1/2H2O，同时还与SO3、HF和HCl反应生成相应的副产物CaSO4·1/2H2O、CaF2、CaCl2等。主要化学反应方程式如下：
Ca(OH)2+ SO2=CaSO3·1/2 H2O +1/2 H2O
Ca(OH)2+ SO3=CaSO4·1/2 H2O +1/2 H2O
CaSO3·1/2 H2O+ 1/2O2=CaSO4·1/2 H2O
Ca(OH)2+ CO2=CaCO3 + H2O
Ca(OH)2+ 2HCl=CaCl2·2H2O
2Ca(OH)2+ 2HCl=CaCl2·Ca(OH)2·2H2O
Ca(OH)2+ 2HF=CaF2 + 2H2O
3.2 技术特点及工艺流程
3.2.1 技术特点
1、脱硫效率高，达95%以上；
2、工艺简单，操作方便，系统可靠性高；
3、烟气无需再加热；
4、能同时脱除SO3，烟囱无需防腐；
5、脱硫副产物为干态，无废水产生；
6、占地面积小、投资省、维护费用低。
3.2.2 工艺流程
一个典型的CFB-FGD系统由预电除尘器、吸收剂制备、吸收塔、脱硫灰再循环、注水系统、脱硫除尘器以及仪表控制系统等组成。
福建龙净环保股份有限公司是国内拥有此项成熟技术的惟一一家环保企业。
第四章 生物脱硫技术

4.1 生物脱硫技术的概述
生物脱硫，又称生物催化脱硫(简称BDS)，是一种在常温常压下利用需氧、厌氧菌除去石油含硫杂环化合物中结合硫的一种新技术。当前生物催化脱硫技术发展的很迅速，21世纪能够降低石油产品硫含量的廉价的有效途径。石油中含的硫主要以无机硫如H2S、S、无机硫化物及有机硫的形式存在，无机硫在炼油过程中的脱除比较容易，而噻吩类化合物和含硫杂环化合物的脱除难度则很大，所以成品油燃烧时也会放出大量的SOx气体，很大程度上对大气造成污染。
为实现经济和社会的可持续发展，各国政府纷纷进行相关立法，同时大力发展有效的石油脱硫技术，生物催化石油脱硫（BDS）技术就是在这种背景之下应运而生。当前，工业上主要的石油脱硫方法是催化加氢脱硫（HDS）。该方法是在催化剂的作用下，在高温、高压下对石油进行脱硫处理，将有机硫转化为无机硫、H2S，再进一步通过催化反应将其变为单质硫（硫磺）进行回收。HDS技术的关键之一就是催化剂，而目前所开发的催化剂还不能满足深度脱硫的要求。该法虽然能够有效地脱除无机硫和部分有机硫，但对噻吩类和杂环类含硫有机物等的脱除效率却很低，不能满足当今越来越高的对于燃油中硫含量的要求。因此，近年来BDS这种新兴技术逐渐成为各国研究开发的热点。
BDS法的出现源于酶对人们的启发。作为生物催化剂，酶存在于蛋白质和微生物细菌中，它可以在生物体能够生存的温和条件下进行催化反应，反应的定向性很好，选择性接近 100%于是，人们就想到用生物催化剂来代替现用于石油脱硫（HDS）中的催化剂，在常温、常压下进行脱硫反应，达到油品脱硫的目的。BDS技术是在温和的条件下，利用适宜的细菌或酶代谢过程催化特定的脱硫反应，释放出硫同时将烃类保留下来的过程。在该过程中，细菌的生存是以硫而不是碳为能量，在生化反应过程中可以再生或自身补充。
4.2生物技术的机理与优点
生物催化剂脱硫和一般性催化剂脱硫的机理相似，归纳为两种催化脱硫机理：一是 4-S硫代谢过程，即将有机硫经过生物催化氧化变为无机硫酸盐从有机物中除去；二是碳代谢Kadama生物催化还原过程，即将有机硫通过生物催化剂转变H2S，然后进一步催化反应为单质硫。第二种过程由于没有氧的存在，可以防止烃类物质的氧化，减少油品热值的损失，但其脱硫能力差，很难应用于工业生产，现多倾向于采用氧化过程。
与HDS法比较，BDS法有很多优点：可以在低温、低压下操作；节省操作费用10%-15%，灵活性好；成本低，比HDS法少投资约50%，，可用于处理原油、中馏分油、FCC汽油、石脑油、残渣燃料油等各种物流；不需要氢气，节省能源，减少了CO2排放。而且还能有效脱除 HDS装置难以处理的含硫杂环化合物。
总体来说，生物脱硫技术工业化的障碍在于催化剂的活性、稳定性和发酵产率方面，因此需要开发和筛选稳定性和再生性好的专一性脱硫菌种即生物催化剂，要把这些菌种，即生物催化剂从生物体系中分离出来，进行定向培养，生产出有足够工业应用价值的生物催化剂。同时，还要设计出一个适合于生物催化剂进行催化脱硫反应的生物催化反应器，建立一套能将油品、生物脱硫产物、生物催化剂分离和生物催化剂再生的油品生物催化脱硫工艺流程。
4.3微生物脱硫存在的问题

从目前国内外发展状况看,微生物脱硫技术离大规模的应用还有很长一段距离,利用微仍处于初始研究阶段,此方法目前存在一些问题如:
(1)稳定的脱硫作用。由于其机理工艺特殊,需要不同的条件下才能进行,因此在脱硫这方面很是稳定。
(2)微生物脱硫技术引用范围不广。微生物脱硫技术首先需要的是培养微生物，所以在生物方面得受到很大的限制。
(3)副产物的产生会影响工艺。由于产生一些不利于工艺的产物,降低了脱硫效率的提高，因此，在这方面必须得加以控制。
(4)生物培养基的选择。因为微生物生长的条件很特殊，必须在培养基下成长，所以在选择培养基的时候得小心，培养基的使用可能会影响微生物的生长，所以生物培养基选择应用很重要。
第五章 双碱法脱硫技术研究应用

5.1双碱法脱硫技术工艺基本原理
该技术发展的时间很长了,由于其工艺的传统性比较普遍，所以发展工艺过程很迅速，但是由于应用的很广发，所以在这过程中出现了很多问题。双碱法脱硫技术是依据石灰石的问题来研究的，传统的石灰石/石灰烟气脱硫工艺由于很容易产生结垢，出现堵塞的现象，所以其发展工艺在研究上要采用一些特别的方法来进行，正常的脱硫系统在一些问题上很是难以解决，所以必须更好的使用新的研究方法来解决。为了尽量避免用钙基脱硫剂的反因素，钙法脱硫工艺大都需要配备相应的强制氧化系统比如曝气系统，必须增加开始投资和运行费用，用低价的脱硫剂容易造成结垢堵塞问题，光采用钠基脱硫剂运行费用高并且脱硫产物不容易处理，二者矛盾相互制约，双碱法烟气脱硫因此工艺得以发展，所以该工艺很好的解决了上述矛盾问题。
该工艺的要领是将处理好的启动器氢氧化钠溶液通过脱硫塔来进行，通过冲洗的作用达到进化二氧化硫的目的，脱硫过程中使用到的技术工艺必须按照反应的条件来进行。双碱法脱硫技术工艺主方法有：(1)烟气流过脱硫塔；(2)烟气与水相互混合；(3)吸收过程中的反应；(4)吸收剂的选取；(5)产生副产物的过程。流程见图5—1.

图5—1脱硫工艺流程图
该工艺的处理过程与其他的工艺技术不同，具有其特自的方式，先将烟气中的颗粒吸附在吸收液中，反应过程中产生一些离子，机理为：
脱硫反应：
Na2SO3 + SO2 → NaSO3 + CO2↑ （1）
2NaOH + SO2 → Na2SO3 + H2O （2）
Na2SO3 + SO2 + H2O → 2NaHSO3（3）
其中：
式（1）为启动阶段Na2CO3溶液吸收SO2的反应；
式（2）为再生液pH值较高时（高于9时），溶液吸收SO2的主反应；
式（3）为溶液pH值较低（5~9）时的主反应。
氧化过程(副反应)
Na2SO3 + 1/2O2 → Na2SO4 （4）
NaHSO3 + 1/2O2 → NaHSO4 （5）
再生过程
Ca(OH)2 + Na2SO3 → 2 NaOH + CaSO3 （6）
Ca(OH)2 + 2NaHSO3 → Na2SO3 + CaSO3•1/2H2O +3/2H2O （7）
氧化过程
CaSO3 + 1/2O2 → CaSO4 （8）
式（6）为第一步反应再生反应，式（7）为再生至pH＞9以后继续发生的主反应。脱下的硫以亚硫酸钙、硫酸钙的形式析出，然后将其用泵打入石膏脱水处理系统，再生的NaOH可以循环使用。

5.2双碱法脱硫优缺点
双碱法脱硫技术与其他的工艺过程不同，其工艺特性主要表现在：
（1）其工艺操作简单，利用率高，有明显的可操作性；
（2）利用吸收剂脱硫，有适宜的条件，所以脱硫效率高；
（3）副产物的来源稳定，有利用效率，没有副作用，使得工艺运行性可靠，降低了成本；同时该工艺广泛应用，有可以替代的反应物，所以，应用广泛；
（4）运行成本低，节能。
缺点是：
由于副产物的较难产生，所以需要加入催化剂来促使反应的进行。而且也会降低副产物的质量。总之，双碱法脱硫技术工艺需要在催化剂的作用下使用,这就限制了该工艺的发展性，但对于小型的企业很是受欢迎。

第六章 我国脱硫技术发展状况

6.1 我国目前国情现状
我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国，而且是世界上唯一以煤为主要能源的大国，煤炭资源占我国能源消费总量的70%以上，煤炭提供了我国75%的工业燃料、76%的发电能源和80%的民用商品能源。据统计2006年全国煤炭消费量达到了23.7亿t二氧化硫排放量达到了2549万t；依据国家环保总局2004年中国环境状况报道,我国二氧化硫年均浓度达到国家二级标准（0.06mg/m3）的城市占74.3%，超过国家三级标准（0.10 mg/m3）的城市占统计城市的9.1%，出现酸雨的城市298个（占统计城市的41.4%)，这已经导致了严重的环境污染问题,引起了国际社会的高度重视,是全世界共同面临的挑战。
自工业革命以来,工业化的技术已经在很大程度上引领了世界前进的脚步,先是由国外的先进技术冲击了以前老中国落后的现状,在这种情况下,我们国家必须做出选择,是跟着时代的脚步还是继续停留在当前的落后时期,最终,我们国家毅然决然的跟在工业化革命的后面慢慢研究,这也将导致了我们国家现在的环境问题,因此,现在解决这个问题是刻不容缓的。燃煤脱硫技术的引用为我国的处理污染问题给了很大的帮助，所以我们在如今的现状下必须紧跟时代的脚步，处理好这一切很自然的问题。
6.1.1 我国燃煤尾气脱硫现状
随着工业化的技术已经在很大程度上引领了世界前进的脚步,先是由国外的先进技术冲击了以前老中国落后的现状,我们国家毅然决然的跟在工业化革命的后面慢慢研究,这也将导致了我们国家现在的环境问题,最终,在这种情况下,我们国家必须做出选择,是跟着时代的脚步还是继续停留在当前的落后时期,因此,现在解决这个问题是刻不容缓的。燃煤脱硫技术的引用为我国的处理污染问题给了很大的帮助，所以我们在如今的现状下必须紧跟时代的脚步，处理好这一切很自然的问题。
大幅度的围绕环境问题正在逐步展开,有效地为环境问题所出现的问题积极的响应。大气污染、固体废弃物的污染、水污染环境问题已经慢慢显现出来，所以必须高度重视。尤其在近代的发展情况下，大气污染已经严重的影响了环境问题，大气中硫的含量越来越多，这必须引起我们的关注，脱硫技术已经展开应用，其规模不容小觑。我国脱硫技术的发展为我们解决了很多问题，

6.2 国内燃煤脱硫技术
据最近一项研究指出，中国很多地方受到酸雨的影响，造成了很大的损失，除此之外，还有一些污染也在上演着危害化的情景，已经对很多地区造成了很大的影响。来自国家环保总局的官员指出，中国一些酸雨地区已经不在控制范围之内了，所以这就很大程度上了造成了很大的损失，在南方更加严重。导致国内酸雨污染日益严重主要来源于两个方面：一个是汽车使用量的增加，第二个是在高速发展的状态下能源资源不够用的情况下，我国发电的主要来源是靠煤炭的燃烧来供应，这就导致了在资源本来就不够用的情况下其他的能源也没法获得，据了解我国电力资源来源的问题中，有超过大半的发电厂是靠煤炭能源来供应的。但是与此同时，也正是这些来自煤炭燃烧的污染排放，把中国变成了世界上煤烟和硫磺二氧化物(SO2)的主要排放源之一。因此控制SO2的污染势在必行:山东德州热电厂、兰州石化公司自备电厂、杭州钢铁集团第二热电厂、和广州造纸有限公司自备电厂等。
近年来我国的脱硫工作在应用方面取得了很大成绩，脱硫设备的制造已走向产业化，设备的国产化率已达90%以上，引进的石灰石一石膏湿法烟气脱硫工艺中，增压风机、浆液循环泵、气气换热器、真空皮带脱水机和烟气挡板等关键设备，都已具备了批量生产加工能力。
近十几年来，我国政府有关部门多次组织了中小型燃煤工业锅炉烟气脱硫技术的研究，先后开发出了一批具有自主知识产权的脱硫技术，包括喷射石灰-石灰石、铁法、氨法、循环法以及炭法等40余种新的脱硫技术，其中一些技术运行较为稳定，脱硫效率也能达到国家标准。依据我国的国情及脱硫产业的现状，这些技术应该得到鼓励和推广。

第7章 其他技术的介绍应用

7. 1 氨法脱硫技术由来及优点
氨法脱硫是用氨水处理含SO2的废气，形成 (NH4)2SO3-NH4HSO3-H2O的吸收液体系，该溶液中(NH4)2SO3对SO2具有很好的吸收能力，并已实现工业化的氨法脱硫工艺，是氨法中的主要吸收剂，吸收SO2以后的吸收液用不同的方法处理，获得不一样的副产品。其中湿式氨法在某些区域是有很高的脱硫效率的，该技术应用相对很成功。在某些工艺中，脱硫脱氮一体化在这个工艺中很是常见，联合脱硫脱氮技术在很多的方面有很大的需要。该工艺工艺过程在脱硫方面，有很重要的作用，首先，先除去烟气中的有害硫成分，进一步在除去烟气中的氮，运用到联合脱硫脱氮的技术工艺。 。
氨法脱硫技术相对比较成熟，其具有以下优点：
a）氨法对煤中硫含量适应性广
氨法脱硫对煤中硫含量的适应性广, 低、中、高硫含量的燃煤脱硫基本上都能适应, 特别适合于中高硫煤的脱硫。用石灰石或石膏法时, 煤的含硫量越高, 石灰石用量就越大, 费用也就越高; 采用氨法脱硫时，由于脱硫副产物的价值较高, 煤中含硫量越高, 脱硫副产品硫酸铵的产量越大, 也就越经济。
b) 脱硫塔不容易结垢
由于氨有很高的反应活性, 而且硫酸铵的化学特性是极易溶解的, 所以氨法脱硫系统不容易出现结垢现象。
c) 无二次污染
氨是生产化肥的原料。以氨法进行脱硫产生化肥,变废为宝循环利用,能够带来经济和资源重复利用的效率。因此, 氨法与钙法从根本上就不同。氨法属于回收法, 钙法属于抛弃法。抛弃法会消耗新的能源产生副产物, 具有明显的二次环境问题。
d) 系统简单、设备体积小、能耗低
氨是一种碱性吸收剂, 从化学反应来看, SO2的吸收是酸碱中和反应, 吸收剂碱性越强, 越利于吸收,; 从对钙的吸收的物理机制分析吸附剂吸附SO2气体-固体反应，反应速度慢，需要大量的设备和加工，能源消耗的雾化，吸收利用以改善循环，通常设备能耗高的庞大而复杂的系统：而氨吸收烟气中的SO2, 液体反应速度，反应完全，吸收利用率高，脱硫效率高二基于相对简单的系统设备脱硫工艺是小型，能耗低。此外，脱硫副产品硫酸铵是一种农用肥料。还可以降低成本, 甚至是整个运行成本, 特别是对于自身副产液氨或有废氨水的企业来说, 可以利用液氨或废氨水作为脱硫吸收剂, 达到用废水治理废气的目的, 副产品的销售收入还可以给脱硫装置带来一定的经济效益。

7.2海水脱硫技术
纯海水脱硫工艺，利用海水盐度和有一个自然的海洋硫酸原理无害。这项新技术是目前世界上只有二百种脱硫过程中无任何人工成分，无副产物排放的绿色技术，脱硫效率大于90%。他们的设备成本和运行成本只占所有脱硫设备的三分之一。海水烟气脱硫法是一种计算机软件产品利用新一代高精度磁致伸缩液位传感器技术，性能稳定，可靠性高，寿命长，安装方便。中等水平的同时连续测量，界面和湿度；满足工业防爆，防腐蚀的要求；平均长达23年之间的时间。可配备各种测量仪器，广泛应用于航空航天，石油化工和其他工业测量与控制领域。
1.海水脱硫过程
在海水中,富含许多可以溶解的盐类,其中氯化物和硫酸盐为主要成分,与一定量的水溶液碳酸盐。典型的碱性水,这自然碱度的水有一种天热的PH缓冲能力和吸收SO2的能力。利用这一特点处理烟气中的二氧化硫和水清洗，来提高脱硫效率。
该工艺在技术上有很大发展性，可以分为2类：
（l）这种的要求很简单,并不需要任何添加剂就可以进行，在脱硫技术上有着不可替代的作用。
（2）这种工艺可以添加一些物质来进行反应，比如石灰，操作简单，应用广泛，有很高的效率，运行成本不高，为很多企业采用，如图1所示。
主要由海水烟气脱硫工艺系统，给排水系统，水回收系统，电气控制系统和其他组件。主要过程是：锅炉排放的烟气脱硫系统增压风机，通过延伸到空气冷却热交换器的热测然后进去吸收器，吸收器的冷却循环水清洗系统的一部分。反应过程为：
SO2＋H2O→H2SO3
H2SO3→H＋＋HSO3－
HSO3－→H＋＋SO23－
SO23－＋1/2O2→SO24－
CO23－＋H＋→HCO3－
HCO3－＋H＋→H2CO3→CO2＋H2
洗涤后的烟气脱硫海水是酸性的,还有很多亚硫酸根离子，不能直接排放到大海去。吸收污水处理厂海水流入，并从冷却系统混合吹到风机的大量空气，水，使得亚硫酸根离子氧化成硫酸根离子，含二氧化碳的海水，混合和处理水的PH值，COD等水质标准，实现在同一水域，进化后的烟气通过烟囱排入大气温度。

海水脱硫优缺点分析
海水脱硫技术的主要特点和优势是：（1）保证海洋环境安全，能满足中国的海水pH值大于6.8的苛刻排放标准；（2）采用高效的专利填料塔技术，脱硫效率大于95％，装置可用率大于95％；（3）完全使用凝汽器冷却水中和烟气中的SO2，除空气外不需其他添加剂；（4）能保证满足国内标准中DO等的排放要求。

图7—1海水脱硫工艺图