太仓电厂脱硫培训教材.doc

脱硫培训教材

烟 气 脱 硫 技 术
前言――――――――――――――――――――――――――――――――― （2）
第一章 烟气脱硫概述―――――――――――――――――――――――――――― （3）
第一节 烟气脱硫的必要性及国家环保政策―――――――――――――――――― （3）
第二节 我国烟气脱硫技术研究及应用现状――――――――――――――――――― （3）
第三节 脱硫方法简述―――――――――――――――――――――――――――― （4）
第二章 湿法烟气脱硫FGD系统概述―――――――――――――――――――――― （17）
第一节FGD系统的组成―――――――――――――――――――――――――――― （17）
第二节FGD系统部分术语解释及参数意义―――――――――――――――――――― （17）
第三节FGD系统的脱硫原理及计算――――――――――――――――――――――― （18）
第四节FGD系统的工艺流程―――――――――――――――――――――――――― （25）
第三章 FGD分系统介绍―――――――――――――――――――――――――――－（26）
第一节 烟气系统―――――――――――――――――――――――――――――――（26）
第二节 吸收塔系统――――――――――――――――――――――――――――――（34）
第三节 石灰石供应和湿磨制浆系统―――――――――――――――――――――――（39）
第四节 浆液输送系统―――――――――――――――――――――――――――――（44）
第五节 石膏脱水和储存系统――――――――――――――――――――――――――（46）
第六节 公用及工艺水系统―――――――――――――――――――――――――――（53）
第七节 废水和污泥处理系统――――――――――――――――――――――――――（53）
第四章 脱硫系统控制―――――――――――――――――――――――――――――（57）
第一节 DCS控制系统简介―――――――――――――――――――――――――― （57）
第二节 测量仪器仪表―――――――――――――――――――――――――――――（58）

本教材主要针对我厂一期2×300MW亚临界燃煤机组和二期2×600MW超临界燃煤锅炉配套的烟气脱硫系统，讨论燃煤锅炉烟气中二氧化硫的治理方法。为达到国家环保排放脱硫效率不低于95％要求，对一期2台300MW和二期2台600MW燃煤发电机组同期采用山东三融环保工程有限公司（简称“山东三融”）引进德国鲁奇·比晓夫能源环保公司的石灰石/石膏湿法烟气脱硫技术。湿法烟气脱硫系统（Flue gas desulfurization简称“FGD”）与燃煤发电机组的锅炉形成对应布置（一炉一塔）。教材内容对同类型的脱硫系统也有参考价值。

第一章 烟气脱硫概述
第一节 烟气脱硫的必要性及国家环保政策
1990年12月，国务院环委会第19次会议通过了《关于控制酸雨发展的意见》；
1992年国务院批准在贵州、长沙等九大城市开展征收工业烧煤二氧化硫排污费和酸雨结合防治试点工作。
1995年8月，全国人大常委会通过了新修订的《中华人民共和国大气污染防治法》，规定在全国划定酸雨控制区和二氧化硫控制区，并在“两控区”内强化对二氧化硫和酸雨的污染控制。
1998年1月，国务院正式批准《酸雨控制区和二氧化硫控制区划分方案》。为了实现两控区的控制目标，国务院文件还具体规定：新建、改造烧煤含硫量大于1%的电厂，必须建设脱硫的设施。现有烧煤含硫量大于1%的电厂，要在2010年前分期分批建成脱硫设施或采取其他相应结果的减排SO2的措施。在《国民经济和社会发展“十五”计划纲要》中，明确提出2005年“两控区”二氧化硫排放量比2000年减少20%。
　　削减二氧化硫的排放量，控制大气二氧化硫污染、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。
控制和治理SO2的污染是我国当前及今后相当一段时间内最为紧迫的环保任务之一，不仅关系到我国社会和经济的健康和可持续发展，2000年7月全国人大通过了新的《大气污染防治法》对工业SO2污染源即实施总量控制又实施浓度控制。同时又加大环保执法力度，对限期不治理的企业实行强制性停产，并进行新闻曝光。2005年10月，国家环保总局正式实施《烟气脱硫技术规范》，国家对烟气脱硫的法律法规进一步地完善。

第二节 我国及国际上对烟气脱硫技术研究及应用现状
我国早在20世纪70年代就开始了工业锅炉和电厂锅炉FGD技术的研究工作，有60多个高校。科研和生产单位，对多种脱硫工艺进行了试验研究。（亚钠循环法、催化氧化法、碘活性炭法、石灰石－石膏法、喷雾干燥法和磷铵复肥法等等）与发达国家相比，我国的研究起步较早，但进展缓慢（有经济、技术和环境管理的原因）。随着SO2和酸雨污染的日趋严重，SO2控制技术的研究被提到议事日程。从“六五”到“九五”的20年间，国家投入了大量的人力和物力和财力对SO2的污染控制技术组织了攻关研究，取得了一系列成果，但大部分技术尚停留在小试验或中试阶段，有的技术虽已有工业性试验装置，但由于各方面的原因末能大规模推广应用。湿法烟气脱硫的现状和发展
　　我国对烟气脱硫技术的研究与开发，始于70年代。到90年代，已进行了四种烟气脱硫的试验研究（活性炭磷铵肥法、旋转喷雾干燥法、简易石灰喷雾法和石灰石三相硫化床法的中试规模）。90年代，我国先后从国外引进了各种类型的烟气脱硫技术，在六个电厂建造了烟气脱硫示范工程，并已投入工业化运行。近年来我国也加大烟气脱硫国产化的力度，并已取得了突破性进展；
湿法烟气脱硫技术的进展
　　早在英国产业革命后的十九世纪末，人们就开始应用含碱性物质的泰晤士河河水，洗涤燃煤烟气净化SO2。在本世纪三十年代，人们开始应用CaO作吸收剂，湿法脱除烟气中的SO2。本世纪七十年代初，第一套湿法洗涤烟气脱硫装置诞生于美国。从七十年代初到本世纪末的30年里，针对湿法烟气脱硫洗涤系统，尤其是脱硫塔易结垢、堵塞、腐蚀以及机械故障等一系列的弊病，日本、美国及德国对湿法烟气脱硫开展了深入不间断的的研究，在脱硫效率、运行可靠性和成本方面有了很大的改进，运行可靠性可达99%。到目前为止，湿法烟气脱硫技术已经成熟，并步入实用化阶段。在最近30年内，湿法烟气脱硫技术每隔10年就攀升一个新的台阶，取得了新的进展。
（1）起步阶段---第一代烟气脱硫（70年代初－70年代末）
　　1970年美国颁布了空气净化法，要求新建燃煤发电厂SO2的排放量控制在516mg/Nm3以下，以法律手段强制燃煤发电厂安装烟气脱硫装置，削减SO2排放量。七十年代初，以湿法石灰石为代表的第一代湿法烟气脱硫技术开始在电厂应用。从七十年代初到七十年代末，主要湿法烟气脱硫技术有湿法石灰石/石灰法、湿法氧化镁法、双碱法、钠基洗涤、碱性飞灰洗涤、柠檬酸盐清液洗涤、威尔曼--洛德法等。第一代烟气脱硫多安装在美国和日本。第一代烟气脱硫技术的主要特点是：吸收剂和吸收装置种类众多，投资和运行费用很高，设备可靠性和系统可用率较低，设备结垢、堵塞和腐蚀最为突出，脱硫效率不高，通常为70-85%，大多数烟气脱硫的副产物被抛弃。
（2）发展阶段---第二代烟气脱硫（80年代初－80年代末）
　　在80年代初，西方发达国家SO2排放标准日趋严格，批准了执行SO2削减计划，促使烟气脱硫技术进一步发展，烟气脱硫出现了第二代高峰。烟气脱硫技术得到了迅速推广。1979年美国国会通过了“清洁空气法修正案”（AAA1979），确立了以最小脱硫效率和最大SO2排放量为评价指标的新标准，由此，80年代第二代烟气脱硫系统进入商业化应用。第二代烟气脱硫以干法、半干法为代表，主要有喷雾干燥法、LIFAC、CFB、管道喷射法等。在这个阶段，湿法石灰石/石灰法得到了显著的改进和完善。在解决结垢、堵塞、腐蚀、机械故障等方面取得了显著的进展。第二代湿法烟气脱硫技术的主要特点是：湿法石灰石洗涤法得到了进一步发展，特别在使用单塔、塔型设计和总体布局上有较大的进展。脱硫副产品根据不同国情可生产石膏或亚硫酸该混合物，德国、日本的烟气脱硫大多利用强制氧化使脱硫副产品转化为石膏，而美国烟气脱硫副产品大多堆放处理；基本上都采用钙基吸收剂，如石灰石、石灰和消石灰等；湿法石灰石洗涤法脱硫效率提高到90%以上；随着对工艺理解的深入，设备可靠性提高，系统可用率达到97%；由于脱硫副产品是含有CaSO3、CaSO4、飞灰和未反应吸收剂的混合物，故脱硫副产品的处置和利用，成为80年代中期发展干法、半干法烟气脱硫的重要课题。喷雾干燥法在发展初期，脱硫效率仅为70-80%，经过不断完善，到后期通常能达到90%，系统可用效率较好，副产品商业用途少。烟道内或炉内喷钙的脱硫效率只有30-50%，系统简单，负荷跟踪能力强，但脱硫吸收剂的消耗量大。
（3）成熟阶段---第三代烟气脱硫（90年代初－90年代末）
　　1990年美国国会再次修订了“清洁空气法”（CAAA1990），新的修正案要求现有电厂减少SO2的排放量，到2002年1月1日，SO2总排放量比1990年SO2排放量减少900万吨。1990年以来，美国燃煤发电厂使用的第三代湿法烟气脱硫，均为脱硫效率≥95%的石灰石湿法工艺，脱硫副产品石膏实现商业化应用。第三代烟气脱硫技术的主要特点如下：
　　投资和运行费用大幅度降低，性能价格比高，喷雾干燥法烟气脱硫需要量大大减少，各种有发展前景的新工艺不断出现，如LIFAC、CFB、电子束辐照工艺，NID工艺以及一些结构简化、性能较好的烟气脱硫工艺等。这些工艺的各种性能均好于第二代，而且商业化、容量大型化的速度十分迅速；湿法、半干法和干法脱硫工艺同步发展。
　　第三代湿法烟气脱硫通过工艺、设备及系统多余部分的简化、采用就地氧化、单一吸收塔技术等，不仅提高了系统的可靠性（95%）和脱硫效率，而且初期投资费用降低了30-50%。同时脱硫副产物回收利用的研究开发，也拓展了商业应用的途径。
　　到1995年，世界各国使用的烟气脱硫装置总共大约有760套（250GW）。其中湿法是应用最普遍的烟气脱硫系统，占总量的84%，特别是石灰石/石灰湿法占70%，安装湿法烟气脱硫装置最多的国家是美国，大约为200多套；其次是德国，大约为150套；日本居第三位，大约为45套。
　　湿法烟气脱硫技术经过30年的研究发展和大量使用，一些工艺由于技术和经济上的原因被淘汰，而主流工艺石灰石/石灰--石膏法，得到进一步改进、发展和提高，并且日趋成熟。其特点是脱硫效率高，可达95%以上，可利用率高，可达到98%以上。可保证与锅炉同步运行；工艺过程简化；系统电耗降低，投资和运行费用降低了30-50%。
我国政府在最近10年内，颁布了一系列有关燃煤发电厂SO2污染控制法规、条例及排放标准。严格的法规和排放标准，是治理SO2污染和控制的重要推动力。
我国SO2污染的治理主要是：
1.硫酸厂尾气SO2的治理： 我国的硫酸主要来源于硫铁矿、硫磺和有色金属冶炼烟气制酸，另外还有少量的磷石膏制酸。硫酸生产技术主要经历了两个发展阶段：一转一吸和二转二吸。前者排放的尾气中SO2的浓度为0.3－0.5％（体积）后者为0.03－0.05％（体积）目前我国基本上都采用了二转二吸生产工艺，达到尾气排放标准。现在硫酸行业存在的环境问题是水污染和渣污染。
2.有色金属冶炼烟气SO2的治理：有色金属冶炼烟气SO2的治理起步较早但我国的有色金属冶炼技术水平整体还比较落后，其冶炼烟气的SO2污染比较突出，SO2浓度小于1％，直接转化制硫酸的投资和运行成本都很高，末经净化处理便直接排空。即时建有制酸装置，大部分也都采用一转一吸制酸工艺，尾气排放在0.2－0.4％（体积）之间，达不到国家规定的排放标准。
3.燃煤锅炉SO2的治理：从70年代直到现在，我国大气治理的科技攻关重点是解决燃煤锅炉SO2的治理。锅炉烟气的特点是烟气量特别巨大，SO2的浓度特别低，烟气脱硫的技术难度很大。国家发展计划委员会和科技部会同电力、环保经“75“85”－“95”攻关研究，较为典型的有：
（1）旋转喷雾干燥脱硫法（LSD）由电力部主持，西南电力设计院承担，在四川内江白马电厂（7×104m3）（STP）/h中试装置烟气中SO2浓度为0.35％，脱硫效率80％。该技术以石灰石浆液为脱硫剂，生成的石膏与煤灰混在一起，难以利用，是一种抛弃法。
（2）磷铵肥脱硫法（简称PAFP）由环保总局主持，四川电力局和四川环保局承担，在四川宜宾电厂（0.5×104m3）（STP）/h中试装置，脱硫效率95％。该技术以活性炭吸附氧化为基础，制备浓度为30％（质量）的稀硫酸，再用来分解磷矿石得到稀磷酸，结合磷铵生产。该技术得脱硫分二步。一是活性炭吸附脱硫，效率70－80％；二是采用磷铵溶液吸收脱硫。总得脱硫率超过95％。“95”期间又（10×104m3）（STP）/h的活性炭吸附脱硫装置，脱硫率80％左右，得到的稀硫酸用于生产硫酸亚铁。该方法将烟气中的SO2回收制成了硫酸是一种回收法。
（3）电子束辐照法。“75”上海原子核研究所完成了25 m3（STP）/h小试；该技术以高能加速的电子束辐照烟气产生高反应活性的臭氧等，使SO2氧化为SO3并加入氨气，生成硫酸铵作为化肥，是一种回收法。在四川成都电厂30×104m3）（STP）/h的试验装置。此外由大连理工大学在科技部支持下研制了脉冲电晕等离子法（简称PPCP法）10m3）（STP）/h小试。中国工程物理研究院2×104m3）（STP）/h的试验装置。
（4）NADS氨肥法。由华东理工大学在发展计划委员会和科技部支持下提出（Novel Ammonia De Sulphurization）氨肥法在四川内江电厂建成（10×104m3）（STP）/h的试验装置，并结合银山化工集团，将烟气中的回收，生产了浓度达到98.3％（质量）的浓硫酸和磷铵化肥。该技术将SO2回收生产工业浓硫酸，并可根据不同的具体条件，联产硫酸铵、磷酸铵或硝酸铵化肥，是一种回收法。
以上四种法代表了我国四个学派：电力（或称熱能工程）学派、环境保护学派、高能物理学派和化工学派。
我国的烟气脱硫事业还刚刚起步，有巨大的市场前景但任务也相当艰巨。在我国实施目前最成熟的石灰石－石膏烟气脱硫技术，并在自主消化吸收基础上掌握其设计、制造和维护，投资按最低价320元/kw计需安装脱硫装置的火电机组按4亿kw计，总投资需1400多亿元，另外电厂配备脱硫装置后其发电成本明显增加。无疑道路颇为艰难，只能通过技术创新，研究开发新的、适应我国国情的技术途径，降低脱硫装置的投资和运行成本。

第三节 脱硫方法简述
燃煤脱硫方法可分为三大类：燃烧前脱硫，燃烧中脱硫，燃烧后脱硫。
一、燃烧前脱硫
1机械分选法
物理选煤主要是利用清洁煤、灰份、黄铁矿的比重不同，以去除灰份和黄铁矿硫，但不能除去煤中的有机硫。在物理选煤技术中，应用最广泛的是跳汰选煤，其次是重介质选煤和浮选。
跳汰选煤：是各种密度、粒度和性状的物料在不断变化的流体作用下的运动过程。跳汰机种类繁多，重介质选煤的基本原理是阿基米德原理，即浸没在液体中的颗粒所受到的浮力等于颗粒所排开的同体积的液体的重量。
浮选选煤：浮选是在气－液－固三相界面的分选过程（水洗煤）。它包括在水中的矿粒粘附到气泡上，然后上浮到煤浆液面并被收入泡沫产品的过程。矿粒能否粘附到气泡上取决于水对该矿粒的润湿性。煤对水有较强的润湿性，具有天然的可浮性，而煤中的灰份和黄铁矿的润湿性和可浮性较弱，通过浮选设备把精煤选出。浮选流程包括原料的准备流程即煤泥水原则流程及浮选流程结构。有三种（1）浓缩浮选流程；精煤脱水筛筛下水经过分级设备（如捞坑、沉淀池、斜板沉淀槽等）其溢流再经过浓缩后进入浮选作业。 （2）直接浮选流程：精煤脱水筛筛下水经水力分级，不浓缩直接进入浮选。（3）分级浮选处理流程：颗粒分级－0.25mm；0.25－0.045mm；0.045mm三挡，这种浮选的脱硫效果很低，之事改善燃煤质量。
2高梯度强磁分离煤脱硫技术
煤中含硫物质有机物为逆磁性，而大部分无机矿物质为顺磁性。煤中的硫可分为有机硫和无机硫，有机硫即与有机物以化学键结合的硫为逆磁性；无机硫包括黄铁矿(FeSO4)等有较强的磁性，为顺磁性物质。高梯度强磁分离煤脱硫又分为干法和湿法两种形式。干法以空气为载体，使煤分均匀分散于空气中，然后使其通过高梯度强磁分离区。在此，顺磁性的黄铁矿等被聚磁基质捕获，其他有机物通过分离区后成为精煤产品；湿法脱硫以水或（油、甲醇）为载体基本方法同干法分选。干法与湿法比较，湿法工艺流程简单，脱硫效果好，因此多采用以水煤浆为原料的脱硫工艺。
高梯度强磁分离煤脱硫技术是在磁场中进行。在剃度磁场中，作用于磁性颗粒上的磁力可表示为：
→Fm＝X V p（μοH ▽H）
X――磁性颗粒的磁化率Xp与载流体的磁化率Xf之差，即X＝Xp －Xf
V p――颗粒体积
μο――真空磁导率
H――颗粒所在处的磁场强度，▽H为该处磁场强度的空间剃度
脱硫效率达70％的无机物及57.4％的总硫，同时脱除灰份物质约30％。由于采用先进超导技术，能耗低，采用低温超导，一次性投资大，目前朝高温超导发展。
3微波辐射法
煤微波脱硫的原理是煤和浸提剂组成的试样在微波电磁场作用下，产生极化效应，从而削弱煤中硫原子和其他原子之间的化学亲和力，促进煤中硫与浸提剂发生化学反应生成可溶性硫化物，通过洗涤从煤中除去。此法可脱去煤中无机物，有机硫。
微波照射和酸洗处理相结合的脱硫法――采用微波照射和酸洗处理来研究煤中固有的Fe－S化合物的转变。经微波照射可以诱发贮存在煤中的二硫化铁（黄铁矿）与周围组分之间进行热脱硫反应，并且能把黄铁矿转换成盐酸溶液可溶的磁黄铁矿Fe1－XS和陨硫铁，微波照射100S后，经酸洗处理可使煤中无机硫含量减少97％。为了进一步了解这种方法的脱硫机理和探讨从煤中尽可能去除无机硫的最佳条件，通过穆斯鲍尔实验，分析在微波照射和酸洗处理期间煤中铁硫化合物的转换过程。
波照射熔融烧碱煤脱硫原理――借助于氢氧化钠和氢氧化钾的混合溶液微波照射可以提高煤的脱硫率。为研究微波照射作用，使用插入熔融烧碱中的石墨头来测量熔融烧碱渗入的速率。煤样品预热到473K时硫酸盐和黄铁矿硫几乎在预热过程中被去除，而有机硫却没有发生变化。在有微波照射情况下，经过4－6min反应后90％以上的有机硫被去除。――这里提一下煤的高温软化特性。（不作细述）此法脱硫率50％以上的脱硫率，但尚在实验室阶段，如能取得突破性，直接用于煤中，有可观的经济社会效益。
4、微生物降解法
煤炭微生物脱硫便是细菌浸出金属的接触上应用于煤炭工业的一项生物工程新技术。
在微生物的作用下，无机硫被氧化、溶解而脱除，该过程涉及两方面的作用：一是微生物的直接作用，二是中间产物引起的纯粹化学作用。
无机硫脱除的机理：微生物附着在黄铁矿表面发生氧化溶解作用，生成硫酸和Fe2＋；进而Fe2＋被氧化为Fe3＋；由于Fe3＋具有氧化性，又与其他的黄铁矿发生化学氧化作用，自身被还原成Fe2＋，同时生成单质硫；单质硫在微生物作用下被氧化成硫酸而除去。在这一循环氧化还原反应过程中，铁离子是中介体，由于微生物和化学氧化两者相互作用，加速黄铁矿的溶解，微生物的重要作用在于使Fe2＋变为Fe3＋的铁氧化作用以及使单体硫变成硫酸的硫氧化作用。而中间产物（Fe2＋和单质硫）又能被微生物用作能源，促进微生物繁殖。

图1－2黄铁矿氧化溶解机理
目前已知能脱除无机硫的微生物有氧化亚硫杆菌、氧化硫硫杆菌以及能在70度高温下生长发育的古细菌（Sulfolobus acidocardarius ,Acid-ianusbrierleyi）这些细菌从铁和硫等无机物氧化中获取能量，并能在固定空气中CO2而繁殖，属自养菌。但杆菌在自然环境生长缓慢且难得到大量的杆菌。有资料报道，此类细菌在实验室烧瓶试验条件下脱除煤中90％的有机硫需1－2周时间。
有机硫在煤中是以碳原子键合存在的，比无机硫难脱除，而且脱硫机理亦全然不同。根据二苯并噻吩（DBT）的分解研究结果推测，脱硫微生物具有酶的作用，使C—S键断裂。在微生物的作用下DBT分解有两条途经：
A途径不破坏碳骨架，将硫变成硫酸而脱除。已知经人工变异遗传因子的假单胞菌属能按A途径分解DBT。此类细菌不能以硫为能源，而以分解的有机物为能源而繁殖，属异氧菌。按A途径，有机硫的最大脱除率为57％（12h）或91％（212d）。
B途径氧化分解碳骨架，将DBT变成水溶性产物，但硫原子仍残留在DBT的分解产物中，致使去除嵌在碳骨架中的硫原子的可能性甚小。
开发现状：美国的ARTECH公司研究的CBI菌株，可脱除18－47％的有机硫；日本中央电力研究所
从土壤中分离出一种铁氧化硫杆菌，能有效除去煤中无机硫，同时在水煤浆中添加丝状菌霉素成功地除煤中硫。我国的矿业大学从矿井渗水中分离得氧化亚铁硫杆菌，经28℃摇床培养菌体，考察了能源条件、菌接种、氮营养及酸预洗煤等多种因素对脱硫的影响，10g煤样经12天脱硫，去除率为35.3——41.3％，具有一定的应用价值。
煤的微生物脱硫面临很多困难，其中特别关键：需要更多的微生物菌株；微生物脱硫的稳定性；检测有机硫的方便、准确分析方法。
微生物降解DBT有两种不同的途径：一是“4S”过程：亚砜→→砜→→磺酸盐→→ 硫酸盐。这能通过硫的特异性解除DBT中的硫，而其中的碳会完整地保留下来；二是碳的破坏性代谢，这种代谢的结果是DBT的整体降解。目前关键是要求筛选到能从有机物中特异性降解硫的菌株；其次是如何保持具有活性的脱硫菌；以后带来的测定方法对脱硫的作用等等。微生物脱硫技术是一种投资少、能耗低、污染少的好方法，对于减少燃煤SO2的产生量、拓宽煤炭的应用范围具有重要意义。
二、燃烧中脱硫
1 石灰石直接喷射法
石灰石直接喷射进炉膛的停留时间很短，因此在硫氧化物脱除过程中，必须要在较短的时间内进行煅烧、吸附和氧化三种不同的反应。石灰石在炉膛里反应时间有限，使开始的化学的反应速率成为重要因素。当石灰石喷进炉膛煅烧时，煅烧的产物孔隙率是个重要的变数，孔隙率高有利于化学反应的表面积。实际上炉内温度很高，小的石灰石颗粒几乎立即煅烧，问题不在于煅烧的速率，而是如何避免“烧僵”，烧僵是高温下导致气孔被破坏、氧化钙再结晶所造成的。它闭塞孔隙，降低SO2的渗透，对烟气的脱硫非常不利。最适宜的温度在900度，在800度以下脱硫效果急剧下降，至700度时脱硫效果最低。
2 石灰石注入炉内分段燃烧法（实际是脱硫脱硝同时进行）
燃煤锅炉SO2和NOX同时脱除的气体二次燃烧－吸收剂喷射（GR－SI （Gas Reburing－Sorbent Injection））技术是为现有燃煤锅炉进行技术改造控制SO2、Nox排放而开发的一项新技术。
a 二次燃烧技术
整个二次燃烧由一次燃烧区（段）、二次燃烧区（段）和燃尽区（段）。
一次燃烧区（段）燃料占80－85％主要是减少NOx的生成，使生成的NOx 进入二次燃烧区（段）。
二次燃烧区（段）燃料占15－25％，一次燃烧时生成的NOx还会同二次燃料燃烧释放出烃类游离基结合生成HCN、NH3之类的中间产物及非污染物N2。一次燃烧时生成的NOx大部分会在此区域还原成无害的N2。
燃尽区（段）在此区域加入补充空气，又一次造成燃料不足的工况，一方面将没有完全燃烧的燃料烧尽，一方面使HCN、NH3之类的中间产物被氧化成NOx，并进一步被还原成无害的N2。
随着二次燃料的加入，烟气中NOX含量下降很快，以天然气作为二次燃料的效果最佳。
烟气中的CO含量是衡量燃烧效率高低的一项指标，以煤作二次燃料，烟气中的CO含量比基准水平高二倍，飞灰中碳含量增加了9倍，说明用煤作二次燃料使没有完全燃烧，所以天然气作为二次燃料的效果最佳，最理想。
b吸收剂喷射
吸收剂喷射的目的是脱除烟气中的SO2，使吸收剂与烟气中SO2反应生成硫酸钙和亚硫酸钙。然后由电除尘器或袋式除尘器搜集。吸收剂为碳酸盐类化合物或碳酸盐的水合物等钙基化合物；喷入位置选定在炉膛上方。在高温条件下，吸收剂被煅烧生成氧化钙，进而与SO2反应生成粉状固体钙化物。吸收剂中钙的利用率和成本效益主要取决予氧化钙的反应活性和煅烧时间，在1600－2250℉有高效，但此区域的温度较难达到。
c气体二次燃烧－吸收剂喷射联合系统是鉴于上述二种情况结合起来的一种方式。
3 炉内注入石灰并活化氧化钙法
由哈尔滨电站成套所和北京轻工业学院共同承担的锅炉直接喷钙脱硫技术课题，开始脱硫效率仅15－40％。进几年又引起兴趣。提出直接用水合石灰喷入炉内脱硫的设想，与石灰石、白云石或生石灰相比，水合石灰具有比表面大（一般可达10m2/g以上）颗粒细（一般在4μm以下）分解温度低（300℃）等特点，因而有可能达到较好的喷粉脱硫效果。生石灰水合过程可在常压下或加压下进行。常压水合过程简单，生产成本低，但加压水合可在水合终了时通过快速卸压而使产物上残余水分闪蒸而出，水合物得以膨化，从而获得基本干燥、颗粒分散度良好的产物，既有利于直接喷粉，又有可能取得较常压水合更好的脱硫效果。喷钙脱硫法虽脱硫率不太高，但使用广，对总体控制硫的污染，将会发挥巨大作用。喷钙脱硫法流程简单、操作方便、使用的原材料石灰石、白云石、石灰来源广，价廉易得、设备简单，适合于老厂改造。
原理：水合石灰分解：Ca （OH）2〧CaO＋H2O
吸硫反应： CaO ＋SO2 ＋1/2 O2〧CaSO4
煅烧反应机理――排除传熱和孔扩散得影响，求得各煅烧反应的活化能，并建立各自的动力学。CaO氧化钙的成核过程是控制钙基吸着剂煅烧反应速率的关键，其影响几乎贯穿予熱分解的全部过程。
吸硫反应机理――用不同比表面的CaO，不同浓度的SO2在消除传熱和孔扩散进行反应动力学研究求得反应活化能，建立CaO吸硫的动力学方程，证明产物层扩散过程是控制吸硫反应的关键因素揭示了CaO比表面对吸硫反应速率的巨大影响。
快速煅烧过程研究――试验在气流式反应装置上进行，温度范围800－1100℃，停留时间0.5－1.5s。结果表明，石灰石和白云石快速煅烧时，其表面与煅烧温度呈峰形关系，各有自身的最佳温度。至于停留时间与煅烧温度的关系，则各不相同，因此应根据吸着剂的特性，选择最适宜的煅烧条件。
喷钙脱硫法效率低（CaO/S=2.5时仅达40％）。采用有利于形成最大比表面的石灰石的工艺条件和直接采用高比表面的水合石灰代替石灰石喷粉，就有可能把脱硫效率提高从40％到70％。
4 循环流化床燃烧法
（1） 清华大学采用平面流分离器（专利）和平衡回送系统辅之以特殊的布风形式，构成了独特的技术特色，实现了小型和快装目标。锅炉为双锅筒纵向布置，前置炉膛，结构紧凑，可整体运输。锅炉效率一类烟煤≥85％；一类无烟煤＞80％；脱硫效率＞80％；钙利用率＞40％；NOx35－85mg/Nm3。
（2） 脱硫剂
燃烧过程中的脱硫技术，在流化床燃烧时加入天然石灰石或其他种类的脱硫剂――离活性脱硫剂。使炉内产生的SO2气体与固硫剂反应，形成相对稳定的固态物质随炉渣排出。
石灰石在热分解时生成的孔，容易被其产物（CaSO4）堵死，故钙利用率低于20％。清华大学热能工程系研制成人工钙基脱硫剂。将石灰石粉碎后粘结，改善脱硫剂孔的结构，使钙利用率达到40％以上。
脱硫机理及脱硫方法：
CaCO3→CaO+CO2
CaO+SO2 + 1/2O2 →氧化气氛→→ CaCO4
制作的片状脱硫剂（某一方向尺寸<2－3mm），按一定的比例掺合到原煤之中，然后随煤斗进入锅炉。
脱硫结果如下：脱硫效率78％；钙利用率>40％；钙：硫约1：1.6。
此属于小循环锅炉：10t/h;2.4Mpa配套1500kw气轮发电机组。
5 增压流化床燃烧燃气、蒸气联合循环法
增压流化床燃烧（PGFBC）将热旋风分离器收集的固体颗粒送回锅炉，从而提高燃烧效率和吸收剂收集率。PGFBC还具有结构紧凑、投资小的优点。在1万机组和8万应用（1992年）该装置在位于压力壳内的旋风分离器后布置陶瓷过滤器，除去99.9％的粒子，尾部无需再布置除尘器。第一代PFBC机组由于受流化床温度限制，燃机入口温度较低限制机组循环效率；第二代PFGC技术在系统中增加了增压碳化器。煤加入碳化器后产地热值燃料气和焦。焦在循环硫化床锅炉中燃烧产生热烟气，锅炉产生的蒸气驱动蒸汽轮机发电。燃料气和热烟气经净化在前置燃烧室中燃烧，进入燃气轮机发电。预计该系统可达到45％的效率，电价将比现有系统至少低20％其热烟气和燃料气的高温净化技术是系统的关键之一，主要是高温陶瓷过滤器。
6 煤气、蒸气联合循环
煤气/蒸气联合循环的原理：先将煤气化成可燃气体，供燃气轮机燃用，以煤气化设备和燃气轮机取代锅炉，化学能中高温段能量通过燃机利用，其排气中的中低温段能量用以产生蒸气驱动汽轮机，从而实现煤化学能的梯级利用，因而联合循环的热效率高。
一般它由煤气发生系统及净化系统、燃气轮机、发电机以及附属系统等构成。其中煤气化炉有喷流床、流化床和固定床三类。早期只把气化炉、空气分离装置和联合循环等简单叠加（简称IGCC）但效率较低。后来重视一体化技术发展成IGCC系统。就是空分装置的空气部分或全部取自燃气轮机压气机出口的高压空气，空分装置产生的氧供给气化炉，而氮气增压后返回燃气轮机做功，使空分系统耗电率降低。气化系统产生的高中压蒸气供联合循环用，而它所需低压蒸气和热水依次在汽轮机合适部位抽取（图－3－20）这样效率提高3％。但系统复杂，投资费高，厂用电高。合成气中硫多为H2S形式，这比排烟中SO2更容易处理。目前多用化学法（金属氧化物吸收剂）脱硫，脱硫效率高达95－98.8％。所以关键是除尘问题，燃气轮机要求含尘量小于30mg/Nm3,颗粒尺寸小于3－5微米，高效旋风分离器在高温条件下有较好除尘效果，但仍不能满足需要。
IGCC作为一项清洁发电技术，在满足新的容量需求和使已退役的煤粉发电装置重新发电方面，已引起广泛兴趣。主要优点：1.能适应较宽的煤种；2.高效率，比现有燃煤电站高10％；3.低污染，可除去98％以上的SO2，降低90％以上的NOX排放量，并生产硫和硫酸等副产品；4.高容量，易大型化；5.性能提高潜力大，采用高效率燃机联合循环运行，总发电效率达到45％，净化系统和燃机方面的进展将使发电效率进一步提高。美国在IGCC开发和研究处于领先。120mwIGCC电站运行正常，但因系统效率只有31.2％和单位造价高而不能推广。
7 工业型煤固硫法
工业固硫型煤的生产过程：将不同的原料煤经筛分后按制定的比例配煤，粉碎后经过预处理的粘结剂和固硫剂混合，经机械设备挤压成型及干燥，即可得到具有一定强度和形状的成品工业固硫型煤。
粘结剂有：有机：煤焦油沥青（疏水型）；纸浆废液、糖醛废液、酿酒废液、制糖废液（亲水型）
无机：水泥、石灰、各类粘土（不溶性）。水玻璃（水溶性）
复合粘结剂：粘土纸浆废液、水玻璃粘土、水玻璃水泥
固硫剂：按化学状态分为钙系、钠系及其它三大类：
钙系：金属氧化物《，MgO》氢氧化物《Ca（OH）2，Mg（OH）2》，盐类《CaCO3，Mg CO3》
钠系：氢氧化物NaOH，KOH；盐类Na2CO3，K2CO3。
其它类：金属氧化物MnO2， Fe2O3 ， SiO2 ， Al2O3。
石灰、大理石粉。电石渣等都是较好的固硫剂
工业型煤固硫机理：
（1）石灰石和大理石的固硫机理：
石灰石的主要成分是碳酸钙CaCO3，大理石的主要成分是方解石和白云石CaCO3，MgCO3，在型煤高温燃烧时其中的固硫剂被煅烧分解成CaO和MgO，烟气中的SO2即被氧化钙CaO和MgO吸收，生成CaCO3和MgCO3。由于炉膛内有足够量的氧气，在吸收SO2的同时还会发生氧化还原反应，生成CaSO4 Mg SO4。反应温度、钙硫比以及原料煤的粒度等影响固硫效率的主要因素。反应温度在850－900度最佳。钙系固硫剂的固硫效率随钙硫比的增加而增加。
（2）电石渣的固硫机理：
电石渣的主要成分是Ca（OH）2和CaO，其中CaO是生成碳化钙时带入电石的。电石渣在型煤燃烧时Ca（OH）2与SO2发生反应，生成CaSO4从而达到固硫效果。
工业固硫型煤在工业窑炉的应用在炉排炉链条炉。
8 炉内喷钙和氧化钙活化法（炉内喷钙加尾部增湿活化器脱硫工艺）
炉内喷钙加尾部增湿活化器脱硫工艺是在炉内喷钙脱硫工艺的基础上在锅炉尾部增设了增湿段，以提高脱硫效率。该工艺多以石灰石粉为吸收剂，石灰石粉由气力喷入炉膛850～1150℃温度区，石灰石受热分解为氧化钙和二氧化碳，氧化钙与烟气中的二氧化硫反应生成亚硫酸钙。由于反应在气固两相之间进行，受到传质过程的影响，反应速度较慢，吸收剂利用率较低。在尾部增湿活化反应器内，增湿水以雾状喷入，与未反应的氧化钙接触生成氢氧化钙进而与烟气中的二氧化硫反应。当钙硫比控制在2.5及以上时，系统脱硫率可达到65～80%。由于增湿水的加入烟气温度下降，一般控制出口烟气温度高于露点温度10℃～15℃，增湿水由于吸收烟气热量而被迅速蒸发，未反应的吸收剂、反应产物呈干燥态随烟气排出，被除尘器收集下来。由于脱硫过程吸收剂的利用率较低，脱硫副产物中亚硫酸钙含量较高，其综合利用受到一定的限制。
该脱硫工艺在芬兰、美国、加拿大、法国等国家得到应用，采用这一脱硫技术的最大单机容量已达300MW。我国已在南京下关电厂的2×125MW机组安装了这一脱硫装置。
三、燃烧后脱硫(FGD flue gas desulfurization) 共3大类
燃煤后烟气脱硫(简称FGD flue gas desulfurization) 世界各国研究开发的烟气脱硫技术达200多种，但商业应用的不超过20种，按脱硫产物是否回收，烟气脱硫可分为抛弃法和回收法。回收法将烟气中SO2转化为硫酸、硫磺、液体SO2、化肥等有用物质回收。其投资大，经济效益低，甚至无利可图或亏损。抛弃法投资和运行费用较低，但存在残留渣污染和处理问题，硫资源也没得到回收利用。按脱硫过程是否加水和脱硫产物的干湿形态可分为湿法、干法和半干法。湿法脱硫技术成熟，效率高，Ca/S比低，运行可靠，操作简单，但脱硫产物的处理比较麻烦，烟温降低不利于扩散，传统湿法的工艺复杂，占地面积和投资较大；干法、半干法地脱硫产物为干粉状，处理容易，工艺较简单，投资一般低于传统湿法，但用石灰（石灰石）作脱硫剂的干法、半干法的Ca/S比高，脱硫效率和脱硫剂的利用率低。本章节只作一般介绍。
1、干法脱硫
干法烟气脱硫是反应在无液相介入的完全干燥的状态下进行的，反应物也为干粉状，不存在腐蚀、结露等问题。干法主要有炉膛干粉喷射脱硫法、高能电子活化氧化法、荷电干粉喷射脱硫法。
干法脱硫有：氧化铜法；电子束照射法；脉冲电晕放电法；活性炭吸附法
（1）炉膛干粉喷射脱硫法：是把钙基吸收剂如石灰石、白云石等喷到炉膛燃烧室上部温度低于1200℃的区域，随后石灰石瞬间煅烧生成CaO，新生的CaO与SO2进行硫酸盐化反应生成CaSO4，并随飞灰在除尘器中收集。芬兰IVO公司和Tampelle公司联合开发出炉内喷钙增湿活化法（LIFAC）在预热器与除尘器之间加装一个活化反应器，在反应器内喷水增湿，促进脱硫反应的进行。南京下关电厂125mw机组；贵州轮胎厂20t/h锅炉配合文丘里－水膜除尘器来实