脱硫方法及其比较

脱硫的方法及其比较随着工业的发展，二氧化硫造成大气污染及其危害，已日益成为人们关注的环境问题。因此，控制燃煤锅炉排放的二氧化硫，对于控制大气污染，改善生态环境有着举足轻重的意义。下面就脱硫的方法及其比较作一简要的介绍。按与燃烧的结合点区分，脱硫方法有：a．燃烧前脱硫—～煤脱硫；b燃烧中脱硫——炉内脱硫；C．燃烧后脱硫———－烟气脱硫。按脱硫后有无付产品回收区分有抛弃法和回收法。一、煤脱硫浮选法工业应用，主要有：强磁分选、细菌处理、苛性碱浸提等方法只用于脱除无机硫；微波辐射、溶剂浸提、热分解、酸碱处理、氧化还原处理、亲核置换宰方法能同时脱除有机硫和无机硫，其中强磁分选与微波辐射较受重视。1．机械分选法（MF）利用煤质与灰中无机硫比重不同，用浮选法浮选，用水作浮选剂。2强磁分选法（HMS）利用强磁场将煤中顺磁性的无机硫与反磁性的煤质分离。3微波辐射法（MCD）用电磁波照射经水或碱或三氯化铁盐类处理过的50～100℃煤粉，能使煤粉中的Fe一S和C—S等化学键发生共振而裂解，形成的游离硫可与氢、氧反应生成硫化氢、二氧化硫低分子等气体，从煤中逸出，将逸出的气体收集处理，可以得到硫磺付产品。二、炉内脱硫1、石灰石注入炉内分段燃烧（LIMB）为了抑制二氧化氮，后来发展为喷钙，采用合适的受热面布置，可使炉内温度控制在850～950℃，因而抑制了二氧化氮。当Ca／S比为2时，同时获得50％左右的脱硫效率。用石灰石及消石灰作脱硫剂，Ca／S摩尔比为2时，脱硫效率分别为32和44％。该法适用干老厂改造。2．炉内注入石灰石并活化氧化钙法LIFAC将石灰石于锅炉的1150℃左右区段注入，碳酸钙迅速分解成氧化钙，同时起到一些固硫作用。在尾部烟道适当部位（一般在空气预热器与除尘器之问）设置增湿活化反应器，使未反应的氧化钙水合成氢氧化钙，进一步脱硫，总脱硫率70％。采用压力消化石灰代替石灰石，可以进～步提高脱硫剂的利用率和脱硫效率；Ca／S—l、5时，脱硫率达80％。这是因为用加压水化，在快速缺压出料中，水合物爆裂，形成高度分散的微粒，既有利于直接喷粉，且其脱硫率最高。但该法不能同时脱除二氧化氮，该法适用干老厂改造。三、烟气脱硫（FGD）按照处理状态分为干法和湿法两类。1、干法——脱硫过程多数属气固反应，速度相对较低，烟气在反应器中的流速较慢，延长反应时间，故设备较庞大，但脱硫后的烟气降温较少或不降温，故不需再加热（耗能少），即可满足排放扩散要求。此外，二次污染少、无结垢、堵塞、可靠性高。（1）BF移动床活性炭脱硫（BF／FW）用活性炭作脱硫剂，在脱硫移动床中与约100℃烟气错流接触，以脱除二氧化硫，脱硫率90％以上。吸附了二氧化硫的活性炭在再生移动床中与500～600℃热砂（或其它热载）体合，被炭还原成二氧化硫逸出，用于制硫酸，向烟气中添加氨用双层床处理，可同时脱除80%的二氧化氮。（2）电子束照射法（EK）其原理是：含水分的烟气在电子束的照射下，烟气中的水被激活裂解成HO、O等强氧化剂，能迅速将二氧化硫和二氧化氮氧化成三氧化硫和五氧化二氮，再与添加的氨化合成硫铵和硝铵，用除尘器收集作为肥料付产品。脱硫率90％，脱硝率80％。整套装置电耗高，约占厂发电量的10％。（3）喷雾千燥法（SDA）它是七十年代发展起来的。它是用石灰奖作脱硫剂，用雾化器将石灰浆水溶液喷入吸收塔内，石灰浆以极细的雾滴与烟气中的二氧化硫接触。并发生化学反应，生成亚硫酸钙和硫酸钙。利用烟气中的热量使雾滴的水份汽化，干燥后的粉未随脱硫后的烟气带走，用除尘器捕集，脱硫率70～90％；当Ca／S—1.5时，脱硫率为85％，这是～种在湿状态下脱硫。在干状态下处理脱硫产物的方法，亦称为半干式。喷雾干燥加布袋除尘，脱硫率可达90％以上．允许煤含硫量可达3％，可与湿法相竞争，这种方法的主要特点是；因吸收塔出来的废料是干的，与湿式石灰石法相比．省去了庞大的废料处理系统，使工艺流程大为简化，该法的关键技术是石灰石浆液的雾化器和吸收干燥塔。现在使用最广泛的是离心转盘雾化器。因此，该法在我国应用前景好。（4）粉煤灰干式脱硫脱硫剂由粉煤灰、消石灰和石膏为原料，制成颗粒状将它们装在吸收塔中形成移动层。当脱硫剂在塔中自上而下地移动时，其中的消石灰氢氧化钙与烟气中的二氧化硫反应生成石膏，而脱硫剂中的煤灰和石膏则起活性媒体的作用。用过后的脱硫剂还可以作为生产脱硫剂的原料再被重新利用。2、湿法——其基本过程是用脱硫溶液洗涤烟气，气液传质过程一般较气固快，设备相对较小，效率较高（90％），运行可靠。主要缺点是；工艺复杂，占地面积大，投资费用高，净化后的烟温较低，需对其再加热，以利排放后扩散。（1）石灰石或石灰洗涤法（LW）。使用氧化钙或碳酸钙浆液在湿式洗涤器中吸收二氧化硫，浆液从塔顶向下喷淋，烟气从塔底向上流动，使二氧化硫与浆液充分接触。大部分生成亚石膏固体，一般均将其氧化成石膏，可作为废渣抛弃，也可回收石膏。研究发现：加入氧化钙可以将石灰浆的吸收能力提高10～15倍。主要关键技术之一是用泥浆洗涤中需防止堵塞与结垢，可采用石灰石一石膏加添加剂甲酸（HCOOH），生成易溶于水的硫酸氢盐，而不是难溶于水的亚硫酸钙，较好地解央了结垢与堵塞问题。此外，还有废液处理和排烟再加热问题。（2）亚硫酸钠循环洗涤法（W—L法）石灰／石灰石法后期生成的付产品价值甚低，而且往往无法外理。（W一L）法就是寻求回收付产品新途经基础上发展起来的。利用30％左右的碱液（如碳酸钠溶液）洗涤烟气吸收二氧化硫产生亚硫酸氢钠，在105℃封闭系统中进行热分解，使亚硫酸钠再生，重复使用。同时获得浓二氧化硫气体，可压缩成价格较高的液体二氧化硫，也可制成硫酸或硫磺产品，脱硫率95％。该法缺点是：投资大，运行费用较高（碱耗高），系统中由于亚硫酸盐的生成，随之而来的是PH值的降低和腐蚀加剧，适用于有碱源的地区采用。（3）、磷铵肥法（PAFP）它是一种直接付产氮磷复合肥料的烟气脱硫方法。其过程包括催化脱硫制酸，即利用活性炭吸附将姻气中的二氧化硫脱除下来，再和水蒸汽反应生成稀硫酸，然后用稀硫酸分解磷矿石制取磷酸。用氨中和磷酸制得磷铵作为二级脱硫剂，所得到的肥料浆经过氧化并在蒸发设备中浓缩和干燥机中干燥。最后变固体氮磷复合肥料，具有较高的经济效益。而且该法系统简单、经济效益好，投资费用低、运行可靠，无堵塞问题。炉内喷钙脱硫虽然脱硫效率较烟气脱硫去较低，但投资和运行费用较低，能耗较低，工艺过程简单。因此，比较适用于小容量、燃低硫煤的和排放量超标的老厂机组。对需要脱硫的大机组，可采用LIFAC效率较高或其它脱硫工艺。四、开发低费用脱硫技术由于烟气脱硫费用较高，因此开发低费用的烟气脱硫技术，在我国具有现买意义。例如1、粉煤灰脱硫法因为粉煤灰中含有一定数量的碱分，我国褐煤飞灰中的碱分高于烟煤飞灰，因而脱硫系统所需的石灰或石灰石可以减少基至取消，所以高碱褐煤飞灰是一种廉价的脱硫吸收剂，即飞灰中浸出的钙、镁等金属离子与亚硫酸根离子生成亚酸盐，进而氧化成硫酸钙灰渣。粉煤灰中浸出的铁离子起催化氧化作用，有利于生成硫酸钙。日本北海道电力公司和日立公司含作研成功利用粉煤灰的干式和半干式脱硫装置已投入运行。所用脱硫剂是用粉煤灰、消石灰和石膏为原料制成。其中粉煤灰和石膏则起活性媒体的作用，消石灰与烟气中二氧化硫反应生成石膏。除了粉煤灰以外，如电石渣、废碱渣碱液等工业废料均可考虑用子脱硫。2、海水脱硫法海水中含有大量钙、镁、钾、钠等碱性金属元索。因而可利用其碱度来吸收中和烟气中的二氧化硫，最后被氧化成硫酸盐。经氧化后的海水可直接排入海中。该法工艺流程短，操作简单，吸收剂不需化钱，无固体或液体废物产生，是一种经济的烟气脱硫方法。适用于沿海地区的二氧化硫的控制。挪威弗莱克（Flakt）公司巳开发海水脱硫装置。3、使用添加剂的石灰／石灰石法石灰／石灰石法烟气脱硫，因其脱硫剂价廉易得，故应用很广，反应器内和管道内容易主成硬垢。如果在脱硫系统中加入合适的添加剂，可提高脱硫效果和防止设备结垢堵塞。例如；前述采用甲酸添加剂；脱硫率达98％以上，石灰石利用率达90％以上。4、发展烟气同时脱硫脱硝据一些资料说明，采用烟气同时脱硫脱硝的费用要比单独迸行脱硫和脱硝便宜，因此各国都重视发展烟气同时脱硫脱硝技术。国外有些工矿企业往往在脱硫装置上进行一些改造，或适当调整操作条件，就可以在除硫的同时将二氧化氮除去。但是在炉后烟气脱硫脱硝中比较有发展前途的有：a·活性炭吸附加氨法；b电子束照射或脉冲电晕放电等离子体法；C·臭氧～氨法等。