循环流化床锅炉烟气脱硫工艺的选择探究

循环流化床锅炉烟气脱硫工艺的选择探究

作者：姜国良

来源：《中国化工贸易·下旬刊》2017年第09期

摘 要：烟气循环流化床（CFB）脱硫工艺是半干法脱硫工艺的代表，此外有应用业绩的如新型脱硫除尘一体化技术（NID）、喷雾干燥法（SDA）等半干法脱硫工艺原理与其类似。 关键词：烟气循环流化床；脱硫工艺；选择

SO2是我国最主要的大气污染物，其主要来源是燃煤，特别是火力发电、金属冶炼、化工等行业，超过了我国大气环境的自净能力，年降水pH值小于5.6的区域约占国土面积的40%，造成了高达1100亿元的经济损失，约占我国GDP的3%左右，严重影响到我国的生态环境和人民健康。

脱硫技术根据燃烧过程可分为燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫；根据脱硫副产物的处理方法分为回收法和抛弃法；根据脱硫反应物和脱硫产物的存在状态可分为湿法、干法和半干法。湿法脱硫技术主要包括石灰石-石膏法、双碱法、镁法、氨法、海水法等；干法脱硫技术主要包括循环流化床脱硫技术、新型脱硫技术、电子束法等。

在这些脱硫工艺中，石灰石-石膏法是目前世界上应用最为广泛和成熟的湿法脱硫工艺，约占全部烟气脱硫装置的90%；循环流化床和NID工艺属于半干法，通常适用于中小机组和老机组改造，需要使用高活性的石灰，吸收剂不易获得，在SO2浓度较高时，其脱硫效率不能保证。氨法烟气脱硫技术尽管技术起步较晚，但其具有脱硫效率高、无二次污染、可资源化回收二氧化硫、满足循环经济要求等明显优势，近年来在国内发展较快，受到国家相关部门的政策支持与鼓励。 1 脱硫工艺介绍

1.1 石灰石—石膏法脱硫工艺 1.1.1 工艺简介

石灰石—石膏湿法脱硫工艺采用石灰石或石灰作脱硫吸收剂，石灰石经破碎磨细成粉状与水混合搅拌制成吸收浆液。吸收浆液与烟气接触混合，烟气中的SO2与浆液中的碳酸钙以及鼓入的氧化空气进行化学反应而被脱除，最终反应产物为石膏。脱硫后的烟气经除雾器除去带出的细小液滴，经加热器加热升温后排入烟囱。脱硫石膏浆经脱水装置脱水后回收。由于吸收浆液的循环利用，脱硫吸收剂的利用率较高。在烟气中SO2浓度≤4000mg/Nm3时其脱硫效率可达到95%左右。 1.1.2 脱硫副产物

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脱硫副产物为石膏，其处置方式的选择主要取决于市场对脱硫石膏的需求，脱硫石膏的质量以及是否有足够的堆放场地等因素，主要用作水泥缓凝剂和建筑材料等。 1.1.3 商业运行业绩

石灰石—石膏湿法脱硫是目前世界上技术最为成熟、应用最多的脱硫工艺，特别在美国、德国和日本，应用该工艺的机组容量约占电站脱硫装机总容量的90%，应用的单机容量已达1300万MW。我国石灰石—石膏湿法脱硫工艺在电厂燃煤锅炉烟气脱硫工程中的运行业绩最多。

1.2 氨法脱硫技术 1.2.1 工艺简介

近年来，随着在烟气脱硫事业的进步以及氨法脱硫工艺自身的不断改进和完善，氨法脱硫工艺在燃煤锅炉的应用得到快速发展，日益显现出其在烟气二氧化硫治理中的重要作用。根据化学反应原理，烟气中SO2与脱硫剂反应的主要生成物为（NH4）2SO3及NH4HSO3，为生成（NH4）2SO4，需要对上述生成物中的亚盐进行强制氧化。 1.2.2 商业运行业绩

氨法脱硫装置中燃煤的含硫量从0.4%到8%，烟气量从60000Nm3/h到1800000Nm3/h，已涉及到国内大中小型燃煤锅炉。氨法脱硫在国内的成功应用已充分表明：目前氨法烟气脱硫的主导技术已经成熟，具有明显的经济、环保、社会效益。 2 主要烟气脱硫工艺的优缺点比较 2.1 脱硫效率及煤种适应性比较

烟气脱硫过程是一个化学吸收过程。氨法是以氨为吸收剂的脱硫过程在气—液两相间进行，钙法是以石灰石浆液为吸收剂的脱硫过程在气—液—固三相间进行。由于气—液比气—固接触面积大，加之氨水比石灰石的化学活性高，有利于吸收反应的进行，氨法的吸收速度远大于钙法：

①氨法的脱硫效率比较容易达到97-99%，钙法的脱硫效率在含硫量高时较难大于97%；②氨法脱硫很适合高硫煤的烟气，并随着煤含硫量的增加其优势更加明显。根据已投运氨法脱硫工程运行的实际情况，燃煤硫含量在0.5-8%，脱硫效率都能满足相关要求。钙法燃煤硫含量一般在4%以下。 2.2 运行成本与收益比较

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氨法脱硫装置的运行过程即是硫酸铵的生产过程，每吸收1吨氨可脱除2吨二氧化硫，生产约4吨硫酸铵，因此装置的运行费用很低。在高硫煤地区还能产生显著的利润，烟气中SO2浓度越高，副产品硫酸铵的产量越大，经济性就越好，完全可以使用低价高硫煤降低发电成本。

2.3 环境效益比较

①氨法脱硫技术在脱除烟气中的SO2时，不产生二氧化碳；钙法每脱除1吨二氧化硫的同时产生约0.7t二氧化碳；②氨法脱硫技术不产生任何废水、废液和废渣，没有任何二次污染，是一项绿色的脱硫技术；钙法脱硫过程中需排放大量废水；③氨法脱硫技术的副产品硫铵可以作为化肥使用；钙法脱硫副产石膏品质不高，回收利用困难，若无法综合利用则需要很大的堆放场地。 3 结论

氨法脱硫技术具有脱硫效率高、无二次污染、不增加碳排放、可资源化回收二氧化硫，符合我国发展循环经济的要求。氨法烟气脱硫技术满足燃用高硫煤要求，适应煤含硫量频繁变化。氨法脱硫技术成熟，应用业绩多，其技术水平、应用实践都能满足本次脱硫工程建设的需求。

参考文献：

[1] GB13223-2011.火电厂大气污染物排放标准[S].北京：环境保护部国家质量监督检验检疫总局，2011.