中小型锅炉烟气脱硫常用脱硫技术山东省热电设计院环保工程中心脱硫技术按脱硫工艺与燃烧的结合点可分为：燃烧前脱硫（如洗煤，微生物脱硫）；燃烧中脱硫（工业型煤固硫、炉内喷钙）；燃烧后脱硫，即烟气脱硫（Flue Gas Desulfurization，简称FGD）。

FGD是目前世界上唯一大规模商业化应用的脱硫方式，是控制酸雨和二氧化硫污染的最主要技术手段。

烟气脱硫技术主要利用各种碱性的吸收剂或吸附剂捕集烟气中的SO2，并将其转化为较为稳定且易机械分离的硫化合物或单质硫，从而达到脱硫目的。

FGD的方法按脱硫剂和脱硫产物干湿状态可分为三类：（1）湿法FGD技术是用含有吸收剂的溶液或浆液在湿状态下脱硫和处理脱硫产物。

该法具有脱硫反应速度快、设备简单、脱硫效率高等优点，但普遍存在腐蚀严重、运行维护费用高及易造成二次污染等问题。

（2）干法FGD技术的脱硫吸收和产物处理均在干状态下进行。

该法具有无污水废酸排出、设备腐蚀程度较轻，烟气在净化过程中无明显温降、净化后烟温高、利于烟囱排气扩散等优点，但存在脱硫效率低，反应速度较慢、设备庞大现场布置困难等问题。

（3）半干法FGD技术兼有干法与湿法的一些特点，指脱硫剂在干燥状态下脱硫、在湿状态下再生（如水洗活性炭在省流程），或者在湿状态下脱硫、在干状态下处理脱硫产物（如喷雾干燥法）的烟气脱硫技术。

特别是在湿状态下脱硫、在干状态下处理脱硫产物的半干法，以其既有湿法脱硫反应速度快、脱硫效率高的优点，又有干法无污水废酸排出、脱硫后产物易于处理的优势而受到人们广泛的关注。

目前，国内外燃煤或燃油电厂所采用的烟气脱硫工艺多达百余种。

在这些脱硫工艺中，有的技术较为成熟，已经达到商业化应用的水平，有的尚处于研究阶段。

业主在选择脱硫工艺时，要选择工艺成熟、有大量相同规模运用业绩的技术，尤其要选择运用具有国外技术背景，且在国内有常年运行业绩的脱硫技术。

由于中小型电站规模小，难以对脱硫技术进行深入研究，所以最好选择常用成熟技术，避免投资风险。

以下是几种常用的、主要适用于中小型锅炉烟气脱硫的工艺说明与比较。

1 半干法/干法脱硫技术半干法脱硫工艺的特点是脱硫剂以液浆形态喷入反应吸收区，被烟气加热，液体蒸发，产生干态的副产品。

干法脱硫技术的特点是脱硫剂以干态喷入反应器，产生干态的副产品。

已有成熟应用业绩的半干法/干法工艺主要有喷雾干燥法、炉内喷钙尾部增湿活化法、循环流化床法（CFB）等，其它半干法/干法脱硫技术由于脱硫效率、磨损、脱硫剂利用率等问题而较少采用。

1.1 喷雾干燥法喷雾干燥法是20世纪70年代开发的一种FGD技术，80年代开始成功地用于燃用低硫煤的锅炉。

该工艺的优点是脱硫渣为干燥固体，便于处理，工艺能耗低，无废水，无腐蚀，投资与运行费用均较低，常用于燃用含硫量小于2 %的低硫煤的电站锅炉，可以达到70-90 %的脱硫效率。

其工艺流程为脱硫剂预先浆化后用泵送至雾化器，脱硫剂浆液在雾化器中被雾化成细滴并进入喷雾干燥吸收器的烟气中，边蒸发边和SO2气体进行反应，生成干态的反应产物。

一般烟气进入喷雾干燥吸收器的温度为120-160°C，经过脱硫剂的雾化、蒸发和吸收SO2等过程，烟气被冷却至60-80°C，但应控制干燥吸收器出口处的烟温高于露点10°C以上。

随烟气进入除尘器的飞灰和干态反应产物被分离出来以后，一部分被再循环送回制浆系统，和脱硫剂浆混合成固体浓度为30-50 %的浆液。

为保证良好的雾化，可采用离心式雾化轮或者双流体雾化喷嘴，将浆液破碎成滴径为20-400µm的液滴，以利于液滴的分布、蒸发及SO2的反应。

反应步骤及方程式如下：①生石灰制浆：CaO + H2O → Ca(OH)2②SO2被液滴吸收：SO2 + H2O → H2SO3③吸收的SO2同溶解的吸收剂反应生成CaSO3：H2SO3 + Ca(OH)2 → CaSO3 + 2H2O④液滴中CaSO3达到饱和后，即开始结晶析出：CaSO3 (aq) → CaSO3 (s)⑤部分溶液中的CaSO3与溶于液滴中的O2反应，氧化成硫酸钙：CaSO3 (aq) + 1/2O2 → CaSO4 (aq)⑥CaSO4饱和结晶析出：C aSO4 (aq) → CaSO4 (s)该工艺系统很关键的一个参数就是吸收塔出口温度。

一方面要求有足够低的温度，以满足脱硫化学反应的需要，另一方面又要保证高于露点，以防止设备和烟道的腐蚀。

因此在烟气中二氧化硫浓度、钙硫比不变的情况下，就只能通过水量的变化来控制吸收塔出口温度。

一般根据不同含硫量的烟气，这一温度又有一定的范围，一般用吸收塔出口温度高于相同状态下的绝热饱和温度∆t来表示，∆t一般为10-18°C，最高的∆t不超过30°C，仅在含量低且脱硫要求不高的装置上，才采用较高的近绝热饱和温度，而对含硫量高且脱硫要求也高的装置上，近绝热饱和温度一般为∆t=10-15°C。

在设计中考虑烟气在塔内的停留时间一般为8-12 s，吸收塔的高径比（吸收塔圆柱部分高与其直径的比值）一般为0.7-0.9。

山东省热电设计院与加拿大Turbosonic公司签订技术合作协议，引进其先进的喷雾干燥脱硫技术以及先进的Turbotak双流体雾化喷嘴，并对其进行优化设计及国产化，降低FGD系统的投资和运行维护费用，以最小的投入和消耗来很好的满足环保要求。

1.2 循环流化床烟气脱硫方法循环流化床烟气脱硫工艺的反应机理是：以循环流化床原理为基础，通过吸收剂的多次再循环，延长吸收剂与烟气的接触时间，以达到高效脱硫的目的。

在塔内回流烟气循环流化床反应器内，飞灰、Ca（OH）2粉末、烟气及喷入的水分，在流化状态下充分混合，强化了传热、传质过程，加上Ca(OH)2粉末多次再循环，使实际反应的Ca/S比远远大于表观Ca/S比，从而实现高效脱硫。

循环流化床烟气脱硫不但具有干法脱硫工艺的许多优点，如流程简单、占地少、投资小以及副产品可以综合利用等，而且能在较低的钙硫比（1.1-1.2）情况下接近或达到湿法工艺的脱硫效率，即90 %以上。

我院与无锡华光锅炉股份有限公司签订了技术合作协议，自2007年4月11日至2012年4月10日，华光授权山东院在山东省内推广及销售华光循环流化床烟气脱硫产品，华光锅炉的CFB技术源自奥地利AE E。

CFB脱硫工艺由吸收剂添加系统、吸收塔、再循环系统以及自动控制系统组成。

烟气从流化床下部布风板进入吸收塔，与消石灰颗粒充分混合，SO2、SO3及其他有害气体如HCl和HF等被吸收。

工艺水用喷嘴喷入吸收塔下部，以增加烟气湿度降低烟温，使反应温度尽可能接近水露点温度，从而提高脱硫效率。

反应产物由烟气从吸收塔上部携带出去，经除尘器分离，分离下来的固体灰渣经输送设备送回循环床吸收塔，灰渣循环量可以根据负荷进行调节。

在文丘里缩径处形成的高速烟气流与循环灰和脱硫剂固体颗粒及液体雾滴迅速混合，在反应器中形成气－固－液三相流。

吸收剂的再循环延长了脱硫反应时间，提高了脱硫剂的利用率。

该工艺的吸收剂为生石灰在现场干消化所得到的氢氧化钙细粉末。

该工艺的副产品呈干粉状，含水率只有2 %左右，流动性好，适宜采用气力输送装置外送。

其化学组成与喷雾干燥工艺的副产品类似，主要成分有飞灰、CaSO3、CaSO4、CaCl2、CaF2以及未反应的吸收剂等，加水后会发生固化反应，固化后的屈服强度可达15-18 N/mm2，渗透率约为3×10-11，压实密度为1.28 g/cm3，强度与混凝土接近，渗透率与黏土相当，因此适合用于矿井回填、道路基础等方面。

该工艺的特点是系统较简单：其Ca/S比较其它半干法低，脱硫效率可达85 %以上；设计紧凑，节省空间，易用于改造项目；吸收剂，脱硫灰均为干态，生产过程中不产生废水，不易形成二次污染；固体颗粒停留时间长，提高了石灰利用率，降低了石灰耗量；排烟温度高，烟囱、烟道无需做防腐处理。

该工艺脱硫效率相对湿法较低，不适用于含硫率太高的烟气脱硫；对锅炉负荷变化的适应性差，运行控制要求较高，比较适合于负荷变化不大的中小型锅炉，焚烧炉和工业窑炉。

2 湿法脱硫技术湿法工艺是指脱硫剂以液浆形式喷入反应器，而脱硫产品也以液浆形式排出的系统。

适用于中小型锅炉烟气脱硫的湿法脱硫技术有很多，依采用的脱硫剂不同，主要有石灰（石）法、氧化镁法、钠法、双碱法、氨法等几类。

湿法脱硫因其脱硫效率高、适应范围广而得到广泛运用，市场占有率为85 %以上。

中小型脱硫产物的处理国内外多采用抛弃法处理。

2.1 石灰（石）—石膏湿法脱硫工艺石灰（石）—石膏湿法脱硫工艺是采用石灰石CaCO3或石灰CaO作为脱硫吸收剂原料，经消化处理后加水搅拌制成石灰石浆液或者氢氧化钙浆液作为脱硫吸收浆。

石灰或吸收剂浆液喷入吸收塔，吸附其中的S O2气体，产生亚硫酸钙，并经强制曝气氧化为硫酸钙，再经旋流、压渣等过程制成石膏。

该工艺的优点主要是：1、脱硫效率高，在Ca/S比小于1.1的时候，脱硫效率可高达95 %以上；2、吸收剂利用率高，可达到90 %；3、吸收剂资源广泛，价格低廉；4、适用于高硫燃料，尤其适用于大容量电站锅炉的烟气处理；5、废液排放量少，副产品为石膏，高品位石膏可用于建筑材料。

该工艺的缺点是：1、系统复杂，占地面积较大；2、造价高，一次性投资大；在美国，一般单位造价在$150-200/kW；在中国，重庆珞璜电厂一期烟气脱硫工程2×360MW脱硫装置占电厂总投资的11.15%，太原第一热电厂高速平流简易湿式300MW机组的6 00000m3/h脱硫装置的单位造价约为RMB650元/kW，杭州半山电厂2×125 MW和北京第一热电厂2×4 10 t/h锅炉脱硫装置单位造价更高达RMB 1600/KW；3、运行问题较多。

由于副产品CaSO4易沉积和粘结，所以，容易造成系统积垢，堵塞和磨损；4、高液/气比所带来的电、水循环和耗量非常大；5、副产品处理问题。

目前，世界上对该副产品处理，主要采用抛弃和再利用两种方法：西欧和日本因缺乏石膏资源，所以用此副产品做建筑用石膏板，与此同时，当地建筑规范也为该产品的推广使用提供了方便。

但对副产品石膏的成分要求严格（CaSO4>96%）。

在美国，因天然石膏资源丰富，空地较多，过去一般采用抛弃处理。

在中国，天然石膏资源丰富，而石灰石的成分却很难保证，因此脱硫石膏的成分不稳定，建筑行业很难采用；对于建在城市近郊或工业区的需要脱硫的电厂，又很难容纳大量石膏渣液的抛弃，即使有空闲场地抛弃，从长远来讲，仍然可能造成固体废弃物的二次污染。

因而副产物处理存在问题。

之前由于石灰-石膏法传统工艺系统占地面积大，一次性投资高，且有其潜在的缺陷，如设备的积垢、堵塞、腐蚀和磨损等，该法主要被新建电厂，特别是大型电站锅炉烟气脱硫所采用，而中小型锅炉烟气脱硫采用石灰（石）法并回收石膏存在规模不经济问题，由于规模较小，出售脱硫石膏的收入往往不能补偿回收石膏的设备投资费用。