环境污染与防治 网络版 第9期 2005年12月 1 燃煤电厂典型烟气脱硫技术和经济性分析及其综合评价 刘新爱1 陈汇龙1 崔亚兵2 (1.江苏大学能源与动力工程学院，江苏 镇江 212013；2.浙江省电力试验研究所，浙江 杭州 310014) 摘要 对烟气脱硫技术的全面深入了解是燃煤电厂脱硫技术选型的主要依据。详细分析了6种典型脱硫技术的技术性能和经济性能以及相关机理和影响脱硫效率的重要因素，并且总结出其优缺点，对客户选择适合自身条件的脱硫技术具有参考价值。

关键词 烟气脱硫技术 燃煤电厂 脱硫效率 Analysis and ComprehensiveEvaluation of Typical Flue Gas Desulfurization Technology and Economy for Coal-Fired Power Plant Liu Xinai 1, Chen Huilong1, Cui Yabing 2.(1.Energy Resoures and Power Engineering College of Jiangsu University, Zhenjiang Jiangsu 212013；2.The Experiment & Research Institute of Zhejiang Province, Hangzhou Zhejiang 310014) Abstract：Selection of the type of the flue gas desulfurization(FGD) technology for the coal-fired power plant is vitally based on the complete comprehension of different FGD technology. Process mechanism, technology and economy characteristics of six typical FGD technologies are analysed. The key parameters and the important factors which have great effects on the efficiency of desulfurization are discussed. Merits and disadvantages of the six typical FGD technologies which have the important guidance to the client to choose the suitable FGD technology are concluded comprehensively.

Keywords：Flue gas desulfurization technology Coal-fired power plant The efficiency of desulfurization

我国是一个能源生产、消费大国，特别是对电力需求增长更快。巨大的电力需求带来大量动力煤的消耗，燃煤发电厂烟气中大量废气排入大气，形成酸雨等有害物质，对环境产生严重影响，成为制约社会、经济进一步发展的重大问题，脱除烟气中的有害物质，特别是SO2成为当务之急。脱硫技术种类繁多，国内外工业应用较为广泛的只有十几种[1]，对脱硫技术的全面了解是选择脱硫技术的关键所在。本文挑选6种典型的、具有代表性的烟气脱硫技术，对其做比较深入的分析，对业主选择适合自己条件的脱硫技术做出参考。

1 典型脱硫技术分析 1.1 石灰石/石灰—石膏湿法 石灰石/石灰—石膏湿法是当今世界最成熟、使用最为广泛的烟气脱硫技术。图1所示为其工艺流程图。 除尘后的锅炉烟气经增压风机增压，通过气－气热交换器交换热量降温后从底部进入脱硫塔，与石灰石浆液发生反应，除去烟气中的SO2。净化后的烟气经除雾器除去烟气中携带的液滴，通过气－气热交换器升温后从烟囱排出。反应生成物CaSO3进入脱硫塔底部的浆液池，被通过增氧风机鼓入的空气强制氧化，生成CaSO4，继而生成石膏。为了使生

1第一作者：刘新爱，女，1978年生，硕士研究生，从事流体力学多相流和烟气脱硫方面的研究。 环境污染与防治 网络版 第9期 2005年12月 2 成的石膏不断排出，新鲜的石灰石/石灰浆液需连续补充，才能得到纯度较高的石膏。 石灰石/石灰—石膏湿法脱硫系统包括烟气换热系统、脱硫塔脱硫系统、脱硫剂浆液制备系统、石膏脱水系统和废水处理系统。湿法脱硫系统可加装于锅炉的尾部，对原有的锅炉系统和尾部除尘系统没有任何不良影响。 影响脱硫效率的主要因素有制浆浓度、脱硫塔进口烟气温度、石灰石/石灰粒度、浆液池中石膏的过饱和度、液气比、烟气在塔内停留时间及浆液池的pH。脱硫塔进口烟气温度控制在95 ℃左右为宜；脱硫剂颗粒的粒径在200～300目；浆液池中的过饱和度控制在1.05～1.50；液气比与煤的含硫量关系较大并对脱硫效率有很大影响，一般控制在8～25 L/m3；脱硫塔内烟气流速一般在3 m/s左右，接触反应时间2～5 s；塔底浆液池的pH控制在5～6为宜[2]。

锅炉烟气净烟气至烟囱排出至废水处理

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图1 石灰石/石灰－石膏湿法脱硫工艺流程图 1－增压风机；2－气-气热交换器；3－脱硫塔；4－喷淋层；5－除雾器；6－浆液循环泵；7－一级脱水装置；8－浓缩浆液箱；9－二级脱水装置；10－石膏仓；11－氧化风机；12－浆液泵；13－浆液箱；14－石灰石粉仓 此技术的优点为：技术成熟，是世界上最成熟的脱硫技术之一，已广泛应用于世界各地；钙硫摩尔比较低，一般在1.05～1.10；脱硫效率高，一般可达95%以上；脱硫剂利用率高，一般大于90%；烟气处理量大，特别适合大机组；煤种适应性强，低、中、高硫煤均可，对高硫煤优势突出；脱硫产物石膏可作为建筑等材料。 此技术的缺点为：投资费用高，脱硫装置占电厂总投资的10%～13%；运行费用较高；占地面积大；电耗比较高，一般占总发电量的1.5%～2.0%；脱硫塔内构件易发生腐蚀；塔底部的持液槽易结垢、堵塞及腐蚀；耗水量相对较大；排出废水需要处理；对石灰石/石灰颗粒的粒径要求比较严格；净化后的烟气会对尾部烟道及烟囱产生腐蚀；脱硫成本相对较高；系统管理操作复杂。

1.2 旋转喷雾干燥法 此方法也是一种应用较多的烟气脱硫方法，其工艺流程如图2所示。 经破碎后石灰在消化池中经消化后，与再循环脱硫副产物和部分煤灰混合，制成混合浆液，经浆液泵升压送入旋转喷雾器，经雾化后在塔内均匀分散。一般雾粒直径要求小于环境污染与防治 网络版 第9期 2005年12月 3 100 μm。热烟气从塔顶切向进入烟气分配器，同时与雾滴顺流而下。雾滴在蒸发干燥的同时发生化学反应吸收烟气中的SO2 。净化后的烟气经除尘器除尘后从烟囱排出，脱硫后固体产物大部分从脱硫塔底部排出。为了提高脱硫剂利用率，脱硫塔底部排出的灰渣和除尘器收集的飞灰一部分再循环使用，一部分抛弃。 塔内吸收剂雾滴经恒速干燥阶段和降速干燥阶段。在反应开始阶段，吸收浆液雾滴存在较大的自由液体表面，液滴内部分子处于自由运动状态，水分由液滴内部很容易移到液滴表面，补充表面失去的水分，以保持表面饱和，蒸发速度仅受热量传递到液体表面的速度控制，单位面积的液滴蒸发速度大且恒定。随着蒸发继续进行，雾滴表面的自由水分减少，内部粒子间的距离减小。当液滴表面出现固体时，蒸发受到水分限制，开始降速干燥阶段。在脱硫剂液滴蒸发完成后，液相反应停止，气固反应继续进行，但反应速度减慢。因此要求液滴干燥不能太快，否则液相反应时间缩短，降低脱硫效率；但干燥时间过长会导致液滴撞到塔壁即粘壁沉积，降低脱硫剂的利用率。

锅炉烟气

至烟囱排出4156723反应终产物颗粒再循环

8

图2 旋转喷雾干燥法脱硫工艺流程图 1－旋转喷雾器；2－脱硫塔；3－除尘器；4－引风机；5－石灰仓；6－消化池；7－供给槽；8－浆液泵 旋转喷雾干燥法脱硫系统包括脱硫塔系统、脱硫剂浆液制备系统、灰渣再循环系统和除尘系统。此脱硫系统可加装锅炉尾部，对原有锅炉系统没有任何不良影响，但对除尘设备和除尘效率有影响。净化后的烟气温度在露点以上，不会对尾部烟道及烟囱产生腐蚀。旋转喷雾干燥法的脱硫效率不高，正常情况下在60%～80%。 影响脱除SO2的主要因素有钙硫摩尔比、烟气在塔内停留时间、液滴干燥时间、烟气进口SO2浓度、烟气入口温度及灰渣再循环。随钙硫摩尔比增加，脱硫效率增大，但增加幅度由大到小，最后趋于平稳；烟气在塔内停留时间增长，SO2与脱硫剂反应时间和反应机会增大，脱硫效率增大；液滴干燥时间增长，脱硫效率增加；烟气入口温度低，液滴干燥时间增加，脱硫效率增加；灰渣再循环可以提高脱硫剂利用率和脱硫效率[3,4]。影响液滴干燥时间的主要因素有液滴含水量、液滴直径和脱硫塔出口烟温趋近绝热饱和温度的大小。一般脱硫塔烟气出口温度与相同状态下的绝热饱和温度之差为10～15 ℃。 此技术的优点为：投资费用较低，脱硫装置占电厂总投资的6%～10%；电耗较低，约占总发电量的0.9%～1.4%；技术较为成熟，应用较为广泛；适合中小机组，特别适合现有小机组的改造；适合低硫煤种；占地面积少；对原有的锅炉系统没有任何不良影响；净