烟道气脱硫(FGD)技术重点.doc

烟道气脱硫(FGD)技术 综述 烟道气脱硫技术广泛用于控制燃煤、燃油电站和精炼厂等大型固定排放源的 二氧化硫(SO )和三氧化硫(SO )的排放。它们与烟道气处理技术不同，烟道气处 2 3 理技术是用于脱除废弃物燃烧炉排放的污染物。 烟道气脱硫技术种类繁多，大部分是用碱性吸收剂，从烟道气中脱除酸性的 硫化物。最为广泛应用的烟道气脱硫技术是石灰石石膏法和石灰石法的改型以及 喷雾干燥法，石灰石石膏法产生的是一种可出售的石膏副产品，石灰石法产生的 是一种易处理的残渣，而喷雾干燥法产生的则是一种混合固体废弃物。 烟道气脱硫技术投资成本一直在不断降低，目前的投资成本在 100～125美 元/kW(65～80英镑/kW)之间，预计到 2000及其以后，投资成本将进一步降低。在 未来 10年，烟道气脱硫装置的总需求很可能会超过 10亿英镑/年，北美洲和中 国将是烟道气脱硫装置的最大市场。 目前的研究和开发的要求是进一步降低成本，提高脱硫效率及设备元件的可 靠性。 烟道气脱硫技术的利益 烟道气脱硫技术作为一种控制大型固定排放源（如发电站、精炼厂、冶金厂等）SO排放 2 的方法(如图 1)，适用范围广泛。烟道气脱硫技术的广泛应用，连同其他排放源的 SO减排措 2 施(如用电或气代替煤用于家庭供热；低硫汽车燃料)，将大大减少全球范围内的人类活动而产 生的排放量，从而有助于改善空气质量，有利于人类身体健康和环境。 英国贸工部的支持 自 1990年以来，英国贸工部已支持了 8个与烟道气脱硫技术有关的项目，共投入 32万英 镑，8个项目的总投资为 188.7万英镑。  引言 硫是地壳中最常见的元素之一，作为煤炭、原油和许多矿石中的一种杂质广泛存在。因而， 在工业加工，如煤炭、石油和油制燃料的燃烧以及石油加工和从矿石中提炼金属的过程中，硫 大量产生。目前，全球因人类活动而排放的 SO总量达～1.4亿 t/年，其中英国每年产生 200 2 万 t(占全球排放量的 1.4%)。然而，在最近 30年中，英国的 SO硫的排放量已大大降低(图 2)。 2 图2.英国SO2排放的发展趋势 SO是人类活动排放的主要气体污染物之一，它对人类身体健康有害并能破环自然和人类 2 生存环境。SO含量过高能引发呼吸系统的疾病，同时它在大气中的存在能导致酸雨，从而对 2 植物和建筑物造成损害。因而自 20世纪中叶以来，SO排放控制和减排一直被认为是保护人 2 类身体健康和保护大气环境的重要方面；目前，许多国家对工厂烟囱排放的硫化物总量和浓度 加以限制。 许多方法可以用来控制 SO排放。可以转换成低硫含量的燃料或矿石，或提高工业生产方 2 法的效率，从而使燃料需求量减少。在使用前，燃料或矿石中的硫理论上都能除去，但是实际 上，除去较大百分比的硫是不经济的。在使用过程中，燃料或矿石中的硫也能除去。但在大部 分实际应用中，控制 SO排放的最有效方法是，在它们排放入气之前从烟道气中将 SO脱除。 2 2 为此，已经开发了许多不同的烟道气脱硫技术。  烟道气脱硫的基本原理 化学原理 几乎所有具有商业价值的烟道气脱硫技术都是基于这样一个事实，即 SO2性质上是酸性 的，可以通过与适当的碱性物质反应从烟道气中脱除 SO。烟道气脱最常用的碱性物质是石灰 2 石(碳酸钙)、生石灰(氧化钙，Cao)和熟石灰(氢氧化钙)。石灰石产量丰富，因而相对便宜，生 石灰和熟石灰都是由石灰石通过加热来制取。有时也用碳酸纳(纯碱)、碳酸镁和氨等其它碱性 物质。 所用的碱性物质与烟道气中的 SO发生反应，产生了一种亚硫酸盐和硫酸盐的混合物(根 2 据所用的碱性物质不同，这些盐可能是钙盐、钠盐、镁盐或铵盐)。亚硫酸盐和硫酸盐间的比 率取决于工艺条件，在某些工艺中，所有亚硫酸盐都转化成了硫酸盐。 SO与碱性物质间的反应或在碱溶液中发生(湿法烟道气脱硫技术)，或在固体碱性物质的 2 湿润表面发生(干法或半干法烟道气脱硫技术)。 在湿法烟道气脱硫系统中，碱性物质(通常是碱溶液，更多情况是碱的浆液)与烟道气在喷 雾塔中相遇。烟道气中 SO溶解在水中，形成一种稀酸溶液，然后与溶解在水中的碱性物质发 2 生中和反应。反应生成的亚硫酸盐和硫酸盐从水溶液中析出，析出情况取决于溶液中存在的不 同盐的相对溶解性。例如，硫酸钙的溶解性相对较差，因而易于析出。硫酸纳和硫酸铵的溶解 性则好得多。 在干法和半干法烟道气脱硫系统中，固体碱性吸收剂或使烟道气穿过碱性吸收剂床喷入烟 道气流中，使其与烟道气相接触。无论哪种情况，SO都是与固体碱性物质直接反应，生成相 2 应的亚硫酸盐和硫酸盐。为了使这种反应能够进行，固体碱性物质必须是十分疏松或相当细碎。 在半干法烟道气脱硫系统中，水被加入到烟道气中，以在碱性