胡雍巍，曾毅夫，周益輝，李 虎

（凱天環(huán)保科技股份有限公司，長沙 410100）

1 脫硫工藝流程

1.1 石灰石-石膏（FGD）法

石灰石-石膏濕法FGD工藝屬于煤燃燒后的脫硫技術(shù)[1]，其特點是整個脫硫系統(tǒng)位于空氣預(yù)熱器、除塵器之后，脫硫過程在溶液中進行，脫硫劑和脫硫生成物均為濕態(tài)。這一氣液脫硫反應(yīng)過程的反應(yīng)速度快，脫硫效率和吸收劑利用率高，運行可靠性高。

該法脫硫使用氧化鈣（CaO）或碳酸鈣（CaCO3）漿液在濕式洗滌塔中吸收SO2，在吸收塔內(nèi)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)主要是：

圖1為典型的石灰石-石膏濕法FGD和雙循環(huán)濕法FGD工藝流程圖。

圖1 石灰石-石膏濕法FGD和雙循環(huán)濕法FGD工藝流程

石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)原則上可由下列結(jié)構(gòu)系統(tǒng)構(gòu)成：1）由石灰石粉料倉和石灰石研磨及測量站構(gòu)成的石灰石制備系統(tǒng)；2）由洗滌循環(huán)、除霧器和氧化工序組成的吸收塔；3）由回轉(zhuǎn)式煙氣-煙氣換熱器、清潔煙氣冷卻塔排放或濕煙囪排煙構(gòu)成的煙氣再熱系統(tǒng)；4）脫硫風(fēng)機、由水力旋流分離器和過濾皮帶組成的石膏脫水裝置；5）石膏貯存裝置；廢水處理系統(tǒng)。

1.2 活性焦脫硫法

活性焦脫硫（ACD）工藝也屬于煤燃燒后的脫硫技術(shù)[2]，是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來的一種以物理化學(xué)吸附原理為基礎(chǔ)的干法脫硫大氣治理技術(shù)，這種技術(shù)具有節(jié)水、凈化效率高、可同時除去粉塵和重金屬及有毒物、脫硫過程中SO2被轉(zhuǎn)化為H2SO4進而可以轉(zhuǎn)化為元素硫或其它產(chǎn)品、不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點。

活性焦具有很大的比表面和復(fù)雜的孔隙結(jié)構(gòu)，其兼有物理吸附和化學(xué)吸附作用，它既是良好的吸附劑，又可直接用作催化劑（見圖2）。

圖2 活性焦掃描電鏡圖

干法煙氣脫硫脫硝技術(shù)的工藝系統(tǒng)主要分為：煙氣系統(tǒng)、SO2/NOx脫除系統(tǒng)、活性焦再生系統(tǒng)、物料循環(huán)輸送系統(tǒng)、收塵系統(tǒng)、氨供應(yīng)系統(tǒng)等?；钚越垢煞摿蚬に嚵鞒桃妶D3，活性焦干法脫硫吸附塔結(jié)構(gòu)見圖4。

圖3 活性焦干法脫硫工藝流程圖

圖4 活性焦干法脫硫吸附塔

120℃～160℃的煙氣通過增壓風(fēng)機加壓進入脫硫島，煙氣以一定流速進入吸附塔后均勻地穿過活性焦吸附層，在吸附層內(nèi)，二氧化硫、汞、砷等重金屬及HF、HCl和二英等大分子氧化物被脫除，脫除后的凈煙氣匯集后通過煙囪排放。吸附SO2達到飽和的活性焦從吸附塔底部排出，通過輸送系統(tǒng)運至解析塔進行加熱再生；再生的活性焦經(jīng)篩分后會同補充的新鮮活性焦再送入吸附系統(tǒng)進行循環(huán)吸附使用。經(jīng)篩分的破損活性焦從活性焦循環(huán)系統(tǒng)分離出來可以進入鍋爐燃燒或再加工成其他產(chǎn)品。再生回收的高濃度SO2混合氣體送入硫回收系統(tǒng)作為生產(chǎn)濃硫酸的原料[3]。

2 脫硫效率

2.1 石灰石-石膏（FGD）法[4、5]

石灰石-石膏脫硫工藝技術(shù)成熟，95%以上運行穩(wěn)定，對環(huán)保要求的適應(yīng)性強，當(dāng)煙氣含硫量變化時，易于調(diào)整控制，脫硫效率穩(wěn)定，但在實際應(yīng)用中需要對具體情況正確處理。影響FGD濕法脫硫效率的因素眾多，包括漿液pH值、石灰石特性、液氣比、煙氣量及SO2濃度、煙氣流速及停留時間等。

在這些影響因素中，漿液pH值的影響尤為突出，提高pH值有利于提高脫硫效率，但過高的pH值會加重結(jié)垢、堵塞現(xiàn)象，因此合理的pH值是脫硫系統(tǒng)穩(wěn)定高效運行的前提。另外，石灰石的品質(zhì)及特性是脫硫反應(yīng)的先決條件，石灰石中的CaO的含量和石灰石漿液中石灰石顆粒的粒徑是石灰石品質(zhì)的重要表征，石灰石的酸溶解反應(yīng)速率也是其品質(zhì)的體現(xiàn)。

2.2 活性焦脫硫法

活性焦脫硫（ACD）工藝本質(zhì)上是一個復(fù)雜的吸附、催化反應(yīng)過程。其吸附、催化性能與活性焦的孔隙結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)特性密切相關(guān)。孔容是決定污染物初期脫除率的主要因素，其表面官能團則在污染物的化學(xué)吸附上發(fā)揮著重要作用，是吸附、催化的活化中心。

活性焦通過再生、脫附、再循環(huán)使用，脫硫效率能維持在95%以上，但在煙氣量大、含硫量高的煙氣治理領(lǐng)域，它的使用有一定的局限性。開發(fā)適應(yīng)高濃度條件下的新型活性焦和優(yōu)化活性焦再生方式是當(dāng)前活性焦研究的重點。

3 技術(shù)特點比較

煙氣脫硫技術(shù)的選擇與煙氣量和SO2的含量有關(guān)，在選擇脫硫方案時，一方面應(yīng)考慮實際生產(chǎn)過程中煙氣SO2含量等工藝參數(shù)，另一方面應(yīng)考慮脫硫副產(chǎn)物的回收利用，從而為技術(shù)路線的正確決策提供依據(jù)[6、7]。表1為干濕法脫硫的技術(shù)特點比較[8]。

表1 WFGD與ACD技術(shù)特點比較

4 經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)比較[9、10、11、12]

以某電廠一期2×300MW機組煙氣脫硫工程為例，方案一采用石灰石-石膏濕法脫硫，方案二采用活性焦干法脫硫，副產(chǎn)品為98%硫酸。二者脫硫效率均為98.2%，脫硫裝置的煙氣處理能力為相應(yīng)鍋爐BMCR工況時的100%煙氣量。系統(tǒng)設(shè)計指標(biāo)見表2，脫硫系統(tǒng)運行成本分析見表3。

表2 系統(tǒng)設(shè)計指標(biāo)

表3 脫硫系統(tǒng)運行成本分析

活性焦干法煙氣脫硫工藝有關(guān)數(shù)據(jù)說明如下：

（1）煤質(zhì)按設(shè)計煤種考慮，年運行時間按5500h計算；

（2）年脫硫總量用含初期準(zhǔn)備活性焦和副產(chǎn)品加工廠投資的折算費用，活性焦煙氣脫硫投資按技術(shù)引進、國產(chǎn)設(shè)備考慮；

（3）國內(nèi)硫酸市場價格按500元/t考慮，活性焦價格按5500元/t，電價按0.6元/kW·h考慮，未考慮脫硫操作人員費用；

（4）SO2排污收費標(biāo)準(zhǔn)：國家規(guī)定為0.63元/kg。

5 結(jié)語

（1）目前國內(nèi)市場，石灰石-石膏法濕法脫硫技術(shù)基本占主導(dǎo)地位，其技術(shù)成熟，商業(yè)運行業(yè)績眾多，而活性焦干法脫硫技術(shù)的應(yīng)用案例基本集中在金屬冶煉、化工領(lǐng)域，在燃煤電廠的實際應(yīng)用案例較少。

（2）石灰石-石膏濕法脫硫雖然技術(shù)成熟，工程案例多，但其存在石膏利用率低、運行費用偏高、設(shè)備要求苛刻等諸多問題。

（3）活性焦干法脫硫技術(shù)因活性焦消耗量大、脫硫成本電價高等自身技術(shù)原因，使其在大型燃煤電廠的應(yīng)用受到限制。但隨著該技術(shù)的推廣使用，技術(shù)和設(shè)備國產(chǎn)化后，它的造價會逐步降低。

（4）綜合目前全世界濕法和干法脫硫的應(yīng)用情況，從宏觀、綜合和長遠看，濕法脫硫具有明顯的優(yōu)勢。但具體到某個項目上，采用濕法還是干法，必須因地制宜。綜合比較，活性焦干法脫硫技術(shù)的制硫酸環(huán)節(jié)具有可觀的經(jīng)濟效益。在目前的技術(shù)背景下，該技術(shù)適用于煙氣量小且自身有硫酸需求的項目。

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