湿法烟气脱硫介绍 免费分享（给出详细的化学公式）

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湿法烟气脱硫介绍
烟气脱硫（ Flue gas desulfurization ，简称 FGD ）是世界上唯一大规模商业化应用的脱硫方法，是控制酸雨和 SO2 污染最为有效和主要技术手段。
烟气脱硫技术很多，目前已经开发了数十中种行之有效的 FGD 技术，按照吸收剂及脱硫产物在脱硫过程中的干湿状态，可将脱硫技术分为湿法、干法和半干法。
湿法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、运行维护费用高等问题。
干法的脱硫吸收和产物处理均处在干状态下进行。该法具有无污水废酸排放、设备腐蚀小、烟气在净化过程中无明显温降、利于烟囱排气扩散等优点，但存在脱硫效率低、反应速度慢、设备庞大等问题。
干法与湿法的比较见下表：

序号	比较项目	干 法	湿 法	备注
1	吸收剂来源	较广泛	广泛	干法对吸收剂的品位要求较高，价格较湿法高
2	脱硫效率	低	高
3	水消耗	低	较低	干法、湿法在脱硫剂及电的消耗上差别不大
4	废水	无	有
5	占地	小	大
6	装置维护量	小	大
7	技术成熟性	一般	成熟
8	机组容量适应性	范围较小	范围广	干法技术只适合在 300MW 机组以下的脱硫装置中使用
9	投资	低	高	投资湿法较干法略高

湿法 FGD 工艺已有几十年的发展历史，技术上日趋成熟、完善，有些工艺，如石灰石 / 石膏工艺已研究开发出第二代、第三代工艺系统，传统湿法工艺中的堵塞、结构等问题已经得到很大改善。据有关资料介绍，在国外脱硫装置中 85% 是采用湿法。
干法技术干法技术一般适合在 300MW 机组以下的脱硫装置中使用，而湿法技术则无此限制，目前应用的单机容量已达 1000MW 。
湿法烟气脱硫工艺根据吸收剂的不同，又有多种不同的工艺，常见的有石灰石（石灰） / 石膏法、海水法、氨法、双碱法、氧化镁法 MgO 或 [Mg(OH)2] 法、氢氧化钠法 [NaOH] 等等，其中石灰石（石灰） / 石膏法由于具有石灰石资源丰富、成本低廉等优点，成为世界上应用最多的一种烟气工艺。
1 ．石灰石 / 石膏脱硫方法
石灰石 / 石膏脱硫方法即以石灰石为脱硫剂，经脱硫后最终副产品为石膏的脱硫方法。该脱硫工艺包括以下几个系统：
※烟气系统
※ SO2 吸收系统
※氧化空气系统
※石膏脱水系统
※石灰石浆液制备系统
※工艺水系统
烟气通过增压风机及 GGH 的降温侧后，进入吸收塔反应区，烟气向上通过吸收塔，从吸收塔内喷淋管组喷出的浆液液滴与上升的烟气逆流接触，发生传热、传质与吸收反应，以脱除烟气中的 SO2 、 SO3 及 HCl 、 HF 。烟气中的烟尘大部分也被洗涤下来。
脱硫后的烟气经除雾器去除烟气中夹带的液滴后，从顶部离开吸收塔，进入 GGH 的升温侧升温至 80 ℃以上，经烟道分配至旁路烟道，由烟囱排入大气。
吸收塔浆池中的生成亚硫酸钙与鼓风机鼓入氧化空气进行氧化反应生成硫酸钙并结晶生成二水石膏。
吸收塔浆池中的石灰石 / 石膏浆液由循环泵循环送至浆液喷淋系统的喷嘴系统，循环洗涤烟气。
SO2 和 SO3 与浆液中石灰石反应，生成亚硫酸钙和硫酸钙。在吸收塔浆池中鼓入空气将生成的亚硫酸钙氧化成硫酸钙，硫酸钙结晶生成石膏 (CaSO4.2H2O) 。石膏浆液送石膏脱水得副产品石膏。
吸收塔浆池中的 pH 值由加入的石灰石浆液量控制， PH 值维持在大约 5.0-6.0 。
脱水系统采用两级脱水，第一级脱水采用石膏旋流站将石膏浆液浓度从 20 ％左右浓缩至 40% － 60%, 然后进入真空皮带过滤机进行过虑，最后得到游离水含量小于 10 ％的石膏滤饼送石膏库。
石灰石 / 石膏法脱硫主要反应：
吸收： SO2(g) ＋ H2O → H2SO3 → H ＋ HSO3- → H ＋ SO32-
溶解： CaCO3(s) ＋ H → Ca2 ＋ HSO3-
中和： HCO3- ＋ H → CO2(g) ＋ H2O
氧化： HSO3- ＋ 1/2 O2 → H ＋ SO32-
SO32- ＋ 1/2 O2 → SO42-
结晶： Ca2 ＋ SO32- ＋ 1/2 H2O → CaSO3 · 1/2 H2O(s)
Ca2 ＋ SO42- ＋ 2H2O → CaSO4 · 2 H2O(s)
石灰石 / 石膏法脱硫优点：
（ 1 ）脱硫剂石灰石价格低廉，便宜易得。
（ 2 ）适用于高硫煤和高灰分煤。
（ 3 ）脱硫效率高，可达 98 ％。
（ 4 ）副产品石膏可用于建筑材料、水泥添加剂或制酸联产水泥。
石灰石 / 石膏法脱硫缺点：
（ 1 ）系统较复杂，投资较大。
（ 2 ）系统腐蚀较严重，浆液冲洗不完全易堵塞设备和管道。
石灰石 / 石膏法脱硫工艺成熟，在国内应用有 100 多套。目前国内大多数脱硫公司使用的技术为石灰石 / 石膏法脱硫技术。个别公司采用氨法和海水脱硫技术。
2 ．海水脱硫方法
海水 FGD 技术的独特之处是利用海水的固有性质吸收和中和二氧化硫。海水是碱性的，对于加入的酸性物质，如 SO2 ，具有很强的中和能力。
海水 FGD 工艺的烟气通道包括增压风机、除尘设备与烟气再热（若需要）。工艺设计分为两个主要的工艺： SO2 的吸收和吸收的 SO2 氧化形成硫酸根离子。 SO2 的吸收是在封闭的脱硫塔中进行的。在脱硫塔中，烟气与海水以相反的流向发生接触。海水 FGD 系统要求在脱硫塔上游安装有效的粉尘收集装置。粉尘收集装置保证了脱硫塔中不会收集大量的飞灰并将其返回海中。与湿法石灰石、强制氧化 FGD 工艺相似，溶解的亚硫酸盐也进行了氧化。亚硫酸盐氧化工艺在单独的称为海水处理工厂（ SWTP ）的设施中进行。从脱硫塔中排出的酸性污水在重力作用下流到海水处理工厂，在这里吸收的 SO2 氧化成 SO42- 然后排放。氧化工艺通过使用鼓风机向海水处理工厂（ SWTP ）提供环境空气来完成。氧化步骤中需要另外使用从蒸汽冷凝器中排放出来的海水与酸性的脱硫塔污水混合。混合的程度与空气的量经优化从而得到 FGD 设计的最佳成本效益。对海水处理工厂（ SWTP ）的尺寸和鼓风系统的设计，使向海中排放的废水 PH 值、化学氧需求量（ COD ）及溶解氧（ DO ）达到要求的水平。
主要反应为：
吸收： SO2(g) ＋ H2O → H2SO3 → H ＋ HSO3 - → H ＋ SO3 2-
氧化 ： SO3 2- ＋ 1/2 O2 → SO4 2-
中和 ： HCO3 - ＋ H → CO2(g) ＋ H2O
海水 FGD 工艺的主要优点有：
（ 1 ） 无需吸收剂 / 运行成本低
海水 FGD 工艺仅需要海水与空气。与吸收剂采购、运输、贮存、配料与搬运相关的运行成本都可避免。
（ 2 ） 工艺简单
工厂操作简便，从而对操作与维护人员的要求很低。
（ 3 ） 无固体副产品的处理
吸收的二氧化硫转化成硫酸盐，它是海水中的天然成份。硫酸盐完全溶解于海水，没有废副产品需要处理。由于没有固体颗粒，脱硫塔内部的腐蚀也是最小的。
海水脱硫的缺点：
（ 1 ）适用于燃煤含硫量小的发电机组。
（ 2 ）该技术目前处于考查阶段，国家不予推广。
（ 3 ）海水的化学耗氧量 COD 增加：海水中 COD 增加是由残留的 SO32 － 引起的。漳州后石电厂 6 台 600MW 机组全部投运后，海水 COD 增加 8.7mg/L 。化学耗氧量 COD 增加对海水养殖不利。
（ 4 ）海水溶解氧 DO 降低：海水脱硫后温度升高，总的盐度升高，使海水的 DO 溶解氧降低，对于海产品养殖不利。
（ 5 ）海水中重金属含量增加：重金属来自烟气中飞灰，飞灰中重金属含量与煤质有关。一般来说，燃煤中重金属含量增加，脱硫海水中重金属含量成比例增加。
海水脱硫在国内应用：福建漳州后石电厂 6 台 600MW 发电机组由台塑集团投资建设，全部采用海水脱硫。于 2004 年 8 月投入商业运营，脱硫效率大于 90 ％。深圳西部电厂 4 号 300MW 机组也采用海水脱硫工艺， 1996 年 6 月开始工程设计和建设， 1999 年 3 月建成投运，系统脱硫率达到 92 ％— 95 ％，该工程于 1999 年 9 月通过验收。华能日照电厂采用海水脱硫工艺，国内采用海水脱硫的电厂估计不超过 5 家。
3 ． MgO- MgSO3 脱硫方法
MgO 属难溶碱性氧化物，与水反应可缓慢生成 Mg （ HO ） 2 。溶液吸收 SO2 后进行如下反应：
Mg （ HO ） 2 ＋ SO2 ＝ MgSO3 ＋ H2O
如果向溶液中鼓入空气， MgSO3 将被氧化成 MgSO4 ，由于硫酸镁溶解度较大，从溶液中分离出来能耗较大，同时 MgSO4 用途不大，由于品质低只能用于造纸。如果 MgO 脱硫采用循环方式，尽可能让 MgO 转化为 MgSO3 。由于烟气中含有 4 ％－ 8 ％的氧气，因此必须向溶液中加入单质硫的乳浊液，使 MgSO3 的氧化率小于 10 ％，以便于煅烧再生 MgO 循环使用。

MgSO3 的煅烧温度控制在 650 ℃ － 870 ℃ ，以便获得活性较高的 MgO ， MgSO3 分解可获得高浓度的 SO2 用于制酸，或压缩制取液态 SO2 出售。
理论上讲 MgO 脱硫技术较石灰石脱硫先进，由于回收七水硫酸镁产品用途有限， MgO 脱硫技术一直在有限的范围内使用。比如小机组，沿海地区机组等。沿海地区发电机组采用 MgO 脱硫时一般采用抛弃法，即不回收七水硫酸镁。
MgO- MgSO3 脱硫方法的优点：
（ 1 ）可以回收 SO2 或制取硫酸，充分体现变废为宝的环保理念。
（ 3 ）也可回收七水硫酸镁。
（ 4 ）吸收剂循环使用，只需补充少量的吸收剂。
（ 5 ）液气比低。
MgO- MgSO3 脱硫方法的缺点：
（ 1 ）增加 MgSO3 煅烧装置，能耗较高。
（ 2 ）需向系统添加硫乳化剂，成本高（如果回收七水硫酸镁可以取消添加硫乳化剂装置）。
（ 3 ）该工艺目前在国内使用较少，可借鉴脱硫经验少。
MgO-MgSO3 脱硫技术在国内应用不多，大概不超过 10 套。而且大多应用在 300MW 以下的小机组上， 采用氧化镁脱硫技术的有 华能辛店电厂 2 × 200MW 机组，昆山 50MW 机组 3 台，南通 25MW 机组 1 台。
4 ．氨法脱硫
氨是极易溶于水的气体，且溶液逞碱性，吸收 SO2 后生成硫酸铵，硫酸铵是一种重要的化肥，因此氨液是吸收 SO2 的理想介质。
目前国内很多小电厂、小锅炉、化工厂自备电站采用氨法脱硫工艺较多，但在大型电站脱硫装置中使用氨法脱硫工艺的还不多。除了认识上的差异外，关键还是国内对氨法脱硫介绍不多，特别是国内在一开始脱硫起步时，就忽视了氨法脱硫的重要性。
氨法烟气脱硫的基本化学反应过程
　　氨法在吸收塔的喷淋区发生吸收 SO2 的反应 , 将喷淋浆液 - 饱和的硫酸铵 / 亚硫酸铵溶液的 pH 值控制在 5.0 ～ 5.9 范围 , 按下列反应式生成硫酸氢铵和亚硫酸氢铵：
(1) SO2 ﹢ H2O = H2SO3
(2) H2SO3 ﹢ (NH4)2SO4 = NH4HSO4 ﹢ NH4HSO3
(3) H2SO3 ﹢ (NH4)2SO3 = 2NH4HSO3
　　在反应式 (1) 中 , 烟气中的二氧化硫 (SO2) 溶于水并生成亚硫酸。在反应式（ 2 ）、（ 3 ）中，亚硫酸同溶于水中的硫酸铵和亚硫酸铵起反应。
　　氨注入吸收塔底部按下列反应中和酸性物质：
　　 (4) H2SO3 ﹢ NH3 = NH4HSO3
(5) NH4HSO3 ﹢ NH3 = (NH4)SO3
(6) NH4HSO4 ﹢ NH3= (NH4)2SO4
　　氧化空气注入吸收塔底部使亚硫酸铵被氧化成硫酸铵：
(7) (NH4)2SO3 ﹢ 1/2O2 = (NH4)2SO4
　　由于化学反应的继续和在烟气里水的蒸发 , 使硫酸铵溶液得到饱和并进而析出结晶。其蒸发热由烟气残余热供给：
(8) (NH4)2SO4 水 ) ﹢蒸发热 = (NH4)2SO4( 固 )
　　对于氨法脱硫工艺，二氧化硫与硫酸铵的产出比约为 1 ： 2 ，即每脱除 1 吨二氧化硫，产生 2 吨硫酸铵。在吸收塔里的硫酸铵不是以离子形式存在于溶液里 , 就是以固体结晶的形式存在于浆液里。系统里的主要成分溶解或结晶的硫酸铵已完全被氧化，因此在副产品中氮的含量很容易大于 20.5% 。
氨法脱硫的优点：
（ 1 ）可以回收 SO2 或制取化学肥料硫酸铵，充分体现变废为宝的环保理念。
（ 3 ）脱硫效率高，可达 98% 。
（ 4 ）吸收剂损失小。
（ 5 ）液气比低。
氨法脱硫的缺点
（ 1 ）氨是易燃易爆物，生产防火防爆要求高。
（ 2 ）系统腐蚀严重 。
脱硫方法很多，这里仅介绍常用的四种脱硫方法。以后有机会再介绍其它脱硫方法。