chapter04脱硫工艺现状

第四章 我国发展脱硫工艺的现状 1

第四章 我国发展脱硫工艺的现状

4.1 概况

我国废气脱硫技术早在50年代就在硫酸工业和有色冶金工业中进行。对燃烧产生的低浓度SO2烟气净化研究70年代开始起步，并在 “六五”、“七五”“八五”、“九五”有了长足进步。国外先进成熟技术引进消化和国内自主创新技术的研究开发取得了新的进展。

4.1.1 国外烟气脱硫装置的引进

我国从70年代后期开始从国外引进烟气脱硫装置，已投入运行的有： 1978年，南化公司从日本引进的用2?160t锅炉烟气的“氨一硫铵法”烟气脱硫装置，设备投资530万美元。

1981年，南京钢铁厂从日本引进的处理烧结烟气5?104Nm3/h的“碱式硫酸铝法”烟气脱硫装置，投资280万美元。

1989年，沈阳黎明飞机公司从丹麦引进的处理35t/h锅炉烟气的“旋转喷雾干燥法”脱硫装置，耗资80万美元。

1992年，重庆珞璜电厂从日本引进的处理2?360MW机组锅炉烟气的“湿式石灰石一石膏法”烟气硫装置，设备投资3660万美元。

1995年，山东黄岛电厂从日本引进的处理100MW电厂锅炉烟气的“旋转喷雾干燥法”脱硫装置。

2 第四章 我国发展脱硫工艺的现状 1997年，成都热电厂从日本引进的处理100MW电厂锅炉烟气的“电子束辐照法”装置，投资1.01亿日元。

另外，北京第一热电厂(2?410t/h)、重庆电厂(2?200MW)、浙江半山电厂(2?150MW)、重庆珞璜电厂二期(2?360MW)、深圳西部电力公司(300MW)等烟气脱硫装置也已投运。一大批烟气脱硫装置的引进，为我国烟气脱硫吸收国外先进、成熟的技术奠定了基础。

4.1.2 国外先进技术的消化吸收和自主创新技术的研究开发

从70年代开始，我国电力、冶金、化工等部门就开始对咽气脱硫技术进行研究开发，经过“七五”“八五”“九五”攻关等研究开发，对国际上现有烟气脱硫技术的主要类型都进行了研究试验，并且自主开发了一些新的技术，其中较为典型的研究开发成果有：

4.1.2.1 旋转喷雾干燥法(LSD法)

经过“七五”攻关，已建成自动化水平较高、全套设备国产化用于中高硫煤的70000 Nm3/h中试装置，应用于四川内江白马电厂燃煤锅炉烟气处理，烟气中ＳＯ２含量０.３５％，脱硫率８０％，每年减少SO2排放量3300t，现已连续运转７年，共计减少SO2排放18500 t。

4.1.2.2磷铵肥法（PAFP法）

该法是我国自主开发的一种烟气脱硫技术，其特点是利用天然磷矿石和氨为原料，在烟气脱硫过程中副产磷铵复合肥料，其工艺由四部分组成：活性炭

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一级脱硫制稀硫酸；稀硫酸萃取磷矿制磷酸；磷酸和氨的中和液二级脱硫；料浆浓缩干燥制磷铵复肥。经过“七五”攻关，已完成5000 Nm3/h中试，系统总脱硫率?95%，副产（N+P2O5）>35%的磷铵复合肥料。目前，在该技术基础上，已建成100000 Nm3/h装置。

4.1.2.3 电子束辐照法（EBA法）

电子束辐照法是利用电子加速器产生的电子束辐照烟气，在有氨存在的条件下将烟气中SO2和NOX转化成硫铵和硝铵，我国在“七五”期间由上海原子核研究所等完成了25 Nm3/h的小试，目前中国工程物理研究院等单位正在建设3000 Nm3/h的试验装置。与成都热电厂引进的30?104 Nm3/h示范装置相结合，对我国消化吸收电子束辐照法技术，必将产生有益作用。

4.1.2.4 脉冲电晕等离子法（PPCP法）

该技术利用高电压脉冲在烟气中电晕放电，使SO2和NOX分子同注入的NH3反应生成硫铵和硝铵，可实现烟气脱硫脱硝，既具有电子束辐照法的全部优点，一次性投资更代。因而受到国内外广泛关注，大连理工大学等完成了10NM3/h的小试，四川联合大学进行400Nm3/h的试验，目前中国工程物理研究院等单位正拟建20000 Nm3/h的试验装置。

4.1.2.5 活性炭纤维法（ACF法）

在“七五”磷铵肥法烟气脱硫技术攻关同时，开发了活性炭纤维脱硫催化剂及烟气脱硫技术，并在“八五”、“九五”期间连续受国家自然科学基金资助进行了有关催化过程机理、反应器等基础研究工作。研究结果表明，与传统的

4 第四章 我国发展脱硫工艺的现状 粒状活性炭（GAC）脱硫工艺相比，ACF烟气脱硫技术可实现过程的连续比，而不需多塔再生、多级洗涤的繁杂操作，因而工艺简化，设备减少，设备投资和运行费用大为减低。

该技术脱硫率可达95%以上，单位脱硫剂处理能力高于活性炭脱硫一个数t，而ACF可达104 Nm3/h·t）量级以上（一般GAC处理能力为102 Nm3/h·。由于工艺过程简单，设备少，操作容易，投资和运行成本低，且能在消除SO2污染同时回收利用硫资源，因而可在电厂锅炉烟气、钢铁厂烧结烟气及各种大中型工业锅炉的烟气SO2污染控制中采用，改变目前烟气脱硫技术装置“勉强上得起，但运行不起”的状况。

4.1.3 烟气脱硫技术了展趋势与对策

4.1.3.1 现有烟气脱硫技术存在的问题

尽管已研究开发的技术达数百种，在美、日、德等国已建有数千套烟气脱硫装置，但是由于现有烟气脱硫技术以“抛弃法“为主，烟气脱硫在取得控制大气SO2污染的环境效益的同时，往往伴随着硫资源的严重浪费和固体废弃物的产生。全世界每年采用烟气脱硫处理的SO2量相当于数千万吨硫酸，却绝大部分转变成了固体废弃物，如美国1992年烟气脱硫产生的固体废弃物就达2830万吨，不仅占用了大量土地，而且造成二次污染。另一方面，现有烟气脱硫装置的建造和运行在经济往往是巨额资金投入，如我国重庆珞璜电厂2?36万KW机组锅炉引进日本“石灰石一石膏法”烟气脱硫装置，不仅装置投资约4000万美元，每年还要付出运行费用4000万元人民币的昂贵代价。因此，采用现有烟

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气污染控制技术对我国这样的发展中国家和世界上绝大多数国家，存在“建不起”也“运行不起”的严重障碍。烟气净化亟待在理论和技术上突破，开辟新的途径。

4.1.3.2 “高效化”、“资源化”、“综合化”“经济化”是烟气污染控制技术发展必然趋势

由于我国国情，我国不能走国外工业发达国家“先污染，后治理”的老路，也难以实行发达国家现行的高投资解决问题的模式。我国烟气污染的控制，应当加强创新，通过“高净化”、“资源化“、”“综合化”、“经济化”，走适合中国国情的道路。

通过燃煤烟气污染控制原材料和装置的“高效化”以减少设备投资和原材料费用；通过污染控制过程中产物的“资源化”以减少二次污染，同时用副产品的收益冲抵部分污染控制费用；通过对现有各种污染物分别进行单一的脱硫、脱氮、脱碳处理为“综合化”的系统优化处理也将使燃煤烟气污染控制装置的建造和运行费用大为降低。通过“高效化”、“资源化”、“综合化”将可能最终实现烟气脱硫低成本的“经济化”目标。这是目前世界各国烟气净化技术发展的大趋势。

4.1.3.3 对我国烟气脱硫技术发展的若干建议

为了实现国家控制酸雨和二氧化硫的目标，加快烟气脱硫技术的发展已刻不容缓，我们建议：

集思广益，制定烟气脱硫技术发展战略，探索中国式的烟气脱硫道路。

6 第四章 我国发展脱硫工艺的现状 “创新”是烟气脱硫技术发展的灵魂，建立国家烟气脱硫技术创新体系已时不我待。

“转化不畅”使我国烟脱硫许多研究成果停留在试验阶段，使国外先进技术难以迅速消化吸收。建立相应工程技术研究中心是推动我国烟气脱硫技术成套化、工程化、产业化的必需举措。

烟气脱硫环保产业是烟气脱硫技术发展必然产物和烟气脱硫技术赖以实现良性循环发展的基础 。国家应当在法规、政策等多方面加大支持力度，并发挥我国高校、科研院所、企业和各行业的优势，采取有效措施，促进我国烟气脱硫环保产业的发展。

4.2 引进的国外脱硫装置介绍

本节将介绍几个过内引进的国外脱硫装置。

4.2.1 香港南丫电厂

1998年7月30日至8月3日，电力局组织有关单位对香港南丫电厂的脱硫装置进行了实地考查。

南丫发电厂是香港电灯有限公司投资的唯一发电厂，位于香港南丫岛，占地50hm2。南丫发电厂燃煤机组总装机容量为2500MW，其中3台为250MW机组（1～3号机组），5台为350MW机组（4～8号机组），其三大主机均由日本三菱重工株式会社供货。这8台机组的锅炉均为强制循环，四角切向喷射燃烧锅炉，燃用山西煤。8台机组共设有3根215m高的燃囱，1、2、3号机组共用

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１根烟囱，4、5、6号机组共用1根烟囱，7、8号机组共用1根烟囱。目前8台机组均已投产发电。另外，电厂还安装了1台55MW和6台125MW燃气轮机组，作为燃煤机组启动和电网调峰用。

南丫发电厂目前在6、7、8号机组上共安装了3套石灰石/石膏湿法烟气脱硫装置，其主体部分总投资约85亿港币。第1台脱硫装置安装在6号机组上，3台脱硫装置安装在7、系在主机投运后加装的，并已在1993年9月投产。第2、8号机组上，与主机单元匹配同步建设，目前也已投产。3套脱硫设备主体部分相互独立，但共用1套废水处理和石膏脱水系统。这3套脱硫装置的主体部分为日本三菱公司总承包，石灰石及石膏处理系统则分别由日本UBE，瑞典Consilum和荷兰ESl提供，脱硫装置寿命按30年设计。港灯公司正考虑在4、5号机组设置脱硫装置，预计2003年投入运行。

4.2.1.1 石灰石/石膏法脱硫的工艺系统

南丫电厂采用的目前世界上较为成熟的石灰石/石膏法烟气脱硫工艺脱硫装置按Sy＝1.9％的设计，设计效率η≥90％。该装置采用石灰石作为吸收剂，最终产品为脱水石膏，大修期为38个月，能在锅炉负荷为140MW时运行（额定负荷为350MW）（锅炉机组现运行燃煤的Sy＝0.6％～0.7％，实测脱硫装置效率达91％）。脱硫装置共包括以下几个系统（见图4-1）。

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图4-1 石灰石/石膏法处理系统

1）吸收系统

吸收系统由吸收塔、除雾器、循环泵、氧化风机等组成。吸收塔为卧式布置的垂直同向栅条填充塔（6.2m（宽）×12m（长）×9.5m（高）），塔底为14.5m（宽）×12.2m（长）×9.5m（高）的浆液池，贮存容量为796m3。循环泵共6台，5台运行1台备用，氧化风机共2台，1台运行1台备用。 2）石灰石粉输送及贮存系统

南丫电厂的石灰石粉在广东云浮制备，石灰石粉纯度要求大于96％，通过货船运至电厂码头，然后通过350t/h的连续螺旋卸料机输送至2个石灰石粉仓，每个粉仓的贮存容量为7000t，为设计燃煤工况下14d的用量。贮仓下部为制浆池，制成的石灰石浆液用泵打至吸收塔浆液池。每个浆液池设有2台浆液供给泵。

3）石膏制备系统（３台脱硫装置共用）

从吸收塔排出的石膏浆液通过吸收塔排出浆液泵送到2个浆液贮存罐，再

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用泵打至2个旋流器供给罐，然后再用泵分别送至3台水力旋流器脱水（大约能脱去30％～50％的水分），再进入真空皮带脱水机。脱水后的石膏湿度不大于10％，由皮带输送机转运到一个贮量为6000t的石膏储存仓，然后再输送至码头，石膏全部销往国内。该系统的废水则回收至吸收塔。 4）烟气系统

引风机出口后的烟气一路经旁路直接至烟囱，另一路经增压风机增压后送至回转式烟气—烟气热交换器（GGH）的放热侧，温度从134℃降至88℃左右。烟气经吸收塔后温度为52.5℃左右，经GGH加热后，设计温度为不小于80℃，但实际达103℃。GGH设有十几个蒸汽吹灰器，每天吹3次左右，还设有水力冲灰装置，GGH的漏风率为10％。GGH出口至吸收塔、吸收塔到GGH、GGH 7、8号机组的脱硫装置是与主机同步建设的，至烟囱的烟道内侧都衬有树脂。

但也设了增压风机，主要是从节能和运行调节的角度考虑。当脱硫装置停运时，增压风机就关闭。增压风机考虑了较大的设计裕量，达40％的裕量，另外，设计要求旁路烟道风门后的压力略大于风门前的压力。 5）废水处理系统（３台脱硫装置共用）

南丫电厂的脱硫装置设有较为复杂的废水处理系统、石灰石粉仓制浆池，吸收塔反应池的废水集中处理。该系统是2级处理，经一级处理后的净水回收利用，废水再经二级处理后排入大海。 6）控制系统

吸收反应塔的控制在机炉电集控室内控制，废水处理系统在现场控制室控

10 第四章 我国发展脱硫工艺的现状 制，其它公共设置的控制部分为单独设置。 4.2.1.2 运行情况

6号机组脱硫装置1993年运行至今，7、8号机组脱硫装置1997年运行至今，出现过以下一些问题，并采取了一些措施。

1）浆液循环泵、浆液排放泵壳体衬胶，叶片也衬胶，运行中发现叶片衬胶脱落，后叶片改为At49材料，情况好转。

2）除雾器易堵，特别是第1级除雾器，主要是设计上存在不合理。 3）氧化风机出口喷咀会被石膏堵住。

4）吸收塔浆液池、石灰石粉仓浆液池的搅拌器磨损厉害。

5）增压风机发生振动，主要是犌犌犎冲洗水的排水系统堵了，水漫起来，而犌犌犎与增压风机布置标高接近，水就流到风机里冲击转动叶片，引起振动。 6）烟道内的树脂无大面积脱落情况，如局部脱落，就局部补充。脱硫设备原设计３８个月无须维修，实际无法做到。电厂介绍一般来说，除非出现大的问题，三菱公司来参与分析、解决；一般问题，三菱公司都不来，由电厂自行解决。

4.2.2 黄岛电厂脱硫工艺

1994年中日合作在山东黄岛发电厂4号锅炉（670t/h）引风机之后，安装了一套处理烟气量30000Nm3／h旋转喷雾烟气脱硫装置。中日合作进行了3年的工业实验，得到了一些有意义的结果。 4.2.2.1 基本设计参数

处理烟气量 300×103 Nm3／h （湿态）

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入口烟气SO2浓度 5720 mg／Nm3（干态） 入口烟气含尘量600mg/Nm3 （干态） 出口烟气含尘量300mg/Nm3（干态） 入口烟气温度145℃

出口烟气温度 烟气绝热饱和温度+12℃～１５℃以上 脱硫率 吸收塔出口 65％以上 除尘器出口 70％以上 钙硫比Ca／S ≤1.4 生石灰纯度 70％ 生石灰耗量 3.07t/h 4.2.2.2 工艺系统组成

图4-2 黄岛发电厂脱硫系统工艺流程图

黄岛电厂旋转喷雾脱硫装置采用的工艺流程如图4-2所示。脱硫工艺系统有 生石灰接受贮存系统、浆液制造和供给系统、脱硫反应系统、除尘除渣系统等。1）生石灰接受贮存系统：经卡车输送来的粒径150mm以下的块状生石灰，经

12 第四章 我国发展脱硫工艺的现状 接受槽到破碎机，破碎成为平均粒径4mm的颗粒，经输送机和斗式提升机，送到为石灰仓贮存。 浆液制造和供给系统。由生石灰投入计量和制浆、供浆三部分组成。石灰仓的生石灰经螺旋输送机和斗式提升机送至高位料仓，经计量仓计量后进入生石灰熟化罐。在熟化罐内，生石灰与水混和搅拌，发生消化反应。根据试验要求，加入一定比例的粉煤灰和脱硫灰制好的浆液，经过过滤进入浆液供给罐。再由供浆泵送至脱硫反应塔的高位料箱，经分离残渣后进入旋转喷雾器。

2）脱硫系统：它是该工艺的核心部分，由旋转喷雾器、烟气分配器、吸收塔三部分构成。旋转喷雾器采用调频变速电机，转速从6000r／min到10000r／min，电机功率190kW。通过改变电机转速，可以改变浆液雾滴粒径。烟气分配器结构上可分为三个部分，沿烟气流向从上至下依次分为多孔板、上旋流板、下旋流板。多孔板为一均布圆孔的圆环形钢板，可通过堵孔手段改变其开孔率，从而改变流向旋流板的烟气速度。两层角度不同的旋流板在产品设计时已决定，从而决定了塔内烟气流场。脱硫后的烟气，经过电除尘器除尘，由脱硫风机引入烟囱。吸收塔为细长型，L／D＝2.67。塔有效高度23m。吸收塔的出口烟气温度可通过改变工业水量来调节。

3） 除尘除渣系统：灰处理采用抛弃法，从脱硫电除尘器收集的脱硫灰，一部分经气力输送到脱硫灰仓，再经磨细加水搅拌后加入到熟化罐内与消石灰混合作吸收剂循环利用。其余部分及反应塔底部排出的灰由冲灰管道冲入电厂的除尘系统。

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4.2.2.3 脱硫工业试验结果

黄岛发电厂脱硫工业试验目的是确定旋转喷雾烟气脱硫工艺在高硫煤上的脱硫性能及脱硫装置的最佳运行参数。该试验包括：吸收剂制造条件（包括熟化温度、熟化时间）试验、吸收剂浆液浓度试验、钙硫化（Ca／S）对脱硫率的影响试验、添加剂对脱硫率的影响的试验、旋转喷雾器转速对脱硫率的影响试验、吸收塔出口烟气温度对脱硫率的影响试验、生石灰品质对脱硫率的影响试验。

1）吸收剂制造条件试验

石灰的熟化过程即生石灰在水中转化为熟石灰Ca（OH）2的过程。由于烟气脱硫主要在吸收塔中几秒的时间内完成，因此对吸收剂的活性要求比较高。熟石灰的活性和石灰的品质有很大关系，此外，石灰熟化工艺及其参数的选择也对熟石灰的活性有较大的影响。从机理上看，石灰熟化过程的质量决定了石灰颗粒的大小、孔隙的多少和反应能力的大小。石灰颗粒孔表面积直接影响烟气脱硫效果，它是脱硫化学反应的关键。由于石灰熟化的各种技术能对石灰的反应能力和表面积产生重要影响。因此石灰熟化方式是旋转喷雾烟气脱硫工艺技术关键之一。熟化条件选择不当，如过长的熟化时间或用溶解有过量固体颗粒的水进行熟化，都会导致熟石灰颗粒较大且孔隙较少，导致熟石灰反应性能下降。在运行中可控制的熟化参数有熟化时间、熟化起始温度等。 a）熟化起始温度试验：

在固定使用诸城生产的生石灰的情况下，进行了熟化起始温度变化试验。

14 第四章 我国发展脱硫工艺的现状 在烟气量300000Nm3/h，反应塔烟气出口温度控制在70℃，旋转喷雾器转速8000r／min的条件下，50℃、40℃、控制熟化罐中的生石灰熟化起始温度为60℃、35℃、25℃进行脱硫试验，试验结果表明：生石灰熟化开始温度越低，烟气脱硫率和钙的利用率越高。但当熟化温度在35℃以下时，生石灰的熟化转化率降低，熟化罐内留下了部分未熟化的生石灰，因此生石灰熟化温度控制在40℃比较合适。在有飞灰和脱硫灰再循环的试验中，情况有所不同，即使熟化起始温度为60℃，吸收剂也有较好的脱硫性能。 b）生石灰熟化时间试验：

在各种参数不变的情况下，分别控制生石灰熟化时间（从生石灰投入熟化罐起到排出熟化罐的时间）为2h、1.5h、1h和0.5h进行了试验。试验结果表明：脱硫剂的钙利用率随生石灰熟化时间的增加而降低。这是因为熟化时间影响到熟石灰的粒径，在实验室以相同条件下制作的各种熟化时间的脱硫剂电子显微镜照片显示，熟化时间短，脱硫剂浆中的固体颗粒比较细小，熟化时间长，已成为熟石灰的颗粒有增大的趋势。结果固体颗粒的比表面积反而减小。从而使吸收剂脱硫性能降低。这个结果说明，在工业应用中，熟化罐的容量不需设计很大。

3）吸收剂浆液浓度试验：

在钙硫比一定的情况下，分别用浓度为15％、20％、和25％的熟石灰浆进行了脱硫试验，结果表明，浆液浓度低，烟气脱硫率高。 4）钙硫比对脱硫率的影响：

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钙硫比（Ca/S）是反映脱硫经济性的重要指标。钙硫比直接反映了进入吸收塔的吸收剂量。当钙硫比小于１，即所提供的Ca（OH）2不足以使SO2完全反应时，喷入吸收塔的Ca（OH）2量对脱硫起控制作用。这时随吸收剂量的增加所脱除的SO2量几乎成比例地增加。当喷入吸收塔的Ca（OH）2过量之后（即钙硫比大于１），尽管为SO2量的脱除提供了过量的化学物质，但由于同时增加了浆液的粘度和含固量，也会使雾化粒径变大，雾滴中的含固量增加。这些因素都有碍于脱硫反应的进行，故脱硫率的增加逐渐减缓。因此，对于不同的烟气脱硫系统都有一个合适的钙硫比范围，在此范围内运行，运行费用较低。在试验中，选择了Ca／S为1.2、1.4、1.5、1.6、1.8进行脱硫试验。试验结果表明，钙硫比增加烟气脱硫率也增加，钙硫比每增加0.1，烟气脱硫率平均增加2％～3％。

5）添加剂对脱硫率的影响：

国外运行经验表明，在熟石灰浆中适当加入添加剂，可提高烟气脱硫率。黄岛电厂脱硫试验采用的添加剂，分别是脱硫灰和飞灰以及盐分。在石灰浆液中加入15％的脱硫灰和飞灰（分别为7.5％），试验结果表明，石灰浆液中加入脱硫灰和飞灰，相比单纯用石灰浆液作脱硫剂，烟气脱硫率能提高10％左右。从在实验室以相同条件下制作的加入添加剂的脱硫剂电子显微镜照片中可以看出，掺入飞灰或脱硫灰的脱硫剂与石灰浆液相比，粒径分布大不相同。由于有飞灰或脱硫灰颗粒作吸收剂的载体，吸收剂比表面积增加，这将有利于脱硫反应的进行。石灰浆液加盐有两种方式：一是向轴洗水中加入海水，直接供给圆

16 第四章 我国发展脱硫工艺的现状 盘进行喷雾；另一种方法是向熟化罐内加入海水与灰浆一起进行熟化，盐分注入量为0.1％和0.2％。试验表明注入盐分不能提高烟气脱硫率。 6）旋转喷雾器转速对脱硫率的影响

旋转喷雾器转速是影响烟气脱硫的重要参数。转速大小直接决定了雾滴直径。液滴粒径影响气相SO2在液滴表面的传质过程，液滴粒径越小，传质表面积越大，越有利于传质。同时液滴粒径也影响到气—液反应时间，液滴粒径大，吸收剂干燥慢，SO2与吸收剂在气—液状态下化学反应时间长，利于反应进行。这样液滴粒径对脱硫的传质过程和化学反应的影响是相反的。因此存在一个合理的雾滴直径，使得烟气脱硫率最高。目前一般采用的液滴粒径为30～550um。使用旋转喷雾器雾化的优点是可以通过调节喷雾器转速改变雾滴直径，和液浆浓度无关。液滴粒径是旋转喷雾器的圆盘端部速度的函数。因此存在一个最佳的转速，它将给出最佳的雾化粒径，使脱硫效果最好。旋转喷雾器采用调频变速电机，设计转速6000r／min～10000r／min。试验选定6000r／min、7000r／min、8000r／min三个转速，试验结果表明，采用8000r／min雾化效果最好，脱硫率最高。

7）吸收塔出口烟气温度对脱硫率的影响：

吸收塔出口烟气温度和绝热饱和温度的差值（以下简称温度差）是影响烟气脱硫率的重要参数。温度差越小，即吸收塔出口烟气温度越接近烟气饱和温度，脱硫率越高。试验中在各项参数不变的情况下，选择温度差为12℃、15℃、18℃、21℃进行了脱硫试验，试验结果表明，温度差对脱硫率的影响很大，温

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度差每降低1℃，大约可提高脱硫率1％～2％。温度差的降低，使脱硫剂浆液在反应塔内的雾滴干燥时间延长，使脱硫剂和二氧化硫的化学反应更充分。试验中控制温度差在20℃（Ca/S=1.4）以下，烟气脱硫率能达到70％以上。 8）生石灰品种对脱硫率的影响：

试验中分别选用了诸城、淄博、胶州、安丘、青岛等地的标准工艺烧生石灰及掺盐烧生石灰（加盐率为0.4％和0.8％），进行了脱硫试验。试验结果表明，该烟气脱硫装置对生石灰的适应性较强，生石灰的品种及烧制工艺对脱硫剂脱硫性能有一定影响，但效果差别不大。特别是加盐烧生石灰的脱硫率没有提高，从而证实了改变生石灰烧制工艺对提高脱硫性能方面影响不大。

4.3 国内自行开发的脱硫技术

本节中将介绍几种国内自行开发的脱硫技术。

4.3.1 磷氨肥法（PAFP）

PAFP法是利用天然磷矿石和氨为原料，副产品为磷铵复合肥料的回收法脱硫技术。七五期间，西安热工研究所等单位在四川豆坝电厂完成了500Nm3/h烟气中间试验。

PAFP法工艺主要包括4个过程：活性炭一级脱硫并制得30％稀硫酸；稀硫酸萃取磷矿制得浓度10％以上的磷酸溶液；磷酸和氨的中和液二级脱硫；料浆浓缩干燥制得硫磷铵复合肥。中试所用的活性炭由糠醛废渣经改质处理后制得；所用磷矿粉P2O5含量大于26％，细度小于0.127mm。试验期间烟气SO2

18 第四章 我国发展脱硫工艺的现状 浓度在5700～8580mg/Nm3之间。试验结果表明，一级活性炭吸附塔脱硫效率可达70％～80％；二级磷铵液吸收塔脱硫效率大于84％，系统总脱硫效率达95％以上，其副产品磷铵复肥可作农田的氮磷肥。

根据试验结果，PAFP法投资费用与石灰石—石膏法相差不大，但其副产品价值足以抵偿全部运行费用并稍有剩余。但该技术还未成熟。

4.3.2 中小锅炉采取的脱硫技术

我国的中小型工业锅炉数量多、分布广，污染治理难度大。对于业燃煤锅炉SO2污染治理除了推广洁净技术、流化床燃烧技术，型煤技术和固流技术之外最主要的就是烟气的净化技术，也是量大面广的中小锅炉控制污染的主要途径。

目前，国内的中小型锅炉烟气脱硫技术有干法湿法两大类，干法地脱硫吸引着广大用户但是该法仍处于研究阶段或中试阶段，近期内还难以推广应用。因此，湿法是当前可行的脱硫技术。湿法又分为除尘和脱硫分体组合式和一体化净化设备两大类，经初步调查良好的设备有以下类别： 4.3.2.1 旋风、水膜、旋流除尘脱硫塔

该净化塔利用了旋风水膜除尘器机理洗涤烟尘，又依靠喷雾润湿烟尘增强了旋风除尘的效果，同时由于碱性雾滴与烟气中的SO2充分混合，借助于筒壁液膜， 旋流板上的液膜与SO2充分接触，借助于旋转的气流使气液充分化学反应，达到脱硫的效果。对于烟尘的多级洗涤，对于SO2的多级吸收，提高了它的净化效能。塔体的三级旋流板，使气液分离充分，净化后的烟气脱水效果好。

该净化塔占地面积小，每100m3烟气，占地0.32m2，阻力低，一般为

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1000~1200Pa金属耗量少、成本低。

净化塔应用了铸面衬里工艺，关键部分采用不锈钢加工，有耐温、耐磨、防腐的功能。

净化塔设有流量监测控器，以保证按设定的气液比供应吸收液； 净化塔设有喷嘴监测器，以及时排除故障正常喷雾；

净化塔没有PH报警器，和自动加药器，以保障脱硫的恒定效率，稳定运行。 4.3.2.2 套筒式旋风、水膜、旋流净化器

该塔为内、外筒式。内筒为旋风水膜除尘器，上部为喷淋器，烟气从上部的蜗壳进入旋风筒，依靠水喷淋加大了烟尘的润湿作用，使烟尘并聚而借离心力甩向周壁，周壁的水膜对烟尘洗涤。除尘的过程又是烟气中SO2和吸收液的应过程，两种过程都是在旋流中进行的,气液相间传质推动力很强。外筒是借助于旋风的作用使气液分离以达到脱水的目的。

类似的设备在外筒内加上旋流板除雾器又加强了脱水效果。

该净化塔结构简单，占地面积小，采用锅炉排污水，不需大面积肥沉淀池，耐磨防腐处理好。

4.3.2.3 组合式烟气除尘脱硫器

它是利用了多管除尘器和脱硫器组合为一体的烟气净化设备，其工作原理是烟气首先经过多管除尘器去除大部分烟尘颗粒，之后从上部进入脱硫器，被旋转、雾化的吸收液引射、混合，烟气中的SO2与微细粉尘在传质过程中被吸收，洗涤。并经旋流板气液分离，脱水后排入大气。设备设有特殊的喷嘴，其喷雾

20 第四章 我国发展脱硫工艺的现状 分散度高，雾滴粒经50~90μm，雾化效果好。设备的旋流板脱水效果的达到99%，内壁以铸石衬里和防腐涂料作耐温防腐处理，该脱硫器上的阻力为300Pa。对于已经有除尘器的烟气净化系统，需要增加脱硫功能的场合，增加脱硫不需要换引风机。对于燃用低硫煤或型煤的锅炉，不需增加脱硫功能时，可只选用多管除法器，对于既需除尘又需脱硫者，可选用二者组合的成套装置。 4.3.2.4 文氏管喷射式脱硫除尘塔

它是利用喷嘴，喷射吸液，借助文氏管的机理，引射烟气并与之充分混合，洗涤烟尘和进行化学吸收，从而达到烟气净化目的。

文氏管采用了分段的陶瓷体组合而成，阻力低、并耐温，耐磨和防腐。文氏管外设旋流分离器，烟气中气液混合反应后向下冲向集水（灰）斗颗粒及大部液体落入水（灰）池，而气体、反方向经旋流板脱水后，从上部出口排出。

该塔的特点是喷嘴引射力强，陶瓷管内双质交换推动强，陶瓷管抗磨防腐性能及寿命优于其他设备。且逆向脱水效果明显。 4.3.2.5 喷射鼓泡式除尘脱硫器

该装置核心部位是一个气体分布装置，可使“轻”的气体均匀地通过“重”的液体，使气泡产生涡流运动，并有一个内循环的流体喷流，把反应器内的液体分为二个区域，一个鼓泡区与一个反应区。气泡在喷射鼓泡区引起的液体环流，代替了通常石灰/石膏法用泵进行的液体器外环循。该装置独特的气体喷射方式，强化了气液相间的传质，保证了足够的气液界面，提高了脱硫率，喷气管不易结垢堵塞。

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该设备的脱硫原理是：石灰浆液加入设备中，含灰和SO2的烟气由风机也引入其中，被内循环的吸收剂浆液吸收清除，净化后的烟气经除雾后排入大气。脱硫产物（硫酸盐和亚硫酸酸盐）和灰渣由设备底部沉淀池中，上清液则循环使用。

该装置的特点是阻力小（1000~1500Pa），不易结垢，耐磨耐腐，运行费用低。

4.3.2.6 筛网式除尘脱硫装置

该设备是由雾化、撞击、筛网，脱水等4部分组成。它埔集尘的原理主要是惯性碰撞效应。尘粒与捕集碰撞的机率越多，除尘效率就越高，其脱硫机理则主要是依赖网也上比较大的比表面强化了气液相间的传质推动力，在装置内部有气液充分接角的条件，使加工和吸收剂能充分反应，从而达到较好的脱硫功能。

该设备利用了煤的灰份中丰富的碱性物质CaO、MgO、FeO、ALO等提高了脱硫功能。实验证明，在不加碱性吸收剂的条件下，吸收液的PH值维持在3左右时，仍能继续吸由SO2主要是尘中的碱性物质或冲渣水的作用。炉渣中的碱性物质的利用是将炉前冲渣打水及炉渣导入循环水池中，使用权其用来脱除SO2有着不可忽视的价值。

该装置具有成本低，能耗少，运行费用低，占在面积少等特点。 4.3.2.7 喷射式除尘脱硫装置

该设备为采用多管旋风除尘器或麻石水膜除尘器为前置设备，并配以喷雾

22 第四章 我国发展脱硫工艺的现状 反应器、文丘里洗涤吸收器，脱水除雾器和自动加药系统等组成。其脱硫过程分为雾化，凝聚反应，除雾三个过程。前两个过程在文氏管内进行，后一个过程在脱水除雾器中完成。反应器中雾化不是靠高速烟气冲击，而是靠压水（0.2mpa）通过喷嘴将吸收剂喷成雾滴，以轴向顺烟气流向喷射，雾滴和SO2及微细充分碰撞凝聚，扩散附着和吸收反应。

设备选用旋形喷嘴，喷嘴压力为0.2mpa，喷水量为30~40kg/h，雾滴粒径达40~100μm，设计采用双级档水栅板式除雾器，阻力为50~60pa，对10μm液滴的除雾率达90%。

设备运用了喷雾干燥吸收法，吸收剂在喷雾反应的过程中，进行气一汽的热交抱和热反应，生成硫酸盐类，被吸附在多孔的热煤灰中，成为农田化肥，该脱硫无二次污染，并达到以“废”治肥的目的。

设备的自动加药装置，不仅使设备便于管理和操作，而且，保障了脱硫效率的稳定性。

4.3.2.8 脉冲电湿式脱硫除尘器

该设备是脉冲供电与湿式脱硫除尘配置的一体化处理装置。主体结构由脉冲供电是源，高强度电离化器、喷射结构，节流网等组成。其脱硫的基理是以隔离间隙窄脉冲电源在离化器上形成高压脉冲，产生高能离子（电子）及很高的瞬时离子密度及较高产量的活性基因使SO2电化学氧化，并生成硫酸分子。

生成的硫酸分子与烟气飞灰中的碱性物反应生成盐，或溶解于水中与碱性物质反应生成硫酸盐，达到脱硫目的。

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其除机理是粉法经高可度离化器后充分荷电，部分粉尘凝并，利用喷射，碰撞拦截而去除；另一方面，由于粉尘带电，它与水或液滴（为导电体）镜象、感应，在粉尘与水或液滴间建立起感应电场，在感应电场力的作用下，粉尘更易趋于液滴表面，而被液滴所凝并去除。

各类脱硫设备之特长

综观各类调备，有共同之长，也各有独到之处。今小结归纳以供取长补短。 1）效率较高，均能达标排放

前述脱硫装备脱硫率一般能达60%~80%，高者可达90%以上。监测表明，硫分小于2%的燃煤烟气，净化后SO2低于1200mg/m3。硫分大于2%的燃煤烟气，净化后SO2低于1800 mg/m3，均符合《锅炉大气污染物排放标准》的要求。 2）符合国情、用户能够承受

多数设备工艺流程简单，耗钢量少，成本低，占地面积少。

脱硫除尘总投资一般为10000~12000元/MW，个别设备低于10000元/MW。两向国内46万台的燃煤工业锅炉的技术改造，能使用户所承受，符合国情。 3）气分离、防止烟气带水

湿式脱硫后的液体呈酸性，特别是运行不稳定的设备，PH值或高或低，致使脱硫率低，液体酸性高，气体带水会造成引风机和管道腐蚀。一些优良的设备脱水除雾效果明显。可达90~99%，上述脱水除雾较佳者以旋流板居首，不锈钢节流网次之。

24 第四章 我国发展脱硫工艺的现状 4）耐磨防腐，延长寿命

高温下烟气的冲刷、酸性物质的侵蚀，是影响使用寿命的重要因素，一些设备以特殊的材料做内壁衬里和涂料，其中以铸石居多有的采用陶瓷、不锈钢等，都有较好效果。

此外，防腐工艺严格按技术要求施工也是保证防腐效果的关键，已被人们所重视。

5）以废治废，节省资源

煤的灰份中含有大量的碱性物，飞灰的利用和锅炉冲渣水，排污水利用，已被人们所重视，有的还利用了废碱液、废氨水、废碱渣作为基本的吸收剂，不足时加以石灰水或其吸收剂。天津某厂以碱厂的废渣作基料添加催化剂制成粉状吸收剂，不仅给碱厂的“碱山”找到了出路，而且给脱硫作了贡献。使用该吸收剂，每处理1000Nm3烟气费用需0.1~0.2元。 6）闭路循环、节省水源

绝大多设备都有采用吸收液的循环使用，其耗水量仅仅是蒸了量，其数值约为20~28kg/Nm3烟气。有的采用自动补水，以防系统无水运转。 7）流量监控、保证液气比

液气比过高会使净化后的烟气带水，过低则影响脱硫率，加此液气比的监控不可缺少，有的脱硫设备设置了设置流量监控器，保证供液系统按设定参数运行。

8）喷嘴监控，保障喷雾效果

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喷雾是脱硫效率的关键，防止喷嘴结垢堵是十分必要的，有些设备上设了监控装置及时发现故障及时排除，盈得用户欢迎。 9） PH报警，保证正常操作

某些设备设置了PH值低于8时音光报警，确保吸收液在碱性状态使用，防止吸收液在酸性工况下无效脱硫。 10）自动加药，稳定脱硫

有的设备开发者设计了自动加药装置，将吸收剂装于料仓，每天按设定的PH值自动加入供液系统，脱硫反应始终在恒定的PH值工况下进行，这不仅脱硫效果稳定，而且管理方便，保证设备正常运转十分必要。

设备运行中发现的弊病：当前脱硫设备的应用尚属起步，从使用情况来看有以下比例：

设备安装后，未经使用当摆设者，约占15%；设备运行不正常或带病人运行者，约占42%；设备效果差或无效果者，约占38%左右；设备稳定运行者占5%左右。

经考察发现，设备及使用过程中某些设备有以下病端：

1）设备粗枝滥造达不到设计技术要求；2）设备内壁涂料、衬里填料达不到耐温、抗腐耐磨的要求，致使涂料烧焦，磨损或开裂的；3）设备涂装、衬里工艺差，前处理有彻底，造成涂料和衬里与筒体剥离；4）除雾脱水效果差，致使引风机腐蚀；5）无配套设施，成配套装置有全设计的参数如液气比，PH值得

26 第四章 我国发展脱硫工艺的现状 不到控制致使设备达不到技术指标的要求；6）设备运行无人管理或管理不善，设备无效运行。

为此，为了烟气达标排放，为了使设备稳定运行，以下几条建议应行到重视：1）设备应继续完善与国内外同类设备取长补短，增加和完善配套设施；2）设备加工有质量保证体系；3）设备应用有科学管理体系；4）环保部门加强监督管理。

4.2.3 清华大学开发的技术

清华大学热能工程系，煤的清洁燃烧技术国家终点实验室根据国外先进的经验，作了大量的实验工作，开发出了具有自主产权的有中国特色的烟气脱硫工艺： 4.2.3.1

液柱喷射烟气脱硫装置

这种方法是基于石灰石/石膏法的，它的关键性技术就是吸收塔。在吸收塔内，石灰浆从喷嘴中向上喷射而出，与烟气的流向相同，石灰浆在吸收塔的上部开始下落，与烟气又逆向接触，通过这样的液柱喷射装置，使得烟气中的大部分SO2和灰尘都被除掉了。吸收塔如图4-3所示：

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图4-3 吸收塔

此套脱硫系统已经在沈阳化肥总厂安装运行了，其脱硫效率可达到90%以上，除尘效率可达到95%以上。 4.2.3.2

干式循环流化床烟气脱硫技术

图4-4 干式循环床脱硫工艺

28 第四章 我国发展脱硫工艺的现状 图4-4是清华大学自行开发的干式循环床的简图。这种技术不仅能应用于火电厂尾气脱硫上去，而且已经被清华同方能源环境公司应用于脱除垃圾焚烧锅炉尾气的硫、氯等酸性气体，效果良好。

4.2.3.3 经济性比较

表4-1 几种脱硫技术的比较

清华大学开发的两套烟气脱硫工艺与国外技术相比较，技术成熟，可靠性高，脱硫效果好，而其投资与运行的费用却比国外的少的多。表4-1是他们与国外技术的比较。

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