干法烟气脱硫

干法烟气脱硫：喷入炉膛的CaCO3高温煅烧分解成CaO，与烟气中的SO2发生反应，生成硫酸钙；采用电子束照射或活性炭吸附使SO2转化生成硫酸氨或硫酸，统称为干法烟气脱硫技术。它的优点是工艺过程简单，无污水、污酸处理问题，能耗低，特别是净化后烟气温度较高，有利于烟囱排气扩散，不会产生“白烟”现象，净化后的烟气不需要二次加热，腐蚀性小；其缺点是脱硫效率较低，设备庞大、投资大、占地面积大，操作技术要求高。典型的干法脱硫系统是将脱硫剂(如石灰石、白云石或消石灰)直接喷入炉内。以石灰石为例，在高温下煅烧时，脱硫剂煅烧后形成多孔的氧化钙颗粒，它和烟气中的SO2反应生成硫酸钙，达到脱硫的目的。

 NID（Novel Integrated Desulphurization）干法烟气脱硫技术是在半干法脱硫装置的基础上创造性开发的新一代的烟气干法脱硫技术，它借鉴了半干法技术的脱硫原理，又克服了此种技术使用制浆系统而产生的弊端。因此具有投资低、设备紧凑的特点，适用于300MW及以下机组。

 技术特点

 1)NID技术采用生石灰（CaO）的消化及灰循环增湿的一体化设计，保证新鲜消化的高质量消石灰（Ca(OH)2）立刻投入循环脱硫反应；

 2)利用循环灰携带水分，在粉尘颗粒的表面形成水膜。粉尘颗粒表面的薄层水膜在一瞬间蒸发在烟气流中，在极短的时间内形成温度和湿度适合的理想反应环境。同时也克服了传统半干法脱硫反应器中可能出现的粘壁问题；

 3)由于建立理想反应环境的时间减少，使得总反应时间大大降低成为可能，可有效地降低脱硫反应器高度；

 4)烟气在反应器中高速流动，整个装置结构紧凑、体积小、运行可靠。装置的负荷适应性好；

 5)脱硫副产物为干态，系统无水产生。终产物流动性好，适宜用气力输送。脱硫后烟气不必再加热可直接排放；

 6)对吸收剂要求不高，可广泛取得。

 7)通过减小吸收塔的尺寸和降低占地面积以及避免采用复杂昂贵的消化制备系统，大大降低了初投资和运行费用；

 8)脱硫效率高，脱硫效率可达90%以上。

 一、吸收剂的制备：吸收剂的制备主要在混合、加湿器中完成。在吸收剂混合增湿装置中把电除尘器或布袋除尘器捕集下来的具有一定碱性的循环飞灰、新补充的脱硫剂、水分按照一定比例混合，使之含有适量水分，又能自由流动。吸收剂吸收酸性成分的效率与吸收剂的湿度及温度密切相关。为保证增湿的吸收剂能均匀地分布到烟气流中，增湿混合后的吸收剂应呈自由流动状态，具有极大的表面积，利于固、液、气三相反应，避免造成对黏着物或浆状物的处理。因此吸收剂的含湿量控制非常关键，含湿量过高，混合灰的流动性能降低，不利于它们的均匀分布；含湿量过小，虽然流动性好了，但CaO消化不完全，不能有效地转化为Ca(OH)2，当进入烟道反应器中时，在热的烟气氛围中，粉尘表面水分马上蒸发降临到临界水分以下.不利于酸性物质的吸收。此外吸收酸性成分的反应条件还与温度有关。大量的工程及实验研究表明，反应器出口处的温度保持在80℃-140℃.循环灰的含湿量以3%～7%左右为*佳。

 二、HC1、SO2及其它酸性气体的烟气吸收：将吸收剂注入除尘器入口烟道(立式反应器)中，特殊设计的气体分配器可确保进入烟气中的吸收剂能够均匀分布，利用石灰石(CaO)或熟石灰Ca(OH)2吸收SO2的原理，在热态烟气的氛围中吸收剂表面水分被蒸发，烟气湿度增加温度降低，烟气中的SO2、HC1等酸性组份被吸收，生成的CaSO3?1/2H20和CaCl2?4H2O。

 三、二垩英、重金属物质的收集：来自储仓中的活性炭粉末被喷射器喷入吸收剂制备装置，进入烟气中以其巨大的活性表面吸收Hg等重金属及二垩英等污染物。

 四、细微颗粒的收集：在立式反应器中反应后的烟气进入布袋除尘器(或电除尘器)颗粒状粉尘被除尘器所收集，被收集的颗粒的主要部分经加湿器加湿后被再循环至NID反应装置，设于料斗中的料位控制系统可自动控制进入*终产物储仓的产物量。

 该净化工艺反应温度低，比表面积大，反应力强；流程运行温度低，脱硫率高；属干法净化，无水滴，无腐蚀；对烟气粉尘负荷变化不敏感：反应剂廉价而易制备。反应器设计结构紧凑，占地面积小；与环境友好，无新增污染；设备可标准化，安装检修容易；反应器的循环流化床结构独特简单。该工艺投资较低；无灰浆装置，节约能源；直接使用CaO，运行成本较低；反应剂利用率高；终产物为“干法”固态；设备少，维护费用低；无腐蚀因而维护费用低(无水喷淋，SO3100%去除)；无喷嘴无雾化器，因而易维护。

 干法烟气脱硫技术在钢铁行业中已经有应用于于大型转炉和高炉的例子，对于中小型高炉该方法则不太适用。干法脱硫技术的优点是工艺过程简单，无污水、污酸处理问题，能耗低，特别是净化后烟气温度较高，有利于烟囱排气扩散，不会产生“白烟”现象，净化后的烟气不需要二次加热，腐蚀性小;其缺点是脱硫效率较低，设备庞大、投资大、占地面积大，操作技术要求高。

 优点：干法烟气脱硫技术为气同反应，相对于湿法脱硫系统来说，设备简单，占地面积小、投资和运行费用较低、操作方便、能耗低、生成物便于处置、无污水处理系统等。

 缺点：但反应速度慢，脱硫率低，先进的可达60-80%。但目前此种方法脱硫效率较低，吸收剂利用率低，磨损、结垢现象比较严重，在设备维护方面难度较大，设备运行的稳定性、可靠性不高，且寿命较短，限制了此种方法的应用。

 分类：常用的干法烟气脱硫技术有活性碳吸附法、电子束辐射法、荷电干式吸收剂喷射法、金属氧化物脱硫法等。

 A 活性碳吸附法：

 原理：SO2被活性碳吸附并被催化氧化为三氧化硫(SO3)，再与水反应生成H2SO4，饱和后的活性碳可通过水洗或加热再生，同时生成稀H2SO4或高浓度SO2。可获得副产品H2SO4，液态SO2和单质硫，即可以有效地控制SO2的排放，又可以回收硫资源。该技术经西安交通大学对活性炭进行了改进，开发出成本低、选择吸附性能强的ZL30，ZIA0，进一步完善了活性炭的工艺，使烟气中SO2吸附率达到95.8%，达到国家排放标准。

 B 电子束辐射法：

 原理：用高能电子束照射烟气，生成大量的活性物质，将烟气中的SO2和氮氧化物氧化为SO3和二氧化氮(NO2)，进一步生成H2SO4和硝酸(NaNO3)，并被氨(NH3)或石灰石(CaCO3)吸收剂吸收。

 C 荷电干式吸收剂喷射脱硫法(CD.SI):

 原理：吸收剂以高速流过喷射单元产生的高压静电电晕充电区，使吸收剂带有静电荷，当吸收剂被喷射到烟气流中，吸收剂因带同种电荷而互相排斥，表面充分暴露，使脱硫效率大幅度提高。

 此方法为干法处理，无设备污染及结垢现象，不产生废水废渣，副产品还可以作为肥料使用，无二次污染物产生，脱硫率大于90%，而且设备简单，适应性比较广泛。但是此方法脱硫靠电子束加速器产生高能电子;对于一般的大型企业来说，需大功率的电子枪，对人体有害，故还需要防辐射屏蔽，所以运行和维护要求高。四川成都热电厂建成一套电子脱硫装置，烟气中SO2的脱硫达到国家排放标准。

 D 金属氧化物脱硫法：

 原理：根据SO2是一种比较活泼的气体的特性，氧化锰(MnO)、氧化锌(ZnO)、氧化铁(Fe3O4)、氧化铜(CuO)等氧化物对SO2具有较强的吸附性，在常温或低温下，金属氧化物对SO2起吸附作用，高温情况下，金属氧化物与SO2发生化学反应，生成金属盐。然后对吸附物和金属盐通过热分解法、洗涤法等使氧化物再生。

 这是一种干法脱硫方法，虽然没有污水、废酸，不造成污染，但是此方法也没有得到推广，主要是因为脱硫效率比较低，设备庞大，投资比较大，操作要求较高，成本高。该技术的关键是开发新的吸附剂。

 以上几种SO2烟气治理技术目前应用比较广泛的，虽然脱硫率比较高，但是工艺复杂，运行费用高，防污不彻底，造成二次污染等不足，与我国实现经济和环境和谐发展的大方针不相适应，故有必要对新的脱硫技术进行探索和研究。

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