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中小型燃煤锅炉烟气脱硫技术现状及趋势
作者：赵秋利;苏少林
来源：《价值工程》2012年第11期
摘要： 文章分析了常用的烟气脱硫技术，以我国中小型燃煤锅炉(≤65t/h)为研究对象，分析了其烟气脱硫技术的应用现状，结合工程实践经验，提出其未来发展趋势。
Abstract: The paper analyzes the present situation of flue gas desulfurization(FGD) technology, taking our country middle and small scale coal-fired boiler (≤65t/h) as the object of study, analyzes the present situation of the application of FGD technology, combined with practical engineering experiences, puts forward the developing trend in the future. 关键词： 中小型锅炉；烟气脱硫；脱硫技术
Key words: small and medium coal fired boiler；flue gas desulphurization(FGD)；desulfurization technology
中图分类号：TH6 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）11-0032-02 0 引言
二氧化硫是当今人类面临的重要大气污染物之一[1]，SO2对人体的主要危害是引起呼吸道疾病，严重时会导致人死亡。人为排放到大气中的SO2和NOx主要来自化石燃料燃烧产生的烟气[2]。而在我国，一次能源的生产和消费中，煤炭约占2/3，是能源工业的支柱。在中国能源的生产与消费结构中，煤炭一直占主导地位，这种格局在较长的一段时间内将不会改变[3]。据有关专家预测：煤炭在我国能源结构中的主导地位在未来的50年不会改变[4]。据统计，我国由于煤炭燃烧产生的二氧化硫排放量占SO2排放总量的90%以上[5]。
因此，采取切实可行的措施，控制燃煤SO2的排放，对于推行洁净生产技术，改善我国大气环境质量有着十分重要的意义。随着我国对大气污染物排放要求日益严格，控制力度不断加大，燃煤锅炉烟气SO2污染治理从火电、钢铁烧结机等大型机组扩大到中小型锅炉机组。2010年西安市环保局文件规定了中小型燃煤锅炉（≤65t/h）二氧化硫的排放要求，极大程度加快了中小型燃煤锅炉烟气脱硫治理的步伐。 1 常用的烟气脱硫技术
1.1 干法烟气脱硫（DFGD）技术：DFGD技术是指脱硫吸收过程无液体介入，完全干燥状态下进行，脱硫产物为干粉状。该法具有无废水排出、工艺简单、腐蚀程度较轻，烟气在净
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化过程中无明显降温、投资较低、净化过程烟气温度降低较少也利于扩散、二次污染少等优点，但脱硫效率低、脱硫反应速度较慢、设备庞大等问题。
1.2 半干法烟气脱硫技术：指脱硫剂在干燥状态脱硫、在湿状态再生（如水洗活性炭再生流程），或者在湿状态脱硫、在干状态处理脱硫产物（如喷雾干燥法）的烟气脱硫技术。 一般多采用是在湿状态脱硫、干状态处理脱硫产物的半干法，脱硫产物为干粉状，因而具有干法和湿法脱硫的优点，即反应速度快、脱硫效率高，脱硫后产物相对易于处理等。 1.3 湿法烟气脱硫（WFGD）技术：WFGD技术一般采用还有吸收剂的液体洗涤烟气中的SO2，该技术约占全世界FGD装置总量的85％左右，其中石灰石-石膏法占36.7％左右，其它湿法脱硫技术占48.3％左右[6]。湿法烟气脱硫具有工艺成熟、脱硫反应速度快、脱硫效率高、运行可靠等优点。但也存在设备管网腐蚀堵塞严重、运行维护费用高及易造成二次污染等问题。综合考虑FGD技术的成熟度和实际应用等方面，目前WFGD技术仍是烟气脱硫行业的主导技术，也是中小型燃煤锅炉烟气脱硫的重要技术之一。 2 中小型锅炉常用的湿法烟气脱硫技术
目前，陕西省中小型锅炉常用的WFGD技术主要有：石灰石/石灰-石膏法、简易石灰石/石灰-石膏法、双碱法、氧化镁法。
2.1 石灰石/石灰-石膏法 石灰石/石灰-石膏湿法脱硫工艺是采用石灰石（CaCO3）或石灰（CaO）作脱硫吸收剂原料，经消化处理后，加水搅拌制成脱硫吸收浆（石灰加水为氢氧化钙(Ca(OH)2）。吸收剂浆液喷入吸收塔，吸收烟气中的SO2气体，产生亚硫酸钙，进而鼓风氧化为硫酸钙（石膏）副产品。该法是目前世界上普遍采用的脱硫方法，所占比例在90%以上[7]。
依据许多脱硫系统的运行经验，石灰石/石灰-石膏法的主要优点是：①脱硫效率高，钙硫比（Ca/S）在1.05 左右，脱硫效率达 90％以上；②吸收剂来源广泛，价格低廉，利用率高；③适用于范围广。石灰石/石灰-石膏法脱硫系统的主要缺点是：①系统配置复杂，占地面积大；②造价较高，一次性投资较大；③存在结垢、堵塞以及磨损问题；④运行费用较高；⑤脱硫系统废水存在二次污染问题。
2.2 简易石灰石/石灰-石膏法 简易的石灰石/石灰-石膏法工艺与传统石灰石/石灰-石膏法湿法工艺净化机理基本相同，但该工艺省去气-气烟气热交换等辅助设备，系统的吸收装置也进行了部分简化，因而可大幅度降低系统设备投资和运行费用。
2.3 双碱法 双碱法的种类很多，主要有钠碱双碱法、碱性硫酸铝-石膏法等。钠碱双碱法是以Na2CO3或NaOH溶液作为吸收液吸收烟气中的SO2，用石灰或石灰石处理吸收液，副产品为石膏。碱性硫酸铝-石膏法是用碱性硫酸铝溶液作为吸收剂吸收SO2，吸收SO2后的吸收液
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再经过氧化后用石灰石再生，再生过的碱性硫酸铝溶液循环使用，该工艺系统主要产物为石膏。马连元（2000）的研究表明双碱法脱硫效率可达90%以上，无二次污染。
双碱法脱硫技术具有明显的优点，由于采用清液吸收，克服了湿式石灰石/石灰-石膏法脱硫系统的结垢、堵塞等缺点，系统基本不存在结垢和浆料堵塞等问题，应用较广泛。 2.4 氧化镁法 氧化镁法是用洗涤器除去烟气中微小的尘粒，洗涤过程中采用含有MgO的浆液作脱硫剂，MgO被转变为亚硫酸镁（MgSO3）和硫酸镁（MgSO4），然后将硫从溶液中脱除,吸收液再生后循环使用，得到高浓度的SO2，用于制造硫酸或硫磺。该技术工艺成熟，处理烟气量大，脱硫率高（可达90%以上）。系统不易结垢和和堵塞，可进行长期连续运转。 各主要湿法烟气脱硫技术的脱硫效率、吸收剂、系统运行可靠性、是否易结垢和堵塞、占地面积、运行费用、投资方面进行分析，各种湿法烟气脱硫技术脱硫效率普遍较高，脱硫系统各有其优缺点，一般可综合考虑其技术性、经济性与燃煤锅炉的燃烧方式和煤质情况等进行选择。
3 中小型燃煤锅炉烟气脱硫技术的发展趋势
结合实际工程经验，中小型燃煤锅炉烟气脱硫的发展趋势主要是以下几个方面。 3.1 湿法烟气脱硫技术仍占主导地位，石灰石/石灰-石膏湿法应用日益广泛 主要原因有：①湿法FGD技术理论相对成熟，实践工程应用多，脱硫效率高；②我国石灰石储量富足，石灰石/石灰作为脱硫吸收剂，价格低廉；③石灰石/石灰湿法FGD系统根据实际工况及要求，灵活配置，如可以洗涤、吸收和氧化三塔合一，也可以浆液循环池替代氧化塔。④喷头和除雾器等吸收塔内主要部件的技术革新速度加快，石灰石/石灰-石膏工艺系统配置将更加趋于完善，结垢、堵塞等问题得以缓解，有利于该技术的应用推广。
3.2 双碱法等脱硫技术逐步趋于完善，应用逐渐增加 石灰石/石灰-石膏湿法脱硫技术的结垢、堵塞等问题使得很多企业也望而却步，采用双碱法等FGD技术。由于各种湿法烟气脱硫技术各有特点，同一种工况，各种FGD技术在脱硫效率、系统能耗、物耗、投资成本、运行维护费用方面差异较大。对于某一工况，双碱法或其它脱硫技术的性价比会优于石灰石/石灰-石膏法。因此，双碱法等脱硫技术理论研究、系统配置等逐步趋于完善，其应用也会逐渐增加。
3.3 脱硫工艺系统喷头、除雾器等核心部件研发和更新速度加快 喷头、除雾器等脱硫系统的核心部件好坏直接影响着系统的脱硫效率、系统的工艺水平和运行维护等方面。
随着喷头、除雾器等脱硫系统核心部件技术上的不断研发以及新材料、新技术的采用，这些部件更新速度日益加快，适合中小型燃煤锅炉烟气脱硫工艺系统的该类部件会越来越多，质量越来越高，有利于提高系统的脱硫效率，减少运行维护频率和费用、提升工艺水平。