脫硫技術(shù)分類

第2章脫硫技術(shù)分類實(shí)現(xiàn)酸雨、SO3DNOx污染操縱標(biāo)準(zhǔn)，關(guān)鍵是加速國產(chǎn)脫硫技術(shù)和設(shè)備的研究、開發(fā)、推行和應(yīng)用，目前操縱燃煤so2污染技術(shù)可分為四類，即煤燃燒前脫硫、燃燒中脫硫、燃燒后煙氣脫硫和煤轉(zhuǎn)化進(jìn)程中脫硫，其中煙氣脫硫仍被以為是操縱SQ污染最行之有效的途徑。煤燃燒前脫硫即“煤脫硫”，是通過各類方式對煤進(jìn)行凈化，去除原煤中所含的硫分、灰分等雜質(zhì)。選煤技術(shù)有物理法、化學(xué)法和微生物法三種。目前我國普遍采納的是物理選煤方式。第節(jié)燃煤前脫硫技術(shù)物理法煤燃燒前脫硫的物理方式要緊有搖床法、重介質(zhì)法、旋流器法、浮選法、高梯度磁選法和微波輻射法。前三種是利用煤中礦物質(zhì)和煤中有機(jī)質(zhì)的密度不同而進(jìn)行分選的，適合于粒徑大于的煤粒。浮選法是依照煤和黃鐵礦的親水性等表面性質(zhì)而進(jìn)行分選的。微波輻射法是依照煤中黃鐵礦中的硫最容易吸收微波，有機(jī)硫次之，煤基質(zhì)大體上不吸收的原理，在微波電磁場的作用下，產(chǎn)生極化效應(yīng)，從而減弱煤中硫原子和其他院子之間的化學(xué)親和性，增進(jìn)煤中的硫和浸提劑發(fā)生化學(xué)反映生成可溶性硫化物，通過洗滌從煤中除去。物理法一樣只能脫除煤粒表面的無機(jī)硫，僅微波輻射法可除去煤中無機(jī)硫和有機(jī)硫，該方式通常僅能脫除煤中含硫量的20%?40%.化學(xué)法煤化學(xué)脫硫可分為物理化學(xué)脫硫方式和純化學(xué)脫硫方式，物理化學(xué)脫硫即浮選?；瘜W(xué)脫硫方式又包括堿法脫硫、氣體脫硫、熱解和氫化法脫硫等。堿法脫硫是在煤中加入^^NaOH或Ca(0力2等，在必然反映溫度下使煤中的硫生成含硫化合物。該法具有必然的侵蝕性，但在適合的條件下可脫去全數(shù)的黃鐵礦硫和70%的有機(jī)硫。氣體脫硫是在高溫下，用能與煤中黃鐵礦或有機(jī)硫反映的氣體處置煤，生成揮發(fā)性含硫氣體，從而脫去煤中的硫，脫硫率可達(dá)86%。熱解和氫化脫硫是采納炭化、酸浸提和氫化脫硫三個步驟，將硫轉(zhuǎn)化為硫化鈣，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為可溶的硫氫化鈣，分離后達(dá)到脫硫目的。超臨界氣體抽提脫硫是在煤中加入甲醇和乙醇，利用醇中的氫鍵和偶極引力，增加對煤中的有機(jī)物的溶解能力，來達(dá)到脫硫目的。該法要緊用于脫有機(jī)硫，脫硫率達(dá)到%。氧化法脫硫是在酸性或氫氧化銨存在的條件下，將硫化合物在含氧溶液中氧化成易于脫除的硫和硫酸鹽，從而使硫與煤離開。在酸性溶液中只能脫除黃鐵礦硫，脫硫率達(dá)90%,在堿性溶液中還可脫除30%?40%的有機(jī)硫。煤的化學(xué)法脫硫可取得超低灰低硫分煤，但由于化學(xué)選礦法工藝要求苛刻，流程復(fù)雜，投資和操作費(fèi)用昂貴，而且發(fā)生化學(xué)反映后對煤質(zhì)有必然的阻礙，在必然程度上限制了它的推行和應(yīng)用。微生物法煤中無機(jī)硫大多以黃鐵礦的形式存在。在微生物的作用下，無機(jī)硫被氧化、溶解而脫除。該進(jìn)程涉及兩方面的作用：一是微生物的直接作用；二是中間產(chǎn)物引發(fā)的純粹化學(xué)作用。無機(jī)硫的脫除原理，第一是微生物附著在黃鐵礦表面發(fā)生氧化溶解作用，生成硫酸和Fe2+；然后Fe2+被氧化成Fe3+；由于Fe3+具有氧化性，又與其他的黃鐵礦發(fā)生化學(xué)氧化作用，自身被還原為Fe2+，同時生成單質(zhì)硫；單質(zhì)硫在微生物作用下被氧化成硫酸而除去。在這一循環(huán)氧化還原反映進(jìn)程中，鐵離子是中介體，而微生物的重要作用在于使Fe2+變成Fe3+的鐵氧化作用，和使單質(zhì)硫變成硫酸的硫氧化作用。而中間產(chǎn)物（Fe2+和單質(zhì)硫）又能被微生物用作能源，增進(jìn)微生物繁衍。目前已知能脫除無機(jī)硫的微生物有氧化亞鐵硫桿菌、氧化硫桿菌和能在70oC高溫下生長發(fā)育的古細(xì)菌。煤微生物脫硫技術(shù)仍處于實(shí)驗(yàn)或半工業(yè)性實(shí)驗(yàn)時期。爾后應(yīng)注重脫硫微生物的改良，尤其是在探明有機(jī)硫脫除機(jī)理的基礎(chǔ)上，培育出能脫除有機(jī)硫的優(yōu)良菌種，進(jìn)一步提高微生物脫硫效率，并考慮二次產(chǎn)物的妥帖處置。微生物脫硫技術(shù)是一種投資少、能耗低、污染少的好方式。第節(jié)燃煤中脫硫技術(shù)在煤燃燒進(jìn)程中加入石灰石或白云石粉作脫硫劑，CaCO3、MgCO3受熱分解生成CaO、MgO,與煙氣中的$。2反映生成硫酸鹽，隨灰分排出。石灰石粉在氧化性氣氛中的脫硫反映為：CaCO——>CaO+COT3 1 2CaO+SO+-O——>CaSO2 2 2 4在我國采納煤燃燒進(jìn)程脫硫的技術(shù)要緊有兩種：一是型煤固硫；二是循環(huán)流化床燃燒脫硫技術(shù)。型煤固硫技術(shù)工業(yè)型煤固硫是將不同的原料經(jīng)篩分后按必然的比例配煤，粉碎后同通過預(yù)處置的黏結(jié)劑和固硫劑混合，經(jīng)機(jī)械設(shè)備擠壓成型及干燥，即可取得具有必然強(qiáng)度和形狀的成品工業(yè)固硫型煤。型煤用固硫劑，按化學(xué)形態(tài)可分為鈣系、鈉系和其他三大類。固硫劑選擇的大體原那么是：①來源普遍，低廉；②堿性較強(qiáng)，對$。2具有較高的吸收能力；③熱化學(xué)穩(wěn)固性較好；④固硫劑與$。2反映生成硫酸鹽的熱穩(wěn)固性好，在爐膛溫度下可不能發(fā)生熱分解反映；⑤不產(chǎn)生臭味和刺激性有毒的二次污染物；⑥加入固煤劑的量，一樣可不能阻礙工業(yè)爐窯對型煤發(fā)燒量的要求。經(jīng)常使用的固硫劑如表所列。表工業(yè)固硫型煤經(jīng)常使用固硫劑固硫劑分類固硫劑分子式固硫劑分類固硫劑分子式鈣系金屬氧化物氫氧化物鹽類CaO,MgOCa(OH)2,Mg(OH)2CaCO3，MgCO3鈉系氫氧化物鹽類NaOH,KOHNa2cO3，K2cO3其他金屬氧化物MnO2，F(xiàn)e2O3，SiO2，A12O3石灰石粉、大理石粉、電石渣等是制造工業(yè)固硫型煤較好的固硫劑。固硫劑的加入量視原煤含硫量的高低而定，如石灰石粉加入量一樣為2%?3%。應(yīng)用廢液作黏結(jié)劑和固硫劑，即可降低本錢，又可減少污染。如堿性紙漿黑液既可作黏結(jié)劑，也有必然的固硫作用，其固硫成份為Na2c03和NaOH。石灰石的要緊成份是碳酸鈣，大理石的要緊成份是方解石和白云石（CaCO3，MgCO3）,它們均含有大量的CaCO3,屬于鈣系脫硫劑。在型煤高溫燃燒時，其中的固硫劑被煅燒分解為CaO和MgO,煙氣中的SO/P被吸收，生成CaCO3和MgCO3。我國工業(yè)燃料型煤的應(yīng)用研究仍停留在工業(yè)示范時期。客觀上型煤著火有所滯后，對某爐型的鍋爐出力有必然的阻礙，操作利用不妥還會造成斷火熄爐，不管什么爐型，要求型煤拿來就能夠用是不現(xiàn)實(shí)的。型煤煤質(zhì)的調(diào)整固然要考慮對各類爐型鍋爐的通用性，因受來煤制約和經(jīng)濟(jì)性制約，只能拓寬對爐型的適用性，少改造鍋爐，但總得有必要的改造方法相配合，應(yīng)該說型煤的推行應(yīng)用技術(shù)上是可行的。循環(huán)流化床燃燒脫硫技術(shù)流化床燃燒技術(shù)因具有煤種適用性寬、易于實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)脫硫和低NOx排放等優(yōu)勢，而受到國內(nèi)外研究單位和生產(chǎn)廠家的高度重視，而且在能源和環(huán)境等諸方面顯示出鮮明的進(jìn)展優(yōu)勢?，F(xiàn)在，流化床燃燒作為更清潔、更高效的煤炭利用技術(shù)之一，正受到世界各國的普遍關(guān)注。（1）循環(huán)流化床鍋爐（CFBC）循環(huán)流化床鍋爐是指利用高溫除塵器，使帶出的物料又返回爐膛內(nèi)循環(huán)利用的流化燃燒方式。由于它能使飛揚(yáng)的物料循環(huán)回到燃燒室中，因此所采納的流化速度比常規(guī)流化床要高，對燃燒粒度、吸收劑粒度的要求也比常規(guī)流化床要低。在多物料循環(huán)流化床中形成了兩種截然不同的床層，底部是由大顆粒物料形成的密相層，上部是由細(xì)物料組成的氣流床，因此稱為多物料循環(huán)流化床。當(dāng)飛揚(yáng)的物料溢出氣流床后，便被一個高效低級旋風(fēng)分離器從煙氣中分離出來，并使其流進(jìn)外置式換熱器中，有一部份物料從換熱器中再回到燃燒室中，而大部份飛揚(yáng)的物料溢流至外置式換熱器的換熱段，被冷卻后再循環(huán)至燃燒室中。在多物料循環(huán)流化床中將石灰石等廉價的原料與煤粉碎成一樣的細(xì)度，與煤在爐中同時燃燒，在8°°?9000c時，石灰石受熱分解出C°y形成多孔的Ca°和SQ反映生成硫酸鹽，達(dá)到脫硫的目的。阻礙脫硫效率的要緊因素有：Ca/S、燃燒溫度、運(yùn)行壓力、床深和氣體流速、脫硫劑顆粒尺寸及其微孔性質(zhì)和脫硫劑的種類等。通常情形下，當(dāng)流化速度一按時，脫硫率隨Ca/S摩爾比增加而增加；當(dāng)Ca/S一按時，脫硫效率隨流化速度降低而升高。要達(dá)到90%的脫硫率，常壓循環(huán)流化床和增壓流化床的Ca/S別離為?和?。7500c以下，石灰石分解困難；10000c以上生成的硫酸鹽又將分解，因此Ca/S一按時，床層溫度以800?8500c為宜。（2）循環(huán)流化床燃燒的特點(diǎn)循環(huán)流化床具有以下幾方面的特點(diǎn)：①不僅能夠燃用各類類型的煤，而且能夠燃用各類類型的煤，而且能夠燃燒木材和固體廢棄物，還能夠?qū)崿F(xiàn)與液體燃料的混合燃燒；②由于流化速度較高，使燃料在系統(tǒng)內(nèi)不斷循環(huán)，實(shí)現(xiàn)均勻穩(wěn)固的燃燒；③由于采納循環(huán)燃燒的方式，燃料在爐內(nèi)停留時刻較長，是燃燒效率高達(dá)99%以上，鍋爐效率可達(dá)90%以上；④燃燒溫度較低，NOx生產(chǎn)量少；⑤由于石灰石在流化床內(nèi)反映時刻長，利用少量的石灰石（鈣硫比少于）即可使脫硫效率達(dá)90%；⑥燃料制備和給煤系統(tǒng)簡單，操作靈活。由于循環(huán)流化床鍋爐比傳統(tǒng)的燃燒鍋爐和常規(guī)流化床鍋爐有較大的優(yōu)越性（表），因此愈來愈受到重視，可望成為重要的煤干凈燃燒技術(shù)。表多物料循環(huán)流化床（MSFBC）與常規(guī)流化床（FBC）燃燒性能比較項(xiàng)目碳利用率/%脫硫率/%排放量/(ml/m3)SO 2—N0COCO 2——O 2——FBC9375365240487MSFBC98959572400第節(jié)燃煤后煙氣脫硫技術(shù)燃煤后煙氣脫硫爐60）是目前世界上唯一大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的脫硫技術(shù)。世界各國研究開發(fā)的煙氣脫硫技術(shù)達(dá)200多種，但商業(yè)應(yīng)用的不超過20種。按脫硫產(chǎn)物是不是回收，煙氣脫硫可分為拋棄法和回收法，前者是將$02轉(zhuǎn)化為固體殘渣拋棄掉，后者那么是將煙氣中SO2轉(zhuǎn)化為硫酸、硫磺、液體SO2、化肥等有效物質(zhì)回收?；厥辗ㄍ顿Y大，經(jīng)濟(jì)效益低，乃至無利可圖或虧損。拋棄法投資和運(yùn)行費(fèi)用較低，但存在殘渣污染和處置問題，硫資源也未取得回收利用。按脫硫進(jìn)程是不是加水和脫硫產(chǎn)物的干濕形態(tài)，煙氣脫硫可分為濕法、半干法和干法三種工藝。濕法脫硫技術(shù)成熟，效率高，Ca/S比低，運(yùn)行靠得住，操作簡單，但脫硫產(chǎn)物的處置比較麻煩，煙溫降低無益于擴(kuò)散，傳統(tǒng)濕法的工藝較復(fù)雜，占地面積和投資較大；干法、半干法的脫硫產(chǎn)物為干粉狀，處置容易，工藝較簡單，投資一樣低于傳統(tǒng)濕法，但用石灰作脫硫劑的干法、半干法的Ca/S比高，脫硫效率和脫硫劑的利用率低。濕法煙氣脫硫技術(shù)已商業(yè)化或完成中試的濕法煙氣脫硫工藝包括石灰石/石膏法、簡易石灰石/石膏法、間接石灰石/石膏法、海水脫硫法、磷銨復(fù)合肥法、鈉堿法、銨吸收法、氧化鎂法等。目前全世界各國家燃煤電廠采納的煙氣脫硫工藝以石灰石/石膏濕法脫硫工藝為主。石灰石/石膏法以石灰石與煙氣中的so2反映，脫硫產(chǎn)物石膏可綜合利用，也可直接拋棄。FGD系統(tǒng)大多采納了大處置量吸收塔，從而節(jié)省了投資和運(yùn)行費(fèi)用。FGD系統(tǒng)的運(yùn)行靠得住性達(dá)99%以上，脫硫效率高達(dá)95%。1992年我國重慶珞璜電廠第一次從日本引進(jìn)了兩套石灰石/石膏法脫硫裝置投入運(yùn)行，其別離配置兩臺容量為360MW的發(fā)電機(jī)組，100%煙氣處置，脫硫率〉90%，年副產(chǎn)石膏約33萬噸。簡易石灰石/石膏法針對傳統(tǒng)工藝投資大、運(yùn)行費(fèi)用高的問題，開發(fā)了簡易石灰石/石膏工藝，該工藝原理與傳統(tǒng)工藝相同，但省去了煙氣熱互換系統(tǒng)和采納部份未脫硫煙氣與脫硫煙氣混合等方法，以中等脫硫效率（70%至80%）為目標(biāo)，大大降低了設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用。我國在太原熱電廠引進(jìn)的簡易濕法工藝，處置300MW機(jī)組的2/3煙氣量，以石灰石為吸收劑，脫硫率達(dá)80?90%。最近幾年來，國內(nèi)一些高校和科研單位研究和開發(fā)了形式不同的簡易濕法脫硫設(shè)備和工藝，已在國內(nèi)中小型鍋爐上應(yīng)用，脫硫效率中等，投資和運(yùn)行費(fèi)用較低，但工藝有待完善，系統(tǒng)運(yùn)行的靠得住性有待提高。鈉堿法要緊包括亞鈉循環(huán)吸收法和亞硫酸鈉法兩種。亞鈉循環(huán)吸收法是用Na2s03吸收S02生成NaHSO3，吸收液加熱分解出高濃度SO^DNa2s03（用于循環(huán)吸收）。亞硫酸鈉法那么是用Na2c03吸收S02生成Na2s03,并將Na2s03制成副產(chǎn)品。我國一些中小型化工廠經(jīng)常使用該法處置硫酸尾氣中的so2。氨吸收法的典型工藝是氨-酸法，它實(shí)質(zhì)上是用（NH4）2s03吸收S02生成NH4Hs03,循環(huán)槽頂用補(bǔ)充的氨使NH4Hs03再生為（NH4）2s03循環(huán)脫硫；部份吸收液用硫酸（或硝酸、磷酸）分解取得高濃度$02和硫酸銨（或硝酸銨、磷酸銨）化肥。我國一些較大的化工廠用該法處置硫酸尾氣中的2磷銨復(fù)合肥（PAFP）法是利用天然磷礦石和氨為原料，在煙氣脫硫進(jìn)程中副產(chǎn)磷銨復(fù)合肥料，工藝流程要緊包括四個進(jìn)程：活性炭吸附一級脫硫并用水解吸得稀硫酸；稀硫酸萃取磷礦取得稀磷酸溶液；磷酸和氨的中和液［（NH4）2HpO4］二級脫硫；料液濃縮干燥制得磷銨復(fù)合肥。氧化鎂法是用氧化鎂的漿液［Mg（OH）J吸收煙氣中SO2,取得含結(jié)晶水的亞硫酸鎂和硫酸鎂的固定吸收產(chǎn)物，經(jīng)脫水、干燥和煅燒還原后，再生出氧化鎂，循環(huán)脫硫，同時副產(chǎn)高濃度的SO2氣體。半干法煙氣脫硫技術(shù)半干法是利用煙氣顯熱蒸發(fā)石灰漿液中的水分，同時在干燥進(jìn)程中，石灰與煙氣中的$。2反映生成亞硫酸鈣等，并使最終產(chǎn)物為干粉狀。假設(shè)配合利用袋式除塵器，能提高10%?15%的脫硫效率。脫硫廢渣一樣拋棄處置，但德國將此渣成功用于建材生產(chǎn)，使該法前景加倍樂觀。半干法中應(yīng)用最廣的是旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法（SDA）,它的關(guān)鍵設(shè)備是高速旋轉(zhuǎn)霧化器，它能將石灰漿液物化成細(xì)小霧滴與煙氣進(jìn)行傳熱和反映，其轉(zhuǎn)速可達(dá)15000?20000r/min。轉(zhuǎn)速與霧化成效及脫硫效率成正比，噴霧干燥法的脫硫率達(dá)70?95%。增濕灰循環(huán)脫硫技術(shù)（NID）是ABB公司開發(fā)的新技術(shù)，它借鑒噴霧干燥法的原理，又克服了此種工藝?yán)弥茲{系統(tǒng)和噴漿而產(chǎn)生的各類短處，使開發(fā)出的NID技術(shù)既有干法的簡單、低廉的優(yōu)勢，又有濕法的高效率。該技術(shù)是將消石灰粉與除塵器搜集的循環(huán)灰在混合增濕器內(nèi)混合，并加水增濕至5%的含水量，然后導(dǎo)入煙道反映器內(nèi)發(fā)生脫硫反映。含5%水分的循環(huán)灰有較好的流動性，省去了復(fù)雜的制漿系統(tǒng)，克服了噴霧進(jìn)程的粘壁問題。干法煙氣脫硫技術(shù)干法煙氣脫硫的反映在無液相介入的完全干燥的狀態(tài)下進(jìn)行，反映產(chǎn)物也為干粉狀，不存在侵蝕、結(jié)露等問題。干法要緊有爐膛干粉噴射脫硫法、高能電子活化氧化法、荷電干粉噴射脫硫法等。爐膛干粉噴射脫硫法是把鈣基吸收劑如石灰石、白云石等噴到爐膛燃燒室上部溫度低于1200c的區(qū)域，隨后石灰石瞬時煅燒生成CaO,新生的CaO與SO2進(jìn)行硫酸鹽化反映生成CaSO4,并隨飛灰在除塵器中搜集。該方式的優(yōu)勢是投資省、占地面積小、易于在老鍋爐上改造；不足的地方是脫硫效率低，鈣利用率低。高能電子活化氧化法主若是利用高能電子使煙氣中SO2、no「H2。、Q等分子被激活、電離乃至裂解，產(chǎn)生大量離子和自由基等活性物質(zhì)。由于自由基的強(qiáng)氧化性使SO2、NO被氧化，在注入氨的情形下，生成硫酸銨和硝化銨化肥。依照高能電子的來源，可分為電子束照射法和脈沖電暈等離子體法。荷電干粉噴射脫硫法是美國公司開發(fā)的專利技術(shù)，第一套裝置在美國亞利桑那州的瀝青廠運(yùn)行。其核心是吸收劑石灰干粉以高速通太高壓靜電電暈充電區(qū)，使干粉荷上相同的負(fù)電荷后被噴射到煙氣流中。荷電干粉同性相斥，可不能凝并，在煙氣中形成了均勻的懸濁狀態(tài)，粒子表面充分暴露，增加了與$02的反映機(jī)遇。同時荷電粒子增強(qiáng)了活性，縮短了反映所需停留的時刻，提高了脫硫效率，在Ca/S=時，效率達(dá)60%?70%。第節(jié)煤轉(zhuǎn)化中脫硫技術(shù)煤炭轉(zhuǎn)化是指用化學(xué)方式將煤炭轉(zhuǎn)化為氣體或液體燃料、化工原料或產(chǎn)品，要緊包括煤炭氣化和煤炭液化。在煤炭轉(zhuǎn)化進(jìn)程中，煤中大部份硫?qū)⒁訦2S、CS^DCOS等形式進(jìn)入煤氣。與煙氣脫硫相較，煤氣脫硫?qū)ο笫菤饬啃?、含硫化合物濃度高的煤氣，因此達(dá)到一樣處置成效時，煤氣脫硫加倍經(jīng)濟(jì)，且易于回收有價值的硫分。煤氣化技術(shù)煤的氣化是指用水蒸氣、氧氣或空氣作氧化劑，在高溫下與煤發(fā)生化學(xué)反映，生成h2、CO、ch4等可燃性混合氣體，稱作煤氣。煤氣化進(jìn)程中，硫主若是以H2s的形式進(jìn)入煤氣。大型煤氣廠一樣先用濕法脫除大部份的H2s，再用干法脫凈其余部份。小型煤氣廠只用干法。煤氣濕法脫除口2s的要緊方式簡單列于表。表煤氣濕法脫硫脫硫法名稱脫硫劑主要反應(yīng)碳酸鈉溶液法NaCO23Na2cO3+H2S—-NaHCO3+NaHS賽洛克司法砷酸鹽(NH4)4As2s5O2+H2S-——(NH4)4As2s6O+H2O真空碳酸鹽法NaCO23Na2cO3+H2S——NaHCO3+NaHS鐵堿法Fe(OH) 3—FeQ(HQ)x+3HS-——FeoSo(HO)+3HO氨水催化法NH3用含有多縮含氧苯［C6H4(OH)」的氨水洗滌煤氣，被吸收的電5進(jìn)入氧化塔，在C6H4(OH)2催化下發(fā)生反應(yīng)：H2S+1/2O2——S+H2O干法經(jīng)常使用氧化鐵脫除口2s，要緊反映為Fe2O3+3H2O+3H2S-FC2S3+6H2O煤液化技術(shù)煤液化是將固體煤在適宜的條件下轉(zhuǎn)化為干凈的液體燃料和化工原料的進(jìn)程。煤和石油都是以碳和氫為要緊元素成份，不同的地方在于煤中氫元素含量只有石油的一半左右，分子量大約是石油的十倍或更高。因此從理論上講，旨在使煤轉(zhuǎn)化為液態(tài)人造石油的煤炭液化只需改變煤中氫元素的含量，即往煤中加氫使煤中的碳?xì)浔?11?15)降到接近石油的碳?xì)浔?6?8),使原煤中含氫少的高分子固體物轉(zhuǎn)化為含氫多的液、氣態(tài)化合物。水煤漿技術(shù)水煤漿是由煤、水和化學(xué)添加劑等通過必然的加工而制成的一種流體燃料。煤漿燃料是以細(xì)的煤粉同水或其他液體狀化合物調(diào)制而成的，能用作燃燒的燃料。煤水混合物即水煤漿作為燃料，從進(jìn)展的種類和用途上又可分為多種，如表所列。表水煤漿的種類和用途水煤漿種類水煤漿特征使用方式用途中濃度水煤漿50%煤、50%水管道輸送終端經(jīng)脫水供燃煤鍋爐高濃度水煤漿70%煤、29%水、1%添加劑泵送、霧化直接鍋爐燃料超細(xì)、超低灰煤漿煤粒度＜10間、灰分＜1%、濃度50%替代油燃料內(nèi)燃機(jī)直接燃用中、高灰煤泥漿煤灰分25%?50%濃度50%?65%泵送爐內(nèi)供燃煤鍋爐超純煤漿煤漿灰分很低直接燃料供燃油鍋爐、燃?xì)忮仩t原煤煤漿原煤就地、爐前制漿直接燃料燃煤鍋爐、工業(yè)爐窯固硫型水煤漿煤漿中加入固硫劑泵送爐內(nèi)可提高固硫率10%?20%環(huán)保型水煤漿55%煤、45%黑液、1%添加劑泵送、霧化脫硫效率顯著水煤漿在加工制備進(jìn)程中能夠達(dá)到部份脫灰乃至深度脫灰，也能夠脫除部份硫，這為在燃燒進(jìn)程中實(shí)現(xiàn)低污染排放提供了有利條件。水煤漿的燃燒溫度一樣比燃煤粉的溫度低100?200℃,有利于降低NOx的生成量和提高固硫率；采納霧矩燃燒方式有利于燃燒器和爐內(nèi)配風(fēng)的合理布置和調(diào)劑，使細(xì)粒的煤粉完全燃燒，降低煙塵的排放量等。因此燃用水煤漿在改善大氣環(huán)境方面有著龐大的潛力。第節(jié)燃煤電廠要緊脫硫技術(shù)一濕法煙氣脫硫技術(shù)濕法煙氣脫硫(WFDG)技術(shù)的特點(diǎn)是整個脫硫系統(tǒng)位于燃煤鍋爐煙道的結(jié)尾、除塵系統(tǒng)以后，脫硫進(jìn)程在溶液中進(jìn)行，脫硫劑和脫硫生成物均為濕態(tài)，其脫硫進(jìn)程的反映溫度低于

露點(diǎn)，因此脫硫以后的煙氣一樣需經(jīng)再熱才能從煙囪排出。濕法煙氣脫硫進(jìn)程是氣液反映，其脫硫反映速度快、脫硫效率高、鈣利用率高，在鈣硫比等于1時，可達(dá)到95%以上的脫硫效率，適合于大型燃煤電廠鍋爐的煙氣脫硫。目前世界上已開發(fā)的濕法煙氣脫硫技術(shù)，要緊有石灰石/石膏洗滌法、雙堿法、海水脫硫法、氨吸收法、氧化鎂法等。據(jù)國際能源機(jī)構(gòu)煤炭研究組織統(tǒng)計，濕法脫硫占世界安裝煙氣脫硫機(jī)組總?cè)萘康?5%，其中以石灰石/石膏法為主。石灰石/石膏濕法煙氣脫硫的進(jìn)程化學(xué)旁追 排氣 Q)CaSD圖氣液并流式濕法煙氣脫硫工藝流程簡圖在現(xiàn)有的煙氣脫硫工藝中，濕式石灰石/石膏洗滌工藝最為成熟，運(yùn)行靠得住性最高，應(yīng)用也最為普遍。該工藝分為自然氧化和強(qiáng)制氧化兩種，其要緊的區(qū)別是是不是在吸收塔部的漿液槽中通入空氣把亞硫酸鈣氧化成石膏（CaS04-2H20）。目前強(qiáng)制氧化工藝已成為優(yōu)先選擇的脫硫工藝，典型流程如下圖。從除塵器出來的煙氣一樣要通過一個熱互換器，然后進(jìn)入吸收塔，在吸收塔內(nèi)S02旁追 排氣 Q)CaSD圖氣液并流式濕法煙氣脫硫工藝流程簡圖由于石灰石脫硫劑中有Ca、Mg及其他物質(zhì)，煙氣中有C02、02、S02、HCl、N0「N2等氣體，飛灰中含有Na、K、Cl及其他物質(zhì)，因此用石灰石石漿液脫除煙氣中S02是一個十分復(fù)雜的體系。石灰石WFGD反映機(jī)理復(fù)雜，要緊反映為煙氣中的$02溶解于吸收液中，然后離解成H+和HS0-：3SJOSJ（叫）TOC\o"1-5"\h\zSO/、+HO（l）oH++HSO-O2H++SO2-2（aq） 2 3 3式為慢反映，是速度操縱進(jìn)程之一。在吸收塔底部的漿液槽中，HS0「被通入的空氣強(qiáng)制氧化為S02-：4HSO-++OfSO2-+H+ （）\o"CurrentDocument"3 2 2 4該氧化反映要求PH值小于。在自然氧化工藝中，HS0「氧化不完全，在漿液槽中HS03-和S0/-等組成的緩沖漿液系統(tǒng)。

()石灰石溶解度是超級低的（"m3）,其溶解反映式是:()CaCO3oCa2++COj在漿液中，H+與部份溶解的石灰石反映：TOC\o"1-5"\h\zH++SO2-+Ca2++CO2-+2HO今4 3 2CaSO4+2H2O+HCO3-石膏的產(chǎn)生使石灰石進(jìn)一步溶解，同時H+和HCO「結(jié)合產(chǎn)生COJDH2O：\o"CurrentDocument"H++HCO-oCO（aq）+HO （）3 2 2CO2Qq）fCO2（g） （）漿液槽中是由石灰石、碳酸氫鈣和石膏等組成的漿狀混合物，其部份被強(qiáng)制循環(huán)，部份作為產(chǎn)物排出，同時補(bǔ)充新鮮的石灰石漿液以維持PH值的穩(wěn)固。以上反映要緊在吸收塔和漿液槽中發(fā)生，其物理和化學(xué)進(jìn)程用以下總反映式表示：SO（g）+CaCO（s）+1O（g）+2HO（l）—2 3 2 2 2CaSO4?2H2O（s）+CO2（g） （）濕法煙氣脫硫的要緊阻礙因素（一）沿吸收塔脫硫率在50℃、、和L/G=m3（標(biāo)）條件下，沿吸收塔列位置的$。2的脫硫率沿塔而增加，在塔底5m處的脫硫效率為70%。增加脫硫塔的高度，能夠提高脫硫效率。（二）L/G比的阻礙M.S1S15.5 16 16.5 17泄氣比?L/I3液化比（L/G）是一個重要的WFGD操作參數(shù)。圖的實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明脫硫率隨L/G的增加而增加，專門是在L/G較低的時候，其阻礙更顯著，增大L/G比，氣相和液相的傳質(zhì)系數(shù)提高，從而有利于SO2的吸收，可是停留時刻隨L/GM.S1S15.5 16 16.5 17泄氣比?L/I3（三）PH值的阻礙漿液槽中漿液PH值對脫硫效率的阻礙，脫硫效率隨PH值的升高而提高。低圖沿脫硫塔脫硫率的變化 PH值有利于石灰石的溶解，HSO-的氧化和石膏的結(jié)晶，可是高PH值有利于$02的吸收。PH值關(guān)于WFGD的阻礙是超級復(fù)雜和重要的。工業(yè)WFGD運(yùn)行結(jié)果說明較低的PH值可降低堵塞和結(jié)垢的風(fēng)險。因此，在石灰石/石膏濕法煙氣脫硫中，PH值操縱在?較適宜。（四）煙氣溫度的阻礙實(shí)際運(yùn)行進(jìn)程中，機(jī)組負(fù)荷轉(zhuǎn)變較頻繁，F(xiàn)GD入口煙溫也會隨之波動，對脫硫率有必然的阻礙。理論上，進(jìn)入脫硫塔的煙氣溫度較低，越利于S02氣體溶于漿液，形成HSO「因此高溫的原煙氣先通過氣-氣加熱器降溫后進(jìn)入脫硫塔有利于S02的吸收，實(shí)際運(yùn)行結(jié)果也證明這一點(diǎn)。例如某脫硫塔中，處置入口煙氣SO/濃度和氧量大體不變的工況下，當(dāng)進(jìn)入脫硫塔煙溫為96℃時，脫硫率為%；當(dāng)煙氣溫度升到103c時，脫硫率下降至%。（五）煤質(zhì)的阻礙由于燃煤品質(zhì)不同，煤中所含的微量物質(zhì)也不同，某些燃煤煙氣中HCl、HF含量較高，由于脫硫塔內(nèi)漿液濃度在20%左右，HCl、HF就會溶解于漿液中而使F-、Cl-含量增加，從而阻礙石灰石漿液對S02吸收，阻礙PH值的測量。（六）吸收劑的選擇①高效吸收劑在此刻運(yùn)行的所有濕法煙氣脫硫系統(tǒng)中，70%用石灰石作吸收劑，16%用石灰，12%用其他吸收劑。石灰石比石灰廉價，可是通過特殊處置的石灰能顯著降低吸收塔、泵及其它部件的投資，抵消了石灰的高本錢。在吸收劑中加入鎂能提高脫硫率，降低能耗。它減少了吸收塔的尺寸，在低L/G比情形下運(yùn)行，能夠有效地降低本錢。②有機(jī)緩沖劑緩沖劑是一種化學(xué)物質(zhì)，這種物質(zhì)在溶液中加入少量的酸或堿都能維持溶液PH值的大體穩(wěn)固。濕法脫硫中利用了多種化學(xué)添加劑，要緊分為有機(jī)緩沖劑和氧化抑制劑。有機(jī)緩沖劑用來提高脫硫性能和運(yùn)行靈活性，氧化抑制劑用來抑制自然氧化，使石膏不結(jié)垢。另外，對晶體成長調(diào)劑劑和防侵蝕劑也進(jìn)行了研究。緩沖劑的利用還能夠提高WFGD系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)固性和靈活性。另外，利用緩沖劑能減小新脫硫系統(tǒng)吸收塔的尺寸。Petzel指出，添加甲醛能使吸收塔更緊湊，減少對空間的要求，同時使L/G比減小20%?25%,降低循環(huán)泵的能耗。脫硫產(chǎn)物的處置和綜合利用(1)脫硫產(chǎn)物的化學(xué)成份石灰石/石膏濕法脫硫工藝中，從吸收塔排出的石膏通過旋流分離、洗滌和真空脫水后，取得含有10%左右游離水的石膏，石膏晶體的粒徑為1?250Pm，要緊集中在30?60um,晶形要緊為立方形和棒形。在脫硫裝置正常運(yùn)行時產(chǎn)出的脫硫石膏顏色近乎白色，當(dāng)除塵器運(yùn)行不穩(wěn)固、帶進(jìn)較多的飛灰等雜質(zhì)時，顏色發(fā)灰。當(dāng)石灰石的純度較高時，脫硫石膏的純度一樣在90?95%之間，含堿低，有害雜質(zhì)較少。脫硫石膏的要緊成份和石膏一樣，都是二水硫酸鈣晶體。其物理化學(xué)性質(zhì)與天然石膏大體相同，但作為一種工業(yè)副產(chǎn)物石膏，它具有再生石膏的一些特點(diǎn)，與天然石膏有必然的不同。表為脫硫石膏與天然石膏的成份比較。從表中能夠看出，脫硫石膏的要緊成份與天然石膏相似，質(zhì)量比磷石膏更好。表脫硫石膏與天然石膏、磷石膏化學(xué)成份對照類別SiO2AlOFeOCaOMgONaOK2OSO結(jié)晶水天然石膏脫硫石膏1脫硫石膏2磷石膏 2—3— 2—3-0,40 3 (2)脫硫石膏的綜合利用石膏是一種低硬度礦物，純凈時為白色。隨著國內(nèi)煙氣脫硫工程的陸續(xù)投建，F(xiàn)GD石膏已成為已成為一種重要的再生資源。若是對FGD石膏加以合理利用，能夠沖抵脫硫裝置運(yùn)行的部份本錢，為電力企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)利益，有利于推動脫硫事業(yè)的進(jìn)展。關(guān)于FGD石膏的利用途徑有以下方面。①作為水泥緩凝劑組分在水泥生產(chǎn)中，必需加入CaSO作為調(diào)劑凝結(jié)速度的原料，一樣占成品水泥質(zhì)量的3%?45%。其特點(diǎn)是不在加工或簡易加工就可直接加在水泥生產(chǎn)流程中。②作為加氣混凝土的原料灰沙加氣混凝土和煤粉灰加氣混凝土生產(chǎn)中均要加入總質(zhì)量約3%的二水石膏，以提高產(chǎn)品強(qiáng)度和體積穩(wěn)固性。比之于用天然石膏能夠減少破碎、磨細(xì)的工藝設(shè)備，降低生產(chǎn)本錢。③作為生產(chǎn)硫酸鉀的原料硫酸鉀是用于蔬菜、水果、煙葉等農(nóng)作物的重要肥料，此種肥料以前多是從國外入口。硫酸鉀的副產(chǎn)物是CaCO3,又能夠代替石灰石粉在煙氣脫硫中再次利用，節(jié)約了部份石灰石粉購買費(fèi)，此種利用途徑正在呈擴(kuò)大趨勢。④FGD石膏生產(chǎn)石膏板因?yàn)槭嘀破纺軌蜻m應(yīng)居室環(huán)境的濕度轉(zhuǎn)變起到調(diào)劑濕度的作用，國際上大量而普遍地利用化學(xué)石膏如FGD石膏作為建筑材料，因?yàn)樗哂匈|(zhì)量輕，隔音、隔熱性能好，防火，加工性好，裝飾性好，施工速度快，生產(chǎn)能耗低，無收縮性，吸音成效好，抗沖擊能力較強(qiáng)等優(yōu)勢。用于生產(chǎn)建筑石膏是FGD石膏的最要緊用途。第節(jié)其他濕法煙氣脫硫技術(shù)海水煙氣脫硫技術(shù)海水煙氣脫硫技術(shù)是利用海水的天然堿度來脫除煙氣中的so2。該技術(shù)不產(chǎn)生任何廢棄物，具有技術(shù)成熟、工藝簡單、系統(tǒng)運(yùn)行靠得住、脫硫效率高和投資運(yùn)行費(fèi)用較低等特點(diǎn)，在一些沿海國家和地域取得日趨普遍的應(yīng)用。由于雨水將路上巖層的堿性物質(zhì)帶到海中，天然海水含有大量的可溶性鹽，其中要緊成份是氯化鈉和硫酸鹽，及必然量的可溶性碳酸鹽。海水通常呈堿性，自然堿度約為?L,這使得海水具有天然的酸堿緩沖能力及吸收SO2的能力。海水脫硫工藝是用海水吸收煙氣中的so2,再用空氣強(qiáng)制氧化為無害的硫酸鹽而溶于海水中，而硫酸鹽是海水的天然成份。經(jīng)脫硫后流回海洋的海水，其硫酸鹽成份只略微提高，當(dāng)離開排放口必然距離后，這種濃度的不同就會消失。雙堿法煙氣脫硫技術(shù)雙堿法煙氣脫硫工藝是為了克服石灰石/石膏法容易結(jié)垢的缺點(diǎn)而進(jìn)展起來的。它先用堿金屬鹽類如NaOH、Na2cO3、NaHCO「Na2sO3等的水溶液吸收SO『然后在另一石灰反映器頂用石灰或石灰石將吸收so2后的溶液再生，再生后的吸收液再循環(huán)利用，最終產(chǎn)物以亞硫酸鈣和石膏的形式析出。與石灰石或石灰濕法相較，鈉堿雙堿法原那么上具有如下優(yōu)勢：①用NaOH脫硫，循環(huán)水大體上是NaOH的水溶液，在循環(huán)進(jìn)程中對水泵、管道、設(shè)備均無侵蝕與堵塞現(xiàn)象，便于設(shè)備運(yùn)行與保養(yǎng)；②吸收劑的再生和脫硫渣的沉淀發(fā)生在吸收塔外，減少了塔內(nèi)結(jié)垢的可能性，因此能夠用高效的板式塔或填料塔代替目前普遍利用的噴淋塔，從而減小吸收塔的尺寸及操作液氣比，降低脫硫本錢；③脫硫效率高，一樣在90%以上，缺點(diǎn)是Na2c03氧化副反映物Na2s04較難再生，需不斷向系統(tǒng)補(bǔ)充NaOH或Na2c03而增加堿的消耗量，另外，Na2c04的存在也將降低石膏的質(zhì)量。氨法煙氣脫硫技術(shù)氨是一種良好的堿性吸收劑，其堿性強(qiáng)于鈣基吸收劑。用氨吸收煙氣中的$02是氣液或氣氣相反映，反映速度快，吸收劑利用率高，吸收設(shè)備體積可大大減小。另外，其脫硫副產(chǎn)品硫酸銨在某些地域可作為農(nóng)用肥料。濕法氨水脫硫工藝包括一臺處置煙氣的裝置，經(jīng)除塵的煙氣先通過熱互換器，從上方進(jìn)入洗滌塔，與氨氣并流而下，氨水落入池中，用泵抽入吸收塔內(nèi)循環(huán)噴淋煙氣。煙氣那么經(jīng)除霧器后進(jìn)入另一臺洗滌塔脫除$0」以后在進(jìn)入一座高效洗滌塔，將殘余的鹽溶液洗滌出來，最后經(jīng)熱互換器加熱后的清潔煙氣排入煙囪。該工藝的要緊技術(shù)特點(diǎn)是：①脫硫效率高，能知足任何本地的環(huán)保要求；對煙氣條件轉(zhuǎn)變適應(yīng)性強(qiáng)；②副產(chǎn)物為直徑?的硫酸銨晶體，在某些地域可作肥料；③整個系統(tǒng)不產(chǎn)生廢水或廢渣；④能耗低；⑤對平安運(yùn)行有高靠得住性和適用性。氧化鎂法煙氣脫硫技術(shù)氧化鎂法脫硫技術(shù)的工藝為：90%通過325目篩的氧化鎂在熟化罐中配置成濃度為20%?25%的氫氧化鎂漿液，由漿液泵打入吸收塔內(nèi)。燃煤鍋爐煙氣由增壓風(fēng)機(jī)送入吸收塔。該塔為垂直、循環(huán)、對流且裝有格柵的吸收塔。塔內(nèi)的一組噴淋母管將吸收漿液采納液柱式噴入煙氣中。吸收塔下部的漿液槽內(nèi)的氧化系統(tǒng)將反映生成的HS0-氧化成S0-,然后與氫氧3 4化鎂漿液反映生成MgS04漿液。在噴淋母管下面的格柵加速了煙氣流在噴淋塔內(nèi)的$02脫除反映。凈煙氣將通過除霧器，以除去所含的水滴，經(jīng)升溫后由煙囪排入大氣，吸收塔排出的產(chǎn)物漿液在氧化槽中，未氧化的MgS03被進(jìn)一步氧化成MgS04,同時在氧化槽內(nèi)進(jìn)行PH值調(diào)整，在槽中加助濾劑(硅藻土)后泵入真空或壓力式懸浮固體過濾設(shè)備進(jìn)行過濾和脫水，廢水進(jìn)入處置系統(tǒng)。氧化鎂工藝與其他工藝比起來有如下顯著的優(yōu)勢：①初期投資低，與石灰石/石膏工藝比較，氧化鎂工藝更簡單的系統(tǒng)配置，設(shè)備數(shù)量大大減少，初期投資低；②保護(hù)簡易，從系統(tǒng)中排出的MgS0在水中有較高可溶解性，因此可不能顯現(xiàn)結(jié)垢問題；③相等的運(yùn)行本錢，4與石灰石/石膏工藝相較，由于所采納的設(shè)備數(shù)較少，氧化鎂工藝的電能消耗較低，這將與略高的吸收劑消花費(fèi)用抵消；④平安運(yùn)行，氧化鎂作為反映吸收劑操作起來簡易而平安。有機(jī)酸鈉/石膏法煙氣脫硫技術(shù)該方式是用有機(jī)酸鈉吸收液吸收煙氣中的$02后，吸收液那么用石灰石還原為有機(jī)酸鈉再循環(huán)利用，同時取得副產(chǎn)品石膏。煙氣由吸收塔底部進(jìn)入，脫除S0后的清潔煙氣經(jīng)除霧后由吸收塔頂部排出，而脫除2S02后的吸收液送至再生反映器，通過加入石灰石和強(qiáng)制氧化空氣使之還原為有機(jī)酸鈉，再循環(huán)利用，同時取得石膏。該反映進(jìn)程如下：SO2+RCOONa+H2O-NaHSO3+RCOOH ()- 1_ 2 NaHSO+-O+RCOONafNaSO+RCOOH()2 2 2 2 4Na2so4+CaCO3+H2O+2RCOOH-CaSO?2HO+CO+2RCOONa()有機(jī)酸鈉/石膏脫硫工藝的特點(diǎn)是：①節(jié)能，利用高吸收率的有機(jī)酸鈉吸收液，循環(huán)量小，可大大節(jié)省電力消耗；②用廉價的石灰石做鈣源，運(yùn)行費(fèi)用低；③該工藝系統(tǒng)裝置簡單，由吸收塔、反映槽、分離機(jī)和石灰石供給裝置組成，操作簡單；④脫硫率高，由弱酸和強(qiáng)堿組成的有機(jī)鹽溶液，具有良好的PH緩沖性能，在循環(huán)中能有效地吸收煙氣中的SO/脫硫率可達(dá)99%以上；⑤無廢水排出，依照廢氣條件及其他因素，可做到脫硫裝置本體無廢水排出及二次污染；⑥普遍的適用性，該系統(tǒng)不受煙氣中的氧氣濃度的阻礙，關(guān)于燃料的適應(yīng)性好，可用于燃燒重油、煤、瀝青等的鍋爐及工業(yè)鍋爐，脫硫效率均較高。膜法煙氣脫硫工藝膜凈化法是利用固體膜或液體膜作為一種滲透介質(zhì)，廢氣中各組分由于分子量大小不同或荷電、化學(xué)性質(zhì)不同，透過膜的能力不同，而得以分離開來，從而達(dá)到脫除有害物或回收有價值組分的目的。用膜法從合成氨弛放氣中回收氫，可取得90%左右的純氫，回收率達(dá)到80%，返回供合成氨利用。膜法煙氣脫硫的工作原理是兩個流動相通過量孔膜進(jìn)行接觸，煙氣中的$。2和(3。2可通過膜孔進(jìn)入堿性溶液，并與該溶液中的吸收劑反映而被吸收，而煙氣中的O2、n2等其他氣體被截留在氣相中。由于膜是憎水性的，液體不能通過膜滲透到氣相。在膜分離器中，堿性Na2sO3或NaOH與溶解后的SO2反映生成亞硫酸氫鈉。亞硫酸氫鈉可通過與WellmanLord工藝相同的方式，即加熱解吸放出SO2,使吸收劑再生，解吸出來的so2可加工成液體so2、硫磺或硫酸。亞硫酸氫鈉另一個供選擇的再生方式是電滲析法。電滲析是以電位差為推動力，利用離子互換膜的選擇透過特性使溶液中的離子做定向移動，以達(dá)到脫除或富集電解質(zhì)的膜分離操作。微生物法煙氣脫硫工藝最近幾年來，國外已著手研究利用生物技術(shù)進(jìn)行煙氣脫硫，研制Ybio-fgd煙氣脫硫裝置。其中先利用厭氧菌種將硫酸鹽還原為硫化氫，再經(jīng)