干法_半干法_钙基_烟气脱硫技术研究进展及趋势_赵旭东

干法、半干法(钙基)烟气脱硫技术研究进展及趋势赵旭东1,高继慧2,吴少华2,秦裕琨2(1.清华大学热能工程系,北京100084;2.哈尔滨工业大学能源科学与工程学院,黑龙江哈尔滨150001)摘要:论述了用钙基吸着剂脱硫的干法、半干法烟气脱硫技术的最新进展和工业化应用现状,通过技术分析可以看出,无论干法还是半干法脱硫技术,都包括脱硫产物和飞灰的再循环利用;干态CaO应首先与水反应后生成溶液,才能与烟气中的SO2充分进行反应,并分析了水在脱硫过程中的重要性。结合作者脱硫工程实践经验,论述了工业化过程中需要进一步注意和研究的关键问题。关键词:干法;半干法;钙基吸着剂;烟气脱硫中图分类号:X701.3文献标识码:A文章编号:1005-9954(2003)04-0064-04烟气脱硫技术可分为湿法、干法、半干法三大类。湿法烟气脱硫技术(WFGD),虽然脱硫效率高,但工艺复杂、一次性投资大、运行费用高、占地面积大。而干法、半干法烟气脱硫的脱硫产物为干粉状,可很好的克服湿法脱硫的一些问题和不足。随着工艺技术的研究开发,特别是循环流化床烟气脱硫技术的发展,干法、半干法烟气脱硫越来越受到人们的广泛关注,现已成为国内烟气脱硫技术研究的一个热点。1干法烟气脱硫工艺技术分析及进展干法烟气脱硫技术(DFGD)是采用粉状脱硫剂在干态下与燃煤产生的SO2反应,去除烟气中SO2的。由于反应无液相介入,产物为干粉状,因此不产生废水、腐蚀等问题。但干粉状的钙基吸着剂对SO2的吸收、吸附速度慢,钙基吸着剂利用率低。如炉内喷钙脱硫技术脱硫效率只有20%—30%。为此国外相继开发了炉内喷钙炉后增湿活化工艺,如LIFAC技术、LIMB技术、NID多组分脱硫技术及CoolSide(冷侧)烟气脱硫技术等。国内清华大学、东南大学、哈尔滨电站设备成套设计研究所等也开展了深入的研究,如清华大学的中温干法烟气脱硫和蒸汽活化技术[1]。LIFAC和LIMB工艺[2]是比较典型的炉内喷钙炉后增湿活化脱硫技术。LIFAC工艺是在炉内喷钙的基础上,在空气预热器与除尘器之间,增加增湿活化反应器,将未反应的CaO增湿生成Ca(OH)2,进行第二次脱硫反应,提高脱硫效率,同时采用脱硫灰再循环,以提高脱硫剂的利用率[3—4]。该工艺流程简单、设备体积小、投资省,已经在芬兰、加拿大、美国、俄罗斯等国投入商业运行。我国江苏省南京下关电厂(2×125MW)和浙江省钱清电厂(123MW)的脱硫系统都引进了这种技术[5],但其脱硫效率难以达到85%,而且需要改动原有炉膛,推广应用受到局限。在LIFAC工艺中,我们注意到有50%以上的SO2去除率是在锅炉尾部的增湿活化器中完成的,由此可见,增湿活化器是该工艺的心脏部分。美国的CoolSide技术,就是在空气预热器出口的烟气中,直接喷入干态吸收剂,再进行烟气增湿,脱硫效率可达75%。因此,我们应该开发锅炉尾部直接喷钙基吸着剂[Ca(OH)2或CaO]的增湿活化技术,进一步完善干灰再循环系统,以提高活化反应器的脱硫效率。ALSTOM公司研究开发的NID烟气脱硫装置是把除尘器捕集下来的飞灰与新补充的脱硫剂充分混合、增湿,制成含湿吸收剂颗粒,然后注入除尘器入口烟道,使之均匀分布在热态烟气中去除SO2,以提高脱硫效率和脱硫剂的利用率,脱硫效作者简介:赵旭东(1970—),男,博士,研究方向为大气污染控制、清洁燃烧技术、多相流动与反应,现在清华大学热能工程系,电话:(010)82390384(O),13520501182,E-mail:zhaoxudong@tsinghua.org.cn。第31卷第4期2003年8月化学工程CHEMICALENGINEERING(CHINA)Vol.31No.4Aug.2003率达85%。我国浙江菲达公司购买了NID脱硫的技术许可证,并在巨化集团热电厂的70MW燃煤锅炉上建造了一套装置[6]。2半干法烟气脱硫工艺技术分析及进展半干法烟气脱硫(SDFGD)是以雾化的乳状吸收剂与烟气中的SO2反应,同时利用烟气自身的热量蒸发吸收液的水分,使最终产物为干粉状。该技术综合了湿法和干法烟气脱硫技术的优点,与湿式石灰石/石灰-石膏法烟气脱硫相比,投资省、工艺简单,能耗仅相当于湿式烟气脱硫装置的25%,而且无腐蚀、结垢等问题。当钙硫摩尔比为1.2时,脱硫效率达80%以上。旋转喷雾干燥烟气脱硫技术(SDA)最早由丹麦NIRO公司于20世纪70年代开发。该工艺将石灰浆液通过高速旋转的喷雾装置,雾化成很细的液滴,在吸收塔内与烟气中的SO2进行混合与反应,同时雾化后的石灰浆液滴受热蒸发,形成干粉状脱硫产物与飞灰一起排出,经除尘器除尘后由烟囱排放。为了提高脱硫剂的利用率,最新改进的SDA装置还增加了再循环灰系统[7]。SDA工艺特点是石灰浆液滴雾化非常细,分布