烟气脱硫技术概述

电子束法烟气脱硫技术去除废气中硫氧化物和氮氧化物的过程，大体可由以下三个步骤完成：

A)自由基生成

燃煤烟气一般由N2、O2、水蒸汽及CO2等主要成分和SO2、NOx等微量成分组成。用电子束照射时,电子束能量大部分被氮、氧、水蒸汽吸收,生成大量的反应活性极强的各种自由基(OH自由基、O原子、HO2自由基、N自由基)。 B)SO2和NOx的氧化

排烟中的SO2和NOx被经电子束照射后而生成的OH自由基，O原子和HO2氧化生成硫酸(H2SO4)和硝酸(HNO3)。 C)硫铵和硝铵的生成

硫氧化物和氮氧化物被自由基氧化而生成的硫酸和硝酸，与预先喷入的气态氨(NH3)起中和反应，就生成硫铵[(NH4)SO4]和硝铵(NH4NO3)的粉状微粒。如有未反应的残余SO2和NH3，在上述生成微粒的表面再进行热化学反应，SO2和NH3的一部分就生成了硫铵。 烟气经电子束照射后,各组分浓度随时间变化及生成硫铵及硝铵的流程示于图2。从图2可见,整个反应完成所需时间仅为1s左右。

电子束法烟气脱硫技术的工艺流程

电子束法烟气脱硫工艺大致由烟气预除尘、烟气加湿冷却、喷氨、电子束照射、副产品收集、副产品处置六道工序组成。电子束烟气处理流程示于图3。

锅炉排出的约130℃的烟气经静电除尘后,一部分直接进入烟囱排放,待处理的部分烟气进入冷却塔。在冷却塔中通过喷射冷却水,使烟气温度降到适于脱硫脱硝的温度(65℃)。烟气露点通常为50℃,冷却水在塔内完全被气化,一般不会产生需进一步处理的废水。根据SO2、

NOx浓度及所设定的脱除率,向反应器中注入化学计量的氨。烟气在反应器中被电子束照射,使SO2、NOx氧化,生成硫酸和硝酸,并与注入的氨中和,生成硫铵和硝铵。用干式静电除尘器捕集这些副产品微粒,净化后的烟气由引风机升压并与未处理的烟气混合升温后排入烟囱。

电子束法烟气脱硫技术的工艺特点

优点：

(1)占地面积少。该技术相对湿式烟气脱硫工艺减少了污水处理设施，占地面积大大减少。

(2)吸收剂液氨对钢铁企业而言较易获得。该技术使用的脱硫吸收剂是液氨，而钢铁企业焦化工序要产生大量的剩余氨水并能生产液氨供其使用。如能进行更深入的研究，用氨水替代液氨做为吸收剂，其效益将更加明显。

(3)副产品运用空间较脱硫石膏大。我国目前采用的烟气脱硫技术主要是湿式石灰石一石膏法工艺和设备。这一技术虽然对减轻烟气中的以万污染起到了一定的作用，但是同时又产生了副产品硫化石膏。湿式石灰石一石膏法设备每处理lt外产生脱硫石膏2.7t。预计到2010年，我国堆存的脱硫石膏和其他石膏副产品将超过l亿t。由于脱硫石膏质地松散，其优点无法与矿石膏相比，而我国除浙江、福建、黑龙江3省外的所有地区都有非常丰富的天然石膏资源，已探明的天然石膏资源大约为570亿t。所以导致脱硫石膏被抛弃处理，占了上百万亩的土地。而电子束脱硫的副产品是硫酸铰，硫酸按不仅工业用途较广，且是一种运用较广的氮肥。

(4)较石灰石一石膏法少排CO2。调查表明，湿式石灰石一石膏法烟气脱硫技术处理lt处要排放0.7tCO2。以我国现在消耗含硫矿物的总量计算，采用这种方法除硫，每年要新增加CO2几千万吨，远超过大自然光合作用和海水吸收淡化的能力，CO2在地球表面超量沉积，将导致温室效应增强。而EBA法不存在CO2排放问题。

(5)脱硝。据国家环保总局发布的《2003年中国环境状况公报》，所有统计城市NO2年均浓度虽均达到二级标准，但北京、广州等城市NO浓度逐年增高。虽然我国现行排放标准未规定氮氧化物的排放标准，但从长远来看，脱硝必将提上议事日程。EBA法在脱硫的同时

可脱硝，这将成为烟气脱硫技术的一个发展趋势。

(6)设备的国产化率较高。除电子束发生装置外，其他设备国内均能生产且多为定型产品。 缺点：

(l)技术成熟度较湿式石灰石一石膏技术差。美、德、日的电站脱硫机组80%以上应用湿式石灰一石膏技术，而我国目前建成的脱硫机组也以湿式石灰石一石膏法为主。由于EBA法于20世纪卯年代才开发成功，技术的可靠性尚需更广阔的空间和时间的考验。

(2)投资较高。主要由于电子束发生装置的费用太高，如国内能解决电子束发生装置的制造问题，其投资将会大幅度降低，且国产化率可达100%。

石灰石——石膏法烟气脱硫工艺

石灰石——石膏法脱硫工艺是世界上应用最广泛的一种脱硫技术，日本、德国、美国的火力发电厂采用的烟气脱硫装置约90%采用此工艺。

它的工作原理是：将石灰石粉加水制成浆液作为吸收剂泵入吸收塔与烟气充分接触混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及从塔下部鼓入的空气进行氧化反应生成硫酸钙，硫酸钙达到一定饱和度后，结晶形成二水石膏。经吸收塔排出的石膏浆液经浓缩、脱水，使其含水量小于10%，然后用输送机送至石膏贮仓堆放，脱硫后的烟气经过除雾器除去雾滴，再经过换热器加热升温后，由烟囱排入大气。由于吸收塔内吸收剂浆液通过循环泵反复循环与烟气接触，吸收剂利用率很高，钙硫比较低，脱硫效率可大于95%。

磷铵肥法烟气脱硫工艺

磷铵肥法烟气脱硫技术属于回收法，以其副产品为磷铵而命名。该工艺过程主要由吸附(活性炭脱硫制酸)、萃取(稀硫酸分解磷矿萃取磷酸)、中和(磷铵中和液制备)、吸收(磷铵液脱硫制肥)、氧化(亚硫酸铵氧化)、浓缩干燥(固体肥料制备)等单元组成。 它分为两个系统：

烟气脱硫系统——烟气经高效除尘器后使含尘量小于200mg/Nm3，用风机将烟压升高到7000Pa，先经文氏管喷水降温调湿，然后进入四塔并列的活性炭脱硫塔组(其中一只塔周期性切换再生)，控制一级脱硫率大于或等于70%，并制得30%左右浓度的硫酸，一级脱硫后的烟气进入二级脱硫塔用磷铵浆液洗涤脱硫，净化后的烟气经分离雾沫后排放。

肥料制备系统——在常规单槽多浆萃取槽中，同一级脱硫制得的稀硫酸分解磷矿粉(P2O5含量大于26%)，过滤后获得稀磷酸(其浓度大于10%)，加氨中和后制得磷氨，作为二级脱硫剂，二级脱硫后的料浆经浓缩干燥制成磷铵复合肥料。

海水脱硫工艺

海水脱硫工艺是利用海水的碱度达到脱除烟气中二氧化硫的一种脱硫方法。在脱硫吸收塔内，大量海水喷淋洗涤进入吸收塔内的燃煤烟气，烟气中的二氧化硫被海水吸收而除去，净化后的烟气经除雾器除雾、经烟气换热器加热后排放。吸收二氧化硫后的海水与大量未脱硫

的海水混合后，经曝气池曝气处理，使其中的SO32-被氧化成为稳定的SO42-，并使海水的PH值与COD调整达到排放标准后排放大海。海水脱硫工艺一般适用于靠海边、扩散条件较好、用海水作为冷却水、燃用低硫煤的电厂。海水脱硫工艺在挪威比较广泛用于炼铝厂、炼油厂等工业炉窑的烟气脱硫，先后有20多套脱硫装置投入运行。近几年，海水脱硫工艺在电厂的应用取得了较快的进展。此种工艺最大问题是烟气脱硫后可能产生的重金属沉积和对海洋环境的影响需要长时间的观察才能得出结论，因此在环境质量比较敏感和环保要求较高的区域需慎重考虑。

旋转喷雾干燥烟气脱硫工艺

喷雾干燥法脱硫工艺以石灰为脱硫吸收剂，石灰经消化并加水制成消石灰乳，消石灰乳由泵打入位于吸收塔内的雾化装置，在吸收塔内，被雾化成细小液滴的吸收剂与烟气混合接触，与烟气中的SO2发生化学反应生成CaSO3,烟气中的SO2被脱除。与此同时，吸收剂带入的水分迅速被蒸发而干燥，烟气温度随之降低。脱硫反应产物及未被利用的吸收剂以干燥的颗粒物形式随烟气带出吸收塔，进入除尘器被收集下来。脱硫后的烟气经除尘器除尘后排放。为了提高脱硫吸收剂的利用率，一般将部分除尘器收集物加入制浆系统进行循环利用。该工艺有两种不同的雾化形式可供选择，一种为旋转喷雾轮雾化，另一种为气液两相流。 喷雾干燥法脱硫工艺具有技术成熟、工艺流程较为简单、系统可靠性高等特点，脱硫率可达到85%以上。该工艺在美国及西欧一些国家有一定应用范围(8%)。脱硫灰渣可用作制砖、筑路，但多为抛弃至灰场或回填废旧矿坑。

烟气循环流化床脱硫工艺

烟气循环流化床脱硫工艺由吸收剂制备、吸收塔、脱硫灰再循环、除尘器及控制系统等部分组成。该工艺一般采用干态的消石灰粉作为吸收剂，也可采用其它对二氧化硫有吸收反应能力的干粉或浆液作为吸收剂。

由锅炉排出的未经处理的烟气从吸收塔(即流化床)底部进入。吸收塔底部为一个文丘里装置，烟气流经文丘里管后速度加快，并在此与很细的吸收剂粉末互相混合，颗粒之间、气体与颗粒之间剧烈磨擦，形成流化床，在喷入均匀水雾降低烟温的条件下，吸收剂与烟气中的二氧化硫反应生成CaSO3和CaSO4。脱硫后携带大量固体颗粒的烟气从吸收塔顶部排出，

进入再循环除尘器，被分离出来的颗粒经中间灰仓返回吸收塔，由于固体颗粒反复循环达百次之多，故吸收剂利用率较高。

此工艺所产生的副产物呈干粉状，其化学成分与喷雾干燥法脱硫工艺类似，主要由飞灰、CaSO3、CaSO4和未反应完的吸收剂Ca(OH)2等组成，适合作废矿井回填、道路基础等。 典型的烟气循环流化床脱硫工艺，当燃煤含硫量为2%左右，钙硫比不大于1.3时，脱硫率可达90%以上，排烟温度约70℃。此工艺在国外目前应用在10~20万千瓦等级机组。由于其占地面积少，投资较省，尤其适合于老机组烟气脱硫。

氨水洗涤法脱硫工艺

该脱硫工艺以氨水为吸收剂，副产硫酸铵化肥。锅炉排出的烟气经烟气换热器冷却至90~100℃，进入预洗涤器经洗涤后除去HCI和HF，洗涤后的烟气经过液滴分离器除去水滴进入前置洗涤器中。在前置洗涤器中，氨水自塔顶喷淋洗涤烟气，烟气中的SO2被洗涤吸收除去，经洗涤的烟气排出后经液滴分离器除去携带的水滴，进入脱硫洗涤器。在该洗涤器中烟气进一步被洗涤，经洗涤塔顶的除雾器除去雾滴，进入脱硫洗涤器。再经烟气换热器加热后经烟囱排放。洗涤工艺中产生的浓度约30%的硫酸铵溶液排出洗涤塔，可以送到化肥厂进一步处理或直接作为液体氮肥出售，也可以把这种溶液进一步浓缩蒸发干燥加工成颗粒、晶体或块状化肥出售。