能源科学与技术展望(2)

Na2CO3+SO2→Na2SO3+CO2

2NaOH+SO2→Na2SO3+H2O

Ca(OH)2+Na2SO3+H2O→NaOH+CaSO3 H2O

Ca(OH)2+Na2SO3+1/2O2+2H2O→2NaOH+2CaSO4 H2O

双碱法的优点有：钠基吸收液吸收SO2的速度快，脱硫效率高；吸收剂在系统中不会产生沉淀物，吸收剂的再生和脱硫渣的沉淀发生在吸收塔以外，避免了吸收塔内部的堵塞和磨损，运行可靠性高，运行费用较低；对脱硫除尘一体化技术而言，可提高再生剂的利用率。其缺点是在吸收系统后多了一道工序，增加了投资费用，副产物Na2SO4的再生较难,降低了石膏质量。

(6) 湿式镁法烟气脱硫技术

湿法镁法烟气脱硫工艺的基本原理与石灰石石膏法类似，不过使用了Mg代替Ca作为脱硫剂，该方法将MgO粉末加水熟化后生成Mg(OH)2浆液，以此吸收烟气中的S02。该方法的副产物为含水亚硫酸镁和硫酸镁。这种方法已在台湾、日本、东南亚等地区得到了广泛应用。近年来，湿式镁法在我国也得到了较快发展，尤其在中小型热电行业中，该方法以其优越的经济性和实用性，占据了一定的市场份额，具有广阔的应用前景[12，13]。

传统湿式镁法脱硫工艺的主要副产物为硫酸镁，可以作为复合肥料。在此基础上,着眼于副产物的循环利用，循环湿式镁法脱硫工艺得到了较快发展。该过程通过控制合适的操作条件，使脱硫后的产物稳定在亚硫酸镁阶段，然后将其在高温下热解为氧化镁和高浓度的二氧化硫，其中前者作为脱硫剂循环利用，而后者可用于硫酸厂生产硫酸。该法能还原90%~95%的氧化镁，可节省大部分脱硫剂的消耗，镁、硫资源的合理利用使该法具有良好的经济效益。

湿式镁法烟气脱硫工艺的优点是技术成熟、运行可靠、脱硫效率高，一般情况下可达95%—98%；另一方面其投资低、占地少、副产品(如亚硫酸镁、硫酸镁等)经加工后可作为商品出售或循环利用。其缺点是该法在我国起步较晚，缺少相关实际运行经验；大部分核心技术为国外垄断，技术的国产化和深入系统的研究还有较长的路要走。

(7)海水法烟气脱硫

由于海水的pH值为7.8?8.3左右,呈微碱性,本身是一种优良的碱性吸收剂。海水烟气 脱硫技术是濒海地区特别是高纬度沿海地区较为适用的一种脱硫工艺,目前已经工业应用的海水烟气脱硫技术主要有纯海水烟气脱硫工艺和海水添加石灰浆液烟气脱硫工艺。典型的纯海水烟气脱硫工艺为挪威ABB公司开发的Flakt-Hydro工艺。该法的主要工艺分为:通过海水洗涤烟气、充分吸收S02,并转化为亚硫酸盐;利用海水中的天然碱度(如HCCV和CO产等)中和吸收S02时产生的H+;利用海水本身的溶解氧和曝气补充的氧气将亚硫酸盐转化为硫酸盐,以降低吸收液的化学需氧量(COD);吸收液经循环冷却水稀释后排人大海[37]。该工艺的反应过程如下:

SO2+H2O→2H++SO32

CO32 +H+→HCO3

HCO3 +H+→H2O+CO2↑

2SO32 +O2→2SO42

海水脱硫工艺无需脱硫剂成本、工艺简单、且不需要对脱硫副产物进行额外处理处置,使投资和运行费用大幅降低,但海水碱度并不高,因此该法仅适用于较低SO2含量的烟气脱硫,且海水的地域限制也阻碍了这一技术的广泛应用。

2.2 半干法脱硫技术

最主要的半干式钙法烟气脱硫技术主要包括：旋转喷雾干燥法，炉内喷钙尾部增湿活化法，循环流化床烟气脱硫法等。

(1)旋转喷雾干燥法

旋转喷雾干燥法是从80年代开始发展起来的一种脱硫工艺，其反应原理如下： CaO+H2O→Ca(OH)2

SO2(气)+H2O→H2SO3

Ca(OH)2+H2SO3→CaSO3+2H2O

液滴中CaSO3过饱和沉淀析出：

CaSO3+0.5H2O→CaSO3 0.5H2O

部分CaSO3(液)被溶于水的氧气所氧化：

CaSO3 液 +0.5O2→CaSO4

CaSO4难溶于水，便会迅速沉淀析出固态。

旋转喷雾干燥法吸收剂利用率中等，钙硫比在1.3到1.6之间，操作流程简单，投资费用较少，没有腐蚀、结垢、堵塞等问题，耗水量较小，无污水排放，对烟气中SO2浓度的波动适应性大；然而该方法脱硫率不高，增加了系统除尘负荷且塔壁易积灰。

(2) 炉内喷钙尾部增湿活化法

炉内喷钙尾部增湿活化法(LIFAC)是典型的半干法脱硫技术，其反应原理如下为石灰石喷入炉膛内高温区被锻烧生成氧化钙，并与烟气中的SO2反应,活化器中的反应与喷雾干燥法的反应类似。主要反应式如下:

CaCO3→CaO+CO2↑

CaO+SO2+0.5O2→CaSO4

CaO+SO3→CaSO4

LIFAC技术的主要特点为：投资及运行费用较低，占地面积小，脱硫渣为固态，无二次污染，耗水量小，无污水排放；该方法适用的燃煤含硫量为0.6%一2.5%，其脱硫大约在80%左右；该方法的劣势在于锅炉受热面、省煤器、空气预热器表面易于积灰、使之磨损加重。

(3) 循环流化床烟气脱硫法

该工艺以循环流化床原理为基础，通过脱硫剂的多次循环，大大提高了脱硫剂的利用率。我国清华大学热能系也开发出拥有自主知识产权的此类技术。循环流化床烟气脱硫技术多采用石灰CaO作为脱硫剂。其反应式如下：

CaO+SO2+2H2O→CaSO3 2H2O

CaSO3·2H2O+0.5O2一CaSO4 2H2O

循环流化床烟气脱硫法的主要技术特点为：石灰耗量不大，吸收剂利用率高；设备简单，维修工作量少，投资费用及运行费用较低;运行灵活，可适用于SO2含量不同的烟气；占地面积小，特别适合中、小机组烟气脱硫改造。

2.3 干法脱硫技术

(1) 高能电子活化氧化法

高能电子活化氧化法是利用放电技术同时脱硫脱硝的干式烟气净化方法, 其脱硫、 脱硝反应分三个过程, 这三个过程在反应器内相互重叠, 相互影响。

STEP 1： 生成具有氧化活性的物质

N2、O2 、H2O→OH、O、HO2

STEP 2：将SO2和NOx氧化成雾状硫酸和硝酸分子

SO 2→H2SO4, NOx→HNO3

STEP 3： 硫酸铵和硝酸铵的生成及捕集

H2SO4+2NH3→ (NH4)2 SO4 ,

HNO3+ NH3→NH4NO3

根据高能电子的产生方法，此类方法可以分为可分为电子束照射法和脉冲电晕等离子法。

(2) 荷电干吸收剂喷射脱硫法( CD S I )

荷电干吸收剂喷射系统(CDSl)是美国阿兰柯环境资源公司( Alanco Environmental Resources Co. ) 于20世纪90年代开发的干法脱硫技术.是美国最新专利技术。喷射干式吸

收剂脱硫是一种传统技术，但由于存在两个技术难题没有得到很好的解决，因此脱硫效率低，很难在工业上得到应用。这两个技术难题一是反应温度与烟气滞留时间； 二是吸收剂与SO2接触不充分。而CDSI系统利用先进技术使这两个技术难题得到解决，从而使常温下的脱硫成为可能。CDSI法的优点是投资少，占地面积小，工艺简单、可靠，而且是纯干法脱硫,，不会造成二次污染，其缺点是对干吸收剂粉末中 Ca(OH)2的含量、粒度及含水率等要求较高， 因而限制了其推广。CDSI系统适用于中小型锅炉的脱硫，与各种除尘设备联合使用以达到脱硫除尘的目的。

参考文献

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[2]谭翕,钟儒刚,甄岩,等.钙法烟气脱硫技术研究进展[J].化工环保,2003,23(6):322-328.

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[5]张强,许世森,郭振锁,等.湿法氧化镁烟气脱硫技术在我国的发展前景[J].热力发电,2005,34(8): 9-11.

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