半干法煙氣脫硫系統(tǒng)

一、半干法脫硫工藝

1、介紹

    1997年ABB低投資煙氣脫硫（FGD）技術(shù)方面的開發(fā)工作得到了廣泛的報道。這種技術(shù)將低投資與優(yōu)良的性能巧妙地結(jié)合，是針對亞洲和東歐的新興市場開發(fā)的。
    采用這種脫硫技術(shù)，不管燃料中的含硫量是多少，脫硫效率都有可能達到90%以上，此外，該系統(tǒng)適合于已有項目的改造，它的占地面積小。干法煙氣脫硫技術(shù)常被忽略的一個主要特點是它在不增加投資的情況下提高了除塵效率。從干法煙氣脫硫系統(tǒng)排出的煙氣可不經(jīng)加熱，通過已有的煙囪排出。

2、半干法工藝過程

    半干法工藝是利用含有石灰（氧化鈣）的干燥劑或干燥的消石灰（氫氧化鈣）吸收二氧化硫的，這兩種吸收劑都可使用，也可以使用含適當堿性的飛灰。
   任何干法煙氣脫硫工藝中，關(guān)鍵的控制參數(shù)都是反應(yīng)區(qū)內(nèi)，即反應(yīng)器及其后的除塵器內(nèi)的煙氣溫度。在相對濕度為40%至50%時，消石灰活性增強，能夠非常有效地吸收二氧化硫。煙氣的相對濕度是利用給煙氣內(nèi)噴水的方法提高的。在傳統(tǒng)的干法煙氣脫硫工藝中，水和石灰是以漿液的狀態(tài)（不論是否循環(huán)）注入煙氣的，但水分布在粉料微粒的表面，水在其中的含量僅占百分之幾。這樣，吸收劑的循環(huán)量比傳統(tǒng)干法煙氣脫硫要高得多。即，用于蒸發(fā)的表面積非常大。進入煙氣的粉料的干燥時間非常短，所以它可以采用比傳統(tǒng)噴霧干燥技術(shù)小得多的反應(yīng)器。提高了煙氣的相對濕度，足以在典型的干法脫硫操作溫度或高于飽和溫度10℃~20℃（實踐中這一溫度范圍是65℃~75℃）激活石灰吸收劑二氧化硫。
    水在增濕攪拌機中加入吸收劑，然后才注入煙氣。半干法技術(shù)的獨到之處是所有的循環(huán)吸收劑都要在攪拌機中增濕，這樣做，可以最大限度的利用循環(huán)吸收劑。經(jīng)過活化和干燥之后，煙氣中干燥的循環(huán)粉料在高效的除塵器，最好是袋式除塵器中被分離出來，進入攪拌機，補充石灰也是在這里加入的。注入攪拌機的水量要保證恒定的煙出口溫度?？刂葡到y(tǒng)以煙氣的出入口溫度為基礎(chǔ)，以煙氣量為輔助，采用前饋信號控制，并有反饋微調(diào)。出口的SO2也采用類似的方法進行控制：入口和出口的SO2濃度加上煙氣流量決定石灰的加入速率。副產(chǎn)品收集在除塵器灰斗內(nèi)，當達到回斗的最高料位時，副產(chǎn)品溢流排出。
    半干法工藝的主要特點：高循環(huán)率、干燥迅速、反應(yīng)器尺寸小、反應(yīng)劑的利用率高： 
半干法工藝的特點是循環(huán)率高，這意味著最高限度地利用了反應(yīng)劑。如上所述，高循環(huán)率獲得很大的表面積，供水分迅速蒸發(fā)，這使得半干法工藝采用的反應(yīng)/干燥器比采用噴霧干燥技術(shù)的干法煙氣循環(huán)系統(tǒng)的反應(yīng)器小得多。
    此外，在半干法工藝中，也盡可能少采用復(fù)雜的專用設(shè)備：不采用高速旋轉(zhuǎn)霧化器：也不采用需要壓縮空氣的雙流體噴嘴。在攪拌機內(nèi)攪拌循環(huán)物料和反應(yīng)劑消耗的電力比傳統(tǒng)干法煙氣凈化系統(tǒng)的相應(yīng)電耗要低得多。對比可知，旋轉(zhuǎn)噴霧器和雙流體噴嘴比半干法的攪拌機復(fù)雜得多。采用攪拌機而不采用旋轉(zhuǎn)噴霧器或噴嘴的另一個重要的優(yōu)點是，所有需要操作人員關(guān)照的社備都安排在接近地面的高度，與除塵器公用外罩。這種安排在降低造成價的同時也為維修帶來了便利，此外，本系統(tǒng)也沒有需要特殊泵的漿液輸送系統(tǒng)，水是直接加入攪拌機的。高循環(huán)率使系統(tǒng)中循環(huán)的都是干物料。由于沒有沖擊裝置內(nèi)表面的漿液存在，也就不存在煙道接垢的可能。
二、持續(xù)的發(fā)展

1、半干法+靜電除塵器

    有一些情況下，最好用靜電除塵器作為半干法的除塵器。對這種組合已作了一些研究與發(fā)展，包括空氣動力學(xué)模擬研究，中試和實際化學(xué)機理研究。
    試驗表明，采用靜電除塵器的半干法的脫硫效率要低幾個百分點，準確的差值與實際運行條件有關(guān)：SO2濃度，氯化物含量等。舊廠改造時，采用靜電除塵器的半干法很有用。已有的靜電除塵器可作為半干法+靜電除塵器的一部分。許多情況下，可能需要增加收塵面積，但是，由于粉塵的比電阻在半干法中大大降低，也許已有的靜電除塵器已能完全滿足要求。
    如果采用靜電除塵器，半干法裝置的配置應(yīng)與采用袋式除塵器時有所不同。反應(yīng)器應(yīng)作為靜電除塵器的入口煙道的組成部分。這就是說，循環(huán)飛灰要送回到靜電除塵器的入口。飛灰要經(jīng)過攪拌機后，才能分布到反應(yīng)器通道里。

2、用于循環(huán)流化床鍋爐的半干法

    將半干法用于循環(huán)流化燃燒器(FBC)的工作處于中試階段。過程原理直接利用FBC的灰作為半干法 系統(tǒng)的吸收劑。這樣，僅把少量的石灰注入FBC對付部分硫份。石灰在FNC的溫度下，不僅能夠去除硫份，它本身也能燒成CaO。這樣形成的CaO混合在FBC灰內(nèi)，再在半干法的除塵器中被分離出來。FBC灰在半干法內(nèi)循環(huán)的過程中，石灰因在半干法攪拌機內(nèi)加水而活化，這說明無需給半干法系統(tǒng)內(nèi)加額外的堿?；罨ㄟ^半干法內(nèi)反復(fù)地增濕/干燥循環(huán)完成,有因系統(tǒng)內(nèi)的大量循環(huán)而增加。
由于部分硫份已在燃燒的過程中被捕集，隨后的半干法裝置的作用僅僅是“收尾”，以便將排放量限制在極低的水平。測試結(jié)果表明，這一原理是可行的。實驗過程中，灰在半干法實驗裝置入口處加入煙氣中。
    將FBC的脫硫能力與半干法結(jié)合，可使脫硫率達到95%以上，應(yīng)該注意到,將部分脫硫能力移到系統(tǒng)末端，注入FBC的石灰量會減少，F(xiàn)BC的燃料熱利用率可更高。
眾所周知，將石灰加入FBC會產(chǎn)生大量的灰渣，因為要求的脫硫效率提高了。所以，要保持低排放量，這種結(jié)合的配置實在是效率高、成本低的方案；而其主要因素即半干法 的獨有特點，是對FBC灰進行過程中活化。

三、結(jié)論

   半干法技術(shù)是一種簡潔、低投資、高性能的脫硫系統(tǒng)，占地面積小，容易接近。本系統(tǒng)使用于多種不同的場合，以上討論了一些，還會有很多。

煙氣脫硫工藝比較表

序號	脫硫工藝名稱	脫硫工藝原理	工藝特點	應(yīng)用情況
1	石灰石-石膏濕法	利用石灰石粉料漿洗滌煙氣，使石灰石與煙氣中的SO2反應(yīng)生成亞硫酸鈣，脫去煙氣中的SO2，再將亞硫酸鈣氧化反應(yīng)生成石膏。	優(yōu)點：脫硫率高：≥95%、工藝成熟、適合所有煤種、操作穩(wěn)定、操作彈性好、脫硫劑易得、運行成本低、副產(chǎn)物石膏可以綜合利用，不會形成二次污染； 缺點：工藝流程較長，投資較高；	國外應(yīng)用廣泛，使用比例占80--90%。國內(nèi)有應(yīng)用實例。
2	簡易石灰石-石膏濕法	簡易濕法煙氣脫硫工藝的脫硫原理和普通濕法脫硫基本相同，只是吸收塔內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單（采用空塔或采用水平布置），省略或簡化換熱器。	優(yōu)點：投資和占地面積比濕法??； 缺點：脫硫率低：約70%	國外應(yīng)用較少，國內(nèi)有應(yīng)用實例
3	海水脫硫法	利用海水洗滌煙氣吸收煙氣中的SO2氣體。	優(yōu)點：脫硫率比較高：≥90%、工藝流程簡單，投資省、占地面積小、運行成本低； 缺點：受地域條件限制，只能用于沿海地區(qū)。只適用于中、低硫煤種、有二次污染。	國內(nèi)外均有部分成功應(yīng)用實例（深圳西部電廠）
4	旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法	將生石灰制成石灰漿，將石灰漿噴入煙氣中，使氫氧化鈣與煙氣中的SO2反應(yīng)生成亞硫酸鈣。	優(yōu)點：工藝流程比石灰石-石膏法簡單，投資也較小。 缺點：脫硫率較低：約70-80%、操作彈性較小、鈣硫比高，運行成本高、副產(chǎn)物無法利用且易發(fā)生二次污染（亞硫酸鈣分解）。	國內(nèi)外均有少數(shù)成功應(yīng)用實例（黃島電廠）
序號	脫硫工藝名稱	脫硫工藝原理	工藝特點	應(yīng)用情況
5	爐內(nèi)干法噴鈣	直接向鍋爐爐膛內(nèi)噴入石灰石粉，石灰石粉在高溫下分解為氧化鈣，氧化鈣與煙氣中的SO2反應(yīng)生成亞硫酸鈣。	優(yōu)點：工藝流程比石灰石-石膏法簡單，投資也較小。 缺點：脫硫率較低：約30-40%、操作彈性較小、鈣硫比高，運行成本高、副產(chǎn)物無法利用且易發(fā)生二次污染（亞硫酸鈣分解）。	國內(nèi)外均有少數(shù)成功應(yīng)用實例（撫順電廠）
6	爐內(nèi)噴鈣-尾部增濕法	直接向鍋爐爐膛內(nèi)噴入石灰石粉，石灰石粉在高溫下分解為氧化鈣，氧化鈣與煙氣中的SO2反應(yīng)生成亞硫酸鈣。為了提高脫硫率，在尾部噴入水霧，增加氧化鈣與煙氣中的SO2反應(yīng)活性。	優(yōu)點：工藝流程比石灰石-石膏法簡單，投資也較小。 缺點：脫硫率較低：約70%、操作彈性較小、鈣硫比高，運行成本高、副產(chǎn)物無法利用且易發(fā)生二次污染（亞硫酸鈣分解）。	國內(nèi)外均有少數(shù)成功應(yīng)用實例（撫順電廠）
7	煙氣循環(huán)流化床	在流化床中將石灰粉按一定的比例加入煙氣中，使石灰粉在煙氣當中處于流化狀態(tài)反復(fù)反應(yīng)生成亞硫酸鈣。	優(yōu)點：鈣利用率高、無運動部件、投資省。 缺點：脫硫率較低：≥80%、對石灰純度要求較高，國內(nèi)石灰不易保證質(zhì)量、煙氣壓頭損失大、由于加料不均勻會影響鍋爐運行。	國內(nèi)外均有少數(shù)成功應(yīng)用實例
8	活性炭法	使煙氣通過加有催化劑的活性炭，煙氣中的SO2經(jīng)催化反應(yīng)成SO3并吸附在活性炭中，用水將活性炭中的SO3洗滌成為稀硫酸同時使活性炭再生。	優(yōu)點：脫硫率較高：≥90%、工藝流程簡單、無運動設(shè)備、投資較省、運行費用低。 缺點：副產(chǎn)物為稀硫酸，不適宜運輸，只能就地利用消化?；钚蕴棵?/font>5年需要更換。	國內(nèi)外均有少數(shù)成功應(yīng)用實例（四川豆壩電廠）
序號	脫硫工藝名稱	脫硫工藝原理	工藝特點	應(yīng)用情況
9	電子束法	將煙氣冷卻到60℃左右，利用電子束輻照；產(chǎn)生自由基，生成硫酸和硝酸，再與加入的氨氣反應(yīng)生成硫酸銨和硝酸銨。收集硫酸銨和硝酸銨粉造粒制成復(fù)合肥。	優(yōu)點：脫硫率高：≥90%、同時脫硫并脫硝，副產(chǎn)物是一種優(yōu)良的復(fù)合肥，無廢物產(chǎn)生。 缺點：投資高，因設(shè)備元件不過關(guān)，大型機組應(yīng)較困難。	國內(nèi)外均有少數(shù)成功應(yīng)用實例（四川成都熱電廠、北京熱電廠）
10	脈沖電暈法	將煙氣冷卻到60℃左右，利用高壓電場輻照；產(chǎn)生自由基，生成硫酸和硝酸，再與加入的氨氣反應(yīng)生成硫酸銨和硝酸銨。收集硫酸銨和硝酸銨粉造粒制成復(fù)合肥。	優(yōu)點：脫硫率高：≥90%、同時脫硫并脫硝，副產(chǎn)物是一種優(yōu)良的復(fù)合肥，無廢物產(chǎn)生。 缺點：投資高，因設(shè)備元件不過關(guān)，大型機組應(yīng)較困難。	尚處于試驗當中。