干法煙氣脫硫主要有哪些方法?各種方法的適用性如何?

干法煙氣脫硫主要包括吸附法、金屬氧化物吸收法、催化反應(yīng)法、高能活化氧化法、荷電干式噴射脫硫法。

吸附法是利用活性炭、硅膠、活性氧化鋁、分子篩等吸附劑對(duì)SO2氣體有較高的選擇吸附性的特性，來吸附煙氣中的SO2 ,達(dá)到凈化煙氣的目的，吸附劑可以通過適當(dāng)?shù)脑偕笾貜?fù)使用。由于吸附劑本身容量有限，以及再生時(shí)放出的SO2仍需要處理等缺點(diǎn)使得該方法不適用于大規(guī)模工業(yè)煙氣脫硫。現(xiàn)以活性炭法為例來說明脫硫過程。

活性炭煙氣脫硫技術(shù)在較低溫度下將SO2氧化成SO3，并在同一設(shè)備將SO3轉(zhuǎn)化成硫酸。活性炭具有極豐富的空隙構(gòu)造，因而具有良好的吸附特性。此技術(shù)便是基于SO2在活性炭表面的吸附和催化氧化。當(dāng)煙道氣通過活性炭時(shí)，其中的SO2吸附于活性炭表面，在活性炭催化作用下，與吸附在活性炭表面的O2發(fā)生反應(yīng)，生成SO3, SO3再與H2O反應(yīng)生成硫酸。

此外，活性炭還可以對(duì)煙氣脫硝起到催化作用，促使煙氣中的NOx與噴人的NH3還原為N2和H2O。由顆粒狀的活性炭形成的吸附層，可同時(shí)對(duì)煙氣起過濾作用，當(dāng)煙氣通過活性炭層時(shí)，攜帶的粉塵會(huì)被活性炭層截留。也正是吸附劑和吸收劑的吸附功能很容易吸收催化裂化催化劑并很快失效，因此，吸附法無(wú)法在催化裂化工藝上廣泛應(yīng)用。

金屬氧化物吸收法是利用某些具有堿性的金屬氧化物如氧化鈣、氧化錳、氧化鋅、氧化鐵、氧化銅等可以與SO2反應(yīng)，對(duì)SO2有較大吸收能力，也可以用于SO2的凈化，再生時(shí)可以高溫分解或低溫還原。

美國(guó)Engelhard公司的ESR脫硫工藝是典型的金屬氧化物吸收法干法工藝，該工藝可使用石灰，也可使用蘇打粉、化學(xué)堿及天然堿作吸收劑，固體吸收劑在稀相提升管流化床式吸附器(ESR)中與煙氣接觸吸收煙氣中的SOx，待生吸收劑轉(zhuǎn)移到再生塔鼓泡床中經(jīng)燃料氣再生后回到吸收器中循環(huán)使用，此過程的吸附劑為金屬氧化物，操作溫度在120～930℃，脫硫率可達(dá)95%。

ESR工藝的優(yōu)點(diǎn)是不降低排煙溫度，擴(kuò)散效果好，沒有水污染問題；投資較低，操作費(fèi)用低；缺點(diǎn)是其吸附反應(yīng)僅在固體表面進(jìn)行，而內(nèi)部反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，要求具備大型吸附塔，并需要大量吸附劑，不利于長(zhǎng)周期運(yùn)行。

金屬氧化物吸收法具有與吸附法同樣的缺點(diǎn)，不適合大規(guī)模煙氣脫硫，而且一旦這些金屬氧化物吸附了催化裂化裝置的催化劑也很難再生，因此，金屬氧化法也難以在催化裂化裝置上廣泛應(yīng)用。

催化反應(yīng)法是利用高效催化劑將煙氣中的SO2進(jìn)行催化轉(zhuǎn)化，它包括催化氧化法和催化還原法。催化氧化脫硫法是將煙氣中的SO2直接轉(zhuǎn)化為SO3 , SO3在冷凝器內(nèi)冷凝成濃硫酸。

該方法與前面兩種方法相比，不僅脫硫率較高，而且將SO2轉(zhuǎn)化為有用的產(chǎn)品，既凈化了煙氣，又創(chuàng)造了新的價(jià)值。該方法的缺點(diǎn)也很明顯，設(shè)備龐大，投資高，操作復(fù)雜，對(duì)于處理流量大、SO2濃度低的煙氣并不經(jīng)濟(jì)，而更適宜于處理高SO2濃度的煙氣，該技術(shù)在國(guó)外已在電廠鍋爐有工業(yè)化應(yīng)用裝置，但是只要是應(yīng)用到催化裂化工藝中就不可避免地要考慮催化劑會(huì)進(jìn)入到硫酸等產(chǎn)品中去。

高能活化氧化法主要是利用高能電子或等離子體技術(shù)使煙氣中SO2, NOx 、H2O、O2等分子被激活、電離甚至裂解，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、NOx被氧化，在注人氨的情況下，生成硫錢和硝錢化肥。該方法可以同時(shí)脫除煙氣中的氮氧化物和硫氧化物。

根據(jù)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。電子束照射法(具體流程見圖3-3)以電子束氨法煙氣脫硫脫硝技術(shù)居多，電子束氨法煙氣脫硫脫硝工業(yè)化技術(shù)(簡(jiǎn)稱CAEB-EPS技術(shù))是利用高能電子束(0.8～1MeV)輻照煙氣，將煙氣中的二氧化硫和氮氧化物轉(zhuǎn)化成(NH4)SO4和NH4NO3的一種煙氣脫硫脫硝技術(shù)。該技術(shù)的工業(yè)裝置一般采用煙氣降溫增濕、加氨、電子束輻照和副產(chǎn)物收集的工藝流程。

除塵凈化后的煙氣通過冷卻塔調(diào)節(jié)煙氣的溫度和濕度(降低溫度、增加含水量)，然后流經(jīng)反應(yīng)器。在反應(yīng)器中，煙氣被電子束輻照產(chǎn)生多種活性基團(tuán)，這些活性基團(tuán)氧化煙氣中的SO2和NOx，形成相應(yīng)的酸。它們同在反應(yīng)器煙氣上游噴人的氨反應(yīng)，生成(NH4)2SO4和NH4NO3氨微粒。副產(chǎn)物集裝置收集產(chǎn)生的(NH4)2SO4和NH4NO3微粒，可作為農(nóng)用肥料和工業(yè)原料使用。該技術(shù)目前還無(wú)法應(yīng)用于催化裂化煙氣脫硫脫硝。

脈沖電暈放電等離子體煙氣技術(shù)是利用脈沖電源產(chǎn)生的高電壓脈沖加在反應(yīng)器電極上，在反應(yīng)器電極之間產(chǎn)生強(qiáng)電場(chǎng)，在強(qiáng)電場(chǎng)作用下，部分煙氣分子電離，電離出的電子在強(qiáng)電場(chǎng)的加速下獲得能量，成為高能電子(5～20eV )，高能電子則可以激活、裂解、電離其他煙氣分子，產(chǎn)生多種活性粒子和自由基。

在反應(yīng)器里，煙氣中的SO2 , NO被活性粒子和自由基氧化為高階氧化物SO3 , NO2，與煙氣中的H2O相遇后形成H2SO4和HNO3，在有NH3或其他中和物注人情況下生成(NH4)2SO4/NH4NO3的氣溶膠，再由收塵器收集。

脈沖電暈放電煙氣脫硫脫硝反應(yīng)器的電場(chǎng)本身同時(shí)具有除塵功能。該法具有裝置簡(jiǎn)單、運(yùn)行成本低、有害污染物清除徹底、不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點(diǎn)。

電子束同時(shí)脫硫、脫硝技術(shù)已經(jīng)具備工業(yè)化水平，在部分電廠已經(jīng)商業(yè)運(yùn)行，同時(shí)脫硫、脫硝效果良好。而脈沖電暈技術(shù)還處于中試階段，尚沒有工業(yè)化運(yùn)用。

在示范工程中也發(fā)現(xiàn)等離子法存在一些問題，大量的氨氣未反應(yīng)完全隨廢氣排出，副產(chǎn)品硫錢和硝錢顆粒難以回收而隨廢氣排放，造成二次污染，故目前該技術(shù)尚未大規(guī)模推廣，也還沒有在催化裂化裝置的煙氣上應(yīng)用過。

荷電干式噴射脫硫法（CDSI）是通過在鍋爐出口煙道內(nèi)（除塵器前)的適當(dāng)位置噴入攜帶有靜電荷的干吸收劑(通常用熟石灰)，使吸收劑與煙氣中的SO2反應(yīng)生成CaSO3，由于煙氣中還含有少量的氧氣和水分，會(huì)產(chǎn)生極少量的CaSO4顆粒物質(zhì)，然后被后部的除塵設(shè)備除去。

吸收劑以高速流過噴射單元產(chǎn)生的高壓靜電電暈充電區(qū)，使其攜帶大量的靜電荷(通常是負(fù)電荷)。吸收劑顆粒由于帶有同種電荷而相互排斥，很快在煙氣中擴(kuò)散，形成均勻的懸浮狀態(tài)，使每個(gè)吸收劑粒子的表面都充分暴露在煙氣中，與SO2的反應(yīng)機(jī)會(huì)大大增加，從而提高脫硫效率；吸收劑顆粒表面的電暈大大提高了吸收劑的活性，降低了同SO2完全反應(yīng)所需的停留時(shí)間，從而有效提高了SO2的脫除率。

此外，CDSI系統(tǒng)還有助于清除細(xì)顆粒粉塵。帶靜電荷的吸收劑粒子將細(xì)顆粒粉塵吸附在其表面，形成較大的顆粒，使煙氣中粉塵的平均粒徑增大，提高了相應(yīng)的除塵效率。

CDSI系統(tǒng)投資少，占地面積小，運(yùn)行費(fèi)用較低；自動(dòng)化程度高，操作簡(jiǎn)便，運(yùn)行可靠；吸收劑不僅可用商用Ca(OH)2，也可利用經(jīng)干燥后的電石渣，脫硫后的生成物為干燥的CaSO3及少量的CaSO4，難溶于水，無(wú)二次污染問題。但是此系統(tǒng)所需鈣硫比較高，為1.3～1.5；脫硫效率較低的環(huán)保要求。

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