【前沿】火电厂新兴的烟气脱硫方法

最近几年，科技突飞猛进，环境问题已提升到法律高度。我国的科技工作者研制出了一些新的脱硫技术，但大多还处于试验阶段，有待于进一步的工业应用验证。

1.硫化碱脱硫法

由Outokumpu公司开发研制的硫化碱脱硫法主要利用工业级硫化纳作为原料来吸收SO2工业烟气，产品以生成硫磺为目的。反应过程相当复杂，有Na2SO4、Na2SO3、Na2S203、S、Na2Sx等物质生成，由生成物可以看出过程耗能较高，而且副产品价值低，华南理工大学的石林经过研究表明过程中的各种硫的化合物含量随反应条件的改变而改变，将溶液pH值控制在5.5—6.5之间，加入少量起氧化作用的添加剂TFS，则产品主要生成Na2S203，过滤、蒸发可得到附加值高的5H0˙Na2S203，，而且脱硫率高达97％，反应过程为：SO2Na2S=Na2S203S。此种脱硫新技术已通过中试，正在推广应用。

2.膜吸收法

以有机高分子膜为代表的膜分离技术是近几年研究出的一种气体分离新技术，已得到广泛的应用，尤其在水的净化和处理方面。中科院大连物化所的金美等研究员创造性地利用膜来吸收脱出SO2气体，效果比较显著，脱硫率达90％。过程是：他们利用聚丙烯中空纤维膜吸收器，以NaOH溶液为吸收液，脱除SO2气体，其特点是利用多孔膜将气体SO2气体和NaOH吸收液分开，SO2气体通过多孔膜中的孔道到达气液相界面处，SO2与NaOH迅速反应，达到脱硫的目的。此法是膜分离技术与吸收技术相结合的一种新技术，能耗低，操作简单，投资少。

3微生物脱硫技术

根据微生物参与硫循环的各个过程，并获得能量这一特点，利用微生物进行烟气脱硫，其机理为：在有氧条件下，通过脱硫细菌的间接氧化作用，将烟气中的SO2氧化成硫酸，细菌从中获取能量。

生物法脱硫与传统的化学和物理脱硫相比，基本没有高温、高压、催化剂等外在条件，均为常温常压下操作，而且工艺流程简单，无二次污染。国外曾以地热发电站每天脱除5t量的H：S为基础；计算微生物脱硫的总费用是常规湿法50％。无论对于有机硫还是无机硫，一经燃烧均可生成被微生物间接利用的无机硫SO2，因此，发展微生物烟气脱硫技术，很具有潜力。四川大学的王安等人在实验室条件下，选用氧化亚铁杆菌进行脱硫研究，在较低的液气比下，脱硫率达98％。

4.火电厂烟气脱硫新方法——ＮＡＤｓ氨肥法

铵溶液分别与硫酸、硝酸、磷酸进行反应，得到硫酸铵、硝酸铵和磷酸铵溶液，再经蒸发、结晶、干燥后。得到商品级的化肥产品；同时得到８％一Ｊ０％（体积浓度）的ｓ０２和空气混合物，再经催化氧化（催化剂ｖ：０５，ｓｉ０２），ｓ０２变为ｓｑ，再经浓硫酸吸收后，得到质量浓度为９８．３％的商品浓硫酸。值得注意的是，ｓ０２氧化为ｓｑ是放热反应，即副产蒸汽。但在现有国外同类技术中ｓ４＋变为ｓ６＋，需要很大的额外能耗。这是ＮＡＤＳ技术一个突出的创新。

与现有同类氨法相比，ＮＡＤＳ氨．肥法具有２个突出优点：在确保较高ｓ０２吸收率的同时，吸收塔出口烟气中的Ｎ地质量浓度低，小于１０ｍｇ／Ｌ，氨损耗小。ＮＡＤＳ技术开发了一个高效率的ｓｏ：吸收塔，其气液比大，是其他技术的３０—１００倍。因此，吸收液循环量很小，能耗低，解决了大型脱硫循环泵的技术难题。ＮＡＤＳ技术使用一个多级吸收塔，相当于多个吸收塔串联，工业上一般为３～５级。

与现有国外的石灰石一石膏法的吸收塔不同，在氨．肥法中，吸收剂ＮＨ是从塔的下部加入，而不是从上部加入。最上面加入水。与传统的氨法脱硫不同，氨．肥法主要以液氨（纯度大于９９％）为原料，而不是以氨水为原料。因此，在氨胡日法中，氨和水是分别加入吸收塔的。

吸收塔的特点是：从上往下，吸收液质量浓度不断递减。一般情况下，最下一级吸收液中亚硫铵质量浓度在３０％一５０％，视烟气进口的ｓ０２质量浓度而定。最上层吸收液中亚硫铵质量浓度很低，基本小于１％。其优点是在保证ＳＯ：吸收率大于９５％的同时，出口尾气中的ＮＨ，含量可以控制得很低，小于１０ｍｇ／Ｌ。因此，氨．月Ｂ法可很好地避免亚硫铵“气溶胶”问题。在ＮＡＤＳ的吸收塔出口尾气中，Ｓ０２质量浓度总是大于ＮＨ３质量浓度。因此，亚硫铵气溶胶以ＮＨＩ－ＩＳ０，存在。

根据美国空气产品和化学品公司（ＡＰｃＩ）７０年代的专利，形成亚硫铵气溶胶的必要条件是：ＰＳＯ：ＰＮＨ３ＫＮＨ４ＨＳ０４分压的单位是ｍｍＨｇ，温度为兰金单位。根据ＮＡＤＳ的操作条件，尾气中ＰＳＯ：＝１００１０一＝０．０１６ｍｍｎｇ，ＰＮＨ３＝１０１０＝０．００７６ｍｍＨｇＰＨ２０＝１２％＝９１．２ｍｍＨｇ，可算得形成气溶胶的最低温度为２０，实际上吸收塔出口尾气的温度在５０～６０气，高于该专利文献推荐的操作温度３２～５４。此外，尾气进入再热器后，温度将升高到７５以上。因此，ＮＡＤＳ技术是绝对不会出现亚硫铵“气溶胶”的。吸收塔的内部构件主要是吸收筛板、分隔板和气一液分离装置。

一般情况下，每级有１块筛板，也可在多块筛板。筛板的孔径在１０—３０一，气体处理能力大，空塔气速可达４．５ｒｉｄｓ；阻力低，每块板的压降为１５０—３００Ｐａ。筛板的作用是实现气体和液体的良好接触，并使液体转为液滴。此外，采用整体玻璃钢技术设计和制造ｓ０２吸收塔，也是ＮＡＤＳ氨一肥法的一个创新，特点是防腐蚀性能好，使用寿命可大于３０ａ，造价也低。３试运行结果１９９９年，该技术在四川省内江发电总厂的一台２５ＭＷ机组上建成示范装置，并成为国家“九五”重点科技攻关计划项目。

根据合同要求，运行考核时间２０００ｈ（相当于３个月），脱硫率大于９０％。该装置于１９９９年４月建成投产，同年８月初，由于四川省电力局决定关闭２５ＭＷ以下规模的小火电，该机组停运。同年９月，这项工作通过验收。该装置烟气处理量１．０ｌＯ’ｉｎ３／ｈ，烟气中ＳＯ，的体积比８００～１５００ｎｉｌ／３，最高气浓度２５００ｍｌ／ｍ３。在距电厂２５ｋｍ的银山化工集团股份有限公司，结合该公司的磷酸铵化肥生产，建立了亚硫酸铵酸解装置，通过酸解将从烟气中回收的ｓｏ：解析出来。解析气体中的ｓ０２质量比达８％一１０％，直接进入硫酸生产装置，得到９８．３％的浓硫酸。

解析后的磷铵料浆进入磷铵化肥生产装置，获得高效复合肥。ＮＡＤＳ氨一肥法吸收ｓ０２得到亚硫铵溶液，其总盐质量比可达５０％，由亚硫酸铵、亚硫酸氢铵和硫酸铵组成。硫酸铵是由烟气中的氧化亚硫铵而得。硫酸铵含量主要与烟气中的氧含量有关。由于该机组漏风系数很大，空气过剩系数为２．３，万方数据万方数据５２煤炭加工与综合利用２００２年第５期仉质量比１２％一１３％，亚硫铵总氧化率高达１０％～２０％。

根据这个操作规模，亚硫铵溶液的体积流量为１ｍ３／ｈ左右，可得到Ｓ０２浓度为６％～１０％的硫酸生产原料气１０００～２０００ｉｎ３／ｈ，送到硫酸车间生产浓度为９８％的工业硫酸。磷铵溶液送到磷铵车间蒸发造粒得到商品磷铵。显然，这种结台是很巧妙的，充分利用磷铵化肥厂的现有装置，以化肥厂的氨为载体，高效回收了电厂烟气中的ＳＯ

烟气脱硫技术发展趋势

目前已有的各种技术都有自己的优势和缺陷，具体应用时要具体分析，从投资、运行、环保等各方面综合考虑来选择一种适合的脱硫技术。随着科技的发展，某一项新技术韵产生都会涉及到很多不同的学科，因此，留意其他学科的最新进展与研究成果，并把它们应用到烟气脱硫技术中是开发新型烟气脱硫技术的重要途径，例如微生物脱硫、电子束法脱硫等脱硫新技术，由于他们各自独特的特点都将会有很大的发展空间。随着人们对环境治理的日益重视和工业烟气排放量的不断增加，投资和运行费用少、脱硫效率高、脱硫剂利用率高、污染少、无二次污染的脱硫技术必将成为今后烟气脱硫技术发展的主要趋势。

各种各样的烟气脱硫技术在脱除SO2的过程中取得了一定的经济、社会和环保效益，但是还存在一些不足，随着生物技术及高新技术的不断发展，电子束脱硫技术和生物脱硫等一系列高新、适用性强的脱硫技术将会代替传统的脱硫方法。

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