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第一章概述

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，國(guó)家對(duì)能源的需求量也越來(lái)越大。而煤炭和石油是現(xiàn)今以及今后很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)的主要能源來(lái)源，我國(guó)是煤炭消費(fèi)大國(guó)，煤炭占到一次能源消費(fèi)總量的70%左右。由于煤炭的直接燃燒，排放大量的二氧化硫、氮氧化物和煙塵。2003年，全國(guó)各行業(yè)所產(chǎn)生廢氣中二氧化硫排放總量2158.7萬(wàn)噸。預(yù)計(jì)2005年全國(guó)煤炭消費(fèi)將超過(guò)18億噸，二氧化硫產(chǎn)生量將達(dá)到3000萬(wàn)噸，氮氧化物產(chǎn)生量也將達(dá)到約1700萬(wàn)噸。形成了嚴(yán)重的煤煙型污染。

煙氣中排放的大量二氧化硫、氮氧化物等酸性氣體對(duì)人們的身體健康及生態(tài)環(huán)境造成了極其嚴(yán)重的危害。根據(jù)有關(guān)研究，我國(guó)每排放一噸二氧化硫約造成5000元的經(jīng)濟(jì)損失，酸雨和空氣污染造成我國(guó)每年約1100多億元的經(jīng)濟(jì)損失。因此加強(qiáng)對(duì)SO2排放的控制，已成為我國(guó)當(dāng)今和未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)的重要社會(huì)問(wèn)題之一。

為了控制二氧化硫污染，我國(guó)政府進(jìn)一步加強(qiáng)了對(duì)污染治理的政策指導(dǎo)，提高了排放標(biāo)準(zhǔn)和要求。2000年4月，修訂的《大氣污染防治法》明確了排污收費(fèi)、超標(biāo)違法的原則。并規(guī)定新建、擴(kuò)建排放二氧化硫的火電廠(chǎng)和其他大中型企業(yè)，超過(guò)規(guī)定的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)或總量控制指標(biāo)的，必須建設(shè)配套脫硫除塵裝置或者采取其他控制二氧化硫排放的措施。兩控區(qū)（SO2控制區(qū)、酸雨控制區(qū)）已建企業(yè)超過(guò)規(guī)定污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的，應(yīng)當(dāng)限期治理，并處以罰款。2003年12月，國(guó)家環(huán)?？偩职l(fā)布新修訂的《火電廠(chǎng)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，煙塵、二氧化硫及氮氧化物的排放標(biāo)準(zhǔn)更加嚴(yán)格。國(guó)務(wù)院明確提出2005年全國(guó)二氧化硫排放量比2000年減少10%；《兩控區(qū)》二氧化硫排放量比2000年減少20%的控制目標(biāo)。

結(jié)合我國(guó)國(guó)情，開(kāi)發(fā)有效的控制SO2排放的脫硫技術(shù)已成為一項(xiàng)極其緊迫的任務(wù)，保護(hù)和改善生活環(huán)境與生態(tài)環(huán)境，保障人體健康，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展才是我們的最終目標(biāo)。

目前市場(chǎng)上運(yùn)行的成熟脫硫技術(shù)有二十幾種，大致可分為濕法、半干法和干法，其中以濕法運(yùn)用最為廣泛，每一種成熟的脫硫技術(shù)都有其特點(diǎn)，適用于不同的脫硫環(huán)境和要求。電廠(chǎng)依據(jù)自身標(biāo)準(zhǔn)要求、現(xiàn)場(chǎng)情況、脫硫劑供應(yīng)和鍋爐規(guī)模及燃煤含硫多少，結(jié)合脫硫技術(shù)特點(diǎn)，選擇投資省、技術(shù)成熟完善、運(yùn)行安全可靠費(fèi)用低和無(wú)二次污染的實(shí)用技術(shù)。對(duì)于大量中小型燃煤鍋爐或脫硫改造工程，由于情況各異和限于投資，對(duì)適宜脫硫技術(shù)的選擇變得尤為重要！

《燃煤二氧化硫排放污染防治技術(shù)政策》的通知(環(huán)發(fā)[2002]26號(hào))中規(guī)定燃用含硫量≥2％煤的機(jī)組、或大容量機(jī)組(≥200MW)的電廠(chǎng)鍋爐建設(shè)煙氣脫硫設(shè)施時(shí)，宜優(yōu)先考慮采用濕式石灰石—石膏法工藝，脫硫率應(yīng)保證在90％以上，投運(yùn)率應(yīng)保證在電廠(chǎng)正常發(fā)電時(shí)間的95％以上。燃用含硫量＜2％煤的中小電廠(chǎng)鍋爐＜200MW，或是剩余壽命低于10年的老機(jī)組建設(shè)煙氣脫硫設(shè)施時(shí)，在保證達(dá)標(biāo)排放，并滿(mǎn)足S02排放總量控制要求的前提下，宜優(yōu)先采用半干法、干法或其它費(fèi)用較低的成熟技術(shù)，脫硫率應(yīng)保證在75％以上，投運(yùn)率應(yīng)保證在電廠(chǎng)正常發(fā)電時(shí)間的95％以上。針對(duì)65t/h—670t/h電站鍋爐，目前市場(chǎng)上技術(shù)成熟，運(yùn)用較多的脫硫技術(shù)主要有干法、半干法、氧化鎂、雙堿法、氨法等，選擇何種技術(shù)，要依據(jù)企業(yè)具體情況和當(dāng)?shù)丨h(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求而定，以能夠因地制宜、以廢治廢的技術(shù)工藝為最佳！

山東省熱電設(shè)計(jì)院創(chuàng)建于1993年，是集電力、建筑、市政工程咨詢(xún)、環(huán)境設(shè)計(jì)于一體的綜合性設(shè)計(jì)單位，具有電力工程設(shè)計(jì)乙級(jí)資質(zhì)、建筑工程設(shè)計(jì)乙級(jí)資質(zhì)，電力工程咨詢(xún)乙級(jí)資質(zhì)，環(huán)境治理三級(jí)資質(zhì)。是中國(guó)機(jī)電工程學(xué)會(huì)熱電專(zhuān)委會(huì)、山東省勘察設(shè)計(jì)協(xié)會(huì)、山東省工程咨詢(xún)協(xié)會(huì)理事單位，中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)成員單位。

建院十年來(lái)在激烈的市場(chǎng)竟?fàn)幹秀∈亍熬脑O(shè)計(jì)、真誠(chéng)服務(wù)”的企業(yè)理念，牢固樹(shù)立了以勘測(cè)設(shè)計(jì)和多種經(jīng)營(yíng)兩大主體協(xié)調(diào)發(fā)展的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，堅(jiān)持發(fā)展戰(zhàn)略化，管理科學(xué)化，經(jīng)營(yíng)效益化的工作思路，把面向熱電建設(shè)全過(guò)程提供管理和咨詢(xún)服務(wù)作為主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，建成與國(guó)際接軌的、智能服務(wù)與實(shí)業(yè)相結(jié)合的新型設(shè)計(jì)院。

山東省熱電設(shè)計(jì)院屬于知識(shí)密集型企業(yè)，技術(shù)力量雄厚，工程設(shè)備先進(jìn)。技術(shù)人員八十余人,其中一級(jí)注冊(cè)建筑師2人，二級(jí)注冊(cè)建筑師2人，一級(jí)注冊(cè)結(jié)構(gòu)師6人，一級(jí)注冊(cè)設(shè)備工程師6人。院內(nèi)設(shè)有五個(gè)設(shè)計(jì)室，包括機(jī)務(wù)、電氣、建筑、結(jié)構(gòu)、熱控、水工工藝、輸煤、除灰、化水、總圖、環(huán)保、化學(xué)、機(jī)械、技經(jīng)、概預(yù)算、設(shè)備、暖通等十幾個(gè)專(zhuān)業(yè)，專(zhuān)業(yè)門(mén)類(lèi)齊全，具有強(qiáng)大的工程設(shè)計(jì)能力和工程服務(wù)能力。

經(jīng)過(guò)十多年的建設(shè)發(fā)展，山東省熱電設(shè)計(jì)院已發(fā)展成為電力勘測(cè)設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)、工程咨詢(xún)、項(xiàng)目管理的綜合企業(yè)，并具備很強(qiáng)的技術(shù)開(kāi)發(fā)轉(zhuǎn)讓、新產(chǎn)品研制、推廣、人員培訓(xùn)能力。

山東省熱電設(shè)計(jì)院始終堅(jiān)持“精心設(shè)計(jì)、質(zhì)量第一、優(yōu)質(zhì)服務(wù)、顧客滿(mǎn)意”的質(zhì)量方針，建院以來(lái)先后完成了文登熱電廠(chǎng)、茌平信發(fā)集團(tuán)熱電廠(chǎng)、萬(wàn)杰集團(tuán)熱電廠(chǎng)、華泰集團(tuán)熱電廠(chǎng)、時(shí)風(fēng)集團(tuán)熱電廠(chǎng)、浙江民豐熱電廠(chǎng)等幾十項(xiàng)熱電工程的近百臺(tái)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，總裝機(jī)容量達(dá)2000MW。所設(shè)計(jì)的熱電廠(chǎng)遍及山東大部地區(qū)及浙江、江蘇、山西、內(nèi)蒙等省區(qū)，為山東熱電的迅猛發(fā)展作出了貢獻(xiàn)，在國(guó)內(nèi)熱電設(shè)計(jì)領(lǐng)域擁有良好聲譽(yù)和較高知名度。

河北誠(chéng)譽(yù)引進(jìn)脫硫技術(shù)人才組織成立了脫硫工程部，前期進(jìn)行了廣泛的市場(chǎng)調(diào)研和技術(shù)研發(fā)儲(chǔ)備。脫硫工程部作為設(shè)計(jì)院的有機(jī)組成部分，除了常規(guī)的環(huán)境設(shè)計(jì)任務(wù)外，還可為電力企業(yè)提供有關(guān)脫硫方面的技術(shù)咨詢(xún)、項(xiàng)目分析與論證；幫助企業(yè)選擇最佳脫硫工藝，提供完整可行的解決方案。并與國(guó)內(nèi)著名大專(zhuān)院所合作，在吸收、消化國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)適宜的脫硫技術(shù)并加以推廣應(yīng)用。

河北誠(chéng)譽(yù)適應(yīng)國(guó)內(nèi)脫硫市場(chǎng)需要，與加拿大turbosonic、美國(guó)EEC、臺(tái)灣臺(tái)塑等國(guó)際著名公司進(jìn)行技術(shù)合作，通過(guò)引進(jìn)、消化、吸收，博眾家之長(zhǎng)，形成了以國(guó)外核心脫硫設(shè)備、技術(shù)為依托，多種脫硫技術(shù)互為補(bǔ)充，滿(mǎn)足和適宜于中國(guó)中型電站鍋爐市場(chǎng)煙氣脫硫之需求的脫硫技術(shù)體系。

基于對(duì)電廠(chǎng)的深切把握，以強(qiáng)大的工程設(shè)計(jì)能力為依托，采用先進(jìn)的脫硫技術(shù)，我們完全能夠根據(jù)電廠(chǎng)的具體情況即鍋爐容量、燃煤設(shè)備類(lèi)型、燃料種類(lèi)及含硫率大小、脫硫效率、脫硫劑供應(yīng)條件及電廠(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、副產(chǎn)品利用等，為用戶(hù)選擇最佳的脫硫工藝，提供完整可行的解決方案和工程服務(wù)。

河北誠(chéng)譽(yù)提供的服務(wù)有：

1、脫硫技術(shù)及設(shè)備

2、脫硫工程技術(shù)論證、分析、咨詢(xún)

3、工藝方案和工程設(shè)計(jì)

4、項(xiàng)目管理和工程承包

我們?cè)概c用戶(hù)一起積極致力于中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)，共同成長(zhǎng)，共享祖國(guó)藍(lán)天。

第三章Tursonic噴嘴、噴淋技術(shù)和

二氧化硫回收技術(shù)

加拿大Tursonic技術(shù)公司是創(chuàng)建于1997年，她是由Sonic環(huán)境系統(tǒng)公司(建立于1961年)及Turbtak公司(建立于1976年)合并而成。公司在美國(guó)、加拿大、愛(ài)爾蘭、南非都設(shè)有分公司。經(jīng)過(guò)多年研究，開(kāi)發(fā)以及在工業(yè)領(lǐng)域里的應(yīng)用，公司產(chǎn)品通過(guò)實(shí)踐證明已成為有效防止和控制空氣污染的理想設(shè)備。公司產(chǎn)品設(shè)計(jì)新穎，適應(yīng)性強(qiáng)，已獲30多項(xiàng)國(guó)際專(zhuān)利。在各種工業(yè)領(lǐng)域里的數(shù)百個(gè)項(xiàng)目中得到應(yīng)用。該公司擁有一支具有奉獻(xiàn)精神的專(zhuān)業(yè)工程師隊(duì)伍，可為我們的用戶(hù)提供工程設(shè)計(jì)及完善的技術(shù)服務(wù)。尤其是其先進(jìn)的噴嘴、噴淋技術(shù)始終處于國(guó)際先進(jìn)水平，已廣泛應(yīng)用于包括鍋爐煙氣脫硫在內(nèi)的各個(gè)領(lǐng)域，是脫硫技術(shù)中的核心設(shè)備，對(duì)提高脫硫效率、降低投資及運(yùn)行費(fèi)用、保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行發(fā)揮了很好的作用?；谙冗M(jìn)的噴淋技術(shù)的鈉法脫硫技術(shù)是一套高效的二氧化硫回收技術(shù)，業(yè)已廣泛運(yùn)用在北美地區(qū)，結(jié)合中國(guó)國(guó)情，采用鈉循環(huán)再生法既有先進(jìn)的技術(shù)保障，又有效降低投資節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用，必有廣闊的市場(chǎng)前景。

以Tursonic先進(jìn)的噴嘴及噴淋技術(shù)為基礎(chǔ)，我們將其運(yùn)用于其他脫硫工藝中，改善其性能，提高脫硫效率，起到相得益彰之功效。

Turbotak霧化噴嘴是一項(xiàng)專(zhuān)利技術(shù)，它具有防堵塞、抗腐蝕、霧滴大小可調(diào)、及液體霧化面積大等優(yōu)點(diǎn)。Turbotak霧化噴嘴已成功地應(yīng)用在數(shù)千個(gè)除塵、脫硫的項(xiàng)目中。

Turbotak噴嘴采用壓縮空氣或蒸汽和SO2吸收溶液的兩相噴嘴。它是利用壓縮空氣來(lái)霧化吸收劑溶液，霧滴大小取決于壓縮空氣的壓力和吸收液的流量，而空氣壓力和液體流量都是可以手動(dòng)或自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)，以獲得最理想粒度的液滴及液體霧化面積，取得最佳的脫硫效果。

Turbotak噴嘴每升水產(chǎn)生的液滴面積可達(dá)到1227m2/L。相對(duì)使用填充式吸收塔時(shí)，每升水只能達(dá)到7.36～24.55m2的表面積大得很多。

Turbotak噴嘴可以控制霧滴大小，霧滴直徑可達(dá)到5μm～100μm。實(shí)踐證明，霧滴大小應(yīng)為塵粒尺寸的15～20 倍是最佳的除塵吸附效果。因?yàn)?，過(guò)小的霧點(diǎn)會(huì)跟隨塵粒同步飄移，過(guò)大的霧滴又會(huì)領(lǐng)隨塵粒同步運(yùn)行，因而相互間都不易碰撞吸附。

Turbotak專(zhuān)利的噴霧裝置，用于煙塵洗滌的接觸室里噴霧裝置，其霧化粒度越小，就越有利于SO2氣體的接觸和吸收。Turbotak噴嘴有著極好的霧化效果，因此吸收過(guò)程的液/氣比較小，一般為22.7～160L/1000m3之間，而分布板吸收塔為762L/1000m3，文丘里吸收器則達(dá)到3342L/1000 m3 。Turbotak噴嘴只耗用少量的壓縮空氣(壓力5.6kg/cm2，0.2m3/1000 m3煙氣左右)。由此可見(jiàn)，Turbotak噴霧技術(shù)，不僅動(dòng)力消耗較少,而且吸收液循環(huán)量遠(yuǎn)低于其他方法。

Turbosonic噴嘴專(zhuān)利技術(shù)可達(dá)到最大的霧化效果，由于經(jīng)噴嘴送入的霧化完善的化學(xué)吸收劑溶液能夠充分地與煙氣中SO2混合、吸附、反應(yīng)和捕集，因此獲得了脫硫效率高、鈣硫比小的效果。Turbotak還把除塵洗滌理論應(yīng)用于除霧技術(shù)之中，當(dāng)含有吸收液的煙氣通過(guò)除霧器時(shí)，以其極高的霧滴分離率使吸收劑流失極少，同時(shí)也消除了煙氣排放時(shí)所帶的水份。

Turbosonic技術(shù)的最大特點(diǎn)是每套噴咀都是按照系統(tǒng)的參數(shù)經(jīng)精密計(jì)算、設(shè)計(jì)后制造出來(lái)的，并非如其他系統(tǒng)，只在貨架上選取最接近的標(biāo)準(zhǔn)噴咀，因此最能優(yōu)化系統(tǒng)達(dá)到最佳效果。

3.2、二氧化硫回收技術(shù)

此項(xiàng)二氧化硫回收技術(shù)是引進(jìn)加拿大Turbosonic公司的先進(jìn)的煙氣凈化技術(shù)。該技術(shù)核心是利用先進(jìn)的Turbotak噴嘴技術(shù)、以NaOH、Na2CO3、NH4OH和有機(jī)胺作吸收劑，在吸收煙氣中的二氧化硫氣體后經(jīng)過(guò)解析等處理再生出脫硫劑循環(huán)使用并回收副產(chǎn)物二氧化硫氣體。本技術(shù)是實(shí)現(xiàn)環(huán)保與投資回收，社會(huì)效益與直接經(jīng)濟(jì)效益雙重效果的技術(shù)，總投資是常規(guī)石灰石-石膏法的70%。

3.2.1、工藝流程介紹

含硫煙氣經(jīng)預(yù)滌器，可降低煙氣溫度達(dá)到絕熱露點(diǎn)，使煙氣被水蒸氣飽和，同時(shí)除去包括有害物質(zhì)在內(nèi)的煙塵微粒及煙氣中HCl、H2SO4和其他酸性氣體；再經(jīng)吸收器通過(guò)吸收劑的霧化，與煙氣充分混合、接觸、傳質(zhì)、吸收生成富含SO2的溶劑；在后續(xù)的除霧器被分離，達(dá)到除去煙氣中SO2的目的。

工藝流程如下：

3.2.2、工藝原理介紹

該技術(shù)根據(jù)所使用的脫硫劑的不同又分若干種工藝方案，其中所使用的脫硫劑有：有機(jī)胺、氫氧化鈉、液氨等。下面就這三種脫硫劑分別作原理方面的介紹：

1、有機(jī)胺法（Aminc Process）

應(yīng)用Turbotak噴嘴專(zhuān)利技術(shù)達(dá)到極大的霧化效果，應(yīng)用對(duì)溫度反應(yīng)敏感的有機(jī)胺吸收和解吸專(zhuān)利技術(shù)或其它吸收劑技術(shù)，使吸收劑在煙氣中充分混合而與煙氣中SO2迅速反應(yīng)、吸收而被消除。其化學(xué)反應(yīng)式如下：

有機(jī)胺對(duì)SO2的吸收和解吸反應(yīng)：

SO2+ H2O ?àH2SO3 ．．．．．．．．．．．．．．．．(1)

H2SO3 ?àH+ + HSO3- ．．．．．．．．．．．．．．(2)

R3N + H+ ?àR3NH+ ．．．．．．．．．．．．．．．．．．(3)

R3NH+ + HSO3-?à（R3NH+．．．．．．HSO3-）．．．．．．(4)

在吸收反應(yīng)中，以上反應(yīng)式全部向右進(jìn)行。在SO2濃度較高的情況下，反應(yīng)式(1)和(2)強(qiáng)烈向右移動(dòng)，因而產(chǎn)生更多的氫離子H+，它將與活潑的R3N相結(jié)合，即方程式(3)，這將促使SO2變成穩(wěn)定的酸式亞硫酸根離子HSO3-。這兩種離子按式(4)所示相結(jié)合，從而消除煙氣中的SO2。

反應(yīng)(4)的產(chǎn)物R3NH+．．．．．．HSO3-(稱(chēng)之為載荷胺)，因其對(duì)溫度異常敏感，在解吸裝置中加熱噴霧，使上述(4)至(1)的反應(yīng)逆向進(jìn)行，從而釋放出純凈的SO2和水的蒸汽。解吸后的有機(jī)胺送回吸收系統(tǒng)循環(huán)使用。

2、鈉法(Sodium Process）

a、NaOH對(duì)SO2吸收反應(yīng)：

3NaOH+2 SO2 à Na2SO3 + NaHSO3 + H2O (1)

2NaHSO3 （加熱）àNa2SO3 + SO2↑+ H2O (2)

吸收劑在吸收SO2過(guò)程中建立起Na2SO3 + NaHSO3溶液系統(tǒng)，其中NaHSO3是熱不穩(wěn)定的，在解吸器中被加熱而釋放出S02供回收。解吸后的溶液經(jīng)濃縮，使Na2SO3結(jié)晶析出回收利用。

應(yīng)用NaOH溶液吸收SO2的特點(diǎn)是液/氣比例低，SO2去除效率高。見(jiàn)表1。

表1 使用NaOH脫除SO2的資料總結(jié)

分步板式吸收塔

液/氣比例（L/1000m3）

136

3343

762

pH

5.5 ~

6.0

/

/

NaOH用量（克分子量/ SO2克分子量）

1.14

/

/

SO2去除率（%）

99

95

95

SO2去除率與使用NaOH溶液

液/ 氣比變化的關(guān)系

b、. Na2CO3對(duì)SO2吸收反應(yīng)：

（1）當(dāng)Na2CO3與SO2的化學(xué)當(dāng)量為1:1時(shí)

Na2CO3 + SO2+ H2O àNa2SO3 + H2CO3 ．．．．．．．．．．．．(1)

H2CO3 àH2O + CO2↑．．．．．．．．．．．．(2) （2）而Na2CO3是易被氧化的物質(zhì)，在循還過(guò)程長(zhǎng)時(shí)間與空氣易接觸發(fā)生氧化反應(yīng)：

2 Na2CO

3 + O2 à2Na2SO

4 ．．．．．．．．(3)

（3）當(dāng)Na2CO3與SO2的化學(xué)當(dāng)量比例<1：1時(shí)

xNa2CO3 + SO2 + H2OàyNa2SO3 + zNaHSO3 ．．．．．．．(4)

zHSO3- + z/2 O2 àzHSO4- ．．．．．．．．(6)

由于生成中等強(qiáng)酸的HSO4-而使溶液pH下降。

如果溶液下降到pH 4以下，由于產(chǎn)生下列的化學(xué)反應(yīng)而使部分SO2從溶液中溢出。

SO32- + H+ ?àH SO3- ．．．．．．．．．．．．．．．．．(7)

H SO3- + H+ ?àH2SO3 ．．．．．．．．．．．．．．．．(8)

H2SO3 ?àSO2↑+ H2O ．．．．．．．．．．．．．．(9)

其平衡關(guān)系如圖1所示。

圖1 pH值與物質(zhì)（基團(tuán)）關(guān)系平衡圖

吸收過(guò)程的控制要點(diǎn)是控制吸收循環(huán)液的pH，其pH控制點(diǎn)的選擇是依據(jù)最終產(chǎn)品的要求而確定的。Na2CO3溶液是由計(jì)量泵送入系統(tǒng)循環(huán)槽，以維持其穩(wěn)定的pH，其加入量的變化將取決于進(jìn)入吸收系統(tǒng)中煙氣的SO2含量變化。

3、氨法（Ammonium Process）

NH3對(duì)SO2吸收反應(yīng)：

應(yīng)用氣態(tài)NH3吸收煙氣中的SO2是一個(gè)簡(jiǎn)單易行的連續(xù)過(guò)程。按最終副產(chǎn)品生成（NH4)2SO4的需求，NH3與SO2的化學(xué)計(jì)算式中分子比例為2∶1。如反應(yīng)式(1)、(2)、(3)。

NH3 + H2O ?àNH4OH ．．．．．．．．．．(1)

2(NH4)OH + SO2 à（NH4)2SO3 ．．．．．．．．．．(2)

2（NH4)2SO3 + O2 à2（NH4)2SO4 ．．．．．．．．．．．(3)

當(dāng)NH3的加入量小于2∶l時(shí)，將有部份的亞硫酸氫氨鹽產(chǎn)生。如反應(yīng)式(4)。

3(NH4)OH + 2 SO2 à（NH4)2SO3 +（NH4)HSO3 (4)

如果溶液pH低于4時(shí)，值得注意的結(jié)果是SO2呈氣態(tài)狀態(tài)從吸收液中迅速析出，其反應(yīng)式為了(5)、(6)、(7)表示。

SO32- + H+ ?àHSO3- ．．．．．．．．．．．．．．．．．(5)

H2SO3 àSO2↑+ H2O ．．．．．．．．．．．(7)

因此控制好吸收液排出口的pH波動(dòng)范圍是重要的。依據(jù)資料介紹，NH3的加入量，與煙氣中SO2的化學(xué)計(jì)算比例可以維持在等于或高于1.9這個(gè)水平。在穩(wěn)定NH3與SO2的反應(yīng)比例時(shí)(在排出口溶液pH可以反映)，即使液/氣比例在于22.7--153.8L/1000m3范圍內(nèi)有任何的波動(dòng)變化，由于應(yīng)用Turbotak噴嘴的精細(xì)噴霧技術(shù)，SO2的去除率并沒(méi)有受到多大的影響(見(jiàn)表2) 。

表2 使用NH3去除SO2資料總結(jié)

液/ 氣比例（L / 1000m3）

22.7 153.8

NH3（克分子量/ SO2克分子量）

≥1.9

SO2去除率（%）

>98

更加值得注意是，應(yīng)用Turbotak噴霧技術(shù)，在（NH4)2SO3氧化反應(yīng)生成（NH4)2SO4的過(guò)程中，以自己特有的噴霧技術(shù)，可以應(yīng)用氣體進(jìn)行直接反應(yīng)(如反應(yīng)式3)，革除了用濃H2S04進(jìn)行的傳統(tǒng)工藝。傳統(tǒng)方法是用過(guò)量的濃硫酸氧化，然后再加入NH3中和過(guò)剩的H2SO4 。如反應(yīng)式(8)和(9)。

（NH4)2SO3 + H2SO4(過(guò)量) à（NH4)2SO4+ SO2 ↑+ H2O ．．．．．．(8)

H2SO4 (剩余) + 2 NH3 à（NH4)2SO4 ．．．．．．．．．．．．(9)

析出的SO2還要引入其它系統(tǒng)(例如硫酸產(chǎn)生系統(tǒng))吸收。從而無(wú)論在原料消耗還是生產(chǎn)成本方面，本方法比傳統(tǒng)的生產(chǎn)方法有著極強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。最終產(chǎn)品是（NH4)2SO4，固體硫酸氨在農(nóng)用肥料和稀土工業(yè)方面有著廣泛的用途。由于是三廢處理的副產(chǎn)品回收，生產(chǎn)成本低廉，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中會(huì)有良好的社會(huì)效益和豐厚的經(jīng)濟(jì)效益。

3.2.3、Turbotak技術(shù)特點(diǎn)：

1、除硫率高達(dá)99.5％的水平，最佳經(jīng)濟(jì)效果為85～95％；

2、消除二次污染，副產(chǎn)品是化工基本原料得到利用，市場(chǎng)潛力大；

3、可用高硫煤或高硫油，既可降低燃料采購(gòu)成本，又可增加副產(chǎn)品回收收入；

4、系統(tǒng)阻力小，液體循環(huán)量少，從而用電用水等動(dòng)力消耗少；

5、系統(tǒng)維修要求低，內(nèi)部無(wú)運(yùn)轉(zhuǎn)部件，使用壽命長(zhǎng)；

6、占地面積小，布置靈活，可以臥式、豎式或高空布置；

8、是實(shí)現(xiàn)環(huán)保與投資回收創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益的雙重效果技術(shù)。是目前正在美加地區(qū)

推廣和對(duì)舊式除硫設(shè)備改造的新技術(shù)。

3.3、鈉堿循環(huán)再生脫硫技術(shù)

鈉堿循環(huán)再生脫硫工藝是運(yùn)用Turbosonic先進(jìn)的噴嘴及噴淋技術(shù)，針對(duì)目前國(guó)內(nèi)中小型鍋爐脫硫的技術(shù)現(xiàn)狀而自主研發(fā)的技術(shù)。該技術(shù)借鑒了石灰石/石灰—石膏法技術(shù)成熟、運(yùn)行費(fèi)用低的優(yōu)點(diǎn)而克服了其液氣比高、容易結(jié)垢的缺點(diǎn)，用其固硫，借鑒了鈉法技術(shù)脫硫效率高、不結(jié)垢的優(yōu)點(diǎn)，克服其運(yùn)行費(fèi)用高的缺點(diǎn)，用其脫硫，因此，這種脫硫技術(shù)是兩種脫硫技術(shù)的完美結(jié)合。同時(shí)為節(jié)省投資，對(duì)脫硫廢物經(jīng)簡(jiǎn)單處理后直接達(dá)標(biāo)排放；比較適合中小型電站鍋爐進(jìn)行脫硫改造。

3.3.1、工藝基本原理

鈉堿循環(huán)再生法煙氣脫硫技術(shù)是利用氫氧化鈉溶液作為啟動(dòng)脫硫劑，配制好的氫氧化鈉溶液直接打入脫硫塔洗滌脫除煙氣中SO2來(lái)達(dá)到煙氣脫硫的目的，由于鈉基脫硫劑堿性強(qiáng)，吸收二氧化硫后反應(yīng)產(chǎn)物溶解度大，不會(huì)造成過(guò)飽和結(jié)晶，造成結(jié)垢堵塞問(wèn)題。另一方面脫硫產(chǎn)物被排入再生池內(nèi)用氫氧化鈣進(jìn)行還原再生，再生出的鈉基脫硫劑再被打回脫硫塔循環(huán)使用。

鈉堿循環(huán)再生法煙氣脫硫工藝同石灰石/石灰等其他濕法脫硫反應(yīng)機(jī)理類(lèi)似，主要反應(yīng)為煙氣中的SO2先溶解于吸收液中，然后離解成H+和HSO3—；

SO2(g)= = = SO2(aq) （1）

SO2(aq)+H2O(l) = = =H++HSO3—= = = 2H++SO32—；（2）

式（1）為慢反應(yīng)，是速度控制過(guò)程之一。

然后H+與溶液中的OH—中和反應(yīng)，生成鹽和水，促進(jìn)SO2不斷被吸收溶解。具體反應(yīng)方程式如下：

2NaOH + SO2 →Na2SO3 + H2O

Na2SO3 + SO2 + H2O →2NaHSO3

脫硫后的反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)入再生池內(nèi)用另一種堿，一般是Ca(OH)2進(jìn)行再生，再生反應(yīng)過(guò)程如下：

Ca(OH)2 + Na2SO3 →2 NaOH + CaSO3

Ca(OH)2 + 2NaHSO3 →Na2SO3 + CaSO3·1/2H2O +1/2H2O

存在氧氣的條件下，還會(huì)發(fā)生以下反應(yīng)：

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

脫下的硫以亞硫酸鈣、硫酸鈣的形式析出，然后將其簡(jiǎn)單處理后用泵打入渣場(chǎng)。再生的NaOH可以循環(huán)使

3.3.2、工藝流程介紹

來(lái)自鍋爐的煙氣先經(jīng)過(guò)除塵器除塵，然后煙氣經(jīng)煙道從塔底進(jìn)入脫硫塔。在脫硫塔內(nèi)布置若干層（根據(jù)具體情況定）旋流板的方式，旋流板塔具有良好的氣液接觸條件，從塔頂噴下的堿液在旋流板上進(jìn)行霧化使得煙氣中的SO2與噴淋的堿液充分吸收、反應(yīng)。經(jīng)脫硫洗滌后的凈煙氣經(jīng)過(guò)除霧器脫水，脫水后進(jìn)入換熱器，升溫后的煙氣經(jīng)引風(fēng)機(jī)通過(guò)煙囪排入大氣。

工藝流程圖：

主要工藝過(guò)程是，清水池一次性加入氫氧化鈉制成脫硫液，用泵打入吸收塔進(jìn)行脫硫。三種生成物均溶于水，在脫硫過(guò)程中，煙氣夾雜的飛灰同時(shí)被循環(huán)液濕潤(rùn)而捕集，從吸收塔排出的循環(huán)漿液流入沉淀池。灰渣經(jīng)沉淀定期清除，可回收利用，如制磚等。上清液溢流進(jìn)入反應(yīng)池與投加的石灰進(jìn)行反應(yīng)，置換出的氫氧化鈉溶解在循環(huán)水中，同時(shí)生成難溶解的亞硫酸鈣、硫酸鈣和碳酸鈣等，可通過(guò)沉淀清除。

脫硫塔也可采用空塔噴淋方式，當(dāng)塔徑達(dá)到一定尺度時(shí)，旋流扳式的效果就不明顯了，需要變換氣液接觸形式，保證脫硫效率。

3.3.3、工藝特點(diǎn)

與石灰石/石灰濕法脫硫工藝相比，鈉堿循環(huán)再生法有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）用NaOH脫硫，循環(huán)水基本上是NaOH的水溶液，在循環(huán)過(guò)程中對(duì)水泵、管道、設(shè)備均無(wú)腐蝕與堵塞現(xiàn)象，便于設(shè)備運(yùn)行與保養(yǎng)；

（2）吸收劑的再生和脫硫渣的沉淀發(fā)生在塔外，這樣避免了塔內(nèi)堵塞和磨損，提高了運(yùn)行的可靠性，降低了操作費(fèi)用；同時(shí)可以用高效的板式塔或填料塔代替空塔，使系統(tǒng)更緊湊，且可提高脫硫效率；

（3）鈉基吸收液吸收SO2速度快，故可用較小的液氣比，達(dá)到較高的脫硫效率，一般在90%以上，這樣也可降低投資，減少運(yùn)行費(fèi)用；

（4）具有脫硫、除塵一體化效用。

缺點(diǎn)是：NaSO3氧化副反應(yīng)產(chǎn)物Na2SO4較難再生，需不斷補(bǔ)充N(xiāo)aOH或Na2CO3而彌補(bǔ)堿的消耗量。另外，Na2SO4的存在也將降低石膏的質(zhì)量。

第四章EEC循環(huán)流化床干法脫硫工藝(CDS)

美國(guó)環(huán)境技術(shù)（EEC）公司是美洲最大的大氣污染治理公司及設(shè)備制造商。該公司所開(kāi)發(fā)的世界最先進(jìn)的循環(huán)流化床干法脫硫系統(tǒng)(CDS)和噴霧干燥脫硫系統(tǒng)(SDA)用以控制火電廠(chǎng)煙氣的排放，清除其中的SO2，取得了良好的業(yè)績(jī)，對(duì)解決酸雨難題做出了貢獻(xiàn)。在城市固體廢物焚化設(shè)施、石化以及發(fā)電廠(chǎng)等應(yīng)用場(chǎng)合，

艾尼科環(huán)保技術(shù)有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng)艾尼科環(huán)保或EETC)是美國(guó)環(huán)境技術(shù)(EEC)公司在中國(guó)的全資子公司。艾尼科環(huán)保在江蘇南京設(shè)立有工程設(shè)計(jì)中心、在安徽蚌埠高新技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)設(shè)有生產(chǎn)基地，是集設(shè)計(jì)、制造、安裝、調(diào)試、售后服務(wù)于一體的環(huán)保技術(shù)與設(shè)備的專(zhuān)業(yè)供應(yīng)商。

EEC公司是除塵專(zhuān)家，具有靜電除塵和袋式除塵國(guó)際最先進(jìn)的技術(shù)，因此其干式、半干式脫硫技術(shù)與除塵器達(dá)到了完美的結(jié)合，確保整個(gè)脫硫系統(tǒng)安全可靠和高效運(yùn)行，這也正是EEC技術(shù)的顯著之處！

4.1、循環(huán)流化床干法脫硫工藝(CDS)

循環(huán)流化床干法煙氣脫硫工藝(CDS)是引進(jìn)美國(guó)環(huán)境技術(shù)公司(EEC)的成熟脫硫工藝。本工藝技術(shù)成熟、脫硫效率高(可達(dá)90%以上，甚至98%)、設(shè)備簡(jiǎn)單且不需要防腐、投資省、用水量很少、無(wú)污水，石灰用量較其他干法或半干法少，比較適合中國(guó)國(guó)情。此工藝比較適合于中小機(jī)組，現(xiàn)也已擴(kuò)大到大型機(jī)組上應(yīng)用。該脫硫技術(shù)完全符合2005年10月1日起執(zhí)行的國(guó)家脫硫標(biāo)準(zhǔn)，即

4.1.1、CDS干法脫硫工藝流程

從鍋爐出來(lái)的含塵和SO2的煙氣，從脫硫塔的底部經(jīng)過(guò)文丘里管上升，進(jìn)入塔內(nèi)。生石灰(CaO)在消化器內(nèi)加水消化后，在消石灰倉(cāng)內(nèi)儲(chǔ)存。將一定量的消石灰和水在文丘里喉口上端加入，在脫硫塔內(nèi)與煙氣混合流動(dòng)，并與煙氣中的SO2反應(yīng)，生成亞硫酸鈣和硫酸鈣，SO2得以脫除。攜帶反應(yīng)產(chǎn)物和煤灰的煙氣冷卻到稍高于露點(diǎn)以上的溫度，進(jìn)入后部的電除塵器或布袋除塵器。反應(yīng)產(chǎn)物和煤灰被除塵器收下后，通過(guò)空氣斜槽返回塔內(nèi)，再次循環(huán)參與脫硫反應(yīng)。由于消石灰、煤灰和反應(yīng)產(chǎn)物多次在脫硫塔和除塵器之間循環(huán)，增加了反應(yīng)時(shí)間，消石灰的作用得以充分發(fā)揮，用量減少，同時(shí)脫硫效率得以提高。

工藝流程圖：

4.1.2、CDS干法脫硫工藝原理：

循環(huán)流化床干法煙氣脫硫系統(tǒng)是將流化床理論與噴霧干燥原理相結(jié)合的一種脫硫技術(shù)。采用湍流方式，使吸收劑在吸收塔內(nèi)湍流、反復(fù)循環(huán)，與煙氣中的SO2等酸性氣體充分接觸、反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)脫除SO2等其他酸性氣體的一種方法。煙氣脫硫工藝分6個(gè)步驟：⑴吸收劑存儲(chǔ)和輸送；⑵煙氣霧化增濕調(diào)溫；⑶脫硫劑與含濕煙氣霧化顆粒充分接觸混合；⑷二氧化硫吸收；⑸灰循環(huán)；⑹灰渣排除。⑵、⑶、⑷、三個(gè)步驟均在吸收塔中進(jìn)行，其化學(xué)、物理過(guò)程如下所述。

a．化學(xué)過(guò)程：

當(dāng)霧化水經(jīng)過(guò)霧化噴嘴在吸收塔內(nèi)霧化，并與煙氣充分接觸，煙氣冷卻并增濕，氫氧化鈣粉顆粒同H2O 、SO2、H2SO3反應(yīng)生成干粉產(chǎn)物，整個(gè)反應(yīng)分為氣相、液相和固相三種狀態(tài)反應(yīng)，反應(yīng)步驟及方程式如下：

⑴SO2被液滴吸收；

SO2(氣)+H2O→H2SO3(液)

⑵吸收的SO2同溶液的吸收劑反應(yīng)生成亞硫酸鈣；