烟气脱硫的主要工艺及原理

　　目前已达到工业应用水平的烟气脱硫工艺有10余种，大致可以分为干法、半干法和湿法，但能在大烟气量、高脱硫效率下，长期、稳定运行的脱硫工艺并不多。目前，国内已上脱硫装置采取的工艺类型也各不相同，干法工艺有：活性炭吸附法、密相干塔法等；半干法工艺有：循环流化床法、旋转喷雾法；湿法工艺有：石灰/石灰石-石膏湿法、氧化镁湿法、氨-硫铵湿法、钠-钙双碱法、鼓泡法、有机胺法（又称：离子液法）等。
    根据国内实际应用推广情况，湿法工艺约占脱硫装置总数的80%以上，其中湿法以石灰/石灰石-石膏工艺为主，氨-硫铵湿法、钠-钙双碱法为辅；干法工艺仅有2-3个工程示范，活性炭吸附法过于昂贵，密相干塔法基本失败；半干法工艺以循环流化床法、旋转喷雾法为主。对于石灰—石膏湿法脱硫工艺与半干法脱硫工艺的对比，二者既有相同点也有不同点。相同点是脱硫剂均采用生石灰（CaO）和工业水介质进行，湿法脱硫剂采用Ca(OH)2浆液形式；半干法工艺有两种：一种采用Ca(OH)2浆液，一种采用喷石灰粉和工业水的形式。
    一、干法脱硫：
    主要的是循环流化床反应器脱硫。石灰石加入循环流化床锅炉后，将发生两步高温气固反应：燃烧分解反应和硫盐化反应，通过这两个反应来脱硫。
    在循环流化床脱硫塔中，Ca（OH）2与烟气中的SO2和几乎全部的SO3，HCl，HF等，完成化学反应，主要化学反应方程式如下：
Ca(OH)2+ SO2=CaSO3•½H2O +½H2O
Ca(OH)2+ SO3=CaSO4•½H2O +½H2O
CaSO3•½ H2O+ ½O2=CaSO4•½H2O
Ca(OH)2+ CO2=CaCO3 +H2O
Ca(OH)2+ 2HCl=CaCl2•2H2O（～75℃）（强吸潮性物料）
2Ca(OH)2+ 2HCl= CaCl2•Ca(OH)2•2H2O（＞120℃）
Ca(OH)2+ 2HF=CaF2 + 2H2O（从上述化学方应方程可以看出，Ca(OH)2应尽量避免在75℃左右与HCl反应）
二、半干法：
喷雾干燥烟气脱硫以及循环流化床烟气脱硫（也可以为半干法，最后处理不同）。经破碎后石灰在消化池中经消化后，与脱硫副产物和部分煤灰混合，制成混合浆液，经浆液泵升压送入旋转喷雾器，经雾化后在塔内均匀分散。热烟气从塔顶切向进入烟气分配器，同时与雾滴顺流而下。雾滴在蒸发干燥的同时发生化学反应吸收烟气中的SO2。
CFB半干法脱硫系统工艺原理
Ca（OH）2+SO2=CaSO3+H2O
Ca（OH）2+2HF=CaF2+2H2O
Ca（OH）2+SO3=CaSO4+H2O
Ca（OH）2+2HCl=CaCl2+2H2O
CaSO3+1/2O2=CaSO4
三、湿法：
湿法脱硫也分为好多种，大概原理就是在烟气经过碱性溶液水洗，烟气中的SO2被溶液吸收，生成亚硫酸盐溶液接近饱和后进行氧化生成硫酸盐，结晶后生脱硫副产品。还有就是亚盐还原生成硫单质，过滤后就的到副产品硫磺。湿法脱硫效率很高，不计脱硫成本的话能达到100%，但是吸收剂比如拿氨法脱硫来说，逸氨量增大，氮氧化物破坏大气，光追求脱硫是不可取的！同时腐蚀是不可避免的，这是脱硫行业的最大的难题，至今难以克服。腐蚀的原因是烟气成分能复杂，生成的硫酸盐在酸性条件下是强酸，烟气中带来的氯离子会腐蚀不锈钢，氟离子会腐蚀玻璃（仪表），脱硫加入的碱性物也会腐蚀钢材……
分类：常用的湿法烟气脱硫技术有石灰石-石膏法、间接的石灰石-石膏法、柠檬吸收法等。
1、石灰石／石灰-石膏法：
原理：是利用石灰石或石灰浆液吸收烟气中的SO2，生成亚硫酸钙，经分离的亚硫酸钙（CaSO3
）可以抛弃，也可以氧化为硫酸钙（CaSO4），以石膏形式回收。是目前世界上技术最成熟、运行状况最稳定的脱硫工艺，脱硫效率达到90％以上。
在脱硫吸收塔中主要有如下反应：
SO2的吸收过程：
SO2+H2O→H2SO3
H2SO3→H++HSO3-(低pH值时)（吸收区下部）
H2SO3→2H++SO3-(高pH值时)（吸收区上部）
Ca2++2HSO3-→Ca(HSO3)2
Ca2++SO3-→CaSO3
反应产物的氧化：
CaSO3+1/2O2→CaSO4
结晶生成石膏：
CaSO4+2H2O→CaSO4•2H2O
2、间接石灰石-石膏法:
常见的间接石灰石-石膏法有：钠碱双碱法、碱性硫酸铝法和稀硫酸吸收法等。原理：钠碱、碱性氧化铝(Al2O3•nH2O)或稀硫酸（H2SO4）吸收SO2，生成的吸收液与石灰石反应而得以再生，并生成石膏。该法操作简单，二次污染少，无结垢和堵塞问题，脱硫效率高，但是生成的石膏产品质量较差。
3、柠檬吸收法：
柠檬酸(H3C6H5O7•H2O)溶液具有较好的缓冲性能，当SO2气体通过柠檬酸盐液体时，烟气中的SO2与水中H发生反应生成H2SO3络合物,SO2吸收率在99％以上。这种方法仅适于低浓度SO2烟气，而不适于高浓度SO2气体吸收，应用范围比较窄。
另外，还有海水脱硫法、磷铵复肥法、液相催化法等湿法烟气脱硫技术。