优点:
脱硫效率世界顶尖,稳定可靠。
技术最成熟,应用最广泛。
副产物石膏可资源化利用,产生经济效益。
缺点:
初始投资高,系统复杂,占地面积大。
耗水量巨大,并产生需要处理的废水。
设备易腐蚀、结垢,维护工作量大。
烟气需再热,否则会产生“白烟”和腐蚀烟囱。
优点:
投资较低,系统简单紧凑,占地面积小。
耗水量极少,无废水产生。
烟气温度高,无“白烟”问题,系统腐蚀小。
活性焦法等具备多污染物协同控制潜力。
缺点:
脱硫效率通常低于湿法,难以达到最严格的超低排放。
吸收剂消耗量大,钙硫比高,导致运行物耗成本可能上升。
副产物价值低,处置困难。
吸收剂喷射系统可能堵塞,对操作控制要求高。
结论:选择哪种技术,没有绝对的“最好”,只有“最合适”。必须根据文章开头提到的排放标准、烟气条件、场地、水资源、预算和副产物处置等具体因素进行综合技术经济比较后决定。对于主流大型电厂,湿法是绝对主力;对于特定中小型工业和特殊地域,干法/半干法则显示出强大的竞争力。
]]>| 对比维度 | 湿法脱硫 | 干法脱硫 |
| 基本原理 | 利用碱液(石灰石/石膏浆液)与烟气中的SO?在吸收塔内进行气液传质反应,生成亚硫酸钙,再强制氧化为石膏。 | 将干粉状吸收剂(如消石灰)直接喷入烟气中,或让烟气通过装有吸收剂的床层,进行气固反应生成干态副产物。 |
| 技术代表 | 石灰石-石膏湿法、氨法、海水法 | 喷雾干燥法、循环流化床法、NID法、活性焦/炭吸附法 |
| 脱硫效率 | 非常高(>95%~99%以上),可稳定达到超低排放标准。 | 中等(80%~95%),在条件优化下可达较高水平,但通常难以稳定超过湿法。 |
| 吸收剂 | 石灰石粉、生石灰、氨水 | 生石灰制备的消石灰粉、小苏打、活性焦/炭 |
| 副产物 | 湿态: 石膏,可资源化利用(如做建材)。 | 干态: 混合物,成分复杂,通常难以高价值利用,多用于填埋或筑路。 |
| 系统复杂性 | 复杂 | 相对简单 |
| 投资与运行成本 | 投资高:设备庞大,需要防腐,系统复杂。 运行成本高:电耗(循环泵、氧化风机)、水耗、物耗都较高。 |
投资较低:系统简单,无需防腐和水循环系统。 运行成本:电耗较低,但吸收剂消耗量更大,钙硫比高。 |
| 占地面积 | 大(吸收塔、浆液池、石膏脱水楼等体积庞大) | 小(设备紧凑,尤其适合改造项目) |
| 能耗 | 高(由于有大量的浆液循环泵和风机) | 较低(无需浆液循环,系统阻力相对小) |
| 出水/耗水 | 耗水量巨大,且有废水产生,需要配套废水处理系统。 | 基本不耗水或耗水量极少,无废水产生。 |
| 对烟气温度影响 | 烟气温度会大幅降低至~50℃,成为“湿饱和烟气”,需要安装GGH(烟气再热器)?或烟塔合一技术来提升排烟温度,防止“白烟”和腐蚀烟囱。 | 烟气温度降低有限,出口烟气温度仍在70℃以上,属于“干烟气”,无需烟气再热,无“白烟”问题。 |
| 协同治理能力 | 对SO?、汞等有一定协同脱除率。 | 活性焦/炭法具有一体化脱除SOx、NOx、二噁英、重金属等多种污染物的独特能力。 |
| 系统阻力 | 较大 | 较小 |
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湿法脱硫:使用液态吸收剂(如石灰石浆液)在湿态下与烟气中的SO?反应。其核心设备是吸收塔,烟气与浆液在塔内逆流接触。
干法脱硫:使用干态的吸收剂(如消石灰粉)或催化剂,在干态下与SO?反应。反应产物也是干态的。其核心设备通常是反应器或喷射系统。
大型燃煤电厂:这是湿法的传统优势领域,对效率和可靠性要求极高,且有副产物石膏资源化利用的条件。
排放标准极其严格(如要求SO? < 35 mg/m3):湿法是实现超低排放最可靠、最成熟的技术。
处理烟气量大:规模越大,湿法的规模效应越明显,单位投资和运行成本相对下降。
水资源丰富,且有石膏销售市场或可靠的废水处理能力。
中小型工业锅炉/炉窑:场地有限,投资预算低,干法系统简单紧凑的优势明显。
水资源匮乏地区:干法几乎不耗水,是唯一的选择。
场地受限的改造项目:在现有电厂/工厂中加装脱硫设施,干法占地面积小的特点至关重要。
处理含硫量较低的烟气,或排放标准相对宽松的场景。
需要协同脱除多种污染物,且选择活性焦/炭工艺。
对“白色烟羽”(白烟)有严格控制的地区:干法排烟温度高,基本不产生视觉上的“白烟”。
这是湿法脱硫最核心的优势。
效率高:脱硫效率通??梢晕榷ù锏?95%?以上,甚至可达?98%-99%。这对于处理高硫煤(硫分含量高的煤)燃烧产生的烟气或需要满足极其严格排放标准的地区至关重要。
稳定可靠:系统运行稳定,能够适应锅炉负荷的变化,持续高效地去除SO?。
历史悠久:湿法脱硫技术自20世纪70年代开始商业化应用,已有超过50年的发展历史,积累了极其丰富的设计、建造、运行和维护经验。
可借鉴经验多:全球有成千上万的套装置在运行,技术供应商众多,参考案例丰富,降低了新技术可能带来的不确定性风险。
主要吸收剂:最常用的吸收剂是石灰石(CaCO?),它是自然界中最丰富的矿物质之一,储量大、分布广、价格便宜。
其他选择:也可以使用生石灰(CaO)、熟石灰(Ca(OH)?)等,赋予了系统一定的灵活性。
规模效应:非常适合大型燃煤机组(如300MW、600MW、1000MW及以上)的烟气处理,单塔处理能力巨大。
适应高浓度:能够有效处理SO?初始浓度很高的烟气。
主要副产品:湿法脱硫的副产品通常是石膏(CaSO?·2H?O)。
商业价值:如果对脱硫石膏进行进一步的洗涤、脱水、净化处理,生产出的商品石膏纯度很高,可以作为建筑材料,用于生产石膏板、水泥缓凝剂等,实现“变废为宝”,产生一定的经济效益,部分抵消运行成本。
| 项目 | 干法脱硫 | 湿法脱硫(石灰石-石膏法为主) |
|---|---|---|
| 反应原理 | 干态吸收剂(如Ca(OH)?、NaHCO?)与SO?在干燥条件下反应,生成固态副产物(如CaSO?)。 | 浆液吸收剂(石灰石/石灰浆)与SO?在液相中反应,生成石膏(CaSO?·2H?O)。 |
| 反应条件 | 无需水参与,反应温度较高(100~200℃)。 | 低温(50~60℃),需大量水参与。 |
| 典型工艺 | SDS(碳酸氢钠干法)、CFB(循环流化床)、NID(一体化脱硫除尘)。 | 石灰石-石膏法、氨法、双碱法等。 |
| 指标 | 干法脱硫 | 湿法脱硫 |
|---|---|---|
| 脱硫效率 | 80%~95%(中等,依赖吸收剂和工艺)。 | 95%~99%(高效,适合高硫煤)。 |
| 投资成本 | 较低(设备简单,无废水处理系统)。 | 较高(需浆液制备、防腐、废水处理等)。 |
| 运行成本 | 较高(吸收剂用量大,如NaHCO?较贵)。 | 较低(石灰石廉价,副产物石膏可销售)。 |
| 能耗 | 低(无浆液循环泵)。 | 高(浆液循环泵、氧化风机等耗电)。 |
| 副产物 | 干态粉末(需妥善处置或利用)。 | 湿石膏(可资源化利用,如建材)。 |
| 适用SO?浓度 | 低至中浓度(<3000 mg/Nm3)。 | 中至高浓度(可达10000 mg/Nm3以上)。 |
优点:
无废水产生,适合缺水地区。
设备简单,占地面积小,改造灵活(如焦化、烧结行业)。
启停快,适合间歇性运行的工业锅炉。
缺点:
脱硫效率较低,难以满足超低排放(<35 mg/Nm3)要求。
吸收剂耗量大(如NaHCO?成本高)。
副产物利用价值低(干粉易扬尘)。
优点:
脱硫效率高(>98%),稳定满足超低排放。
运行成本低(石灰石廉价,石膏可销售)。
适合大烟气量、高硫燃料(如燃煤电厂)。
缺点:
系统复杂,投资高(需防腐、废水处理)。
耗水量大,需处理废水(含重金属、Cl?等)。
设备易结垢、堵塞,维护难度大。
| 场景 | 推荐技术 | 理由 |
|---|---|---|
| 燃煤电厂 | 湿法脱硫 | 高硫煤、大烟气量,需超低排放。 |
| 钢铁/焦化烧结机 | 干法脱硫(SDS/CFB) | 中低SO?浓度,改造灵活,无废水。 |
| 垃圾焚烧/工业锅炉 | 干法或半干法 | 烟气量小,间歇运行,缺水地区优先。 |
| 化工/玻璃窑炉 | 干法(NaHCO?喷射) | 对氯离子敏感,避免湿法腐蚀。 |
| 组件 | 安装要求 | 验收标准 |
|---|---|---|
| 吸收塔 | 垂直度≤1/1000,内壁衬胶厚度≥4mm | 72小时试运行效率≥95% |
| 除雾器 | 冲洗水压力≥0.25MPa,覆盖率100% | 出口液滴含量≤50mg/Nm3 |
| 浆液循环泵 | 进出口设橡胶软接,振动值≤4.0mm/s | 无泄漏且流量偏差≤±5% |
| 组件 | 安装要求 | 验收标准 |
|---|---|---|
| 催化剂???/td> | 安装间隙≤2mm,单层平整度≤3mm/m2 | NOx转化率≥90%,氨逃逸≤3ppm |
| 喷氨格栅 | 混合段长度≥3倍烟道直径,静态混合器压损≤200Pa | AIG各支管流量偏差≤±5% |
| 吹灰系统 | 声波吹灰器间距≤5m,蒸汽吹灰压力≥1.0MPa | 催化剂积灰率<5%/年 |
| 故障现象 | 原因分析 | 整改措施 |
|---|---|---|
| 脱硫塔除雾器堵塞 | 冲洗水压力不足/水质差 | 升级高压冲洗系统(≥0.3MPa)+ 水质过滤 |
| SCR氨逃逸超标 | 喷氨不均或流场紊乱 | CFD流场优化+智能喷氨控制系统 |
| 浆液管道磨损 | 流速过高(>2.5m/s) | 内衬陶瓷管道+流速控制在1.5-2.0m/s |
不同湿法脱硫技术的选择需综合考虑?烟气特性、脱硫效率、副产物价值、运行成本及环保法规。石灰石-石膏法因经济可靠占据主流,而氨法、镁法则在特定场景更具优势。
]]>湿法脱硫工艺:在湿法脱硫工艺中,常用的吸收剂包括石灰石、石灰和消石灰等。根据《J88环境保护设备企业标准》的规定,当使用电石渣作为吸收剂时,浆液质量浓度应为15%~25%;当使用石灰石、石灰和消石灰作为吸收剂时,浆液质量浓度应为25%~30%。
另外,根据《火电厂污染防治最佳可行技术指南》,湿法脱硫系统中,石灰石-石膏湿法脱硫工艺的Ca/S摩尔比一般在1.2-1.3之间,这与浆液浓度密切相关。
亚硫酸钠法脱硫工艺:在亚硫酸钠法脱硫工艺中,吸收液的初始浓度通常为0.3~0.5mol/L,适宜范围为0.52~0.56mol/L。此外,溶液的S/C比应控制在0.58以下,以确保高效的SO2吸收。
环保标准与排放要求:根据《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011),烟气中SO2排放浓度不得超过50mg/Nm3。因此,混合液浓度的选择需要确保最终排放浓度符合这一标准。
电厂烟气脱硫过程中混合液浓度的选择应根据具体的脱硫工艺、煤种特性、环保要求以及设备设计等因素综合考虑。对于湿法脱硫工艺,浆液质量浓度通常在15%~30%之间;对于亚硫酸钠法,吸收液浓度在0.3~0.5mol/L范围内。这些浓度范围均需结合实际运行情况进行调整,以确保脱硫效率和环保排放标准的达成。
]]>根据证据,湿法脱硫后的烟气温度通常在30-50℃,湿度可以达到100-200g/Nm3,这比大气平均湿度(约9g/Nm3)高出许多倍。这种高湿度的烟气不仅对设备的腐蚀和维护提出了更高的要求,还可能对环境造成额外的水汽排放问题。例如,每年通过湿法脱硫排放到大气中的水汽量可能达到40亿吨。
在实际操作中,湿法脱硝和湿法脱硫的组合工艺需要特别注意烟气湿度的控制。例如,在SNCR-SCR耦合脱硝+湿法石灰石-石膏烟气脱硫+湿式静电除尘的组合工艺中,虽然能够实现超低排放,但氨逃逸控制和湿度管理仍需进一步优化。此外,湿式电除尘器的应用也需要考虑烟气湿度对设备性能的影响。
因此,在燃煤电厂烟气脱硝过程中,湿度的控制不仅是技术问题,也是环保和经济性的重要考量因素。合理控制烟气湿度有助于提高脱硝效率、减少设备腐蚀和降低运行成本。同时,还需关注湿法脱硫后烟气中水汽的排放问题,以避免对环境造成不必要的影响。
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