技术解析 | 17种脱硫系统、工艺详述

文章导读

脱硫系统是一直是个热门的技术项目，各种脱硫工艺的原理、优缺点、应用的公司也是每一位资深总工必须熟悉掌握的，本文就是关于脱硫系统、工艺的详细论述。

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脱硫系统是一直是个热门的技术项目，各种脱硫工艺的原理、优缺点、应用的公司也是每一位资深总工必须熟悉掌握的，以下这一篇就是关于脱硫系统、工艺的详细论述。

石灰石/石灰-石膏法烟气脱硫

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01工作原理石灰石/石灰-石膏法烟气脱硫采用石灰石或石灰作为脱硫吸收剂，石灰石经破碎磨细成粉状与水混合搅拌成吸收浆液，当采用石灰为吸收剂时，石灰粉经消化处理后加水制成吸收剂浆液。在吸收塔内，吸收浆液与烟气接触混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及鼓入的氧化空气进行化学反应从而被脱除，最终反应产物为石膏。02反应过程（1）吸收                              SO2 + H2O—> H2SO3      SO3 + H2O—> H2SO4  （2）中和         CaCO3 + H2SO3 —> CaSO3+CO2 + H2OCaCO3 + H2SO4 —> CaSO4+CO2  + H2OCaCO3 +2HCl—> CaCl2+CO2 + H2OCaCO3 +2HF —>CaF2+CO2   + H2O（3）氧化2CaSO3+O2—>2CaSO4      （4）结晶CaSO4+ 2H2O —>CaSO4 ·2H2O03系统组成脱硫系统主要由烟气系统、吸收氧化系统、石灰石/石灰浆液制备系统、副产品处理系统、废水处理系统、公用系统（工艺水、压缩空气、事故浆液罐系统等）、电气控制系统等几部分组成。04工艺流程锅炉/窑炉—>除尘器—>引风机—>吸收塔—>烟囱来自于锅炉或窑炉的烟气经过除尘后在引风机作用下进入吸收塔，吸收塔为逆流喷淋空塔结构，集吸收、氧化功能于一体，上部为吸收区，下部为氧化区，经过除尘后的烟气与吸收塔内的循环浆液逆向接触。系统一般装3-5台浆液循环泵，每台循环泵对应一层雾化喷淋层。当只有一台机组运行时或负荷较小时，可以停运1-2层喷淋层，此时系统仍保持较高的液气比，从而可达到所需的脱硫效果。吸收区上部装二级除雾器，除雾器出口烟气中的游离水份不超过75mg/Nm3。吸收SO2后的浆液进入循环氧化区，在循环氧化区中，亚硫酸钙被鼓入的空气氧化成石膏晶体。同时，由吸收剂制备系统向吸收氧化系统供给新鲜的石灰石浆液，用于补充被消耗掉的石灰石，使吸收浆液保持一定的pH值。反应生成物浆液达到一定密度时排至脱硫副产品系统，经过脱水形成石膏。05工艺特点（1）脱硫效率高，可保证95%以上；（2）应用最为广泛、技术成熟、运行可靠性好；（3）对煤种变化、负荷变化的适应性强，适用于高硫煤；（4）脱硫剂资源丰富，价格便宜；（5）可起到进一步除尘的作用。06应用领域燃煤发电锅炉、热电联产锅炉、集中供热锅炉、烧结机、球团窑炉、焦化炉、玻璃窑炉等烟气脱硫。提示：该工艺应用最为广泛，技术成熟，对烟气负荷、煤种变化适应性好，脱硫效率高，对于高硫煤和环保排放要求严格的工况尤为适合，但系统相对复杂，投资费用较高，烟囱需要进行防腐处理。

循环回流半干法脱硫工艺

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01工作原理它是以循环流化床技术原理为基础的一种先进的烟气半干法脱硫工艺。该工艺以干态消石灰粉Ca（OH）2作为吸收剂，并向烟气中喷入工艺雾化水，对烟气中的酸性物质增湿活化，通过干粉状吸收剂多次再循环，在吸收塔内与烟气污染物强烈接触发生化学反应，延长吸收剂与烟气的接触时间，以达到高效脱硫的目的。通过化学反应，可有效除去烟气中的SO2、SO3、HF与HCl，脱硫终产物是一种自由流动的干粉混合物，无二次污染，还可以进一步综合利用。02反应过程（1）增湿活化SO2+H2O—>H2SO3SO3+H2O—>H2SO4（2）中和Ca（OH）2+ H2SO3—> CaSO3 + 2H2OCa（OH）2+ 2HF—>CaF2 +2H2OCa（OH）2+ H2SO4—>CaSO4 +2 H2OCa（OH）2+ 2HCl—>CaCl2 + 2H2O（3）氧化CaSO3+ 1/2O2—>CaSO403系统组成脱硫系统主要由烟气系统、吸收塔系统、吸收剂制备系统、除尘系统、返料、排料系统、公用系统（工艺水、压缩空气等）、电气控制系统等几部分组成。04工艺流程锅炉/窑炉—>静电除尘器—>吸收塔—>袋式除尘器—>引风机—>烟囱来自锅炉或窑炉的烟气经静电除尘器初步除尘后由吸收塔下部通过布风装置进入吸收塔。雾化水由吸收塔喉部的高压回流喷枪喷入吸收塔，以很高的传质速率在吸收塔中与烟气混合，烟气中小液滴与氢氧化钙颗粒以很高的传质速率与烟气中的SO2等酸性物质混合反应，生成CaSO4、CaSO3、CaF2、CaCl2等反应产物。锅炉烟气经过吸收塔脱硫后，进入袋式除尘器系统。为提高Ca2+的利用率及脱硫效率，本工艺设置了脱硫灰再循环系统，根据反应器进出口压差来调节循环倍率，循环灰来自布袋除尘器。袋式除尘器灰斗内的灰经船型灰斗底部的空气斜槽分两路，一路为大量的灰经返料阀回送至净化塔下部文丘里扩散段出口处，其余的灰经另一路经过中间仓再由仓泵输送入灰库外排。05工艺特点（1）无污水工艺；（2）低投资成本工艺；（3）对于老厂改造的最理想工艺；（4）高可用率；（5）安装时间短；（6）占地小；（7）维修成本低；（8）最终产品可出售或填埋。06应用领域
燃煤发电锅炉、热电联产锅炉、集中供热锅炉、垃圾焚烧锅炉、烧结机、球团窑炉、焦化炉、玻璃窑炉等烟气脱硫。提示：该工艺适合于煤中含硫量2%以下的工况，脱硫效率可达到90%以上，对于煤中含硫量高于2%的工况，需增设炉内脱硫系统。

氧化镁湿法脱硫工艺

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01工作原理
氧化镁湿法脱硫工艺（简称：镁法脱硫）与石灰-石膏法脱硫工艺类似，它是以氧化镁（MgO）为原料，经熟化生成氢氧化镁（Mg(OH)2）作为脱硫剂的一种先进、高效、经济的脱硫系统。在吸收塔内，吸收浆液与烟气接触混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的氢氧化镁进行化学反应从而被脱除，最终反应产物为亚硫酸镁和硫酸镁混合物。如采用强制氧化工艺，最终反应产物为硫酸镁溶液，经脱水干燥后形成硫酸镁晶体。02反应过程（1）熟化MgO+H2O —>Mg(OH)2（2）吸收   SO2 + H2O—> H2SO3      SO3 + H2O—> H2SO4  （3）中和          Mg(OH)2+ H2SO3 —> MgSO3+2H2OMg(OH)2+ H2SO4 —> MgSO4+2H2OMg(OH)2+2HCl—> MgCl2+2H2OMg(OH)2+2HF —>MgF2+2H2O（4）氧化2 MgSO3+O2—>2MgSO4                       （5）结晶MgSO3+ 3H2O—> MgSO3·3H2OMgSO4+ 7H2O —>MgSO4 ·7H2O03系统组成脱硫系统主要由烟气系统、吸收塔系统、氢氧化镁浆液制备系统、浓缩塔系统、副产品处理系统、废水处理系统、公用系统（工艺水、压缩空气、事故浆液罐系统等）、电气控制系统等几部分组成。04工艺流程锅炉/窑炉—>除尘器—>引风机—>浓缩塔—>吸收塔—>烟囱来自于锅炉或窑炉的烟气经过除尘后在引风机作用下进入浓缩塔、吸收塔，吸收塔为逆流喷淋空塔结构，集吸收、氧化功能于一体，上部为吸收区，下部为氧化区，经过除尘后的烟气与吸收塔内的循环浆液逆向接触。系统一般装3-4台浆液循环泵，每台循环泵对应一层雾化喷淋层。当只有一台机组运行时或负荷较小时，可以停运1-2层喷淋层，此时系统仍保持较高的液气比，从而可达到所需的脱硫效果。吸收区上部装二级除雾器，除雾器出口烟气中的游离水份不超过75mg/Nm3。吸收SO2后的浆液进入循环氧化区，在循环氧化区中，亚硫酸镁被鼓入的空气氧化成硫酸镁晶体。同时，由吸收剂制备系统向吸收氧化系统供给新鲜的氢氧化镁浆液，用于补充被消耗掉的氢氧化镁，使吸收浆液保持一定的pH值。反应生成物浆液达到一定密度时先排至吸收塔前的浓缩塔，经浓缩后进入脱硫副产品系统，经过脱水形成硫酸镁晶体。05工艺特点（1）反应性好，脱硫效率高湿法脱硫的反应强度取决于脱硫剂碱金属离子的溶解碱性。由于镁离子的溶解碱性比钙离子高数百倍，因而镁基脱硫剂具有比钙基脱硫剂高数十倍的脱硫反应能力。工业实践证明，镁基脱硫剂能比钙基脱硫剂更高的脱硫效率，可达99%以上，同时采用镁基脱硫所要求的喷淋水量仅相当于达到同样脱硫效率的钙基脱硫的1/3，耗电量也大为降低。（2）运行可靠性高由于镁基脱硫生成物的溶解度较高，其固体悬浮物为松散的结晶体，不易沉积，因此没有钙基湿法脱硫系统中存在的结垢、结块、堵塞等现象，运行可靠，维护更容易。（3）造价低由于反应强度高，镁基喷淋反应吸收塔的高度只有钙基脱硫的2/3左右，因此，镁基脱硫的主体设备的造价要明显低于钙基吸收塔。同时，由于氧化镁的分子量（40）是氧化钙（56）的73%，是碳酸钙（石灰石，分子量为100）的40%，因此，去除等量的二氧化硫所需的氧化镁要比钙基少得多，而且MgO又以粉状供货，脱硫剂供给系统也比钙基脱硫大大简化，降低了系统的造价。比较表明，氧化镁脱硫设备的造价一般可比石灰石/石膏法低10～15%左右。（4）运行费用低由于镁基工艺的耗电量比石灰石/石膏法低约一半，加上投资较低，虽然脱硫剂成本较高，但综合脱硫成本一般比石灰石/石膏法低10～15%左右。（5）副产品回收的经济效益高镁基工艺的直接副产物是亚硫酸镁,经氧化后形成硫酸镁。脱硫工艺实际产出的是含少量硫酸镁的亚硫酸镁副产物。只有经强制氧化产生主要成分为硫酸镁的副产物。两种脱硫副产物都具有市场利用价值,其处理和利用形式应该“因地制宜”,取决于技术经济的比较和在特定项目中的可行性。06应用领域燃煤发电锅炉、热电联产锅炉、集中供热锅炉、烧结机、球团窑炉、焦化炉、玻璃窑炉等烟气脱硫。提示：氧化镁在我国储量丰富，主要集中在辽宁、山东等地，采用该工艺时应考虑脱硫剂的运输成本，对于产地周围和沿海地区的脱硫项目，该脱硫工艺较其它脱硫工艺具有很大的优势。

氨水洗涤法脱硫工艺

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01工作原理氨水洗涤法脱硫工艺（简称：氨法脱硫）与石灰-石膏法脱硫工艺类似，它是以液氨或氨水作为脱硫剂的一种先进、高效、经济的脱硫系统。在吸收塔内，吸收溶液与烟气接触混合，烟气中的二氧化硫与溶液中的(NH4)2SO3 和NH4HSO3进行化学反应从而被脱除，最终反应产物为硫酸氨晶体。02反应过程（1）吸收SO2 + (NH4)2SO3+H2O—>2NH4HSO3（2）中和NH3+NH4HSO3—> (NH4)2SO3（3）氧化2(NH4)SO3+O2—>2(NH4)2SO403系统组成脱硫系统主要由烟气系统、吸收塔系统、吸收剂制备系统、浓缩塔系统、副产品处理系统、废水处理系统、公用系统（工艺水、压缩空气、事故浆液罐系统等）、电气控制系统等几部分组成。04工艺流程
锅炉/窑炉—>除尘器—>引风机—>浓缩塔—>吸收塔—>烟囱来自于锅炉或窑炉的烟气经过除尘后在引风机作用下进入浓缩塔、吸收塔，吸收塔为逆流喷淋空塔结构，集吸收、氧化功能于一体，上部为吸收区，下部为氧化区，经过除尘后的烟气与吸收塔内的循环浆液逆向接触。系统一般装2-3台浆液循环泵，每台循环泵对应一层雾化喷淋层。当只有一台机组运行时或负荷较小时，可以停运1层喷淋层，此时系统仍保持较高的液气比，从而可达到所需的脱硫效果。吸收区上部装二级除雾器，除雾器出口烟气中的游离水份不超过75mg/Nm3。吸收SO2后的浆液进入循环氧化区，在循环氧化区中，亚硫酸氨被鼓入的空气氧化成硫酸氨晶体。同时，由吸收剂制备系统向吸收氧化系统供给新鲜的氨水或液氨（利用液氨蒸发通过氧化风管进入吸收塔），用于补充被消耗掉的氨水，使吸收溶液保持一定的pH值。反应生成物溶液达到一定密度时先排至吸收塔前的浓缩塔，经浓缩后进入脱硫副产品系统，经过脱水形成硫酸氨晶体，进一步干燥、包装成袋后商业化利用。05工艺特点（1）脱硫效率高，可保证98%以上；（2）系统能耗低；（3）对煤种变化、负荷变化的适应性强，适用于高硫煤；（4）副产品回收的经济效益高；（5）具有一定的脱硝功能。06应用领域燃煤发电锅炉、热电联产锅炉、集中供热锅炉、烧结机、球团窑炉、焦化炉、玻璃窑炉等烟气脱硫。提示：选取该工艺应充分考虑氨水或液氨的来源，不宜长距离运输，最好厂区附近有废氨水，同时副产品能够就近利用。由于氨水输送时密封要求高，且需防止脱硫过程中逃逸，系统较为复杂，因而脱硫系统投资较高。

湿法氧化脱硫工艺（包含11种）

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湿法氧化脱硫工艺是一系列脱硫工艺的总称，其特征是采用碱性溶液与气体中的酸性硫化物反应，生成不易气化的硫化物，再将产品进行回收利用。该工艺根据活性物质及碱液的不同主要分为11中类型：01改良ADA法ADA法又称为蒽醌二磺酸钠法，在英国，法国，加拿大等国家应用较多，也是我国采用的较多脱硫工艺之一。母液由蒽醌二磺酸钠和纯碱水溶液构成的一元催化体系称为ADA法；母液由蒽醌二磺酸钠，五氧化二矾和酒石酸钾构成二元催化体系成为改良ADA法。该方法最大的缺点是对设备腐蚀严重，能耗高。在国内正逐渐被其他方法取代。02TH法TH法称为塔卡哈克斯法，是日本新日铁公司的技术。该工艺以煤气中的氨及氨水蒸馏出的氨为碱液，1,4-萘醌-2-磺酸钠为催化剂脱氰，之后脱硫。优点是不需要外加碱源，而且操作简单，占地面积小。但它运行成本高，脱硫效果低，催化剂需要进口，因此国内很少使用该工艺。宝钢曾采用该工艺进行脱硫脱氰。03FRC法FRC法称为苦味酸法，是由日本大阪煤气公司开发的工艺。该工艺以煤气中的氨为碱源，苦味酸为催化剂。该工艺的优点是脱硫效率高，成本小，能避免二次污染。缺点是工艺流程长，占地多，适合大工程使用。宝钢焦化三期工程使用的是该工艺。04PDS法PDS法是东北师范大学开发的一种脱硫工艺，于1994年应用于上海浦东煤气厂。PDS为双核酞菁钴磺酸钠催化剂，反应过程中同时加入助催化剂和碱性物质。采用改良ADA法的脱硫装置只需增加一些PDS溶液滴加设备，既可改为PDS法。该工艺的主要优点是对无机硫脱硫效率高，产品容易分离，但脱硫效果不稳定，脱除有机硫效率低。唐钢炼焦制气厂采用PDS脱硫系统去除废气中的硫。昆明焦化制气厂于2004年用PDS发代替ADA法脱硫。05HPF法
HPF法是鞍山焦化耐火材料设计研究院和无锡焦化厂联合开发的高效脱硫工艺。HPF法是PDS法的改进工艺，HPF是对苯二酚，PDS催化剂及硫酸亚铁组成的复合催化剂。该工艺的优点是催化剂活性高，操作简单，装置少，但得到的硫磺质量低，废液对周围环境危害大。山西美锦集团等企业均使用HPF法脱硫。06888法888脱硫催化剂是长春东狮公司研究开发的无毒高效，属一元催化法脱硫催化剂产品。由于其特殊的化学结构，而具有极强的吸氧载氧能力，催化活性强。888脱硫催化剂的主要成分是酞菁钴磺酸铵金属有机化合物，碱源是碳酸钠。该工艺催化活性好，消耗低，脱硫效率稳定，适合多种类型的气体液体脱硫，现已走向国际市场。山东民生煤化有限公司，河北迁安化肥股份有限公司等企业均采用888法脱硫。山西海资焦化有限公司于2009年用888法代替ADA法脱硫。07MSQ法

MSQ法由郑州大学开发，以碳酸钠（或氨水）为碱性吸收介质，对苯二酚，水杨酸和硫酸锰复配组成复合催化剂。该方法操作弹性大，运行成本低，塔阻力小，但其脱硫效率较低。SMQ型脱硫催化剂在山东，江苏等省市均有应用。08OPT法OPT法由鞍山热能研究院与苏钢焦化分厂研究而成的。该工艺以氨为碱源，以OP型复合催化剂为脱硫催化剂以及脱硫废液提供硫氰化铵等产品的一种煤气脱硫方法。OPT法减轻了气体对设备的腐蚀，降低能耗，能充分利用煤气中的氨，节省资本，而且工艺流程短，脱硫效果好，操作弹性大。09DDS法
DDS法是由北京大学魏雄辉博士发明的专利技术，其创造性的将生物技术与湿法脱硫技术相结合，解决了“络合铁法”脱硫溶液中络合铁易降解且消耗高的问题。“铁—碱溶液催化法气体脱碳脱硫脱氰技术的简称”，这是一种新型的脱硫技术。DDS溶液由DDS催化剂（附带有好氧菌），DDS催化剂辅料，B型DDS催化剂辅料，活性碳酸亚铁，碳酸钠（或碳酸钾）和水组成。该工艺具有脱硫效率高，能耗低，综合效益高等优点。DDS脱硫技术以其独特的技术特点和突出的脱硫能力正逐渐被广大企业所认可，并呈现出良好的市场前景。 山东省垦利县化肥厂于2000年改用DDS脱硫技术， 鲁西化工集团东阿化肥厂，江苏灵谷化工股份有限公司，阳煤平原化工有限公司，福建顺昌富宝实业有限公司等企业均采用DDS脱硫工艺。10TV法TV法称为栲胶法，栲胶是由许多结构相似的酚类衍生物组成的复杂混合物，主要含有丹宁及水不溶物等。栲胶分子式为C14H10O9，是两个没食子酸缩合的产物。丹宁分子中含有的羟基对于金属离子有一定的络合作用，在脱硫过程中又是催化剂又是络合剂，可以有效的防止系统中钒的流失。该工艺的缺点是管道容易淤积硫，栲胶需要预处理等缺点。山西金象煤化工有限公司，湖南湘氮实业有限公司等采用烤胶法脱硫工艺。11AS法AS法脱硫脱氰工艺是20世纪80年代由德国引进的先进脱硫技术。被我国各大焦化厂普遍采用。推动了我国煤气脱硫技术的进步。AS法容易出现的问题是换热器容易堵塞，氨水系统易腐蚀等缺点。现今，应用最多的AS法与烤胶法，克劳斯装置等技术的组合应用。首钢，石家庄焦化集团等采用AS脱硫工艺。

醇胺法

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醇胺法包括一乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、二甘醇胺(DGA)、二异丙醇胺(DIPA)、甲基二乙醇胺(MDEA)法等。醇胺法是常用的天然气脱硫方法，在脱硫的同时，也可根据需要脱除部分CO2。醇胺法在山东，四川等工厂有广泛的应用。2007年，永坪炼油厂改用醇胺法脱硫，脱硫效果及产品质量均得到提高。

热钾碱法

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催化热钾碱法工艺图热碱钾法采用的是较高浓度的碳酸钾水溶液做吸收剂，可以直接吸收煤气中的硫化氢和氰化氢。该方法吸收酸气速率慢，效率低，已逐渐被催化热钾碱法取代。催化热钾碱法就是在碳酸钾溶液里加入一定量的催化剂，加快反应速率。真空碳酸钾法工艺流程真空碳酸钾法是利用碳酸钾溶液直接吸收酸性气体，脱硫装置在粗苯回收后面，位于焦炉煤气工艺流程末端。该工艺开始是由德国引进而来的，使用该方法脱硫脱氰后的酸性气体，既可以采用克劳斯法生产元素硫，也可以使用接触法生产硫酸。之后，中野焦耐公司在吸收国内外真空碳酸钾先进技术及生产实践的基础上，与高等院校合作开发了具有自主产权的新工艺，已在宝钢股份化工公司梅山分公司，陕西焦化，邯郸新区焦化厂等工厂得到应用。该工艺脱硫脱氰效率高，反应速率快。

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