发电机组的干法脱硫
干法脱硫是指脱硫过程在干燥状态下进行,反应产物也为干态固体,无需处理大量废水。其工艺相对简单,投资和运行成本通常低于主流的湿法脱硫,但也存在脱硫效率相对较低、副产物利用价值有限等限制。
一、 核心原理与特点
核心原理:将碱性吸收剂(通常为石灰、消石灰粉或小苏打)直接喷入烟道或反应器中,与烟气中的二氧化硫发生气-固两相反应,生成亚硫酸盐或硫酸盐干粉。
总体特点:
优点:流程短,设备简单;无废水产生;烟气无需再加热,能耗较低;投资和占地相对较小。
缺点:脱硫效率通常低于湿法(传统工艺约80-90%,高效改良后可>95%);吸收剂利用率较低;副产物为混合物,难以高价值利用;对运行控制要求高。
二、 主要干法脱硫技术
1. 喷雾干燥法
这是应用最广的干法/半干法技术。
工艺过程:
将生石灰消化制成消石灰浆液。
将浆液通过高速旋转雾化器或双流体雾化器,在吸收塔顶部雾化成极细的液滴。
热烟气从塔上部或中部进入,与雾滴顺流或逆流接触。
关键步骤:液滴中的水分迅速蒸发,在干燥过程中,SO?与吸收剂发生反应,生成干态固体产物。
反应产物和飞灰随烟气进入下游布袋除尘器被收集,部分脱硫灰可通过循环系统返回吸收塔以提高吸收剂利用率。
技术要点:控制烟气出口温度接近绝热饱和温度,既要保证充分干燥,又要维持反应所需湿度。
适用范围:中低硫煤(含硫量<2%)、中小型机组或场地有限的改造项目。
2. 循环流化床干法/半干法
这是目前干法技术的主流和高效代表,常用于实现“超低排放”。
工艺过程:
烟气从反应器底部进入,与大量循环的脱硫灰(床料)混合,形成剧烈的湍流流化床状态。
将消石灰干粉和雾化水(用于调节湿度)分别喷入反应器。
在流化床内,气-固-液三相充分接触,SO?在与湿润颗粒表面发生高效反应。
反应后的烟气携带颗粒进入布袋除尘器,收集下来的大部分灰分通过循环灰斗和输送设备返回反应器,形成高倍率循环(循环倍率可达50-100倍)。
核心优势:
高循环倍率:极大延长了吸收剂在系统内的停留时间,提高了利用率和脱硫效率(可达95%以上,甚至更高)。
良好的传质传热:流化状态使反应条件更佳。
适用范围:对燃煤硫分适应性更广,可用于高硫煤;是新建中小型机组或大型机组脱硫改造的热门选择之一。
3. 管道喷射法/炉内喷钙
工艺过程:将石灰石粉或消石灰粉直接喷入锅炉炉膛或烟道。
原理:在炉膛内,石灰石煅烧生成氧化钙,再与SO?反应;在烟道内,则是CaO或Ca(OH)?与SO?直接反应。
特点:系统最简单、投资最低,但脱硫效率也最低(通常30-60%),吸收剂消耗量大。常作为简易脱硫措施或与其他技术联用。
4. 活性焦/活性炭吸附法
这是一种可再生干法技术,能同时脱硫脱硝,并实现资源回收。
工艺过程:
烟气通过装有活性焦或活性炭的移动床或固定床吸附塔。
SO?在吸附剂表面被催化氧化为硫酸,并被吸附储存。
吸附饱和后的活性焦被送至解吸塔加热,释放出高浓度SO?气体,活性焦得以再生并循环使用。
在吸附过程中,喷入氨气还可同时脱除NOx。
特点:
优点:无废水废渣,可实现硫资源回收;一体化脱除多种污染物;耗水量极少。
缺点:投资和运行成本极高;系统复杂;吸附剂有损耗。目前主要用于缺水地区、特殊环保要求或中小型特定机组。
三、 应用场景与发展趋势
主要应用:
缺水地区:如中国西部、北部缺水省份,干法技术是首选。
中小型机组或老厂改造:场地有限,投资预算低。
循环流化床锅炉:其炉内添加石灰石本身就有一定脱硫作用,尾部配合干法/半干法易于实现达标排放。
垃圾焚烧发电:烟气成分复杂,干法/半干法常作为主要或辅助脱酸工艺。
与其他污染物协同处理:如活性焦法、以及干法脱硫与SCR脱硝、布袋除尘的紧凑组合。
总结来说,干法脱硫是发电机组烟气净化技术家族中不可或缺的一员。它以无废水、流程简单、投资较低为鲜明特色,在特定的资源和场地条件下,尤其是通过循环流化床等高效工艺的改良,已成为实现经济可靠超低排放的重要技术路径
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