烟气脱硫工艺历史

1927年,为了保护伦敦的高层建筑,英国泰晤士河畔的两座电厂(***120MW)首次采用石灰石脱硫工艺。

据统计,1984共189条SO2控制工艺,目前有200多条。主要可分为四大类:(1)燃烧前控制-原煤净化(2)燃烧中控制-流化床燃烧(CFB)和燃烧后控制-烟气脱硫(4)新工艺(如煤气化/联合循环系统和液态排渣燃烧器),其中大多数国家采用燃烧后烟气脱硫工艺。石灰石/石膏湿法脱硫工艺是烟气脱硫的主流。

自1930年代以来,已经研究和开发了大量的湿石灰石/石膏方法,并且自1960年代末以来,一些装置已经投入商业运行。ABB第一套实用的湿法烟气脱硫系统于1968年在美国投入使用。1977比肖夫公司制造了欧洲第一台石灰/石灰石石膏法演示装置。箕子热电厂1、2号机组采用IHI(石川岛播种磨)第一套大型脱硫装置1976,采用文丘里管2塔石灰石-石膏混合脱硫法。三菱重工在1964完成了第一套设备,并根据其运行性能开发了烟气脱硫装置。

第一代烟气脱硫系统:美国和日本在20世纪70年代开始安装。早期的FGD系统包括以下工艺:石灰基流体;钠基溶液;石灰石基流体;碱性粉煤灰基流体;双碱(石灰和钠);镁基流体;韦尔曼-洛德过程。吸收类型广泛,包括通风型、垂直逆流喷射塔和水平喷射塔,并使用一些内部结构如塔盘、填料和玻璃球来强化反应。

第一代FGD的脱硫效率一般为70%~85%。

除了少数,副产品没有商业价值,只能作为废物排放。只有镁法和韦尔曼-洛德法生产具有商业价值的硫磺和硫酸。其特点是初期投资低,运行维护成本高,系统可靠性低。结垢和材料失效是最大的问题。随着经验的增长,工艺改进了,运维成本降低了,可靠性提高了。

第二代烟气脱硫系统

安装始于20世纪80年代初。为了克服第一代系统中的结垢和物料问题,出现了干式喷射吸收器,喷入炉膛和烟道的石灰和石灰石也接近商业运行。但是主流的FGD技术仍然是以石灰和石灰石为主的湿法清洗方式,使用填料和玻璃球的通风清洗方式已经消失。最常见的是改进型喷射塔和淋浴塔盘。不同的过程有不同的效率。初始干喷法脱硫可达70%~80%,某些改进情况下可达90%,炉膛和烟道喷吹法可达30%~50%,但反应物消耗量大。随着工艺和操作经验的提高,效率可以达到90%。美国第二代FGD系统的所有副产品都作为废物排放。而在日本和德国,固体副产物是以石灰石为主的湿法清洗方式进行强制氧化,以获得在一些工农业领域具有商业价值的石膏。第二代烟气脱硫系统在运行和维护成本以及系统可靠性方面取得了进步。

第三代烟气脱硫系统

改进了炉膛和烟道的喷吹工艺,发展了LIFAC和流化床技术。通过广泛采用强制氧化和钝化技术,影响石灰和石灰石系统可靠性的结垢问题已基本解决。随着对化学过程的进一步了解和DBA等添加剂的使用,这些系统的可靠性可以达到95%以上。第二代烟气脱硫系统采用了钝化技术和DBA来解决存在的问题。这些系统中的许多具有95%或更高的脱硫效率。某些系统的固体副产品可应用于农业和工业。在德国和日本,石膏生产已经成为电厂的常规项目。随着设备可靠性的提高,设置冗余设备的必要性降低,单个反应器的烟气处理能力增加。上世纪70年代,由于投资大,运行费用高,存在腐蚀、结垢、堵塞等问题,在火力发电厂中名声不佳。经过15年的实践和改进,工作性能和可靠性有了很大的提高,投资和运行费用大大降低,这使其以下优势凸显出来:(1)具有长期的火电厂应用经验;(2)脱硫效率和吸收利用率高(部分机组Ca/S接近1时,脱硫率超过90%);(3)可用性好(最近安装的机组可用性已超过90%)。人们对湿法的观念发生了变化。