燃煤锅炉房脱硫技术方案研究

李庆阳

摘要：  自“气十条”发布及新环保法执行以来，环保要求愈来愈严，锅炉烟气排放标准也是逐步提高。锅炉烟气常规脱硫方法有石灰法、氧化镁法、双碱法、石灰石法，近几年，相较于传统脱硫方法，又出现了各种新型的脱硫方法，如： 有机催化烟气综合清洁技术、喷射文丘里湿气洗涤系统（WGS）技术等。本文对锅炉烟气常规脱硫方法以及近年来推出并经现场验证的脱硫方法进行了综合论述及比较，比选出适用不同工况的脱硫方案。

关键词：  脱硫;湿法脱硫;OCT脱硫;WGS脱硫

0  引言

自“气十条”发布及新环保法执行以来，各地区出台了一系列的环保政策，供热锅炉房烟气排放指标逐步提高，各种锅炉烟气处理改造项目接踵而来，而已有的锅炉烟气处理技术繁多，环保厂家技术水平参差不齐，导致烟气处理效果差异较大。在烟气脱硫方面，《锅炉及炉窑湿法烟气脱硫工程技术规范》（HJ462-2009）给出了石灰法、氧化镁法、双碱法、石灰石法4种常用的烟气脱硫方法。本文拟对传统脱硫方法以及一些笔者调研过的新的脱硫方法进行论述对比。

2  脱硫技术路线

2.1.1 传统湿法脱硫技术

工业锅炉湿法烟气脱硫方式包括：石灰法、氧化镁法、石灰石法和钠钙双碱法。湿法烟气脱硫就是利用大量的脱硫剂浆液对烟气进行洗涤，在洗涤过程中，脱硫剂和SO2进行反应，清除烟气中的SO2。

2.2.2  传统湿法脱硫对比

石灰法及石灰石法由于液气比大，投资较高，钠钙双碱法由于钠碱的价格较高，运行费用高。在盛产氧化镁的辽宁地区，采用氧化镁作为脱硫剂无论在投资还是在运行费用方面，要较采用其他脱硫剂好的多。

2.2  新型湿法脱硫技术

2.2.1  有机催化烟气综合清洁技术（OCT一体化脱硫脱硝技术）

OCT一体化脱硫脱硝技术是利用有机催化剂独特的分子结构，从而达到高效脱硫脱硝的目的。

有机催化烟气综合清洁技术是在传统湿法工艺的基础上进行改良，并采用了一种有机催化剂，它是一种有机物与水结合而成的稳定的乳化液，可以从锅炉烟气中除去酸性气体（SO2、NOX）。

工艺原理：

有机催化烟气脱硫脱硝一体化技术是使用有机催化剂独特的分子结构，从湿法反应的源头有效解决了H2SO3的不稳定问题。有机催化剂在反应过程中，促进SO2、水和O2的反应向正方向進行，生成稳定的H2SO4，H2SO4再与脱硫剂发生反应，生成硫酸盐，排至脱硫系统之外。这样，带来了两大优势：

a）有效解决了氧化问题，先氧化后酸碱中和，阻碍亚硫酸逆向分解;

b）相比于烟气中的SO2量，催化剂具有大量的富裕量，确保有足够高的脱硫效率。

有机催化技术脱硝原理与脱硫原理相类似，在催化剂的作用下，氮氧化物被持续氧化成稳定HNO3，再通过酸碱中和反应，消除烟气中的HNO3。

OCT技术用的催化剂为某公司独家拥有的专利技术。该技术要求进入脱硫塔的烟气颗粒物含量必须<100mg/m?，如果要达到最佳工作状态，烟气颗粒物含量应<50mg/m?。

工艺流程

本方案采用有机催化烟气脱硫脱硝技术，脱除催化烟气中的SO2和NOx。整个工艺系统与其他的湿式脱硫系统基本一致，只是采用其专用的催化剂，加强了SO2和NOx的吸收。

在需要同时脱硫和脱硝的锅炉房，有机催化烟气综合清洁技术具有较大的优势。

2.2.2  喷射文丘里湿气洗涤系统（WGS）技术

WGS 技术是20世纪70年代年由美国Exxon-Mobil 公司研发一种先进的湿法脱硫工

艺，其利用文丘里的抽吸作用，通过循环碱喷入文丘里洗涤器，对烟气进行抽吸、洗涤，在脱硫弯头处脱除固体颗粒和二氧化硫，然后干净的烟气经过烟囱塔盘、破沫网，分离水分后排放至大气，净化烟气中剩余的固体颗粒和二氧化硫远远低于规定的限度，WGS系统需要连续或间断补充水和碱液，WGS系统排出一小股废液需要进入废液处理系统（PTU）。

该技术为引进技术，目前已经成功在国内脱硫项目上得到应用，其脱硫除尘效果好，能够满足环保标准的要求，运行情况稳定良好。

该技术的特点是：

①由于文丘里的抽吸作用，可以保证整个脱硫系统无压降，非常适合改造项目。

②除尘脱硫效果明显。

③结构简单，耐腐蚀，耐磨损，操作简单。

④通过切向进料、塔盘、填料三级除水可将游离水含水率控制在低于0.01%，降低水用量。

⑤脱硫剂循环泵的耗电量较大。

WGS 脱硫系统流程简单，主要设备包括脱硫塔及（含塔筒体、烟囱、文丘里喷射器）循环泵等，塔内件为大孔径的塔盘和格栅填料。

工艺流程

脱硫塔部分工艺流程：各炉来的烟气汇总后引入脱硫除尘系统。脱硫塔按需求设置文丘里喷射器数量，每台文丘里喷射器前分别设置挡板，根据烟气负荷，开关文丘里喷射器，保证运行的文丘里喷射器中烟气流速。

脱硫塔塔底的脱硫剂溶液经脱硫循环泵增压后，输送至文丘里顶部的喷射器入口，由喷射器喷射脱硫剂溶液，而烟气则由水平方向进入。在喷射的脱硫剂溶液的抽吸作用下，脱硫剂溶液与烟气在文丘里喉径处发生剧烈的混合。混合后，气液混合物经扩散段后进入弯头处，在弯头处脱除SO2和粉尘。烟气经脱硫塔内的塔盘和填料分液后排入大气。含硫和粉尘的脱硫液则落入塔底，参与下一次循环或被排出系统。

据了解，WGS烟气处理技术是在燃油锅炉烟气处理上进行了实际应用的技术。

2.2.3  氧化镁法与新型湿法脱硫技术对比

以某5×29MW燃煤锅炉房改造为例进行对比，其对比结果如图1。

3  结论

根据以上论述，在氧化镁产地附近的供热锅炉房氧化镁法脱硫具有较高的性价比;对于需要同时脱硫脱硝的锅炉房，采用有机催化烟气综合清洁技术（OCT一体化脱硫脱硝技术）具有较大的优势;对于燃油锅炉房，可以尝试采用喷射文丘里湿气洗涤系统（WGS）技术进行烟气处理。

参考文献：

[1] 徐宝东主编.烟气脱硫工艺手册[M].北京：化学工业出版社，2012.

[2] 马超（导师：李敏;郑新兵）.催化烟气脱硫脱硝技术应用研究[D].大庆市：东北石油大学文，2017-04.

[3] 王国庆（导师：王鉴;徐言彪）.大庆炼化公司催化烟气脱硫技术的选择与应用[D].大庆市：东北石油大学，2016-04.

[4] 郑浩.工业锅炉烟气湿法脱硫技术研究与分析[J].当代化工研究，2018，（9）：109-110.