烟气脱硫技术

烟气脱硫脱硝技术(总

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烟气脱硫脱硝技术

序：现在脱硫脱硝是国家环保发展的大趋势，电力、钢铁、水泥、石油化工企业，承

担的国家污染减排量任务将会越发严格。但现有的脱硫脱硝技术在实际应用过程中，存在

运行效果不佳，不能满足企业连续高负荷生产需求，而且设计的脱硫脱硝率往往不能达

到。这些状况多是由于脱硫脱硝设施在实际应用过程中，技术还不是太成熟，设备工艺不

能长期维持高脱除率，就拿钢铁行业来讲，大多数钢铁企业都是刚接触或刚应用脱硫脱硝

技术，在实际使用中，往往存在对脱硫脱硝设施的维护保养不到位，兼之企业认为脱硫脱

硝存在环保风险，所以企业对于脱硫脱硝设施运营，更愿意去委托外协单位，这样即能够

获得专业的技术支持，同事又能巧妙的规避掉环保风险。所以对于脱硫脱硝技术公司，针

对这种情况可以考虑应在不断改善脱硫脱硝技术的同时，培养自己的运营团队，采用搭配

销售方式，为企业去赢取更大的利润。

从毕业到现在工作已经两年多，接触最多的是石灰石石膏湿法烟气脱硫技术，作为原

单位的环保员，我参与了单位新建的260平烧结机烟气脱硫设施的运行验收，168小时验

收，及两次国家年度减排工作，也赴唐山建龙、承德建龙、新宝泰钢铁、新抚钢等钢铁公

司去考察烧结烟气脱硫系统，在考察中发现，各家钢厂的烟气脱硫设施在实际应用中，往

往达不到设计初衷，设备在运行过程中，经常堵塞，各种电器仪表数据又经常不能如实反

映设备运转状况，这又变相造成减排任务的数据无法满足国家环保要求，而脱硫系统这种

不能长时间运行的毛病，又成为了烧结机生产的掣肘，成为了钢铁企业的老大难。就拿吉

林建龙新建的烧结脱硫系统，其作为新设备，但是连续运行168小时候，内部沉积物就达

到了20多吨，循环池的搅拌设施根本起不到应有的作用，为此公司也多次催促设备厂家拿

出整改方案，但设备厂家也没有办法，最后只能折中采取加设压缩氮气鼓吹系统，但这种

只是治标不治本的方式，他没有从根本上解决掉脱硫设施沉积严重的问题，我们经过与多

家单位的脱硫设施的对比，曾提出让设备厂家把循环池移到脱硫塔外，但这样会造成一大

笔的改造费用，最终也没有能够实施。对于脱硫脱硝设施，我认为设备厂家应该多向已经

应用过的客户去取经，去咨询设备的运行问题，不能总单向的依靠设计院，有时候设计上

的东西在实际应用中是毫无可取之处的，多搜集，多咨询，多学习，不偏信，敢于尝试，

这样也许企业会走的更顺利。

第一部分脱硫技术

目前烟气脱硫技术种类达几十种，按脱硫过程是否加水和脱硫

产物的干湿形态，烟气脱硫分为：湿法、半干法、干法三大类脱硫

工艺。湿法脱硫技术较为成熟，效率高，操作简单。

一、湿法烟气脱硫技术

优点：湿法烟气脱硫技术为气液反应，反应速度快，脱硫

效率高，一般均高于90％，技术成熟，适用面广。湿法脱硫技术比

较成熟，生产运行安全可靠，在众多的脱硫技术中，始终占据主导

地位，占脱硫总装机容量的80％以上。缺点：生成物是液体

或淤渣，较难处理，设备腐蚀性严重，洗涤后烟气需再热，能耗

高，占地面积大，投资和运行费用高。系统复杂、设备庞大、耗水

量大、一次性投资高，一般适用于大型电厂。分类：常用的湿法烟

气脱硫技术有石灰石-石膏法、间接的石灰石-石膏法、柠檬吸收法

等。A石灰石／石灰-石膏法：原理：是利用石灰石或石灰

浆液吸收烟气中的SO2，生成亚硫酸钙，经分离的亚硫酸钙

（CaSO3）可以抛弃，也可以氧化为硫酸钙（CaSO4），以石膏形式

回收。是目前世界上技术最成熟、运行状况最稳定的脱硫工艺，脱

硫效率达到90％以上。

目前传统的石灰石/石灰—石膏法烟气脱硫工艺在现在的中国市

场应用是比较广泛的，其采用钙基脱硫剂吸收二氧化硫后生成的亚

硫酸钙、硫酸钙，由于其溶解度较小，极易在脱硫塔内及管道内形

成结垢、堵塞现象。对比石灰石法脱硫技术，双碱法烟气脱硫技术

则克服了石灰石—石灰法容易结垢的缺点。

B间接石灰石-石膏法:

常见的间接石灰石-石膏法有：钠碱双碱法、碱性硫酸铝法和稀硫酸

吸收法等。原理：钠碱、碱性氧化铝(Al2O3·nH2O)或稀硫酸

（H2SO4）吸收SO2，生成的吸收液与石灰石反应而得以再生，并生

成石膏。该法操作简单，二次污染少，无结垢和堵塞问题，脱硫效

率高，但是生成的石膏产品质量较差。

C柠檬吸收法：

原理：柠檬酸(H3C6H5O7·H2O)溶液具有较好的缓冲性能，当

SO2气体通过柠檬酸盐液体时，烟气中的SO2与水中H发生反应生

成H2SO3络合物,SO2吸收率在99％以上。这种方法仅适于低浓度

SO2烟气，而不适于高浓度SO2气体吸收，应用范围比较窄。

另外，还有海水脱硫法、磷铵复肥法、液相催化法等湿法烟气脱硫

技术。

二、干法烟气脱硫技术优点：干法烟气脱硫技术为气同反

应，相对于湿法脱硫系统来说，设备简单，占地面积小、投资和运

行费用较低、操作方便、能耗低、生成物便于处置、无污水处理系

统等。缺点：但反应速度慢，脱硫率低，先进的可达60-

80％。但目前此种方法脱硫效率较低，吸收剂利用率低，磨损、结

垢现象比较严重，在设备维护方面难度较大，设备运行的稳定性、

可靠性不高，且寿命较短，限制了此种方法的应用。分类：常

用的干法烟气脱硫技术有活性碳吸附法、电子束辐射法、荷电干式

吸收剂喷射法、金属氧化物脱硫法等。典型的干法脱硫系统是将脱

硫剂(如石灰石、白云石或消石灰)直接喷入炉内。以石灰石为例，

在高温下煅烧时，脱硫剂煅烧后形成多孔的氧化钙颗粒，它和烟气

中的SO2反应生成硫酸钙，达到脱硫的目的。

干法烟气脱硫技术在钢铁行业中已经有应用于于大型转炉和高

炉的例子，对于中小型高炉该方法则不太适用。干法脱硫技术的优

点是工艺过程简单，无污水、污酸处理问题，能耗低，特别是净化

后烟气温度较高，有利于烟囱排气扩散，不会产生“白烟”现象，

净化后的烟气不需要二次加热，腐蚀性小；其缺点是脱硫效率较

低，设备庞大、投资大、占地面积大，操作技术要求高。常见的干

法脱硫技术有。

A活性碳吸附法：

原理：SO2被活性碳吸附并被催化氧化为三氧化硫(SO3)，

再与水反应生成H2SO4，饱和后的活性碳可通过水洗或加热再生，

同时生成稀H2SO4或高浓度SO2。可获得副产品H2SO4，液态SO2和

单质硫，即可以有效地控制SO2的排放，又可以回收硫资源。该技

术经西安交通大学对活性炭进行了改进，开发出成本低、选择吸附

性能强的ZL30，ZIA0，进一步完善了活性炭的工艺，使烟气中SO2

吸附率达到95.8％，达到国家排放标准。

B电子束辐射法：

原理：用高能电子束照射烟气，生成大量的活性物质，将

烟气中的SO2和氮氧化物氧化为SO3和二氧化氮(NO2)，进一步生成

H2SO4和硝酸(NaNO3)，并被氨(NH3)或石灰石(CaCO3)吸收剂吸收

C荷电干式吸收剂喷射脱硫法(CD．SI):

原理：吸收剂以高速流过喷射单元产生的高压静电电晕充

电区，使吸收剂带有静电荷，当吸收剂被喷射到烟气流中，吸收剂

因带同种电荷而互相排斥，表面充分暴露，使脱硫效率大幅度提

高。此方法为干法处理，无设备污染及结垢现象，不产生废水废

渣，副产品还可以作为肥料使用，无二次污染物产生，脱硫率大于

90％，而且设备简单，适应性比较广泛。但是此方法脱硫靠电子束

加速器产生高能电子；对于一般的大型企业来说，需大功率的电子

枪，对人体有害，故还需要防辐射屏蔽，所以运行和维护要求高。

四川成都热电厂建成一套电子脱硫装置，烟气中SO2的脱硫达到国

家排放标准。

D金属氧化物脱硫法：

原理：根据SO2是一种比较活泼的气体的特性，氧化锰(MnO)、

氧化锌(ZnO)、氧化铁(Fe3O4)、氧化铜(CuO)等氧化物对SO2具有

较强的吸附性，在常温或低温下，金属氧化物对SO2起吸附作用，

高温情况下，金属氧化物与SO2发生化学反应，生成金属盐。然后

对吸附物和金属盐通过热分解法、洗涤法等使氧化物再生。这是一

种干法脱硫方法，虽然没有污水、废酸，不造成污染，但是此方法

也没有得到推广，主要是因为脱硫效率比较低，设备庞大，投资比

较大，操作要求较高，成本高。该技术的关键是开发新的吸附剂。

以上几种SO2烟气治理技术目前应用比较广泛的，虽然脱

硫率比较高，但是工艺复杂，运行费用高，防污不彻底，造成二次

污染等不足，与我国实现经济和环境和谐发展的大方针不相适应，

故有必要对新的脱硫技术进行探索和研究。

三、半干法烟气脱硫技术

半干法脱硫包括喷雾干燥法脱硫、半干半湿法脱硫、粉末

一颗粒喷动床脱硫、烟道喷射脱硫等。

A喷雾干燥法：

喷雾干燥脱硫方法是利用机械或气流的力量将吸收剂分散

成极细小的雾状液滴，雾状液滴与烟气形成比较大的接触表面积，

在气液两相之间发生的一种热量交换、质量传递和化学反应的脱硫

方法。一般用的吸收剂是碱液、石灰乳、石灰石浆液等，目前绝大

多数装置都使用石灰乳作为吸收剂。一般情况下，此种方法的脱硫

率65％～85％。其优点：脱硫是在气、液、固三相状态下进行，工

艺设备简单，生成物为干态的CaSO、CaSO，易处理，没有严重的

设备腐蚀和堵塞情况，耗水也比较少。缺点：自动化要求比较高，

吸收剂的用量难以控制，吸收效率不是很高。所以，选择开发合理

的吸收剂是解决此方法面临的新难题。

B半干半湿法：

半干半湿法是介于湿法和干法之间的一种脱硫方法，其脱

硫效率和脱硫剂利用率等参数也介于两者之间，该方法主要适用于

中小锅炉的烟气治理。这种技术的特点是：投资少、运行费用低，

脱硫率虽低于湿法脱硫技术，但仍可达到70％tn，并且腐蚀性小、

占地面积少，工艺可靠。工业中常用的半干半湿法脱硫系统与湿法

脱硫系统相比，省去了制浆系统，将湿法脱硫系统中的喷入

Ca(OH)：水溶液改为喷入CaO或Ca(OH)：粉末和水雾。与干法脱硫

系统相比，克服了炉内喷钙法SO2和CaO反应效率低、反应时间长

的缺点，提高了脱硫剂的利用率，且工艺简单，有很好的发展前

景。

C粉末一颗粒喷动床半千法烟气脱硫法:

技术原理：含SO2的烟气经过预热器进入粉粒喷动床，脱

硫剂制成粉末状预先与水混合，以浆料形式从喷动床的顶部连续喷

人床内，与喷动粒子充分混合，借助于和热烟气的接触，脱硫与干

燥同时进行。脱硫反应后的产物以干态粉末形式从分离器中吹出。

这种脱硫技术应用石灰石或消石灰做脱硫剂。具有很高的脱硫率及

脱硫剂利用率，而且对环境的影响很小。但进气温度、床内相对湿

度、反应温度之间有严格的要求，在浆料的含湿量和反应温度控制

不当时，会有脱硫剂粘壁现象发生。

D烟道喷射半干法烟气脱硫:

该方法利用锅炉与除尘器之间的烟道作为反应器进行脱

硫，不需要另外加吸收容器，使工艺投资大大降低，操作简单，需

场地较小，适合于在我国开发应用。半干法烟道喷射烟气脱硫即往

烟道中喷人吸收剂浆液，浆滴边蒸发边反应，反应产物以干态粉末

出烟道。

四、新兴的烟气脱硫方法

最近几年，科技突飞猛进，环境问题已提升到法律高度。

我国的科技工作者研制出了一些新的脱硫技术，但大多还处于试验

阶段，有待于进一步的工业应用验证。

1.硫化碱脱硫法

由Outokumpu公司开发研制的硫化碱脱硫法主要利用工业

级硫化纳作为原料来吸收SO2工业烟气，产品以生成硫磺为目的。

反应过程相当复杂，有Na2SO4、Na2SO3、Na2S203、S、Na2Sx等物

质生成，由生成物可以看出过程耗能较高，而且副产品价值低，华

南理工大学的石林经过研究表明过程中的各种硫的化合物含量随反

应条件的改变而改变，将溶液pH值控制在5.5—6.5之间，加入少

量起氧化作用的添加剂TFS，则产品主要生成Na2S203，过滤、蒸发

可得到附加值高的5H0·Na2S203，，而且脱硫率高达97％，反应

过程为：SO2+Na2S=Na2S203+S。此种脱硫新技术已通过中试，正在

推广应用。2.膜吸收法以有机高分子膜为代表的膜分离

技术是近几年研究出的一种气体分离新技术，已得到广泛的应用，

尤其在水的净化和处理方面。中科院大连物化所的金美等研究员创

造性地利用膜来吸收脱出SO2气体，效果比较显著，脱硫率达

90％。过程是：他们利用聚丙烯中空纤维膜吸收器，以NaOH溶液为

吸收液，脱除SO2气体，其特点是利用多孔膜将气体SO2气体和

NaOH吸收液分开，SO2气体通过多孔膜中的孔道到达气液相界面

处，SO2与NaOH迅速反应，达到脱硫的目的。此法是膜分离技术与

吸收技术相结合的一种新技术，能耗低，操作简单，投资少。

3微生物脱硫技术根据微生物参与硫循环的各个过程，并获得

能量这一特点，利用微生物进行烟气脱硫，其机理为：在有氧条件

下，通过脱硫细菌的间接氧化作用，将烟气中的SO2氧化成硫酸，

细菌从中获取能量。生物法脱硫与传统的化学和物理脱硫相比，基

本没有高温、高压、催化剂等外在条件，均为常温常压下操作，而

且工艺流程简单，无二次污染。国外曾以地热发电站每天脱除5t量

的H：S为基础；计算微生物脱硫的总费用是常规湿法50％。无论

对于有机硫还是无机硫，一经燃烧均可生成被微生物间接利用的无

机硫SO2，因此，发展微生物烟气脱硫技术，很具有潜力。四川大

学的王安等人在实验室条件下，选用氧化亚铁杆菌进行脱硫研究，

在较低的液气比下，脱硫率达98％。4、烟气脱硫技术发展趋

势目前已有的各种技术都有自己的优势和缺陷，具体应用时要

具体分析，从投资、运行、环保等各方面综合考虑来选择一种适合

的脱硫技术。随着科技的发展，某一项新技术韵产生都会涉及到很

多不同的学科，因此，留意其他学科的最新进展与研究成果，并把

它们应用到烟气脱硫技术中是开发新型烟气脱硫技术的重要途径，

例如微生物脱硫、电子束法脱硫等脱硫新技术，由于他们各自独特

的特点都将会有很大的发展空间。随着人们对环境治理的日益重视

和工业烟气排放量的不断增加，投资和运行费用少、脱硫效率高、

脱硫剂利用率高、污染少、无二次污染的脱硫技术必将成为今后烟

气脱硫技术发展的主要趋势。各种各样的烟气脱硫技术在脱除

SO2的过程中取得了一定的经济、社会和环保效益，但是还存在一

些不足，随着生物技术及高新技术的不断发展，电子束脱硫技术和

生物脱硫等一系列高新、适用性强的脱硫技术将会代替传统的脱硫

方法。

第二部分脱硝技术

常见的脱硝技术中，根据氮氧化物的形成机理，降氮减排的技

术措施可以分为两大类：

一类是从源头上治理。控制煅烧中生成NOx。其技术措施：①

采用低氮燃烧器；②分解炉和管道内的分段燃烧，控制燃烧温度；

③改变配料方案，采用矿化剂，降低熟料烧成温度。

另一类是从末端治理。控制烟气中排放的NOx，其技术措施：

①“分级燃烧+SNCR”，国内已有试点；②选择性非催化还原法

（SNCR），国内已有试点；③选择性催化还原法（SCR），目前欧洲

只有三条线实验；③SNCR/SCR联合脱硝技术，国内水泥脱硝还没有

成功经验；④生物脱硝技术（正处于研发阶段）。

国内的脱硝技术，尚属探索示范阶段，还未进行科学总结。各

种设计工艺技术路线和装备设施是否科学合理、运行是否可靠？脱

硝效率、运行成本、能耗、二次污染物排放有多少等都将经受实践

的检验。

脱硝技术具体可以分为：

燃烧前脱硝：1）加氢脱硝

2）洗选

燃烧中脱硝

1）低温燃烧

2)低氧燃烧

3）FBC燃烧技术

4）采用低NOx燃烧器

5）煤粉浓淡分离

6）烟气再循环技术

燃烧后脱硝

1）选择性非催化还原脱硝（SNCR）

2)选择性催化还原脱硝（SCR）

3）活性炭吸附

4）电子束脱硝技术

其中SNCR脱硝效率在大型燃煤机组中可达25%～40%,对小型

机组可达80%。由于该法受锅炉结构尺寸影响很大，多用作低氮燃

烧技术的补充处理手段。其工程造价低、布置简易、占地面积小，

适合老厂改造，新厂可以根据锅炉设计配合使用。

而选择性催化还原技术（SCR)是目前最成熟的烟气脱硝技术,

它是一种炉后脱硝方法,最早由日本于20世纪60~70年代后期完

成商业运行,是利用还原剂(NH3,尿素)在金属催化剂作用下,选择

性地与NOx反应生成N2和H2O,而不是被O2氧化,故称为

“选择性”。目前世界上流行的SCR工艺主要分为氨法SCR和尿

素法SCR2种。此2种方法都是利用氨对NOx的还原功能,在催化

剂的作用下将NOx(主要是NO)还原为对大气没有多少影响的N2和

水,还原剂为NH3。

目前，在SCR中使用的催化剂大多以TiO2为载体，以V2O5或

V2O5-WO3或V2O5-MoO3为活性成分，制成蜂窝式、板式或波纹式

三种类型。应用于烟气脱硝中的SCR催化剂可分为高温催化剂

（345℃～590℃）、中温催化剂（260℃～380℃）和低温催化剂

（80℃～300℃），不同的催化剂适宜的反应温度不同。如果反应

温度偏低，催化剂的活性会降低，导致脱硝效率下降，且如果催化

剂持续在低温下运行会使催化剂发生永久性损坏；如果反应温度过

高，NH3容易被氧化，NOx生成量增加，还会引起催化剂材料的相

变，使催化剂的活性退化。目前，国内外SCR系统大多采用高温催

化剂，反应温度区间为315℃～400℃。该方法在实际应用中的优缺

点如下。

优点：该法脱硝效率高，价格相对低廉，目前广泛应用在国内

外工程中，成为电站烟气脱硝的主流技术。

缺点：燃料中含有硫分,燃烧过程中可生成一定量的SO3。添

加催化剂后,在有氧条件下,SO3的生成量大幅增加,并与过量的

NH3生成NH4HSO4。NH4HSO4具有腐蚀性和粘性,可导致尾部烟道

设备损坏。虽然SO3的生成量有限,但其造成的影响不可低估。

另外,催化剂中毒现象也不容忽视。

第三部分锅炉企业的脱硫脱硝技术应用

锅炉企业的脱硫脱硝技术，在国内现有锅炉生产厂家中多以煤

或煤气作为燃烧介质，对于燃煤锅炉，国内应用最成熟的工艺是

FGD法（利用吸收剂或吸附剂去除烟气中的二氧化硫）脱硫技术，

脱硝则以选择性催化还原法SCR技术为主。

FGD法技术对比

技术优点缺点

石灰石/石灰—

石膏法

脱硫效率高：吸收剂利用高，设备运转率高

投资大，设备占地

大，运行费用高

喷雾干燥法投资较低，设计和运行简单占地较少脱硫率不高

双碱法解决结垢问题，减小液气比，降低成本

再生池和澄清池占地

面积较大

氧化镁法脱硫效率高，可用于高硫煤，可回收硫资源

胸膛呢复杂，操作难

度大，处室投资高，

能耗大

氨法

减少二次污染，降低锅炉运行成本，含硫量

适应性较强，能脱去部分氨氧化物和粉尘

氨气需要贮存

炉内喷钙/尾部

增湿活性法

工艺简单，占地小

脱硫及消耗量大，易

产生粉尘，使除尘负

荷加重

电子束法

同时脱硫脱硝，无废水排放，运行操作简

单，副产品可做氨肥

核心设备昂贵限制应

用

SCR法脱硝技术是世界上最主流的去除NOx的方法，这种方法

可以在现有的FGD工艺下加入脱硝装置，在含氧气氛下，还原剂有

限与废气中NO反应的催化过程称为选择性催化还原，合适的催化剂

和还原剂应具有特点如下：

1）还原剂应具有高的反应性。

2）还原剂可选择性的与NOx反应，而不与烟气中大量存在的氧

化性物质反应。

3）还原剂必须价格低廉，以使脱除过程的低成本运作。

4）催化剂应大大降低NOx还原温度。

5）催化剂应具有高的催化活性，以利于烟气中低浓度NOx的有

效还原。

6）催化剂选择性的与还原剂与NOx的反应形成N2，而对还原剂

与烟气中其他氧化性物质的反应表现惰性。

7）催化剂应具有结构稳定。

8）催化剂不收烟气其他祖坟的毒化。

对于锅炉行业来说，一定要研究同时脱硫脱硝技术，目前国内

多为单独脱硫脱硝技术，这种方式造成设备重复建设，能耗大，人

员成本、运行成本高，而同时脱硫脱硝技术则可以在一定程度上避

免此类问题的发生。