1樓：匿名使用者
1 溼法煙氣脫硫的基本原理
（1）物理吸收的基本原理
氣體吸收可分為物理吸收和化學吸收兩種。如果吸收過程不發生顯著的化學反應，單純是被吸收氣體溶解於液體的過程，稱為物理吸收，如用水吸收so2。物理吸收的特點是，隨著溫度的升高，被吸氣體的吸收量減少。
物理吸收的程度，取決於氣--液平衡，只要氣相中被吸收的分壓大於液相呈平衡時該氣體分壓時，吸收過程就會進行。由於物理吸收過程的推動力很小，吸收速率較低，因而在工程設計上要求被淨化氣體的氣相分壓大於氣液平衡時該氣體的分壓。物理吸收速率較低，在現代煙氣中很少單獨採用物理吸收法。
（2）化學吸收法的基本原理
若被吸收的氣體組分與吸收液的組分發生化學反應，則稱為化學吸收，例如應用鹼液吸收so2。應用固體吸收劑與被吸收組分發生化學反應，而將其從煙氣中分離出來的過程，也屬於化學吸收，例如爐內噴鈣（cao）煙氣脫硫也是化學吸收。
在化學吸收過程中，被吸收氣體與液體相組分發生化學反應，有效的降低了溶液表面上被吸收氣體的分壓。增加了吸收過程的推動力，即提高了吸收效率又降低了被吸收氣體的氣相分壓。因此，化學吸收速率比物理吸收速率大得多。
物理吸收和化學吸收，都受氣相擴散速度（或氣膜阻力）和液相擴散速度（或液膜阻力）的影響，工程上常用加強氣液兩相的擾動來消除氣膜與液膜的阻力。在煙氣脫硫中，瞬間內要連續不斷地淨化大量含低濃度so2的煙氣，如單獨應用物理吸收，因其淨化效率很低，難以達到so2的排放標準。因此，煙氣脫硫技術中大量採用化學吸收法。
用化學吸收法進行煙氣脫硫，技術上比較成熟，操作經驗比較豐富，實用性強，已成為應用最多、最普遍的煙氣脫硫技術。
（3）化學吸收的過程
化學吸收是由物理吸收過程和化學反應兩個過程組成的。在物理吸收過程中，被吸收的氣體在液相中進行溶解，當氣液達到相平衡時，被吸收氣體 的平衡濃度，是物理吸收過程的極限。被吸收氣體中的活性組分進行化學反應，當化學反應達到平衡時，被吸收氣體的消耗量，是化學吸收過程的極限。
這裡用ca(oh)2溶液吸收so2加以說明。
so2（氣體）
||so2（液體）+ca(oh)2 → caso3+h2o
←化學吸收過程中，被吸收氣體的氣液平衡關係，即應服從相平衡關係，又應服從化學平衡關係。
（4）化學吸收過程的速率及過程阻力
化學吸收過程的速率，是由物理吸收的氣液傳質速度和化學反應速度決定的。化學吸收過程的阻力，也是由物理吸收氣液傳質的阻力和化學反應阻力決定的。
在物理吸收的氣液傳質過程中，被吸收氣體氣液兩相的吸收速率，主要取決於氣相中被吸收組分的分壓，和吸收達到平衡時液相中被吸收組分的平衡分壓之差。此外，也和傳質係數有關，被吸收氣體氣液兩相間的傳質阻力，通常取決於通過氣膜和液膜分子擴散的阻力。
煙氣脫硫通常是在連續及瞬間內進行，發生的化學反應是極快反應、快反應和中等速度的反應，如naoh、na2co3、和ca(oh)2等鹼液吸收so2。為此，被吸收氣體氣液相間的傳質阻力，遠較該氣體在液相中與鹼液進行反應的阻力大得多。對於極快不可逆反應，吸收過程的阻力，其過程為傳質控制，化學反應的阻力可忽略不計。
例如，應用鹼液或氨水吸收so2時，化學吸收過程為氣膜控制，過程的阻力為氣膜傳質阻力。
液相中發生的化學反應，是快反應和中等速度的反應時，化學吸收過程的阻力應同時考慮傳質阻力和化學反應阻力。
（5）鹼液濃度對傳質速度的影響
研究得出，應用鹼液吸收酸性氣體時，鹼液濃度的高低對化學吸收的傳質速度有很大的影響。當鹼液的濃度較低時，化學傳質的速度較低；當提高鹼液濃度時，傳質速度也隨之增大；當鹼液濃度提高到某一值時，傳質速度達到最大值，此時鹼液的濃度稱為臨界濃度；當鹼液濃度高於臨界濃度時傳質速度並不增大。
為此，在煙氣脫硫的化學吸收過程中，當應用鹼液吸收煙氣中的so2時，適當提高鹼液的濃度，可以提高對so2的吸收效率。但是，鹼液的濃度不得高於臨界濃度。超過臨界濃度之後，進一步提高鹼液的濃度，脫硫效率並不能提高。
可以得出，在煙氣脫硫中，吸收so2的鹼液濃度，並非愈高愈好。鹼液的最佳濃度為臨界濃度，此時脫硫效率最高。
（6）主要化學反應
在溼法煙氣脫硫中，so2和吸收劑的主要化學反應如下
（7）同水的反應
so2溶於水形成亞硫酸
h2o+so2 ──→ h2so3 ──→ h+hso3 ──→ 2h+ + so32
←── ←── ←──
溫度升高時，反應平衡向左移動。
（8）同鹼反應
so2及易與鹼性物質發生化學反應，形成亞硫酸鹽。鹼過剩時生成正鹽；so2過剩時形成酸式鹽。
2meoh+so2 ─→me2so3+h2o
me2so3+so2+h2o ─→ 2mehso3
me2so3+meoh ─→ me2so4+h2o
亞硫酸鹽不穩定，可被煙氣中殘留的氧氣氧化成硫酸鹽：
me2so3+1/2o2─→meso4
（9）同弱酸鹽反應
so2易同弱酸鹽反應生成亞硫酸，繼之被煙氣中的氧氣氧化成穩定的硫酸鹽。如同石灰石反應：
caco3+so2+1/2h2o ─→caso31/2h2o+co2↑
2caso31/2h2o+o2+3h2o ─→2caso42h2o
（10）同氧化劑反應
so2同氧化劑反應生成so3
so2+1/2o2 催化劑 so3
─────→
在催化劑的作用下，可加速so2氧化成so3的反應。在水中，so2經催化劑作用被迅速氧化成so3，並生成h2so4：
so2+1/2o+h2o 催化劑 h2so4
─────→
1.6.5 同金屬氧化物的反應
金屬氧化物，如mgo、zno、mno、cuo等，對so2均有吸收能力，然後再用加熱的方法使吸收劑再生，並得到高濃度的so2。這裡以mgo為例加以說明：
mgo+h2o ─→mg(oh)2
mg(oh)2+so2+5h2o ─→mgso36h2o
mgso36h2o △ mgso3+6h2o↑
───→
mgso3 △ mgo+so2
───→
吸收劑再生後可迴圈使用，並可**so2，達到高濃度的氣態so2。經液化後得到液態so2。
2、溼法煙氣脫硫用脫硫劑
在化學吸收煙氣脫硫中，吸收劑的效能從根本上決定了so2吸收操作的效率，因而對吸收劑的效能有一定的要求。
（1）吸收能力高
要求對so2具有較高的吸收能力，以提高吸收速率，減少吸收劑的用量，減少裝置體積和降低能耗。
（2）選擇效能好
要求對so2具有良好的選擇效能，對其他組分不吸收或吸收能力很低，確保對so2具有較高的吸收能力。
（3）揮發性低，無毒，不易燃燒，化學穩定性好，凝固點低，不發泡，易再生，粘度小，比熱小。
（4）不腐蝕或腐蝕小，以減少裝置投資及維護費用。
（5）**豐富，容易得到，**便宜。
（6）便於處理及操作，不易產生二次汙染。
完全滿足上述要求的吸收劑是很難選擇到的。只能根據實際情況，權衡多方面的因素有所側重地加以選擇。石灰（cao）、氫氧化鈣[ca（oh）2、碳酸鈣（caco3），是煙氣脫硫較為理想的吸收劑，因而在國內外菸氣脫硫中獲得最廣泛地應用。
工業上利用廢鹼液吸收燃煤工業鍋爐煙氣中的so2，利用鍋爐衝渣水和溼法除塵迴圈水在除塵的同時吸收so2等，已有成功的範例。從資源綜合利用，以廢治廢，避免和減輕二次水汙染角度出發來選擇吸收劑，具有更重要的意義。
3、溼法煙氣脫硫的型別及工藝過程
（1）型別
根據各種不同的吸收劑，溼法煙氣脫硫可分為石灰石/石膏法、氨法、鈉鹼法、鋁法、金屬氧化鎂法等，每一型別又因吸收劑不同。
（2）工藝過程
溼法煙氣脫硫的工藝過程多種多樣，但他們也具有相似的共同點：含硫煙氣的預處理（如降溫、增溼、除塵），吸收，氧化，富液處理（灰水處理），除霧（氣水分離），被淨化後的氣體再加熱，以及產品濃縮和分離等。石灰石/石灰——石膏法，是燃煤煤電廠應用最廣泛、最多的典型的溼法煙氣脫硫技術。
我國燃煤鍋爐溼法煙氣脫硫工藝過程較多，其中較典型的工藝過程為旋流塔板高效脫硫除塵工藝過程和溼法氧化鎂延期脫硫工藝過程。
4、溼法煙氣脫硫主要裝置
溼法煙氣脫硫主要裝置是指脫硫塔（或洗滌塔、洗滌器）和脫硫除塵器。
對脫硫塔和脫硫除塵器的要求
用於燃煤發電廠煙氣脫硫的大型脫硫裝置稱為脫硫塔，而用於燃煤工業鍋爐和窯爐煙氣脫硫的小型脫硫除塵裝置多稱為脫硫除塵器。在脫硫塔和脫硫塵器中，應用鹼液洗滌含so2的煙氣，對煙氣中的so2進行化學吸收。為了強化吸收過程，提高脫硫效率，降低裝置的投資和執行費用，脫硫塔和脫硫除塵器應滿足以下的基本要求：
（1）氣液間有較大的接觸面積和一定的接觸時間；
（2）氣液間擾動強烈，吸收阻力小，對so2的吸收效率高；
（3）操作穩定，要有合適的操作彈性；
（4）氣流通過時的壓降要小；
（5）結構簡單，製造及維修方便，造價低廉，使用壽命長；
（6）不結垢，不堵塞，耐磨損，耐腐蝕；
（7）能耗低，不產生二次汙染。
so2吸收淨化過程，處理的是低濃度so2煙氣，煙氣量相當可觀，要求瞬間內連續不斷地高效淨化煙氣。因而，so2參加的化學反應應為極快反應，它們的膜內轉化係數值較大，反應在膜內發生，因此選用氣相為連續相、湍流程度高、相介面較大的吸收塔作為脫硫塔和脫硫除塵器比較合適。通常，噴淋塔、填料塔、噴霧塔、板式塔、文丘裡吸收塔等能滿足這些要求。
其中，填料塔因其氣液接觸時間和氣液比均可在較大的範圍內調節，結構簡單，在煙氣脫硫中獲得廣泛地應用。
常見吸收塔的效能
目前國內外燃煤電廠常用的脫硫塔，主要有噴淋空塔、填料塔、雙迴路塔及噴射鼓炮塔等四種。脫硫除塵器
近年來，我國許多部門對燃煤工業鍋爐及窯爐煙氣脫硫技術進行了研究及開發。為了經濟簡便起見，常常將煙氣除塵及脫硫一體化處理，即在同一個裝置內處理。為此，將脫硫除塵一體化裝置成為脫硫除塵器。
我國中小型燃煤鍋爐常用的脫硫除塵器，主要有旋流塔板脫硫除塵器、空心塔脫硫除塵器、填料塔脫硫除塵器以及流化床脫硫除塵器等。
5、溼法煙氣脫硫技術的應用
（1）溼法煙氣脫硫在燃煤發電廠及中小型燃煤鍋爐上獲得廣泛的應用，成為當今世界上燃煤發電廠採用的脫硫主導工藝技術。這是由於溼法煙氣脫硫效率高、裝置小、易控制、佔地面積小以及適用於高中低硫煤等。
目前，在國內外燃煤發電廠中，溼法煙氣硫佔總煙氣脫硫的85%左右，並有逐年增加的趨勢。在我國中小型燃煤鍋爐中，溼法煙氣脫硫佔98%以上，接近100%。
（2）在國內外燃煤發電廠中，溼法煙氣脫硫中，石灰石/石灰——石膏法、石灰石/石灰拋棄法煙氣脫硫，佔煙氣脫硫總量的83%左右，其中石灰石/石灰——石膏法佔45%以上，並有逐年增加的趨勢，而石灰石/石灰-石膏拋棄法呈逐年下降的趨勢。
這是由於石灰石/石灰——石膏法副產建築材料石膏，對環境不造成二次汙染所致。在我國中小型燃煤鍋爐上，石灰拋棄法煙氣脫硫占主導地位，so2一般不**，多以硫酸鹽或亞硫酸鹽拋棄。
（3）溼法石灰石/石灰——石膏煙氣脫硫中，由於石灰石**豐富，**比石灰低得多，多年來形成了溼法石灰石——石膏煙氣脫硫技術，並在國內外燃煤發電廠中獲得廣泛的應用，其應用量有逐年增加的趨勢。
（4）溼法石灰石/石灰工藝可適用於高中低硫煤種。
（5）溼法煙氣脫硫技術，尤其是石灰石/石灰煙氣脫硫技術，除在燃煤發電廠獲得廣泛應用外，在硫酸工業、鋼鐵工業、有色冶金工業、石油化工以及燃煤工業窯爐等煙氣脫硫中也獲得廣泛的應用。
（6）美國煙氣脫硫工程的基本建設投資費用，佔電廠總投資的10~20%。我國珞璜電廠已執行的2臺36萬kw機組，溼法石灰石/石灰——石膏法煙氣脫硫總投資為2.26億元，佔電廠同期總投資的11.
15%，年執行費用為8319萬元，脫除每噸so2的費用為945元。
可見，削減so2的排放量，防治大氣so2汙染，需要投入大量的資金和人力。因此，實施嚴格的排放標準，必須以高額的環保投資為代價。
6、 溼法煙氣脫硫存在的問題及解決。
溼法煙氣脫硫通常存在富液難以處理、沉澱、結垢及堵塞、腐蝕及磨損等等棘手的問題。這些問題如解決的不好，便會造成二次汙染、運轉效率低下或不能執行等。
（1）富液的處理
用於煙氣脫硫的化學吸收操作，不僅要達到脫硫的要求，滿足國家及地區環境法規的要求，還必須對洗後 so2的富液（含有煙塵、硫酸鹽、亞硫酸鹽等廢液）進行合理的處理，既要不浪費資源，又要不造成二次汙染。
合理處理廢液，往往是溼法煙氣脫硫煙氣脫硫技術成敗的關鍵因素之一。因此，吸收法煙氣脫硫工藝過程設計，需要同時考慮so2吸收及富液合理的處理。
所謂富液合理處理，是指不能把鹼液從煙氣中吸收so2形成的硫酸鹽及亞硫酸鹽廢液未經處理排放掉，否則會造成二次汙染。**和利用富液中的硫酸鹽類，廢物資源化，才是合理的處理技術。
例如，日本溼法石灰石/石灰——石膏法煙氣脫硫，成功地將富液中的硫酸鹽類轉化成優良的建築材料——石膏。威爾曼洛德鈉法煙氣脫硫，把富液中的硫酸鹽類轉化成高濃度高純度的液體so2，可作為生產硫酸的原料。亞硫酸鈉法煙氣脫硫，將富液中的硫酸鹽轉化成為亞硫酸鈉鹽。
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