燃煤烟气脱硫技术介绍

燃煤烟气脱硫技术（Flue Gas Desulfurization，简称FGD）是控制燃煤机组、工业锅炉等排放烟气中二氧化硫（SO₂） 的核心技术，可有效减少酸雨、大气颗粒物污染，是实现“双碳"目标与空气质量改善的关键环节。其核心原理是通过“脱硫剂"与烟气中的SO₂发生化学反应，将其转化为固态或液态产物（如石膏、硫酸盐溶液等），从而实现脱除与回收。

 一、技术分类：按脱硫剂形态划分

根据脱硫剂的物理形态（干法、半干法、湿法），燃煤烟气脱硫技术可分为三大类，各类技术的原理、特点及适用场景差异显著，以下为核心技术详解：

 1. 湿法脱硫技术

核心特征：以“液态脱硫剂"（如浆液、溶液）为吸收介质，与烟气充分接触反应，脱硫效率高、技术成熟。  

代表技术：石灰石-石膏法（Limestone-Gypsum FGD） 

原理：以廉价的石灰石（CaCO₃）为脱硫剂，先将其制成浆液，与烟气在“吸收塔"内逆流接触；SO₂与浆液中的CaCO₃反应生成亚硫酸钙（CaSO₃），再通过向塔内鼓入空气将其氧化为二水石膏（CaSO₄·2H₂O） ，最后经脱水、干燥得到工业级石膏（可用于建材、农业等）。  

核心设备：吸收塔（逆流/顺流喷淋塔、液柱塔）、浆液循环泵、氧化风机、石膏脱水系统（真空皮带脱水机）。  

优点：  

脱硫效率高（可达95%以上，部分工况超98%）；  

脱硫剂（石灰石）来源广、成本低；  

副产品石膏可资源化利用（“变废为宝"）；  

适应高硫煤（SO₂浓度＞3000mg/m³）烟气处理。  

缺点：设备体积大、耗水量较高（需处理废水）、冬季需防冻（北方地区）。  

适用场景：大型火电厂、垃圾焚烧厂、钢铁烧结机等高烟气量、高SO₂浓度的固定污染源（占全球湿法脱硫应用的80%以上）。

 2. 干法脱硫技术（低水耗、无废水）

核心特征：以“固态脱硫剂"（如干粉、吸附剂）与SO₂反应，无需大量水，无废水产生，但脱硫效率相对较低。  

代表技术1：活性炭吸附法（Activated Carbon FGD）  

原理：烟气通过填充活性炭的吸附塔，SO₂被活性炭物理吸附；随后通过“水蒸气再生"或“氨法再生"，将SO₂解吸并转化为硫酸（H₂SO₄）或硫酸铵（(NH₄)₂SO₄，化肥原料）。  

优点：无废水、可同时吸附重金属（如Hg）和VOCs、副产品附加值高；  

缺点：活性炭需定期再生/更换，运行成本高、脱硫效率中等（80%-90%）；  

适用场景：低硫煤烟气（SO₂浓度＜1000mg/m³）、对废水排放敏感的地区（如缺水地区）。

代表技术2：炉内喷钙-尾部增湿活化法（LIFAC）

原理：在锅炉炉膛内喷入石灰石粉，部分CaCO₃分解为CaO并与SO₂反应；未反应的CaO随烟气进入尾部“活化反应器"，经喷水增湿后进一步与SO₂反应，生成固态硫酸钙。  

优点：系统简单、投资低、无废水；  

缺点：脱硫效率低（60%-80%）、钙硫比高（需过量喷钙，浪费脱硫剂）；  

适用场景：中小型工业锅炉、老旧机组改造（对脱硫效率要求较低的场景）。

3. 半干法脱硫技术（干湿结合，平衡效率与成本）

核心特征：以“半干态脱硫剂"（如石灰浆液雾化后形成的雾滴）与SO₂反应，反应产物为固态，水耗仅为湿法的1/10-1/5，兼顾效率与低水耗。  

代表技术：循环流化床脱硫法（CFB-FGD）

原理：将石灰（CaO）制成浓浆液，通过雾化喷嘴喷入“循环流化床吸收塔"；烟气高速流动使浆液雾滴与烟气、塔内循环的固态脱硫灰充分混合，SO₂快速反应生成亚硫酸钙/硫酸钙；反应产物大部分通过旋风分离器捕集后返回塔内循环利用，少量排出。  

核心设备：循环流化床吸收塔、旋风分离器、石灰浆液制备系统。  

优点：  

 脱硫效率较高（85%-95%）；  

水耗低、无废水（仅需少量雾化水）；  

设备体积小于湿法，投资适中；  

缺点：对脱硫剂纯度要求高（石灰活性需达标）、循环灰易磨损设备；  

适用场景：中小型火电厂、焦化厂、玻璃窑等中等SO₂浓度（1000-3000mg/m³）的污染源，尤其适合缺水地区。

 二、主流脱硫技术对比表

为更清晰地选择技术方案，以下为三类核心技术的关键指标对比：

技术类型          代表技术         脱硫效率 |水耗           副产品                                投资成本 | 运行成本 | 适用煤种（硫分）  核心优势               

湿法           石灰石-石膏法        ＞95%    高          工业石膏（可利用）        | 高       | 中       | 高硫煤（S＞2%）     | 效率高、脱硫剂廉价     

干法           活性炭吸附法        80%-90%  极低        硫酸/硫酸铵                 | 高       | 高       | 低硫煤（S＜1%）      | 无废水、协同脱除污染物 

半干法        循环流化床法        85%-95%  中低        脱硫灰（可填埋/利用） | 中       | 中       | 中硫煤（1%≤S≤2%）| 平衡效率与水耗         

 三、技术发展趋势

随着环保要求趋严（如超低排放标准：SO₂≤35mg/m³）和“双碳"目标推进，燃煤烟气脱硫技术正向以下方向发展：

1. 高效化与超低排放：通过优化吸收塔结构（如双循环吸收塔）、提升脱硫剂活性，实现SO₂排放浓度稳定低于35mg/m³，适配火电厂超低排放改造。  

2. 资源化与高值化：强化副产品回收（如高纯度石膏用于石膏板、硫酸铵用于复合肥），减少固废处置量，实现“环保-经济"双赢。  

3. 协同脱除技术：开发“脱硫+脱硝+脱尘"一体化系统（如脱硫塔内集成SCR脱硝、湿式电除尘），减少设备占地面积与投资。  

4. 低能耗与低碳化：通过余热利用（如烟气余热加热脱硫剂浆液）、优化风机/泵的能耗，降低脱硫系统的碳排放。  

 总结

燃煤烟气脱硫技术的选择需结合烟气量、SO₂浓度、当地水资源、环保要求及成本预算综合判断：  

大型火电厂（高硫煤、大烟气量）优先选石灰石-石膏法；  

中小型机组/缺水地区（中硫煤）优先选循环流化床半干法；   低硫煤、需协同脱除重金属/VOCs的场景可选活性炭干法。  

目前，石灰石-石膏法因成熟度高、成本优势显著，仍是全球应用广泛的燃煤烟气脱硫技术，占比超70%。