湿法脱硫和干法脱硫的区别

一、脱硫原理

湿法脱硫
利用液体吸收剂（如石灰石浆液、氢氧化钠溶液等）与含硫烟气中的二氧化硫（SO₂）发生化学反应，从而将其从烟气中脱除。以石灰石-石膏湿法脱硫为例，首先石灰石（CaCO₃）在水中溶解产生钙离子（Ca²⁺）和碳酸根离子（CO₃²⁻），烟气中的SO₂与水反应生成亚硫酸（H₂SO₃），亚硫酸与碳酸根离子反应生成亚硫酸氢根离子（HSO₃⁻）和二氧化碳（CO₂），部分亚硫酸氢根离子进一步与氧气反应生成硫酸根离子（SO₄²⁻）。同时，亚硫酸钙（CaSO₃）被氧化为硫酸钙（CaSO₄），硫酸钙结晶形成石膏（CaSO₄・2H₂O）。
主要反应式如下：
CaCO₃+H₂O→Ca²⁺+CO₃²⁻+H₂O
SO₂+H₂O→H₂SO₃
H₂SO₃+CO₃²⁻→HSO₃⁻+CO₂↑
HSO₃⁻+1/2O₂→SO₄²⁻+H⁺
CaSO₃+1/2O₂→CaSO₄
CaSO₄+2H₂O→CaSO₄·2H₂O

干法脱硫
是利用固体吸附剂或催化剂来吸附或催化氧化烟气中的SO₂。例如，常见的活性炭吸附法，利用活性炭巨大的比表面积吸附SO₂，在有氧和水蒸气存在的条件下，吸附在活性炭表面的SO₂被氧化为硫酸，存储在活性炭的孔隙中；还有一些干法脱硫是基于催化氧化原理，如用五氧化二钒（V₂O₅）作为催化剂，使SO₂在高温下与氧气反应生成三氧化硫（SO₃），然后用碱性吸收剂（如氢氧化钙）吸收SO₃生成硫酸钙。
以活性炭吸附法主要反应式为例：
SO₂+1/2O₂+H₂O→H₂SO₄（吸附在活性炭表面发生）

二、工艺特点

湿法脱硫

优点
脱硫效率高：一般能达到90%以上，甚至可以达到98%左右，能够有效满足严格的环保排放标准。
技术成熟：经过多年的应用和发展，工艺稳定可靠，相关的设备和操作技术比较成熟，在大型工业装置（如大型燃煤电厂）中的应用广泛，运行管理经验丰富。
吸收剂利用率较高：通过循环吸收液，可使吸收剂充分与SO₂接触反应，提高吸收剂的利用率。
可处理高硫烟气：对于硫含量较高的烟气，能通过调整吸收剂的浓度、流量等参数，较好地实现脱硫处理。
副产物可利用：例如石灰石-石膏法产生的石膏可用于建筑材料行业，实现资源回收利用，在一定程度上降低脱硫成本。

缺点
设备复杂：需要配备吸收塔、循环泵、氧化风机等众多设备，系统庞大，占地面积大。
运行成本高：消耗大量的水用于制备吸收剂浆液和洗涤烟气，同时吸收剂（如石灰石）的消耗也较大。而且，由于存在废水排放，废水处理也需要一定的成本。
易产生腐蚀和结垢问题：由于采用液体吸收剂，吸收塔等设备内容易出现腐蚀和结垢现象，需要定期进行设备维护和清洗，增加了维护成本和设备停机时间。

干法脱硫

优点
设备简单：相对湿法脱硫而言，干法脱硫的设备较为简单，不需要庞大的吸收塔和复杂的浆液循环系统，占地面积小，适合场地有限的企业。
无废水产生：不需要用水作为吸收介质，不存在废水排放问题，减少了对水资源的依赖和废水处理环节。
运行成本较低（部分情况）：对于一些吸附剂可以再生的干法脱硫工艺（如部分活性炭吸附法），如果吸附剂再生利用情况良好，可降低运行成本；且在一些低硫烟气处理情况下，干法脱硫可能更具经济优势。

缺点
脱硫效率相对较低：一般脱硫效率在70%-90%之间，对于超低硫排放标准的实现可能存在一定难度，在处理高硫烟气时，单一的干法脱硫工艺可能难以满足要求。
吸附剂/催化剂性能要求高：对吸附剂或催化剂的性能（如比表面积、活性等）要求较高，而且吸附剂容易出现中毒、失活等情况，需要定期更换或再生，增加了成本。
反应速度较慢（部分情况）：相比于湿法脱硫的快速液相反应，一些干法脱硫反应（如固态吸附反应）速度可能较慢，需要较大的反应空间或较长的停留时间来*脱硫效果。

三、适用范围

湿法脱硫
电力行业：广泛应用于大型燃煤电厂，因为电厂烟气流量大、硫含量高，湿法脱硫的高脱硫效率和对高硫烟气的处理能力能够很好地满足要求，而且电厂对占地面积和成本的敏感度相对较低。
大型工业锅炉：对于产生大量高硫烟气的大型工业锅炉，如化工、造纸等行业的锅炉，湿法脱硫也是主要的脱硫方式之一，可有效控制SO₂排放。
钢铁行业的烧结和炼焦环节：这些环节产生的烟气硫含量较高，湿法脱硫能够有效地对烟气进行脱硫处理，减少对环境的污染。

干法脱硫
小型工业锅炉：对于硫含量较低的小型工业锅炉，干法脱硫的设备简单、占地面积小和运行成本低（在某些情况下）的特点使其成为一个合适的选择。
对场地要求严格的企业：在一些场地空间有限的企业或者现有设施改造项目中，由于干法脱硫设备占地面积小，易于安装和改造，更具优势。
对湿度敏感的物料处理过程：如果在一些对物料湿度比较敏感的生产过程中，需要对烟气脱硫，干法脱硫不会增加烟气中的湿度，有利于后续生产工艺的进行。

四、对环境的其他影响

湿法脱硫
废水排放：会产生含有重金属、氯离子等污染物的废水，如果处理不当，会对水体环境造成污染。
二氧化碳排放（间接）：在石灰石-石膏法等工艺中，石灰石分解和吸收剂再生过程中会产生二氧化碳，虽然主要目的是脱硫，但也在一定程度上增加了温室气体排放。
石膏处置不当的风险：如果副产物石膏没有得到合理的利用或处置，可能会占用大量土地，并且在长期堆放过程中可能会对土壤和地下水产生潜在的污染风险。

干法脱硫
固体废弃物处置：吸附剂或催化剂在使用后会成为固体废弃物，如果不能有效再生或合理处置，会产生固体废弃物污染。例如，废弃的活性炭如果随意丢弃，可能会对土壤和地下水造成污染。
粉尘排放（部分情况）：在吸附剂的装卸、运输和更换过程中，可能会产生粉尘排放，对周围环境和操作人员的健康造成危害。