火電廠二氧化硫控制措施的選擇與應用

王紅霞

（邯鄲市環(huán)境保護研究所，河北 邯鄲 056002）

目前二氧化硫污染已成為制約我國經(jīng)濟、社會可持續(xù)發(fā)展的重要因素，控制其污染勢在必行。由于我國用于火力發(fā)電的燃煤中高硫煤占有很大比重，燃煤火力發(fā)電行業(yè)的二氧化硫控制是當務之急?！秶鴦赵宏P于落實科學發(fā)展觀加強環(huán)境保護的決定》指出：要“加強燃煤電廠二氧化硫治理，新（擴）建燃煤電廠，除燃用特低硫煤的坑口電廠外，必須同步建設脫硫設施或者采取其他降低二氧化硫排放的措施”。因此，在環(huán)境影響評價工作中，如何針對項目特點，提出科學合理的脫硫技術措施，嚴格控制二氧化硫的排放總量，減輕新建項目的二氧化硫污染，就顯得尤為重要。

1 燃煤二氧化硫控制途徑

減少燃煤二氧化硫污染的途徑有：采用低硫煤作燃料；（2）采取脫硫措施；（3）煤炭高效潔凈燃燒。燃用低硫煤，是減輕二氧化硫污染最簡單、最經(jīng)濟的方法。但結合中國的煤炭資源及國情，全部采用此法難度較大。脫硫方式可分為燃燒前、燃燒中、燃燒后3中。①燃燒前脫硫主要有物理法、化學法和生物法。目前我國采用較多的是物理浮選方法，其中跳汰占59%，重介質(zhì)選煤占23%，浮選占14%。由于選煤生產(chǎn)技術較落后，我國的煤炭入洗率僅為20%。煤氣化、液化和水煤漿技術在我國雖有一定的應用規(guī)模，但只能滿足冶金等工業(yè)及民用需要；②燃燒后脫硫，即煙氣脫硫（FGD），是目前世界上唯一大規(guī)模商業(yè)化應用的脫硫方式。現(xiàn)已有200余種FGD技術。根據(jù)脫硫產(chǎn)物的干濕形態(tài)，F(xiàn)GD又分為濕法、干法和半干法等；③燃燒中脫硫主要有低污染燃燒、型煤和流化床燃燒技術。型煤可分為民用型煤和工業(yè)型煤。型煤的固硫率一般在50%左右，可節(jié)煤和減少煙塵排放，多用于中小鍋爐。燃燒中脫硫的成熟技術是循環(huán)流化床燃燒(DFBc)發(fā)電技術，該技術正在朝大型化方向發(fā)展。更為先進的煤炭高效潔凈燃燒發(fā)電技術是增壓流化床燃燒燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)(PF-BC-CC)發(fā)電技術和整體煤氣化燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)(IGCC-CC)發(fā)電技術，這將是未來的主流發(fā)展方向。

2 主要污染控制方法及其在我國的應用

2.1 濕法脫硫

濕法脫硫的傳統(tǒng)工藝是石灰石／石膏法。該工藝是利用石灰石或石灰洗滌劑與煙氣中的二氧化硫反應，反應產(chǎn)物硫酸鈣在洗滌液中沉淀下來，經(jīng)分離后既可以石膏形式回收，也可以拋棄。與傳統(tǒng)工藝相比，簡易石灰石／石膏法將預洗、吸收和氧化設備合并，且簡化煙氣熱交換系統(tǒng)、改進煙氣部分旁路，以70%。80%脫硫率為目標，有效地降低了設備初期投資。

由于濕式石灰石-石膏法技術上最為成熟，有關環(huán)保專家預測：“在未來10年內(nèi)，仍將由濕式石灰石-石膏法占領90%以上脫硫市場”。目前，我國濕法脫硫裝備仍需引進國外技術，如重慶珞璜電廠一期工程2×360MW機組全容量濕法煙氣脫硫裝置由日本三菱公司提供，是我國已投入商業(yè)運行的最大容量煙氣脫硫裝置。還有多家電廠正在或即將引進該脫硫工藝技術。預計短期內(nèi)濕法脫硫工藝會在我國有一定應用前景。但由于濕式石灰石-石膏法工藝裝置的造價和運行費均很高，故開發(fā)適合我國國情的低造價的FGD裝置是當務之急。

海水脫硫是近幾年發(fā)展起來的一項濕法脫硫新工藝。該技術特點是利用海水中的自然堿度吸收中和煙氣中的二氧化硫，生成硫酸鹽返回大海，無固體生成物。該工藝由煙氣系統(tǒng)、再熱系統(tǒng)、供排海水系統(tǒng)、海水恢復系統(tǒng)等組成，它設備少、運行簡單。挪威ABB公司的海水脫硫技術已商業(yè)化20多套。我國深圳西部電廠2號300MW機組引進的海水脫硫裝置，其設計工況條件下脫硫率≥90%。海水脫硫法已成為海邊電廠很有希望的一種FGD方法，預計在我國沿海會有較好的發(fā)展前景。

2.2 干法脫硫

FGD干法之一的噴霧干燥法已在美國和歐洲的一些燃煤電站實現(xiàn)了商業(yè)化，裝備此技術的機組約占總裝機容量的10%。該法是利用石灰漿液作吸收劑，以細霧滴噴入反應器，與二氧化硫邊反應邊干燥。副產(chǎn)品為硫酸鈣、飛灰及部分未反應的石灰等組成的混合物。脫硫率為70%一95%。國內(nèi)已引進裝備此項工藝的有山東黃島電廠4號機組，處理煙氣量為30萬m3/h，入口二氧化硫體積分數(shù)為2000×10-6，設計脫硫率為 70%。

電子束法是正在走向商業(yè)化的FGD干法新工藝。該法以高能電子束照射煙氣，使煙氣中的N2、O2和水蒸汽發(fā)生輻射反應，生成大量的離子、自由基、原子、電子和各種激發(fā)態(tài)的原子、分子等活性物質(zhì)，將煙氣中的SO2和NOX氧化為SO3和N2O3等，反應產(chǎn)物再與水蒸汽反應生成霧狀硫酸和硝酸，最后與注入反應器的氨生成硫酸氨和硝酸氨。我國已在成都熱電廠引進l00MW機組示范性電子束脫硫裝置，設計脫硫率>80%，脫硝率為l5%。

原理上與電子束法類似的正脈沖電暈等離子體脫硫法正在受到關注，其特點是可避免電子束管的高技術性、電子束泄露輻射等問題，還可以在目前電廠廣泛裝備的靜電除塵器基礎上稍作改進而成為靜電除塵、脫硫脫硝一體化裝置。日本、美國、意大利、韓國等正在大力研究開發(fā)此項技術。我國大連理工大學、華中理工大學等院所也正在開展此項技術的研究。

2.3 高效潔凈發(fā)電技術

2.3.1 循環(huán)流化床燃燒(CFBC)發(fā)電技術循環(huán)流化床燃燒發(fā)電是目前國外潔凈煤發(fā)電中一項成熟技術。其特點是把煤和吸收劑(石灰石)加到燃燒室的床層中，從爐底鼓風使床層懸浮，進行流化燃燒，流化形成的湍流加大了混合作用，因而提高了燃燒效率。同時，較低的燃燒溫度大大抑制了NOX的生成量。因此，該方法具有燃燒效率高、煤種適應性廣、爐內(nèi)脫硫同時抑制NOX的優(yōu)點。在工業(yè)發(fā)達國家，此工藝已迅速得到商業(yè)化發(fā)展。由于技術經(jīng)濟原因，我國尚處于起步階段。目前，我國已在引進開發(fā)此項技術，由于國產(chǎn)化后的CFBC鍋爐造價可以做到與常規(guī)煤粉鍋爐加脫硫裝置相當，系統(tǒng)也和常規(guī)電廠相似，因此，CFBC也將會在我國有比較好的發(fā)展前景。

2.3.2 增壓流化床燃燒燃氣/蒸汽聯(lián)合循環(huán)(PFBC-CO)發(fā)電技術與CFBC相比，PFBCCC技術的燃燒特點是燃燒室工作壓力為I.2～1.6MPa，床層深，燃料在床內(nèi)停留時間長，壓力下空氣密度大，氧氣與燃料接觸好，燃燒效率>99%，可在較低 Ca/S 比(1.5～2.0)和較高燃燒溫度下(900～970℃)達到高脫硫率。該技術產(chǎn)生的灰渣中含可燃物少，不含石灰，自硬結性強，滲透率低，重金屬浸出量少，可作為水泥摻料、建筑產(chǎn)品合成添料等。而正在開發(fā)的第2代PFBC(2G-PFBC)技術與現(xiàn)行PFBC相比，效率可由42%提高到45%～48%，它的體積更小、投資更省、排放更清潔，脫硫率可達95%，NOX排放值為43m3/MJ，固體顆粒幾乎被完全除去。

3 結束語

為了實現(xiàn)我國在較短時間內(nèi)控制二氧化硫污染加重的趨勢，做好建設項目環(huán)境保護工作，實現(xiàn)“增產(chǎn)不增污”和“增產(chǎn)減污”，火電建設項目要因地制宜采取合適的燃煤發(fā)電脫硫工藝，如沿海采用海水脫硫較經(jīng)濟，內(nèi)地依各電廠項目的條件和特點，可采用成熟的煙氣濕法脫硫和噴霧干燥脫硫，部分火電項目可采用國產(chǎn)CFBC鍋爐等。同時，也期望研制出更多的適合我國國情，造價低的FGD裝置，能夠為火電建設項目提供更多、更好的脫硫工藝技術選擇。

[1]何正浩，李勁.燃煤發(fā)電SO2污染控制技術及其在我國的應用與展望 電力環(huán)境保護2002，1.

[2]陸海珠，韓兵.電廠脫硫工程控制系統(tǒng)的分析與論證，電力環(huán)境保護 2004，4.

[3]趙鵬高.關于加強火電廠煙氣脫硫產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的若干意見，電力環(huán)境保護,2006，1.