火電廠脫硫工藝發(fā)展研究

摘 要：文章概述了我國火電廠煙氣脫硫的必要性；通過對我國脫硫技術(shù)現(xiàn)況的研究，分析了導(dǎo)致我國脫硫工藝滯后的因素；對幾種主要的脫硫工藝進行優(yōu)缺點比較，為火電廠脫硫工藝的選擇提出建議。

關(guān)鍵詞：火電廠；脫硫工藝；現(xiàn)狀

1 背景

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，具有全球性影響的環(huán)境問題日顯突出，保護環(huán)境已經(jīng)受到世界上許多國家的重視，并將其作為社會責(zé)任的一部分。全世界有著社會責(zé)任的國家為改善人類的生活環(huán)境和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展共同簽訂了《哥本哈根協(xié)議》。火力發(fā)電廠是SO2排放的重點行業(yè)，在控制環(huán)境污染方面有著不可推卸的責(zé)任。隨著國家環(huán)境保護工作的逐步深入，火電機組配置脫硫設(shè)備已成為必然趨勢。

2 我國煙氣脫硫的環(huán)境和現(xiàn)狀

2.1 煙氣脫硫環(huán)境

上世紀70年代中期，我國許多高校和科研單位就開始了火控制電廠SO2排放的試驗研究。但由于受經(jīng)濟落后、意識薄弱、投入缺乏等因素的影響，致使我國的自主開發(fā)脫硫工藝幾乎處于空白之地。隨著SO2和酸雨污染問題的日趨嚴重，國家重新將控制SO2排放技術(shù)的研究提上議事日程。為了更好的控制SO2和酸雨的污染程度，國家劃定了SO2控制區(qū)和酸雨控制區(qū)，即“兩控區(qū)”[1]；國家環(huán)保局明確規(guī)定了兩控區(qū)內(nèi)煙氣的排放標準，且要求將控制SO2排放措施作為當?shù)匾?guī)劃的重點。兩控區(qū)內(nèi)新建的燃煤企業(yè)必須配備脫硫設(shè)備，已經(jīng)建成的燃煤企業(yè)應(yīng)采取有效的措施控制SO2的排放。

2.2 脫硫現(xiàn)狀

（1）脫硫技術(shù)的消化吸收、創(chuàng)新能力不足。由于我國對電廠煙氣脫硫技術(shù)研究較晚，目前尚未完全掌握國際上比較成熟的脫硫工藝的設(shè)計、制造技術(shù)，還要依賴國外的脫硫設(shè)備，不僅技術(shù)上依賴他人，且無形中增加了投資費用。

（2）脫硫工藝轉(zhuǎn)變了污染形式。目前國際上主要通過拋棄法和回收法來處理脫硫副產(chǎn)品，多數(shù)火電廠對于脫硫產(chǎn)物的綜合利用水平不高，只能利用廢棄的方法。被拋棄的脫硫產(chǎn)物會產(chǎn)生二次污染。

（3）脫硫設(shè)備未完全利用。一些火電廠沒有完全掌握核心脫硫技術(shù)，對國外裝置依賴度高，不能對出現(xiàn)故障的設(shè)備及時維修；一些火電廠為了提高經(jīng)濟效益，停止運行脫硫裝置；環(huán)境保護部門對火電廠的脫硫設(shè)備是否正常運行缺乏嚴格的監(jiān)管。這些因素的存在，使得國內(nèi)投產(chǎn)的煙氣脫硫設(shè)備實際投運率不足60%，沒有完全發(fā)揮脫硫設(shè)備的作用。

（4）部分脫硫裝置在高效穩(wěn)定運行方面存有一定難度。許多脫硫設(shè)備都是針對鍋爐燃用設(shè)計煤種而安置的，但是實際燃用煤種和設(shè)計煤種存在著很大的差異，這就對脫硫裝置的運行產(chǎn)生影響，使其不能夠達到設(shè)計的脫硫效率。脫硫效率會隨著進入吸收塔內(nèi)煙氣中SO2含量的增加而顯著下降；此外，隨著進入吸收塔漿液中的SO2摩爾系數(shù)的增加，導(dǎo)致吸收塔內(nèi)吸收和氧化反應(yīng)的時間和空間不足，降低了漿液的PH值，從而影響脫硫設(shè)備的安全性能。同時，漿液中亞硫酸鈣質(zhì)量濃度增高，影響石膏脫水系統(tǒng)的正常運行。當進入吸收塔的SO2質(zhì)量數(shù)增大到一定數(shù)值后，整個吸收塔的動態(tài)平衡將被破壞，脫硫系統(tǒng)將無法維持運行[2]。

（5）脫硫裝置無法隨機組負荷變化進行協(xié)調(diào)運行工作。當機組負荷增加時，燃煤量增加，排煙量隨之增加，如果脫硫裝置運行不變，必然導(dǎo)致脫硫效率降低；當機組負荷減小時，燃煤量減少，排煙量隨之減少，如果脫硫裝置運行不變，必然導(dǎo)致浪費脫硫能力。

3 煙氣脫硫技術(shù)選擇

3.1 煙氣脫硫技術(shù)的種類

煙氣脫硫技術(shù)根據(jù)脫硫劑及副產(chǎn)物進、出吸收器的狀態(tài)又可分為：濕法、半干法、干法三大類脫硫工藝。濕法脫硫技術(shù)是用含有吸收劑的溶液或漿液在濕狀態(tài)下脫硫和處理脫硫產(chǎn)物，該法具有脫硫反應(yīng)速度快、設(shè)備簡單、脫硫效率高等優(yōu)點，但普遍存在腐蝕嚴重、運行維護費用高及易造成二次污染等問題。干法脫硫技術(shù)的脫硫吸收和產(chǎn)物處理均在干狀態(tài)下進行，該法具有無污水廢酸排出、設(shè)備腐蝕程度較輕，煙氣在凈化過程中無明顯降溫、凈化后煙溫高、利于煙囪排氣擴散、二次污染少等優(yōu)點，但存在脫硫效率低，反應(yīng)速度較慢、設(shè)備龐大等問題。半干法脫硫技術(shù)是指脫硫劑在干燥狀態(tài)下脫硫、在濕狀態(tài)下再生，或者在濕狀態(tài)下脫硫、在干狀態(tài)下處理脫硫產(chǎn)物的煙氣脫硫技術(shù)。表1介紹了幾種主要的煙氣脫硫技術(shù)的優(yōu)缺點。通過以上脫硫工藝優(yōu)缺點對比可知，今后我國新建的火電廠的主導(dǎo)脫硫技術(shù)是已經(jīng)非常成熟的石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝。

3.2 煙氣脫硫工藝選擇時的基本要素

目前煙氣脫硫工藝多達幾十種，每種工藝適合的情況不同，且工程造價比較昂貴，所以，根據(jù)電廠自身的情況選擇合理的脫硫技術(shù)，顯得非常重要。煙氣脫硫技術(shù)的選擇涉及技術(shù)、經(jīng)濟、總量減排等多方面因素，一般選擇一種脫硫工藝，應(yīng)考慮以下因素：

（1） 煙氣脫硫工藝必須滿足達標排放的要求。

（2）應(yīng)滿足國家相關(guān)煙氣脫硫技術(shù)政策、工程技術(shù)規(guī)范等要求。

（3）選擇脫硫工藝時應(yīng)考慮脫硫所需吸附劑在當?shù)厝菀撰@得，及脫硫用水的來源和處理情況。

（4）選擇脫硫工藝時應(yīng)考慮機組容量的大小和燃用煤種的含硫情況。機組容量大的電廠，應(yīng)考慮使用脫硫效率高、運行穩(wěn)定的脫硫技術(shù)；機組容量小的電廠，應(yīng)考慮使用脫硫效率適中、經(jīng)濟性好的脫硫技術(shù)。

（5）電廠脫硫預(yù)算。包括初投資費用和年運行費用。

（6）對于容量較大的帶基本負荷的機組應(yīng)考慮選擇脫硫效率高、系統(tǒng)穩(wěn)定的工藝。對于容量較小的調(diào)峰機組，應(yīng)考慮選擇系統(tǒng)運用靈活、脫硫效率適中的工藝。

（7）脫硫裝置安裝時的難易程度、是否穩(wěn)定運行和可拓展性。脫硫裝置是否運行穩(wěn)定直接關(guān)系到火電機組的運行穩(wěn)定性。

（8）選擇脫硫工藝時要考慮脫硫產(chǎn)物的二次污染、儲存場地和費用問題，避免造成由于脫硫產(chǎn)物的銷路不暢，而提高整體運行費用。

4 結(jié)論

（1）今后我國新建的火電廠的主導(dǎo)脫硫技術(shù)是已經(jīng)非常成熟的石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝，但是不同地理區(qū)域的電廠應(yīng)視具體情況選擇適合自身的脫硫工藝。（2）積極拓展脫硫產(chǎn)物的應(yīng)用途徑，避免二次污染，提高脫硫工藝的經(jīng)濟性。（3）目前國內(nèi)脫硫技術(shù)研究的最重要任務(wù)，就是提高脫硫技術(shù)的自主創(chuàng)新能力及將脫硫技術(shù)實現(xiàn)國產(chǎn)化。（4）保證火電機組的穩(wěn)定高效運行，從而實現(xiàn)脫硫技術(shù)穩(wěn)定運行。

參考文獻

[1]薛志剛，柴發(fā)合，段寧，等.“兩控區(qū)”酸雨和二氧化硫污染控制的趨勢和對策.中國能源，2002（11）.

[2]金新榮.濕法煙氣脫硫裝置運行中存在問題及解決措施.電力設(shè)備，2006，7（12）.

[3]張海燕，許星.國外煙氣脫硫技術(shù)的發(fā)展與我國的現(xiàn)狀.有色金屬設(shè)計，2003，30（1）.

[4]徐曙光.火電廠煤粉鍋爐煙氣脫硫工藝選擇分析.安徽電力，2005，22（3）.

作者簡介：李建偉（1982-），男，漢族，助理工程師，碩士，從事電廠運行工作。