電廠脫硫技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展研究

趙志新

摘 要 目前我國大多數(shù)電廠以火力發(fā)電為主，而火力發(fā)電主要是以煤炭的損耗轉(zhuǎn)化成電力，而煤炭的燃燒對(duì)空氣的質(zhì)量產(chǎn)生了重大影響，主要體現(xiàn)在二氧化硫等污染物。因此，脫硫工藝顯得尤為重要。而脫硫工藝不僅要改善環(huán)境質(zhì)量，同時(shí)不能成為電廠發(fā)展的阻礙。文章主要闡述了常見的幾種脫硫方法以及各方法的優(yōu)缺點(diǎn)，為電廠脫硫工藝的選擇和發(fā)展提供參考意見。

關(guān)鍵詞 二氧化硫；脫硫工藝；電廠煤炭污染

中圖分類號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）04-0009-02

1 電廠污染概況

我國的電廠大多是以火力發(fā)電，并且在我國的電力資源中占有較大的比重。而火力發(fā)電主要是以來燃燒煤炭來發(fā)電，煤炭的能耗高，效率相對(duì)較低，污染嚴(yán)重。根據(jù)官方數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國二氧化硫排放量的90%來自于煤炭的燃燒，而其中的50%左右主要來自于電廠。而隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對(duì)電力的需求不斷增加，而供電能力不能滿足與社會(huì)對(duì)電力的需求，阻礙了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，因此全國各地興建電廠，而電廠的增加必然導(dǎo)致二氧化硫的排放量，對(duì)環(huán)境造成極大的污染。國家為了保護(hù)環(huán)境，對(duì)電廠的二氧化硫排放量做出了嚴(yán)格的規(guī)定，發(fā)布了《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》以及《排污費(fèi)征收使用管理?xiàng)l例》。

2 常見脫硫技術(shù)的應(yīng)用

常見的脫硫方法主要分為三類，分別是燃燒前脫硫、爐內(nèi)脫硫和煙氣脫硫，而目前煙氣脫硫是最常用的脫硫方法。燃燒前脫硫通常是指對(duì)煤炭的含硫量進(jìn)行減低。爐內(nèi)脫硫通常是指在燃燒的過程中加入固硫劑，生成硫酸鈣等固體物質(zhì)，使硫固化與爐渣一起排掉；煙氣脫硫主要是指對(duì)燃燒后的煙氣進(jìn)行脫硫，讓煙氣達(dá)到排放的標(biāo)準(zhǔn)。

2.1 燃燒前脫硫

燃燒前脫硫是指對(duì)煤炭進(jìn)行凈化，通常采用物理凈化、化學(xué)凈化或者是生物凈化來對(duì)原煤進(jìn)行清洗，在燃燒前除去硫，以降低硫?qū)Νh(huán)境的污染。而三種凈化方式中物理凈化是原煤凈化中最受歡迎的凈化方式，因?yàn)楣に嚭唵?，投入較少。主要是根據(jù)硫化物質(zhì)與煤炭密度的差別，將煤炭碎后經(jīng)過旋流器后，硫化物與煤炭分離，但是目前我國技術(shù)還不夠成熟，只能脫去40%到80%的硫，遠(yuǎn)低于歐美等發(fā)達(dá)國家的水平。

2.2 爐內(nèi)脫硫

爐內(nèi)脫硫是指在燃燒的過程中進(jìn)行脫硫，在燃燒時(shí)向爐內(nèi)添加固硫劑，例如碳酸鈣等物質(zhì)，使固硫劑與燃燒中的二氧化硫起到化學(xué)反應(yīng)，形成固體的硫化物，減少煙氣中的二氧化硫。爐內(nèi)脫硫的費(fèi)用投入相對(duì)較少，適宜中小型的電廠使用。但是爐內(nèi)脫硫的效率低下，而沒有反應(yīng)的固硫劑則會(huì)降低靜電除塵器的使用效率，減少了除塵器的使用壽命。爐內(nèi)脫硫技術(shù)主要包含爐內(nèi)噴鈣工藝和型煤固硫工藝。而爐內(nèi)噴鈣技術(shù)發(fā)展歷史悠久，源于20世紀(jì)60年代，但是脫硫的效果不佳，效率低下，并且?guī)淼母弊饔糜绊戄^大。型煤固硫化技術(shù)主要是指由型煤企業(yè)生產(chǎn)型煤，再出售給電廠，電廠直接使用到生產(chǎn)中。我國曾經(jīng)致力于型煤生產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展，但是設(shè)備和技術(shù)不夠成熟而不能夠大量生產(chǎn)型煤。目前我國的型煤固硫率遠(yuǎn)低于歐美等發(fā)達(dá)國家，我國目前的固硫率只有40%左右，而美國、日本等發(fā)達(dá)國家脫硫率可以達(dá)到80%以上。

3 脫硫技術(shù)的新發(fā)展

煙氣脫硫是指在燃燒后對(duì)尾氣進(jìn)行脫硫，降低煙氣中的二氧化硫的含量，以確保尾氣能夠符合國家標(biāo)準(zhǔn)。通常煙氣脫硫是在煙氣管道上安裝脫硫設(shè)備，來降低二氧化硫的含量。煙氣脫硫通常可以劃分為三類，分別是干法脫硫，濕法脫硫以及半干法脫硫。

3.1 干法脫硫

干法脫硫是指用固態(tài)粉末在完全干燥的狀態(tài)下進(jìn)行操作，可以采用氣力傳輸或者是罐車傳輸，不會(huì)產(chǎn)生腐蝕、沉積等，凈化后的尾氣可以直接達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)排放。但是干法脫硫存在一定缺陷，脫硫的效率較低，操作要求高，管道磨損較嚴(yán)重，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的灰。

3.1.1 活性炭吸附法

在煙氣管道中放置活性炭，吸附尾氣中的二氧化硫，以降低二氧化硫的含量?；钚蕴孔鳛閺?qiáng)有效的吸附劑能夠很大程度的煙氣中的二氧化硫，將二氧化硫吸附在活性炭的表面，同時(shí)二氧化硫被氧化成三氧化硫，遇上管道中高溫的水蒸氣形成了稀硫酸。這一方法操作相對(duì)簡易，效益較高，脫硫效率能達(dá)到90%左右，但同時(shí)也存在一定的問題，主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面。吸附劑工作的管道內(nèi)的氣流速度要求復(fù)雜；活性炭本身易被氧化；活性炭在吸收二氧化硫后，表面覆蓋稀硫酸，吸附能力減弱。

3.1.2 堿性鋁酸鹽法

堿性鋁酸鹽方法與活性炭吸附的方法類似，利用堿性鋁酸鹽作為吸附劑來吸收煙氣中的二氧化硫。主要工作原理是煙氣通過空氣預(yù)熱塔的裝置，進(jìn)入集塵器裝置，再在330℃的高溫下進(jìn)入反應(yīng)塔，煙氣從下往上飄遇上堿性鋁酸鹽顆粒相互接觸時(shí)二氧化硫被堿性鋁酸鹽吸收，變成硫酸鈉顆粒，還可以轉(zhuǎn)化成堿性鋁酸鹽顆粒，可以多次循環(huán)利用。但是，堿性鋁酸鹽存在兩方面的不足，主要是脫硫的工藝比較復(fù)雜；堿性鋁酸鹽的循環(huán)利用率低，轉(zhuǎn)化過程中損耗較大，經(jīng)濟(jì)效益低下。

3.1.3 荷電干式噴射法

荷電干式噴射法是指利用二氧化硫吸收劑高速通過高壓靜電電暈充電區(qū)，來獲得大的靜電荷后，將大的靜電荷噴射到煙氣中，增加了吸收劑顆粒與二氧化硫的接觸面積，促進(jìn)二氧化硫的吸收。因?yàn)槲談╊w粒表現(xiàn)的電暈，增加了吸收劑的活性，能夠更高效的吸收二氧化硫。荷電干式噴射法脫硫效率高，經(jīng)濟(jì)效益高，是非常高效的脫硫方法，廣發(fā)運(yùn)用于目前現(xiàn)有電廠的脫硫工序中。

3.1.4 等離子體法

等離子體法主要用于脫硫和脫硝的工序，同時(shí)能夠生成可以再利用的資源，被認(rèn)為是最環(huán)保的新興技術(shù)。等離子體法主要是利用高能電子激活煙氣中的SO2、NOx、H2O和O2等分子，并將這些分子電離、裂解，從而產(chǎn)生大量的離子和自由基等活性粒子，并利用強(qiáng)氧化性的功能氧化SO2、NOx、H2O和O2，同時(shí)加入氨，使它們發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，最終生成硫氨和硝氨化肥。endprint

3.2 濕法脫硫

濕法煙氣脫硫方法是指利用液體或者漿液的吸收劑來進(jìn)行二氧化硫的吸收，而濕法脫硫的主要特點(diǎn)主要體現(xiàn)在：反應(yīng)速度快、脫硫效率高并且液態(tài)的吸收劑利用率高；但是液態(tài)吸收劑容易使系統(tǒng)腐蝕，對(duì)脫硫設(shè)備容易造成損失，同時(shí)在排放污水時(shí)容易造成二次污染，運(yùn)行的費(fèi)用較高。

3.2.1 石灰石-石膏法

石灰石-石膏法是指利用石灰或者是石灰石漿液作為吸附劑來進(jìn)行二氧化硫的吸收，吸附劑吸收后會(huì)產(chǎn)生石膏。目前石灰石-石膏法是電廠脫硫技術(shù)中應(yīng)用最為廣泛，技術(shù)最為成熟，脫硫效率相對(duì)較高的一種脫硫方法。石灰石本身比較廉價(jià)，脫硫率較高，吸收二氧化硫后形成的石膏還可以再利用。石灰石脫硫的主要優(yōu)點(diǎn)在于利用率高，經(jīng)濟(jì)效益高同時(shí)使用的范圍廣。但是石灰石-石膏脫硫法的前期的投資高，工序較為復(fù)雜，設(shè)備的損耗嚴(yán)重。

3.2.2 氨法煙氣脫硫

氨法煙氣脫硫主要是指利用氨水作為吸收劑，在吸收塔中吸收二氧化硫，產(chǎn)生亞硫酸氨，經(jīng)過氧化后，可以得到硫酸銨。氨法脫硫工藝的主要優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)速度快，二氧化硫的吸收率高，氨水吸收二氧化硫的系統(tǒng)設(shè)備簡單，投入費(fèi)用相對(duì)較少，經(jīng)濟(jì)效益高；同時(shí)氨法脫硫不會(huì)產(chǎn)生副作用，管道等不會(huì)出現(xiàn)腐蝕、堵塞等問題；氨法脫硫工藝對(duì)環(huán)境沒有二次污染，不會(huì)產(chǎn)生廢水、廢渣等。

3.2.3 雙堿法煙氣脫硫

雙堿法利用鈉化合物和石灰石綜合處理二氧化硫，首先利用鈉化合物吸收二氧化硫，再通過石灰石是鈉化合物再生循環(huán)利用。雙堿法的優(yōu)點(diǎn)主要是投入低，效率高并且對(duì)設(shè)備的損耗較少，但該方法會(huì)導(dǎo)致灰場(chǎng)的水質(zhì)污染。

3.3 半干法脫硫

3.3.1 旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法

旋轉(zhuǎn)噴霧干燥方法主要利用生石灰作為吸收劑，向吸收塔內(nèi)噴射吸收劑的漿液，已達(dá)到吸收二氧化硫的效果，同時(shí)吸收煙氣中的熱量，蒸發(fā)水蒸氣，最終以固態(tài)的形式排出硫化物的廢渣。旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法的主要優(yōu)點(diǎn)是投入低、操作簡單、設(shè)備的損耗較少、脫硫后的廢渣方便處理，但脫硫效率相對(duì)較低。

3.3.2 循環(huán)流化床法

該工藝主要是在循環(huán)流化床中加入石灰石，來吸收二氧化硫。該方法的主要優(yōu)點(diǎn)是操作簡單，投入低，石灰石的利用率高，脫硫效率高。

4 結(jié)束語

脫硫工藝要與我國電廠的實(shí)際發(fā)展情況相結(jié)合，不僅要滿足吸收二氧化硫的功能，同時(shí)要保證企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)電廠的良性發(fā)展。電廠要選擇與自身經(jīng)濟(jì)發(fā)展相適應(yīng)的脫硫方式，來保證企業(yè)的良性發(fā)展，同時(shí)要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行一些建設(shè)性的創(chuàng)新。脫硫時(shí)要選擇易于操作的工序方法，并且要能確保運(yùn)行的穩(wěn)定性。在脫硫工序中不僅要降低二氧化硫的排放，同時(shí)要防止脫硫后的廢水廢渣造成二次污染。

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