燃煤電廠煙氣脫硫除塵技術(shù)研究

張曉鵬

摘 要： 改革開放以來，我國工業(yè)得到迅速發(fā)展，一方面促進(jìn)了我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，另一方面工業(yè)廢棄物的排放加重了城鎮(zhèn)環(huán)境的污染，如，硫化物、氮化物、碳化物等，如不進(jìn)行有效處理，將對生態(tài)環(huán)境及生命健康造成嚴(yán)重危害。近年來，燃煤電廠借鑒國外煙氣脫硫除塵技術(shù)的應(yīng)用，總結(jié)出適合國內(nèi)燃煤電廠應(yīng)用的煙氣脫硫除塵技術(shù)，主要包括濕法煙氣脫硫除塵技術(shù)、干法及半干法煙氣脫硫除塵技術(shù)，能夠有效地將二氧化硫吸收，達(dá)到良好的除塵效果。

關(guān)鍵詞：燃煤電廠 煙氣脫硫除塵技術(shù) 原理 應(yīng)用

中圖分類號：X701.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-9082（2016）07-0294-01

前言

燃煤電廠供電原理是將煤炭燃燒產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化為電能，煤炭的燃燒會(huì)產(chǎn)生大量的煙氣，煙氣的主要成分為二氧化硫，如不進(jìn)行處理吸收，排放到空氣中會(huì)造成嚴(yán)重的空氣污染，對人身體健康構(gòu)成威脅。燃煤電廠煙氣脫硫除塵技術(shù)的有效應(yīng)用能夠?qū)煔庵械亩趸蚺c堿性物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成鹽類物質(zhì)，從而降低環(huán)境污染。本文將對煙氣脫硫除塵技術(shù)的工作原理進(jìn)行簡單介紹，并對多種煙氣脫硫除塵技術(shù)的具體應(yīng)用進(jìn)行分析，以提供參考。

一、煙氣脫硫除塵技術(shù)原理

據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，2004年我國燃煤電廠約消耗煤炭8.4億噸，煙氣排放量約為1100萬噸，煙氣的主要成分為二氧化硫。依據(jù)國外先進(jìn)的煙氣脫硫除塵技術(shù)的有效應(yīng)用，目前燃煤電廠最有效的除塵方法就是對煤炭燃燒后產(chǎn)生的煙氣進(jìn)行脫硫，煙氣中二氧化硫是一種酸性物質(zhì)，煙氣脫硫除塵技術(shù)的應(yīng)用原理就是將二氧化硫與堿性脫硫劑混合發(fā)生中和反應(yīng)，生成鹽類物質(zhì)，從而降低二氧化硫的排放，避免大氣污染[1]。該技術(shù)能夠最大程度地吸收二氧化硫，根據(jù)脫硫劑的干濕狀態(tài)，可分為濕法煙氣脫硫除塵技術(shù)和干法、半干法煙氣脫硫除塵技術(shù)。

二、煙氣脫硫除塵技術(shù)的具體應(yīng)用

1.濕法煙氣脫硫除塵技術(shù)

濕法煙氣脫硫除塵技術(shù)是指能夠與二氧化硫發(fā)生中和反應(yīng)，達(dá)到吸收二氧化硫作用的脫硫劑為液態(tài)形式。包括石灰石漿液煙氣脫硫技術(shù)、氨水溶液煙氣脫硫技術(shù)、海水煙氣脫硫技術(shù)。濕法煙氣脫硫除塵技術(shù)具有較高的原料利用率，原料成本低，吸收效果顯著，是應(yīng)用比較廣泛的一種煙氣脫硫除塵技術(shù)。但在使用該技術(shù)進(jìn)行煙氣脫硫時(shí)，應(yīng)對其脫硫產(chǎn)生的廢棄物進(jìn)行有效處理，以避免產(chǎn)生二次污染。除此之外，也要定期對脫硫設(shè)備進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，以避免物質(zhì)之間的化學(xué)反應(yīng)對設(shè)備的腐蝕，影響設(shè)備使用壽命。

2.石灰石漿液煙氣脫硫技術(shù)

石灰石漿液煙氣脫硫除塵技術(shù)是以石灰石粉末與水混合形成的漿液為主要脫硫劑，將石灰石以噴淋的方式接觸煙氣，同時(shí)向設(shè)備中引入空氣，石灰石漿液與煙氣中的二氧化硫充分反應(yīng)生成亞硫酸鈣（CaSO3），亞硫酸鈣又與空氣中的氧氣接觸被氧化生成硫酸鈣（CaSO4），最終的脫硫廢產(chǎn)物即為硫酸鈣，不揮發(fā)有害物質(zhì)，不會(huì)對空氣造成污染，從而達(dá)到煙氣脫硫除塵的目的[2]。由于石灰石在我國比較容易獲取，成本較低，性質(zhì)穩(wěn)定，且該技術(shù)的對石灰石的利用率較高，因此，在煙氣脫硫除塵技術(shù)中被得到廣泛應(yīng)用。

3.氨水煙氣脫硫技術(shù)

氨水煙氣脫硫技術(shù)的脫硫原理與石灰石漿液煙氣脫硫技術(shù)相似，以氨氣與水的混合溶液—氨水作為脫硫劑，氨水與煙氣中的二氧化硫反應(yīng)生成亞硫酸銨（（NH4）2SO3），亞硫酸銨再與空氣中的氧氣接觸被氧化生成硫酸銨（（NH4）2SO4），最終生成的硫酸銨即為脫硫產(chǎn)物，而硫酸銨又是制成農(nóng)業(yè)肥料的重要成分，可將脫硫副產(chǎn)物進(jìn)行二次利用，提高了氨水的利用率。氨水煙氣脫硫除塵技術(shù)與石灰石漿液煙氣脫硫除塵技術(shù)相比，在反應(yīng)速率上更快，脫硫設(shè)備造價(jià)低。除此之外，還也可應(yīng)用于工業(yè)脫硝技術(shù)中，應(yīng)用后無廢水、廢渣產(chǎn)生。

4.海水煙氣脫硫技術(shù)

海水煙氣脫硫除塵技術(shù)也是濕法煙氣脫硫除塵技術(shù)中的有效方法之一，該技術(shù)以海水作為脫硫劑。海水中含有一定的堿性物質(zhì)，且含水量較高，該技術(shù)比較適用于距離海水較近的燃煤電廠，以提供足量的海水資源，降低煙氣排入海水的成本。其原理為：二氧化硫氣體融入海水中，生成亞硫酸鹽，再將溶液引入曝氣池，同時(shí)向曝氣池內(nèi)引入空氣，亞硫酸鹽中的亞硫酸根（SO32-）被空氣氧化成硫酸根（SO42-），生成硫酸鹽溶液[3]。此中技術(shù)無需特制脫硫劑，直接以海水作為脫硫原料，應(yīng)用成本非常低，且脫硫副產(chǎn)物可直接排入海中，避免水的污染，該技術(shù)適用于建立在海邊的燃煤電廠。

5.干法、半干法煙氣脫硫除塵技術(shù)

干法、半干法煙氣脫硫除塵技術(shù)是指應(yīng)用該技術(shù)后，最終的脫硫副產(chǎn)物為干態(tài)或半干態(tài)形式。包括旋轉(zhuǎn)噴霧器噴霧干燥脫硫技術(shù)、爐內(nèi)噴鈣加濕脫硫技術(shù)、流化床循環(huán)脫硫技術(shù)以電子束輻照脫硫技術(shù)。

6.旋轉(zhuǎn)噴霧器噴霧干燥脫硫技術(shù)

旋轉(zhuǎn)噴霧器噴霧干燥脫硫技術(shù)是半干法脫硫技術(shù)的一種，該項(xiàng)脫硫技術(shù)由美國和丹麥聯(lián)合研發(fā)出來的，與濕法脫硫除塵技術(shù)相比，其應(yīng)用的設(shè)備比較簡單，應(yīng)用成本低，逐漸被應(yīng)用到國內(nèi)的燃煤電廠煙氣脫硫除塵技術(shù)中，并得到了不斷的創(chuàng)新，使其應(yīng)用更加廣泛。我國山東濰坊電廠對該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行了有效應(yīng)用，并受到了良好的效果，為山東濰坊電廠脫硫除塵工作節(jié)約了成本，據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，應(yīng)用該項(xiàng)脫硫除塵技術(shù)后，山東濰坊電廠2013年度煙氣排放量同比降低了34.5%。該項(xiàng)技術(shù)的脫硫原理為：將脫硫劑利用旋轉(zhuǎn)噴霧器進(jìn)行霧化，與吸收塔內(nèi)的二氧化硫發(fā)生反應(yīng)，由于該化學(xué)反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，能夠吸收反應(yīng)物及生成物中的熱量，使水分蒸發(fā)，形成半干態(tài)形式的脫硫副產(chǎn)物。該技術(shù)以石灰石作為脫硫劑，石灰石經(jīng)旋轉(zhuǎn)噴霧氣霧化后可形成粒徑績效的霧化顆粒，能夠充分地與煙氣中的二氧化硫反應(yīng)，且反應(yīng)迅速，能夠吸收大量的熱量，提高脫硫效率。

7.爐內(nèi)噴鈣加濕脫硫技術(shù)

爐內(nèi)噴鈣加濕脫硫技術(shù)是在傳統(tǒng)的爐內(nèi)噴鈣技術(shù)的基礎(chǔ)上研發(fā)出的一種干態(tài)煙氣脫硫除塵技術(shù)。傳統(tǒng)的爐內(nèi)噴鈣脫硫技術(shù)的除塵效率約為15%～20%，爐內(nèi)噴鈣加濕脫硫技術(shù)是在除塵裝置中加設(shè)一個(gè)加濕裝置，通過噴水加濕，有效的提高化學(xué)反應(yīng)速率，使除塵效率達(dá)到60%～65%，該種脫硫技術(shù)設(shè)備利用率較高，設(shè)備造價(jià)低，但與濕法脫硫除塵技術(shù)相比，除塵率較低。我國長山熱電廠就對該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行了應(yīng)用，應(yīng)用效果良好。

8.流化床循環(huán)脫硫脫硫技術(shù)

流化床循環(huán)脫硫脫硫技術(shù)是借助循環(huán)流化床的導(dǎo)熱和導(dǎo)質(zhì)特性，將石灰石加入到循環(huán)流化床中，通過石灰石與二氧化硫的反應(yīng)達(dá)到脫硫目的，再吸收二氧化硫的同時(shí)，循環(huán)流化床的導(dǎo)熱和導(dǎo)質(zhì)性能可以同時(shí)除掉氯化氫和氟化氫等有害物質(zhì)[4]。循環(huán)流化床的導(dǎo)熱性可對反應(yīng)溫度進(jìn)行循環(huán)控制，使反應(yīng)在最佳的溫度下進(jìn)行，提高原料利用率。該項(xiàng)技術(shù)工藝簡單，設(shè)備造價(jià)低，脫硫副產(chǎn)物為干態(tài)，無有害物質(zhì)排出。我國井岡山電廠就引進(jìn)了循環(huán)流化床，并將其應(yīng)用到脫硫除塵技術(shù)中，收到了顯著效果。

9.濕式電除塵器

濕式電除塵器在燃煤電廠中得到廣泛的應(yīng)用，改設(shè)備主要是用來處理微顆粒、微量粉塵等，可以有效去除含濕氣體重的酸霧、塵、氣溶膠、PM2.5、臭味、水滴等有害物質(zhì)，是燃煤電廠煙氣脫硫除塵中較為理想的設(shè)備。

三、結(jié)語

總之，我國燃煤電廠分布較多，每年所需燃燒的煤炭量巨大，煤炭燃燒排放的大量煙氣及粉塵是造成空氣污染的主要原因之一，二氧化硫的排放導(dǎo)致酸雨的形成，對植物及建筑物的危害極大。因此，我國燃煤電廠應(yīng)尋找有效的煙氣脫硫除塵技術(shù)，借鑒國外的先進(jìn)煙氣脫硫除塵技術(shù)創(chuàng)新出適用于國內(nèi)燃煤電廠的煙氣脫硫除塵技術(shù)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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