火電廠脫硫技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展

張亮

摘 要：在利用煤炭能源發(fā)電過(guò)程中，會(huì)排放出二氧化硫、氮氧化物等有害氣體，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。如何能經(jīng)濟(jì)有效地去除和減少這些有害氣體，是我國(guó)燃煤電廠急需解決的問(wèn)題。該文通過(guò)對(duì)外火電廠不同脫硫方式的介紹，分析了目前我國(guó)火電廠脫硫技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀，并針對(duì)我國(guó)火電廠脫硫過(guò)程存在的問(wèn)題和不足提出了建議。

關(guān)鍵詞：火電廠 脫硫技術(shù) 一體化 發(fā)展趨勢(shì)

中圖分類號(hào)：TM62 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）06（a）-0029-02

煤炭是當(dāng)今世界上利用最普遍的不可再生資源，并且是火電廠使用的焦點(diǎn)能源。中國(guó)是一個(gè)能源使用的大國(guó)，通過(guò)燃燒煤炭發(fā)電所產(chǎn)生的廢氣大多包含很多的二氧化硫和氮氧化物等有害氣體，這些有害氣體是造成大氣污染的首當(dāng)其沖，也是造成酸雨、光化學(xué)煙霧的重要因素。目前我國(guó)對(duì)于環(huán)境污染非常的重視，因此，很多火電廠開始針對(duì)在燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的污染物質(zhì)進(jìn)行處理，使用脫硫技術(shù)處理二氧化硫。我國(guó)火電廠的脫硫技術(shù)隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，脫硫技術(shù)方面也有較大的進(jìn)步，煙氣循環(huán)硫化床法、半干法、脫硫除塵一體化法、海水脫硫法、石灰石-石膏濕法、活性焦吸附法、爐內(nèi)噴鈣尾部煙氣增濕活化法等都具有較好節(jié)能效果，脫硫效率較高的辦法也不斷被采用[1]。因此，為了實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能，使火電廠發(fā)電成為可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)，防止造成的環(huán)境污染問(wèn)題，火電廠脫硫問(wèn)題應(yīng)該受到重視，去研究提高切實(shí)可行的脫硫技術(shù)，提升火電廠經(jīng)濟(jì)效益、使企業(yè)穩(wěn)定發(fā)展。

1 我國(guó)火電廠脫硫方式基本介紹

（1）燃燒前脫硫技術(shù)：是煤炭脫硫，運(yùn)用物理、化學(xué)或生物方法，由于成本較高、投資大，企業(yè)并不積極。但隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)發(fā)展，提出了從源頭上控制二氧化硫的洗煤方法和整體煤氣聯(lián)合循環(huán)技術(shù)（IGCC）。在20世紀(jì)整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)技術(shù)被開發(fā)，煤炭的氣化，燃燒輪機(jī)通過(guò)氣體燃燒驅(qū)動(dòng)發(fā)電。其技術(shù)成熟、熱效率高，98%的硫可以在煤中脫掉，并且可以回收二氧化碳，固體渣產(chǎn)生較少，可以大規(guī)模地進(jìn)行生產(chǎn)。在發(fā)達(dá)國(guó)家80%～90%的煤炭已經(jīng)采用了燃燒前脫硫，能夠增強(qiáng)資源利用率并且減少煤中硫的含量。

（2）燃燒中脫硫是燃燒與脫硫同步進(jìn)行的一種脫硫技術(shù)，在這一過(guò)程中不僅能夠降低硫排放，還能夠在一定程度上提高鍋爐的熱燃效率。火電廠多采用循環(huán)流化床脫硫技術(shù)。在床內(nèi)加入具有一定粒度的石灰石等脫硫劑，在800 ℃～900 ℃的低溫燃燒過(guò)程中，首先碳酸鈣分解成氧化鈣和二氧化碳，氧化鈣與燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的二氧化硫或三氧化硫發(fā)生反應(yīng)生成硫酸鈣，達(dá)到了固硫的目的。

（3）燃燒后脫硫是一種脫硫效率較高的技術(shù)，它是將爐氣中的二氧化硫脫掉的一個(gè)過(guò)程。目前我國(guó)多數(shù)火電廠積極應(yīng)用的脫硫技術(shù)是石灰石-石膏濕法脫硫技術(shù)，占脫硫裝機(jī)容量的83%左右。石灰石-石膏濕法脫硫?qū)儆谌紵竺摿蚣夹g(shù)，該脫硫技術(shù)經(jīng)過(guò)多年的應(yīng)用已經(jīng)日漸成熟，具有很高的脫硫效率，在設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)用方面成本較低，運(yùn)行的過(guò)程相對(duì)穩(wěn)定。

煙氣系統(tǒng)、排放系統(tǒng)、漿液制備系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)和吸收氧化系統(tǒng)屬于石灰石-石膏濕法脫硫工藝。其脫硫技術(shù)工藝的主要流程如下：首先使用電除塵器對(duì)鍋爐煙氣進(jìn)行除塵，在通過(guò)設(shè)備降溫后進(jìn)入吸收塔的煙氣流動(dòng)方向是向上流動(dòng)，同時(shí)循環(huán)漿液在塔內(nèi)的流動(dòng)方向是向下流動(dòng)，在塔內(nèi)，二者會(huì)進(jìn)行逆流接觸，在二者逆流接觸的過(guò)程中煙氣被洗滌，目的去除氟化氫、氯化氫、三氧化硫和二氧化硫等物質(zhì)。同時(shí)，生成物與被鼓入的空氣在吸收塔內(nèi)通過(guò)“強(qiáng)制氧化工藝”反應(yīng)后最終形成副產(chǎn)品石膏——即二水硫酸鈣，然后石膏被綜合利用。如何能都達(dá)到氣體和液體能夠充分地接觸，則需要通過(guò)循環(huán)泵將吸收塔循環(huán)漿液輸送到噴淋層內(nèi)，經(jīng)過(guò)噴嘴將其霧化即可完成。石膏進(jìn)入脫水系統(tǒng)是通過(guò)石膏排出泵完成，煙氣凈化后再通過(guò)除霧器進(jìn)行除霧，并按照規(guī)定的程序進(jìn)行沖洗除霧器，以確保除霧器達(dá)到更好的除霧效果。在吸收塔的出口處煙氣將會(huì)被冷卻為冷凝水，溫度在46 ℃～55 ℃被水蒸氣飽和。以上全部工序完成以后，潔凈的煙氣標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)達(dá)到，可以排出到大氣中，直接通過(guò)煙道進(jìn)入煙囪排出。

2 脫硫脫硝一體化技術(shù)趨勢(shì)

談到火電廠的超低排放控制，除了對(duì)二氧化硫排放控制之外，還有對(duì)氮氧化物的排放控制。就火電廠而言，脫硫和脫硝是兩個(gè)重要的控制工藝。鍋爐煤炭燃燒的過(guò)程產(chǎn)生的大量二氧化硫和氮氧化合物，如果安裝兩套調(diào)控設(shè)備，不僅增加企業(yè)的投資，還會(huì)占用很大面積的土地。脫硫脫硝一體化技術(shù)恰恰是解決這一問(wèn)題的有效對(duì)策。煙氣脫硫脫硝一體化工藝是一種具有較高脫硫效率的工藝，它是借助氨氣和氮氧化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)變成水和氮?dú)?，再?jīng)過(guò)脫硫與石灰反應(yīng)形成石膏，分離處理后得到可以二次使用的粉煤灰，大大提高了火電企業(yè)的脫硫脫硝工作效率?；诖耍芏嗷痣娖髽I(yè)積極應(yīng)用脫硫脫硝一體化技術(shù)，這也為該技術(shù)的發(fā)展提供了廣闊的空間。

該技術(shù)包含聯(lián)合和同時(shí)脫硫脫硝兩大工藝，前者是將脫硫和脫硝兩種工藝有機(jī)合一，后者是一個(gè)過(guò)程完成兩步反應(yīng)，現(xiàn)分別加以介紹。

（1）聯(lián)合脫硫脫硝工藝。該工藝具有數(shù)10種技術(shù)手段，最具使用價(jià)值的是SNOX技術(shù)方法，它適用于各種型號(hào)的鍋爐，這是由于它發(fā)生化學(xué)反應(yīng)不受設(shè)備尺寸的影響。該技術(shù)在進(jìn)行脫硫脫硝時(shí)使用氨氣作為化學(xué)試劑，脫硫脫硝成本高，但具有較高的工作效率。對(duì)于排放標(biāo)準(zhǔn)較高的大型火電企業(yè)，這項(xiàng)技術(shù)非常適合。

（2）同時(shí)脫硫脫硝工藝。首要的方式有干法和濕法兩種方式。干法電子束照射法：它是噴霧干燥來(lái)同時(shí)完成脫硫和脫硝過(guò)程的，具有較高的工作效率，且操作簡(jiǎn)便，不會(huì)產(chǎn)生化學(xué)污染物。濕法氯酸氧化法：具有95%的脫氨效率，在進(jìn)行轉(zhuǎn)化的過(guò)程中，同時(shí)可以吸附氣體中的有毒物質(zhì)。濕法配合吸收方法：通過(guò)使用濕法洗滌體系的聯(lián)合脫硫方法，能夠達(dá)到清除超過(guò)60%的氮氧化合物以及超過(guò)90%的二氧化硫。[2]這種脫硫脫硝還處于不斷深入探索研究的階段。

3 目前我國(guó)火電企業(yè)脫硫過(guò)程存在的問(wèn)題和不足

（1）脫硫產(chǎn)物的出路及成本問(wèn)題。在國(guó)內(nèi)和國(guó)外進(jìn)口的“石灰石-石膏法”，“旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法”，或者是國(guó)內(nèi)簡(jiǎn)單的脫硫除塵一體化技術(shù)產(chǎn)品沒有出路，其主要問(wèn)題是煙氣脫硫裝置工廠建設(shè)及運(yùn)營(yíng)成本較高，需要較大的資金投入。

（2）盡管我國(guó)對(duì)于脫硫技術(shù)的投資很大，但還沒有開發(fā)出自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的脫硫技術(shù)，雖然對(duì)很多脫硫方式完成了實(shí)驗(yàn)及示范工作，但對(duì)技術(shù)的推廣力度不夠，沒有建成規(guī)范而卓有成效的技術(shù)推廣體系，使得很多技術(shù)沒能轉(zhuǎn)化成生產(chǎn)力，沒能形成科研與效益的良性循環(huán)。

（3）脫硫系統(tǒng)主要設(shè)備以及加工能力與先進(jìn)國(guó)家相比還存在著差距，并且主要設(shè)備沒有根據(jù)國(guó)內(nèi)地域差異進(jìn)行規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、造成部分地區(qū)設(shè)備故障率高、原材料使用受限等。

4 對(duì)策

（1）實(shí)現(xiàn)脫硫技術(shù)設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化，建立火電廠脫硫?qū)嶒?yàn)基地和示范站，同時(shí)必須形成脫硫工藝專用及配套設(shè)備的生產(chǎn)體系，從而能夠完全自主開發(fā)適合我國(guó)國(guó)情的脫硫工藝和設(shè)備。

（2）增大科研投入，必須對(duì)脫硫新技術(shù)加大投入，以開發(fā)出自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)工藝。增強(qiáng)科研技術(shù)的推廣力度，使脫硫技術(shù)迅速投入應(yīng)用并產(chǎn)生效益，形成產(chǎn)研緊密結(jié)合良性循環(huán)體系。

（3）我國(guó)各地經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡，因次對(duì)于不同地區(qū)的火電廠應(yīng)選擇合適的脫硫工藝。高參數(shù)、大容量火電機(jī)組是當(dāng)前和今后相當(dāng)時(shí)間內(nèi)火電廠發(fā)展的方向，大機(jī)組脫硫技術(shù)是火電廠煙氣脫硫的重點(diǎn)。因此開發(fā)更高容量機(jī)組的脫硫技術(shù)以及對(duì)脫硫脫硝一體化深入研究，是今后脫硫技術(shù)發(fā)展的重要方向。

5 結(jié)語(yǔ)

總之，大氣是人類賴以生存的基本環(huán)境要素，它給人類制造出了一個(gè)適宜的生活環(huán)境，抵擋大量的紫外線照射到地球，保護(hù)人類和生物生存的基本條件[3]。我們應(yīng)當(dāng)重視有害物質(zhì)對(duì)于環(huán)境的污染。隨著經(jīng)濟(jì)全球化的迅速發(fā)展，能源消耗成為我國(guó)的建設(shè)的重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象，在環(huán)境上也要求的越來(lái)越高，在火電廠污染的這一問(wèn)題中，應(yīng)當(dāng)運(yùn)用新的脫硫脫硝技術(shù)，促進(jìn)我國(guó)火電廠的可持續(xù)發(fā)展，并在經(jīng)營(yíng)成本上有效的降低。隨著我國(guó)人民群眾環(huán)保意識(shí)的日益提高，國(guó)家對(duì)火電廠的環(huán)節(jié)能保也將逐漸提出更加嚴(yán)格的要求，這對(duì)火電企業(yè)而言無(wú)疑是新的挑戰(zhàn)。只有在脫硫脫硝過(guò)程中不斷采用新的環(huán)保節(jié)能技術(shù)，火力發(fā)電企業(yè)滿足國(guó)家節(jié)能減排政策的要求，才能得到持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展，并收到環(huán)保節(jié)能為企業(yè)帶來(lái)的實(shí)實(shí)在在的效益。

參考文獻(xiàn)

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[2] 黃映群.火電廠脫硝技術(shù)與應(yīng)用以及脫硫脫硝一體化發(fā)展趨勢(shì)[J].今日科苑，2015（4）：99.

[3] 王剛.火電廠脫硫節(jié)能降耗技術(shù)的改進(jìn)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)，2016（25）：162.