火電廠煙氣脫硫技術(shù)及應(yīng)用綜述

王偉娜

摘 要：火電廠燃煤發(fā)電產(chǎn)生大量SO2，對(duì)大氣環(huán)境造成嚴(yán)重污染，脫硫十分必要。論述了火電廠煙氣脫硫的必要性，介紹了脫硫方式的分類，詳細(xì)介紹了濕法煙氣脫硫的幾種方法，總結(jié)我國(guó)目前火電廠煙氣脫硫現(xiàn)狀并提出進(jìn)一步推進(jìn)脫硫的建議。

關(guān)鍵詞：火電廠；煙氣脫硫；濕法脫硫

1 火電廠煙氣脫硫的必要性

我國(guó)是能源消費(fèi)和生產(chǎn)第二大國(guó)，擁有豐富的化石能源資源，尤以煤炭資源儲(chǔ)量豐富。隨著工業(yè)、經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)逐漸形成了以煤炭為主體的能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)在未來相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)不會(huì)發(fā)生改變。

而我國(guó)煤炭資源80%以上用以直接燃燒，隨之而來的是嚴(yán)重的SO2污染問題。燃煤的大量使用使得SO2排放量劇增，SO2的大量排放會(huì)引起酸雨，對(duì)環(huán)境和人體均有很大危害。

2015年有超過78%的城市空氣質(zhì)量超標(biāo)[1]，降低SO2排放顯得十分必要。

2 火電廠煙氣脫硫技術(shù)分類

2015年《中國(guó)環(huán)境狀況公報(bào)》顯示SO2年排放量達(dá)1859.1萬(wàn)噸，其中火電廠燃煤SO2占據(jù)了相當(dāng)比重，火電廠脫硫成為降低SO2排放量的重要途徑。煙氣脫硫是目前脫硫效率最高，應(yīng)用最為廣泛的脫硫技術(shù)[2]。

煙氣脫硫分為干法脫硫，半干法脫硫和濕法脫硫。

2.1 干法脫硫

干法脫硫產(chǎn)生干粉狀產(chǎn)物，無(wú)需考慮設(shè)備腐蝕、結(jié)垢、結(jié)露等問題，同時(shí)也不會(huì)產(chǎn)生廢水[3]。干法煙氣脫硫的設(shè)備簡(jiǎn)單，不論是投資費(fèi)用還是運(yùn)行費(fèi)用，成本都較低，但其脫硫效率較低，副產(chǎn)物附加值低。常用干法煙氣脫硫方法有：電子射線輻射法、填充電暈法、煙氣循環(huán)流化床技術(shù)、爐內(nèi)噴鈣循環(huán)流化床技術(shù)等[4]。

2.2 半干法脫硫

半干法應(yīng)用較為局限，在國(guó)內(nèi)外僅有少數(shù)成功應(yīng)用實(shí)例[5]。這種方法投資運(yùn)行費(fèi)用低但脫硫效率也低[6]。常用方法有噴霧干燥法、粉末-顆粒噴動(dòng)床技術(shù)、煙道噴射脫硫技術(shù)等。

2.3 濕法脫硫

濕法脫硫效率高，歷史悠久、工藝成熟，鈣硫比低，副產(chǎn)物的附加值高，適用性較強(qiáng)，尤其適用于大容量機(jī)組。但設(shè)備占地面積大，投資維護(hù)費(fèi)用高，尤其腐蝕問題嚴(yán)重，副產(chǎn)物若不能很好處理可能產(chǎn)生二次污染[7]。常用的濕法脫硫工藝有石灰石-石膏法、氨法、氧化鎂法等。

3 濕法煙氣脫硫技術(shù)

3.1 石灰石-石膏法

濕法煙氣脫硫中應(yīng)用最為廣泛的便是石灰石-石膏法，此法發(fā)展投運(yùn)較早，技術(shù)成熟，從20世紀(jì)90年代便在我國(guó)引進(jìn)投運(yùn)。

石灰石-石膏法煙氣脫硫系統(tǒng)主要由石灰石漿液制備及輸送、煙氣、SO2吸收和石膏脫水四大系統(tǒng)組成。石灰石粉碎與水混合制得脫硫劑漿液，經(jīng)水力旋流器分離后符合要求的貯存于漿液箱，然后經(jīng)漿液泵打入吸收塔；來自鍋爐的煙氣經(jīng)煙氣系統(tǒng)換熱降溫送入吸收塔；在吸收塔內(nèi)脫硫劑漿液吸收煙氣中的SO2生成CaSO3，進(jìn)一步被氧化成CaSO4，最后結(jié)晶成為石膏經(jīng)排出泵送至石膏脫水系統(tǒng)，煙氣反應(yīng)后則經(jīng)除霧器除去夾帶的液滴，進(jìn)入煙氣系統(tǒng)換熱升溫至露點(diǎn)以上后進(jìn)入煙囪排放；來自吸收塔的石膏經(jīng)濃縮、脫水后儲(chǔ)存[8]。

石灰石-石膏煙氣脫硫法脫硫效率高達(dá)95%以上；經(jīng)長(zhǎng)期運(yùn)行發(fā)展后經(jīng)驗(yàn)豐富技術(shù)十分成熟，運(yùn)行穩(wěn)定；對(duì)煤種要求低，適用性廣泛；其脫硫劑石灰石在我國(guó)儲(chǔ)量豐富質(zhì)量?jī)?yōu)越，廉價(jià)易得[9]。但該法設(shè)備占地面積大，初期投資費(fèi)用高；腐蝕問題嚴(yán)重，后期運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用也高；脫硫副產(chǎn)物石膏附加值不大，綜合利用率低，以堆積存放為主，易造成二次污染。

3.2 氨法

氨法脫硫工藝主要由吸收、循環(huán)、氧化和濃縮干燥四個(gè)部分組成。氨水溶液進(jìn)入吸收塔吸收煙氣中的SO2，生成亞硫酸鹽；循環(huán)段主要用來提高氨的利用率；亞硫酸鹽在氧化段被壓縮風(fēng)機(jī)送來的空氣氧化為硫酸銨；硫酸銨在濃縮干燥階段得到最終副產(chǎn)物硫酸銨產(chǎn)品。

我國(guó)引進(jìn)脫硫工藝初期，以石灰石-石膏法為主，氨法脫硫在當(dāng)時(shí)工藝尚不成熟，目前在我國(guó)脫硫中的應(yīng)用與石灰石-石膏法有較大差距。氨法基建投資與石灰石-石膏法相差不多，但無(wú)廢水、固廢等二次污染問題，脫硫產(chǎn)物硫酸銨附加值高，市場(chǎng)廣闊 [10]。但氨易揮發(fā)，該法對(duì)煤種也有一定要求，為保證副產(chǎn)物質(zhì)量，通常適用于高硫煤種脫硫。

3.3 氧化鎂法

鎂法煙氣脫硫脫硫效率高，運(yùn)行穩(wěn)定，在國(guó)外的工業(yè)化運(yùn)行已有二十多年之久，但由于原料儲(chǔ)量限制，在世界范圍內(nèi)未能得到廣泛推廣。但我國(guó)鎂資源豐富，近年來該法在我國(guó)得到廣泛關(guān)注。

鎂法分為脫硫劑制備與供應(yīng)系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)、SO2吸收系統(tǒng)、脫硫副產(chǎn)物吸收系統(tǒng)和廢水處理系統(tǒng)。氧化鎂粉與水混合熟化制得脫硫劑漿液，經(jīng)漿液泵打入脫硫塔；從鍋爐來的煙氣經(jīng)降溫除塵除雜后進(jìn)入脫硫塔；在脫硫塔內(nèi)，脫硫劑漿液經(jīng)噴嘴噴灑與煙氣接觸反應(yīng)，生成亞硫酸鎂，約20%被氧化為硫酸鎂，漿液循環(huán)至亞硫酸鎂達(dá)一定濃度后排入脫硫副產(chǎn)物處理系統(tǒng)，煙氣則經(jīng)除霧升溫后排放；副產(chǎn)物脫水干燥后可制肥料，也可焙燒再生氧化鎂或送至硫酸廠制硫酸[11]；脫硫廢水經(jīng)中和、重金屬沉淀、絮凝、濃縮澄清后得以凈化。

鎂法脫硫脫硫效率可達(dá)99%；消耗水量和電量比石灰石-石膏法少，運(yùn)行費(fèi)用低；工程中不易出現(xiàn)結(jié)垢堵塞等情況；菱鎂礦主要分布在中國(guó)，原料易得；脫硫副產(chǎn)物附加值高，不論是用于生產(chǎn)肥料還是生產(chǎn)硫酸均有較大市場(chǎng)。但原料費(fèi)用偏高，運(yùn)行過程中PH和亞硫酸根含量不易控制[12]。

4 我國(guó)煙氣脫硫現(xiàn)狀及推進(jìn)建議

近年來我國(guó)不斷加大節(jié)能減排力度，在各項(xiàng)政策推進(jìn)和各方努力下，2015年我國(guó)二氧化硫排放量比2010年降低18%。目前我國(guó)火電廠煙氣脫硫普遍采用的方法是噴霧干燥法、石灰石-石膏法、循環(huán)流化床法和氨法[13]。主要以技術(shù)成熟，流程簡(jiǎn)單，二次污染小，成本低為主要考量。

目前出現(xiàn)的問題在于：盲目引進(jìn)脫硫技術(shù)及裝置，對(duì)核心科技掌握不足，導(dǎo)致投運(yùn)后運(yùn)行不穩(wěn)定，建成投運(yùn)的脫硫裝置實(shí)際發(fā)揮作用不足60%[14]；相關(guān)政策法規(guī)不配套，環(huán)保相關(guān)法律的制定修訂速度不足以及時(shí)解決或預(yù)防不法行為，相關(guān)經(jīng)濟(jì)鼓勵(lì)補(bǔ)貼也與技術(shù)、現(xiàn)狀不配套[13]。

針對(duì)現(xiàn)狀，我們首先應(yīng)加快技術(shù)開發(fā)，今早掌握核心科技，設(shè)計(jì)出符合我國(guó)國(guó)情的煙氣脫硫工藝。其次，政府應(yīng)加緊健全煙氣脫硫相關(guān)政策法規(guī)，一方面利用法律約束，確?；痣姀S煙氣脫硫的平穩(wěn)深入推進(jìn)；另一方面加大政策資金扶持力度，鼓勵(lì)各電廠切實(shí)進(jìn)行煙氣脫硫工作。

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