燃煤電廠的脫硫技術(shù)

劉欣

摘要：SO2是我國(guó)大氣污染的主要污染源之一?，F(xiàn)有SO2成熟的脫除方法為濕式石灰石石膏法，這種方法在達(dá)到極高的SO2脫除效率的同時(shí)也帶來(lái)了很多弊端，如脫硫廢水處理，高濕煙氣排放等，在治理環(huán)境的同時(shí)也帶來(lái)了新的污染。本文就燃煤電廠的脫硫技術(shù)進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：燃煤電廠；脫硫；技術(shù)

引言

燃煤電廠的廢氣排放也已經(jīng)成為我國(guó)環(huán)境污染的最大源頭。目前，我國(guó)正抓緊研究廢氣的脫硫技術(shù)來(lái)減少?gòu)U氣的排放，以減少燃煤電廠在造福人類的同時(shí)對(duì)環(huán)境的污染。

一、燃煤電廠煙氣脫硫技術(shù)的一般情況

1.1國(guó)外電廠煙氣脫硫技術(shù)的發(fā)展概述

在21世紀(jì)初期階段，燃煤電廠煙氣脫硫技術(shù)產(chǎn)生。人們花費(fèi)了將近20年的時(shí)間對(duì)這一技術(shù)進(jìn)行研究。一些工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家內(nèi)，燃煤電廠煙氣脫硫技術(shù)裝置的應(yīng)用發(fā)展速度較快，例如，部分西歐國(guó)家以及美國(guó)等，均投入了大量的人力、物理和財(cái)力進(jìn)行燃煤電廠煙氣脫硫技術(shù)的研究和開發(fā)，并形成了自身獨(dú)有的特點(diǎn)。

1.2國(guó)內(nèi)電廠煙氣脫硫技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

與歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)燃煤電廠的脫硫技術(shù)起步較晚，基礎(chǔ)也較為薄弱，主要是通過對(duì)國(guó)外相關(guān)技術(shù)的引進(jìn)和改造發(fā)展而來(lái)的。這一方面促使了我國(guó)燃煤脫硫技術(shù)和工藝的發(fā)展，但同時(shí)也造成了我國(guó)的脫硫技術(shù)缺乏一定的自主創(chuàng)新性。對(duì)于燃煤電廠而言，其脫硫過程主要涵蓋以下三個(gè)階段：燃燒前的脫硫、燃燒中的脫硫以及燃燒后的脫硫。對(duì)于燃燒前脫硫來(lái)說(shuō)，通常是指采用一定的技術(shù)措施來(lái)對(duì)煤炭進(jìn)行脫硫處理，其脫硫效果將對(duì)后續(xù)的工作質(zhì)量產(chǎn)生重要影響。目前采用較為廣泛的燃燒前脫硫技術(shù)主要有化學(xué)法、物理法和微生物法。對(duì)于燃燒中脫硫來(lái)說(shuō)，主要是通過應(yīng)用硫化床燃燒脫硫法來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這一階段的脫硫技術(shù)在整個(gè)脫硫工藝中也占據(jù)著重要的地位。至于燃燒后脫硫則主要是指對(duì)燃燒后的排放煙氣進(jìn)行處理，待煙氣中的SO2成分被有效降低后再進(jìn)行排放。此階段常用的脫硫方法包括干法、半干法和濕法等。對(duì)于我國(guó)的燃煤電廠來(lái)說(shuō)，絕大多數(shù)采用的都是石灰石-石膏濕法，這種方法不僅脫硫效率較高，而且應(yīng)用成本也相對(duì)較低。此外，對(duì)于一些靠近沿海的燃煤電廠，在實(shí)際生產(chǎn)過程中還采用了海水脫硫法。與其他脫硫工藝相比，海水脫硫法充分利用了海水的堿性來(lái)實(shí)現(xiàn)了對(duì)SO2的吸收，具有脫硫效果好、成本低等方面的優(yōu)勢(shì)，缺點(diǎn)是受到地域限制，分布在內(nèi)陸的燃煤電廠通常無(wú)法進(jìn)行應(yīng)用。

二、石灰石石膏法煙氣脫硫工藝

2.1工藝原理

脫硫吸收劑和水之間產(chǎn)生消化反應(yīng)，反應(yīng)后生成Ca（OH）2，Ca（OH）2在水中產(chǎn)生離解。將脫離吸收劑送入吸收塔，——石灰石粉漿液和經(jīng)氣換熱器進(jìn)行冷卻后和進(jìn)入吸收塔的煙氣進(jìn)行混合，當(dāng)煙氣中所存在的二氧化硫和吸收劑漿液中存在的碳酸鈣以及進(jìn)入空氣中的氧氣產(chǎn)生一定的化學(xué)反應(yīng)后，便會(huì)生成二水硫酸鈣，也就是石膏。

2.2工藝流程

采用石灰石石膏法煙氣脫硫工藝進(jìn)行脫硫過程中，煙氣經(jīng)氣氣換熱氣裝置的溫度降到100℃以后，進(jìn)入脫硫塔。這時(shí)，煙氣在脫硫塔的噴霧區(qū)吸收并產(chǎn)生氧化反應(yīng)，在這一過程中發(fā)生冷卻，通過夾帶的液態(tài)漿體將其和煙氣進(jìn)行分離，最終落入到脫硫塔的循環(huán)池內(nèi)。塔內(nèi)循環(huán)噴出的消石灰漿液將煙氣中的二氧化硫吸收，這時(shí)的煙氣溫度大概為47℃，利用脫硫塔頂部水平布置兩級(jí)除霧器，將煙氣中帶有的水務(wù)去掉，當(dāng)經(jīng)氣氣換熱器裝置的溫度升到90攝氏度之后，煙氣將從煙囪排向大氣。

2.3濕式脫硫工藝的主要系統(tǒng)

（1）煙氣系統(tǒng)。將鍋爐中的煙氣從和煙囪相連接的煙道中引出后，經(jīng)氣氣換熱器裝置的溫度降低，利用增壓機(jī)將系統(tǒng)產(chǎn)生的風(fēng)壓損失進(jìn)行補(bǔ)充，然后進(jìn)入脫硫吸收塔系統(tǒng)。煙道上缺乏擋板裝置，對(duì)其進(jìn)行設(shè)置的過程中，需要根據(jù)其具體情況布置，通過這樣的方式可以使系統(tǒng)檢修工作更加方便，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)處理故障旁路運(yùn)行。

（2）吸收劑破碎或儲(chǔ)存和漿液制備系統(tǒng)。這一系統(tǒng)內(nèi)主要有石灰石破碎、儲(chǔ)存和漿液制備。條件允許的企業(yè)可以對(duì)石灰除塵分進(jìn)行利用，對(duì)石灰石進(jìn)行破碎，使其達(dá)到要求粒徑，然后通過粉粒輸送裝置將石灰石輸送到石灰粉倉(cāng)，再將石灰石送到吸收劑漿液池內(nèi)，將其和工業(yè)水進(jìn)行攪拌，攪拌的濃度根據(jù)具體情況而定，通常情況下在25%-30%范圍內(nèi)。

（3）石膏脫水系統(tǒng)。利用排漿泵將脫硫池吸收塔所吸收的漿液循環(huán)池中所生成的石膏漿液進(jìn)行輸送，使其到達(dá)石膏脫水系統(tǒng)內(nèi)，并對(duì)其進(jìn)行脫水。對(duì)脫水進(jìn)行設(shè)置，主要有一級(jí)設(shè)置和二級(jí)設(shè)置兩種。對(duì)副產(chǎn)品石膏產(chǎn)品要求高的，采用二級(jí)脫水。形成二級(jí)脫水的設(shè)備為水力旋流器和真空皮帶脫水機(jī)。脫水石膏所含水分一般保持在10%以下。脫水機(jī)中使用的過濾液一部分對(duì)吸收劑漿液進(jìn)行制備，將另外一部分返還到吸收塔內(nèi)。

（4）吸收塔系統(tǒng)。當(dāng)前使用的噴淋塔比較多，不管是采用何種技術(shù)，均要保證低壓力損失，并且使風(fēng)機(jī)電耗被降低，保證吸收塔內(nèi)沒有污垢和阻塞物，這樣做使其達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理的狀態(tài)。對(duì)塔中噴淋組件的距離進(jìn)行設(shè)置，要結(jié)合噴液滴的噴射軌跡確定。

三、回流式循環(huán)流化床煙氣脫硫工藝

回流式循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)具有的裝置投資節(jié)省，占地面積不大，具有簡(jiǎn)單的工藝流程，并且不會(huì)產(chǎn)生工業(yè)廢水。這一技術(shù)下的裝置還可以鈣硫比較低的情況下實(shí)現(xiàn)脫硫率和煙氣脫硫發(fā)相近的效果。根據(jù)用戶需求以及排放的要求可以使脫硫率達(dá)到80%-98%。結(jié)合機(jī)組容量的大小和排放物控制所達(dá)到的要求，這項(xiàng)技術(shù)的實(shí)施可以選擇例如銷消石灰、生石灰或者焦炭等作為吸收劑。

回流式循環(huán)流化床技術(shù)所具備最大的特色是具備極高的污染物去除率，并且其具備較低的消耗。這主要是對(duì)循環(huán)硫化床內(nèi)部反應(yīng)條件而實(shí)現(xiàn)，加強(qiáng)器固接觸，固體物的接觸時(shí)間較長(zhǎng)，因此對(duì)反應(yīng)表面進(jìn)行不斷更新。

四、脫硫新工藝——煙氣生物脫硫

（1）二氧化硫吸收。對(duì)二氧化硫進(jìn)行洗滌主要是利用碳酸氫鈉沖溶液制作成洗滌液。對(duì)二氧化硫進(jìn)行吸收時(shí)因?yàn)闊煔庵泻醒踉?，并且有由亞硫酸鹽氧化而成的硫酸鹽，在中溫條件下和常壓的條件下，硫酸鹽和亞硫酸鹽在反應(yīng)器中使其還原為硫化物，最后使其氧化成具有一定價(jià)值的副產(chǎn)物單質(zhì)硫。

（2）硫酸鹽還原。BioDeSOx在第一反應(yīng)過程中屬于亞硫酸鹽和硫酸鹽的厭氧還原生成的硫化物。其反應(yīng)公式為：SO42-+COD→HS-+HCO3-這一公式中的COD是硫酸鹽還原菌完成后，還原反應(yīng)所需要的厭氧環(huán)境，其被稱為外加碳源，也就是“電子供體”。

（3）硫化反應(yīng)的公式如下：

HS-+1/2O2→S0（s）+OH 反應(yīng)過程中的單質(zhì)硫和堿同時(shí)產(chǎn)生反應(yīng)。在硫酸還原反應(yīng)過程中，利用再生氫氧根，進(jìn)而產(chǎn)生二氧化碳，使碳酸氫鹽堿度量得到保障。

（4）最后，利用所形成的單質(zhì)硫?qū)Φ矸圻M(jìn)行分離，使含有再生堿液的上氫液回到洗滌塔中，利用其吸收煙氣中硫氧化物。

五、脫硫工藝選擇方法探討

脫硫工藝有很多種，對(duì)于具體的燃煤電廠而言，其在選擇脫硫工藝時(shí)除了需要參考相關(guān)的技術(shù)指標(biāo)外，還必須懂得運(yùn)用一些科學(xué)的選擇方法，以確保最終選擇的脫硫工藝具有良好的適用性。脫硫工藝的選擇方法主要包括以下幾種；（1）專家會(huì)議法。通過專家開會(huì)討論的方式來(lái)確定最佳的脫硫工藝方案。（2）層次分析法。將脫硫工藝的選擇因素進(jìn)行分層，并根據(jù)實(shí)際情況對(duì)每種因素附加權(quán)重，以確保最終所選工藝方案的合理性和適用性。（3）灰色綜合評(píng)價(jià)法。利用系統(tǒng)分析方法，對(duì)脫硫工藝進(jìn)行半定性半定量的評(píng)價(jià)。

結(jié)語(yǔ)：

對(duì)于我國(guó)的燃煤電廠而言，脫硫工作面臨的形勢(shì)依然十分嚴(yán)峻，存在各種問題急需解決。燃煤電廠只有從自身的實(shí)際情況出發(fā)，堅(jiān)持適用、合理以及經(jīng)濟(jì)等原則，不斷對(duì)脫硫工藝進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新，才能真正確保脫硫工作的質(zhì)量和效率得到全面提升。

參考文獻(xiàn)

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[2]劉同干. 單塔雙循環(huán)脫硫技術(shù)在1000MW燃煤機(jī)組上的應(yīng)用研究[D].南京理工大學(xué)，

（作者單位：河北國(guó)華滄東發(fā)電有限責(zé)任公司）