燃煤電廠的脫硫技術(shù)

王義 劉維超 項(xiàng)營(yíng)

摘 要：隨著當(dāng)前各國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，地球上的資源越來(lái)越短缺，而環(huán)境的污染問(wèn)題卻越來(lái)越嚴(yán)重。污染問(wèn)題最為嚴(yán)重的就是燃煤電廠所排放的廢氣，如果不采用先進(jìn)的技術(shù)進(jìn)行處理，就很容易會(huì)導(dǎo)致對(duì)生態(tài)環(huán)境的極大破壞。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(guò)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(guò)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(guò)應(yīng)用流化床燃燒脫硫法來(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(guò)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

石灰石——石膏法脫硫工藝是世界上應(yīng)用最廣泛的一種脫硫技術(shù)，日本、德國(guó)、美國(guó)的火力發(fā)電廠采用的煙氣脫硫裝置約90%采用此工藝。將石灰石粉加水制成漿液作為吸收劑泵入吸收塔與煙氣充分接觸混合，煙氣中的二氧化硫與漿液中的碳酸鈣以及從塔下部鼓入的空氣進(jìn)行氧化反應(yīng)生成硫酸鈣，硫酸鈣達(dá)到一定飽和度后，結(jié)晶形成二水石膏。

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(guò)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(guò)程中發(fā)生冷卻，通過(guò)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)噴出的脫硫劑漿液將煙氣中的二氧化硫吸收，這時(shí)的煙氣溫度一般為55℃，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，利用增壓風(fēng)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)。脫硫煙氣系統(tǒng)可根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的需要設(shè)置帶密封風(fēng)的電動(dòng)擋板門。

（2）吸收劑破碎或儲(chǔ)存和漿液制備系統(tǒng)。采用石灰石塊制漿的系統(tǒng)，可采用濕式磨機(jī)進(jìn)行制漿，配置成合格脫硫劑漿液。采用石灰石粉制漿的系統(tǒng)，通過(guò)運(yùn)輸石灰石粉的密閉罐車上的氣力輸送裝置將石灰石粉輸送到石灰石粉倉(cāng)內(nèi)，再將石灰石送到吸收劑漿液箱內(nèi)，將其和工藝水進(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)。利用石膏排出泵將脫硫系統(tǒng)內(nèi)一定濃度的循環(huán)漿液排出，輸送至石膏脫水系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行脫水。根據(jù)脫硫工藝設(shè)計(jì)的需要設(shè)置脫水系統(tǒng)，可分為一級(jí)脫水系統(tǒng)和二級(jí)脫水系統(tǒng)。一級(jí)脫水系統(tǒng)一般為旋流器，利用離心力進(jìn)行漿液的旋流濃縮;二級(jí)脫水系統(tǒng)一般為真空皮帶脫水機(jī)，利用負(fù)壓去除掉石膏中多余的游離水。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(guò)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(méi)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)流化床內(nèi)部反應(yīng)條件而實(shí)現(xiàn)，加強(qiáng)氣固接觸，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。在第一反應(yīng)過(guò)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(guò)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(guò)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清液回到洗滌塔中，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(guò)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(wèn)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。

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