探討大型燃煤發(fā)電廠鍋爐煙氣脫硫技術(shù)

田晨龍

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展，人們對(duì)能源消耗越來越多，而我國是一個(gè)以煤為主要一次能源的國家，在今后較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，電力工業(yè)以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)不會(huì)改變。火電廠以煤作為主要燃料進(jìn)行發(fā)電，煤燃燒和釋放出大量二氧化硫，造成大氣環(huán)境污染，本文對(duì)大型燃煤發(fā)電廠鍋爐煙氣脫硫技術(shù)進(jìn)行分析，首先介紹了煙氣脫硫技術(shù)的分類，然后根據(jù)我國大型燃煤發(fā)電廠的實(shí)際情況，總結(jié)了幾種脫硫工藝的原則，昀后對(duì)當(dāng)今煙氣脫硫處理之中昀為常用的石灰石-石膏濕法脫硫工藝進(jìn)行解析。

關(guān)鍵詞：大型燃煤發(fā)電廠鍋爐煙氣脫硫

引言

我國對(duì)于鍋爐煙氣脫硫技術(shù)的研究時(shí)間比較晚，開始于 20世紀(jì) 60年代初，待到 70年代末期我國煙氣脫硫技術(shù)才算是真正的邁入到發(fā)展時(shí)期，不僅大量引進(jìn)先進(jìn)的煙氣脫硫技術(shù)，我國重點(diǎn)科研單位以及著名高校都在努力研發(fā)探索適合國情的脫硫技術(shù)。我國引進(jìn)國外的技術(shù)主要是 FGD裝置，成本非常高，無法大范圍內(nèi)推廣。再加之，我國如果一味的依賴于國外企業(yè)，不僅會(huì)導(dǎo)致我國機(jī)電產(chǎn)品無法走向世界，缺乏競(jìng)爭(zhēng)力，還會(huì)影響我國環(huán)保事業(yè)的發(fā)展?，F(xiàn)如今，我國已經(jīng)研發(fā)成功適合我國發(fā)電廠的煙氣脫硫技術(shù)，其中比較典型的有石灰石——石膏濕法等，這些方法中所應(yīng)用的 FGD裝置完全應(yīng)用的是國產(chǎn)產(chǎn)品。

1常見煙氣脫硫技術(shù)分析

1.1石灰石一一石膏濕法煙氣脫硫技術(shù)

此種脫硫技術(shù)目前是我國煙氣脫硫工藝中昀成熟、昀安全可靠，也是使用范圍昀廣泛的技術(shù)。石灰石——石膏濕法主要優(yōu)勢(shì)有如下幾點(diǎn)：①能夠適應(yīng)多種煤種;②使用的煤種含硫量擁有比較大的范圍;③脫硫效果非常高，昀高能夠達(dá)到 90%;④系統(tǒng)利用率非常高，超過了 95%;⑤吸收劑利用率也非常高，昀高可以達(dá)到 90%;⑥石灰石本身是非常廉價(jià)的物質(zhì)，而且分布范圍也非常廣;⑦石灰石吸收劑加工過程中不會(huì)產(chǎn)生任何的污染。但是相比較于其他脫硫技術(shù)，石灰石——石膏濕法也有一定的劣勢(shì)主要有如下幾點(diǎn)：①初期投資成本非常高;②該系統(tǒng)需要占用非常大的土地面積;③整個(gè)系統(tǒng)管理操作起來非常復(fù)雜，必須培養(yǎng)專業(yè)人才;④容易出現(xiàn)嚴(yán)重的腐蝕磨損情況。國外石灰石——石膏濕法工藝初期投資非常大，我國專家學(xué)者經(jīng)過了一系列改造后，優(yōu)化了該方法工藝，使其脫硫效率進(jìn)一步提升，初期投資成本也明顯下降，具有更強(qiáng)的適應(yīng)性以及靈活性，現(xiàn)階段我國 50MW燃煤機(jī)組應(yīng)用的就是已經(jīng)改進(jìn)后的石灰石——石膏濕法工藝。

1.2循環(huán)懸浮式半干法

半干法兼有干法與濕法的一些特點(diǎn)，是一種脫硫劑在干燥狀態(tài)下脫硫、在濕狀態(tài)下再生（如水洗活性炭再生流程）或者在濕狀態(tài)下脫硫、在干狀態(tài)下處理脫硫產(chǎn)物（如噴霧干燥法）的煙氣脫硫技術(shù)。特別是在濕狀態(tài)下脫硫、在干狀態(tài)下處理脫硫產(chǎn)物的半干法，以其既具有濕法脫硫反應(yīng)速度快、脫硫效率高的優(yōu)點(diǎn)，又具有干法無污水廢酸排出、脫硫后產(chǎn)物易于處理而受到廣泛的關(guān)注。

循環(huán)懸浮式半干法是浙江大學(xué)熱能工程研究所研制開發(fā)出的半干法煙氣脫硫技術(shù)，與沖擊液柱塔石灰石一石膏濕法相比，工藝、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)造價(jià)低，約為沖擊液柱塔石灰石一石膏濕法投資的 50%;占地面積小，約為濕法的 50%左右;在使用 Ca（OH）2作脫硫劑時(shí)，有很高的鈣利用率和脫硫效率;由于采用在濕狀態(tài)下脫硫，在干狀態(tài)下處理脫硫產(chǎn)物，昀終產(chǎn)物易于處理。

循環(huán)懸浮式半干法煙氣脫硫技術(shù)具有如下特點(diǎn)：①通過一電場(chǎng)除塵，不影響鍋爐煤粉灰綜合利用;②吸收塔內(nèi)固體顆粒濃度均勻，固體顆粒內(nèi)循環(huán)強(qiáng)烈，氣固混合，接觸良好，氣固間傳熱十分理想;③采用獨(dú)特設(shè)計(jì)的雙流體霧化噴嘴，使氣液兩相具有極大的反應(yīng)接觸表面積;④吸收塔尾部的一電場(chǎng)對(duì)固體物料進(jìn)行回收，再回送到吸收塔，使脫硫劑反復(fù)循環(huán)，從而提高脫硫劑的利用率，降低運(yùn)行成本;⑤通過在吸收塔噴水，控制吸收塔內(nèi)反應(yīng)溫度，使煙氣溫度降至脫硫劑昀佳反應(yīng)溫度，提高脫硫效率;

⑥干態(tài)脫硫副產(chǎn)物容易處理;⑦吸收塔不易腐蝕、磨損，工藝簡(jiǎn)單，投資費(fèi)用低;⑧適用于 6-300MW燃煤.發(fā)電機(jī)組鍋爐的煙氣脫硫。

1.3爐內(nèi)噴鈣尾部增濕活化法煙氣脫硫技術(shù)

此種煙氣脫硫技術(shù)已經(jīng)歐洲、北美等得到了大量應(yīng)用，雖然該技術(shù)還算非常成熟，但是發(fā)展前景非常好。此種脫硫技術(shù)工藝系統(tǒng)非常簡(jiǎn)單，也不要花費(fèi)過高的費(fèi)用，通常用于老式鍋爐改造中，但是就整體脫硫效率來說并不高。該工藝技術(shù)主要是分步驟來完成，第一步，在石灰石爐內(nèi)噴射，此階段脫硫效率昀低為20%，昀高為35%;第二步，運(yùn)用煙氣增濕與干灰再循環(huán)，此階段脫硫效率昀低能夠達(dá)到 50%，昀高能夠達(dá)到 70%;第三步，加濕灰漿再循環(huán)，脫硫效率可增加到75～85%。

1.4電子束輻射法煙氣脫硫脫硝技術(shù)

電子束輻射法脫硫是一種脫硫新工藝，經(jīng)過 20多年的研究開發(fā)，已從小試、中試和工業(yè)示范逐步走向工業(yè)化。其主要特點(diǎn)是：過程為干法，不產(chǎn)生廢水廢渣;能同時(shí)脫硫脫硝，可達(dá)到 90%以上的脫硫率和 80%以上的脫硝率;系統(tǒng)簡(jiǎn)單，操作方便，過程易于控制;對(duì)于不同含硫量的煙氣和煙氣量的變化有較好的適應(yīng)性和負(fù)荷跟蹤性;副產(chǎn)品為硫酸銨和硝酸銨混合物，可用作化肥。

鍋爐煙氣經(jīng)除塵后，進(jìn)入冷卻塔，在塔中由噴霧水冷卻到 65～70℃。在煙氣進(jìn)入反應(yīng)器之前，按化學(xué)計(jì)量數(shù)注入相應(yīng)的氨氣。在反應(yīng)器內(nèi)，煙氣經(jīng)受高能電子束照射，煙氣中的 N2、O2和水蒸氣等發(fā)生輻射反應(yīng)，生成大量的離子、自由基、原子、電子和各種激發(fā)態(tài)的原子、分子等活性物質(zhì)，它們將煙氣中的 SO2和 NOX氧化為 SO3和 NO2。這些高價(jià)的硫氧化物和氮氧化物與水蒸氣反應(yīng)生成霧狀的硫酸和硝酸，這些酸再與事先注入反應(yīng)器的氨反應(yīng)，生成硫酸銨和硝酸銨。昀后用靜電除塵器收集氣溶膠狀的硫酸銨和硝酸銨，凈化后的煙氣經(jīng)煙囪排放，副產(chǎn)品經(jīng)造粒處理后可作化肥銷售。

1.5催化氧化法煙氣脫硫技術(shù)

該法采用適用低濃度的新型催化劑，通過催化氧化，在脫硫過程中，將 SO2轉(zhuǎn)化為硫酸，其脫硫效率高于90%，產(chǎn)品有市場(chǎng)，以國內(nèi)有關(guān)研究為基礎(chǔ)，通過與國外合作研究、國內(nèi)留學(xué)基金資助，其技術(shù)正逐步成熟，有望成為一種有競(jìng)爭(zhēng)力的新型煙氣脫硫技術(shù)。

2煙氣脫硫方法比較與選擇

燃煤電廠的煙氣脫硫工作將在未來幾年內(nèi)逐步在我國展開。但是，如何針對(duì)不同電廠的具體情況，選用經(jīng)濟(jì)適用、技術(shù)可行的脫硫工藝，卻是一個(gè)非常重要的問題。煙氣脫硫投資昀好不超過電廠總投資的 15%;④能源消耗少，運(yùn)行費(fèi)用低，煙氣脫硫的年運(yùn)行費(fèi)用一般在電廠總運(yùn)行費(fèi)的10%左右;⑤脫硫劑有可靠穩(wěn)定的來源，質(zhì)優(yōu)價(jià)廉;⑥脫硫副產(chǎn)品均能得到處置和利用，對(duì)環(huán)境不造成二次污染;⑦對(duì)煤種適應(yīng)性強(qiáng)，并能夠適應(yīng)燃煤含硫量在一定范圍內(nèi)的變化;⑧脫硫裝置工藝力求簡(jiǎn)單，布置合理，占地面積小。電廠 FGD裝置的費(fèi)用是很高的，工藝選定的流程不同，投資費(fèi)用亦有很大的差異，在電廠建設(shè)總投資中所占比例從 7.5%、10%、15%、20%、35%、30%不等（甚至國內(nèi)外還有占 50%的例子），因而其經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)深受電廠建設(shè)者的重視。電廠在安裝煙氣脫硫裝置之前，必須進(jìn)行方案論證，從技術(shù)的合理性、可行性及經(jīng)濟(jì)性等方面進(jìn)行充分的論證、比較，以確定昀佳實(shí)施方案。

結(jié)語

總之，煙氣脫硫技術(shù)研究工作將會(huì)在我國逐步展開。但由于各個(gè)電廠情況不同，如何選擇一種既經(jīng)濟(jì)實(shí)用又安全可靠的脫硫工藝非常重要，也十分困難。無論如何，通常都要滿足環(huán)保、技術(shù)、成本等方面要求，此外，能源消耗盡量小，同時(shí)脫硫裝置中的物質(zhì)都可以得到合理利用。

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