燃煤鍋爐煙氣脫硫技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展淺析

盧俊飛

山東華魯恒升化工股份有限公司 山東 德州 253000

引言

火電廠可以使用到的脫硫技術(shù)有很多，企業(yè)需要結(jié)合實(shí)際情況合理選擇脫硫技術(shù)，有針對(duì)性地進(jìn)行選擇和調(diào)整，保證只有符合應(yīng)用需求的脫硫技術(shù)才能真正投入實(shí)際應(yīng)用。在此過程中需要能夠從實(shí)際情況出發(fā)來做好對(duì)應(yīng)的調(diào)整，保證脫硫能夠真正達(dá)到對(duì)應(yīng)的效果。要能夠從實(shí)際情況出發(fā)來調(diào)整工作推進(jìn)的效率和效果，使其盡可能達(dá)到脫硫目的的同時(shí)，降低整個(gè)脫硫工作可能會(huì)對(duì)環(huán)境造成的負(fù)面影響。

1 燃煤鍋爐煙氣脫硫現(xiàn)狀

目前來說，我國常見的燃煤鍋爐煙氣脫硫技術(shù)有三類，分別是干法、半干法以及濕法。這其中包含的技術(shù)類型有很多，比如爐內(nèi)噴鈣法、海水法、氨法、CFB、NID以及石灰石－石灰膏濕法。不同類型方法在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)不一樣，相關(guān)工作人員要能夠從各個(gè)層面出發(fā)來合理的選擇脫硫技術(shù)，使其能夠達(dá)到國家的排放標(biāo)準(zhǔn)再進(jìn)行排放[1]。

2 燃煤鍋爐煙氣脫硫的處理技術(shù)分析

2.1 以凈化煤炭的方式實(shí)現(xiàn)煙氣脫硫

燃煤鍋爐煙氣中含有的硫化物成分來源于煤炭本身，是煤炭在燃燒過程中與氧氣產(chǎn)生化學(xué)作用后形成的產(chǎn)物。因此，可以通過對(duì)煤炭原料的凈化處理減少硫化物的產(chǎn)生，進(jìn)而是實(shí)現(xiàn)煙氣脫硫。一般來說，常用的煤炭凈化脫硫方法包括選煤法以及動(dòng)力配煤法。

2.1.1 選煤法。選煤法是在煤炭燃燒前對(duì)煤炭進(jìn)行的一系列處理方法，通過物理、化學(xué)以及生物降解等方法對(duì)煤炭進(jìn)行處理，降低煤炭所含有的硫化物等雜質(zhì)的含量。采用選煤法進(jìn)行處理，可以根據(jù)實(shí)際使用需求進(jìn)行針對(duì)性處理，能夠在保持煤炭燃燒特性的同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)煤炭質(zhì)量的控制。不同地質(zhì)層所形成的煤炭在成分含量上會(huì)有所區(qū)別，表現(xiàn)出的物理性質(zhì)因此存在一定差異。選煤法通過利用原煤本身所具有的不同物理特性，例如密度、磁性等，將煤炭中含有的雜質(zhì)成分進(jìn)行處理，最終降低煤炭中硫化物的含量，達(dá)到脫硫效果。通過物理方式進(jìn)行選煤，實(shí)現(xiàn)方式相對(duì)簡單，是選煤法的主要實(shí)現(xiàn)方法，經(jīng)濟(jì)性較高且處理后的煤炭中硫化物的含量能夠明顯降低，但是處理效率表現(xiàn)相對(duì)較差。通過化學(xué)反應(yīng)使用化學(xué)藥劑進(jìn)行處理也是選煤法的實(shí)現(xiàn)方式，該方式能夠減少煤炭中90%以上硫化物。通過生物分解方式進(jìn)行選煤則是利用微生物對(duì)煤炭中硫化物的選擇性降解來實(shí)現(xiàn)的，同樣能夠減少煤炭中90%以上硫化物。相對(duì)于物理方法進(jìn)行選煤處理，生物分解法和化學(xué)法的實(shí)現(xiàn)成本較高，適用于對(duì)煤質(zhì)有特殊需求的行業(yè)。

2.1.2 動(dòng)力配煤法。動(dòng)力配煤法首先對(duì)煤質(zhì)性能不同的煤炭采用物理方式進(jìn)行顆粒粉碎，而后將粉碎形成的顆粒進(jìn)行混合處理，形成煤炭混合物，再根據(jù)實(shí)際使用需求對(duì)煤炭顆粒進(jìn)行篩選。使用動(dòng)力配煤法進(jìn)行處理，對(duì)煤質(zhì)性能以及成分的控制更加準(zhǔn)確。此外，在使用動(dòng)力配煤法時(shí)，可通過人工添加增燃劑等方式加強(qiáng)煤炭的各方面性能，在有效控制硫化物含量的條件下，提升煤炭的質(zhì)量。

2.2 爐內(nèi)脫硫技術(shù)

在煤炭燃燒的過程中，同樣可以通過各種處理方式進(jìn)行脫硫處理，最終達(dá)到降低鍋爐煙氣中硫化物含量的目的。爐內(nèi)脫硫技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方法主要包括循環(huán)流化床法、噴鈣脫硫法以及濕式水漿脫硫法。

2.2.1 循環(huán)流化床法。煤炭在燃燒的過程中，會(huì)在空氣中形成大量的小顆粒煤炭。使用循環(huán)流化床法就是利用煤炭燃燒的這一特點(diǎn)，在煤炭燃燒過程中加入一定量的脫硫劑，通過利用脫硫劑于煤炭顆粒間的化學(xué)反應(yīng)，形成硫酸鈣等固體成分，實(shí)現(xiàn)鍋爐煙氣脫硫。使用循環(huán)流化床法進(jìn)行脫硫處理，能夠?qū)㈠仩t煙氣中的硫化物成分降低到20%以下，而且由于脫硫劑在脫硫過程中能夠與煤炭顆粒進(jìn)行充分接觸，使得氮氧化物的產(chǎn)生得到有效抑制，脫硫效率較高。循環(huán)流化床法的實(shí)現(xiàn)方法簡單且能量損耗較低，是目前應(yīng)用較為廣泛的一種爐內(nèi)脫硫技術(shù)。

2.2.2 爐內(nèi)噴鈣脫硫法。爐內(nèi)噴鈣脫硫法的原理是利用碳酸鈣在高溫條件下分解形成氧化鈣，氧化鈣能夠與二氧化硫發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成亞硫酸鈣，進(jìn)而將煙氣中的氣態(tài)硫化物轉(zhuǎn)化為固態(tài)硫化物，實(shí)現(xiàn)煙氣的脫硫處理。具體的實(shí)現(xiàn)方法是在鍋爐內(nèi)部溫度達(dá)到一定條件時(shí)，向爐內(nèi)噴灑碳酸鈣粉末，使碳酸鈣高溫分解并進(jìn)一步與二氧化硫發(fā)生反應(yīng)。由于空氣動(dòng)力學(xué)影響，單純使用爐內(nèi)噴鈣脫硫法能夠?qū)煔饷摿蚵首罡哌_(dá)到50%，脫硫效率相對(duì)較低。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，常在爐內(nèi)噴鈣脫硫法基礎(chǔ)上增加尾部增濕措施，可將脫硫率最高提升至85%左右。由于碳酸鈣原料價(jià)格較低，因此爐內(nèi)噴鈣脫硫法的實(shí)現(xiàn)成本相對(duì)較低，且操作方法簡單、不會(huì)造成二次污染。

2.2.3 濕式水漿脫硫法。使用濕式水漿脫硫法，首先需要對(duì)煤炭進(jìn)行粉碎加工，使煤炭顆粒大小達(dá)到微米級(jí)，而后向煤炭粉末中添加一定比例的水和其他化學(xué)添加劑，達(dá)到降低煤炭燃點(diǎn)的目的，使得煤炭燃燒更加充分，從而達(dá)到煙氣脫硫的目的。使用濕式水漿脫硫法處理后的煤炭，具有液體流動(dòng)性和穩(wěn)定性特點(diǎn)、便于運(yùn)輸。但是具有一定的保質(zhì)期，一般在一個(gè)半月左右，受此影響，濕式水漿脫硫法在的實(shí)際應(yīng)用較少。

2.3 燃煤鍋爐煙氣脫硫技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

不同的燃煤鍋爐煙氣廠有不同的脫硫流程，其中常見的方法是濕法煙氣脫硫技術(shù)。

2.3.1 干法脫硫。干法脫硫有很多優(yōu)點(diǎn)，它可以不用考慮設(shè)備腐蝕、結(jié)垢的問題，并且在實(shí)際應(yīng)用中不會(huì)產(chǎn)生廢水，整體來看操作簡單，且投資運(yùn)營成本低，使用干法脫硫的時(shí)候，不用考慮后續(xù)設(shè)備調(diào)試和廢水處理的問題。通常來說火電廠脫硫常常應(yīng)用到的干法脫硫方法是顱內(nèi)噴鈣法，不過這種方法效率不高，不能完全做好脫硫工作，所以通常只適用在脫硫的環(huán)節(jié)，讓脫硫工藝能夠一定程度發(fā)揮出自己對(duì)應(yīng)的作用，然后給后續(xù)脫硫做好準(zhǔn)備工作，預(yù)除一部分的二氧化硫。

2.3.2 半干法脫硫。使用固液混合的脫硫劑來進(jìn)行半干法脫硫，可以在吸收塔中和二氧化硫反應(yīng)之后，再被蒸發(fā)水分，干燥為固態(tài)。這時(shí)候，過剩的脫硫劑以及整個(gè)過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品都可以很方便的以固態(tài)的形式被收集起來。常用的半干法脫硫包含了NID和CFB。這兩種技術(shù)運(yùn)用的比較成熟，并且整體的投資小，運(yùn)行成本低，且流程簡單，具有很好的系統(tǒng)可靠性，實(shí)際應(yīng)用范圍比較廣。目前來說很多企業(yè)都革新了除塵技術(shù)，突破了半干法的實(shí)際應(yīng)用，使半干法的脫硫效率達(dá)到了95%，脫硫效果得到了行業(yè)的驗(yàn)證。

2.3.3 濕法脫硫。作為應(yīng)用最廣泛的脫硫工藝，濕法脫硫的技術(shù)比較成熟，并且整體適應(yīng)性強(qiáng)，可以很好地運(yùn)用在各類大型發(fā)電機(jī)組中。不過，濕法脫硫本身的占地面積比較大，投資和運(yùn)行成本高，且在實(shí)際應(yīng)用中存在著腐蝕的問題[2]。

2.3.3.1 石灰石-石膏法。該方法包含到的組成部分有很多，如輔助系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)、脫水系統(tǒng)、漿液制備系統(tǒng)、氧化系統(tǒng)、二氧化硫吸收系統(tǒng)，石膏脫水系統(tǒng)都是實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)中會(huì)用到的系統(tǒng)。使用石灰石－石膏法，需要將石灰石粉和水按照一定比例混合在一起，然后合理的制造混合液，做煙氣的混合工作，讓氣體、液體、固體能夠發(fā)生三相反應(yīng)，最后形成亞硫酸鈣。空氣的氧化會(huì)使亞硫酸鈣進(jìn)一步生成石膏晶體，然后通過排漿泵來進(jìn)行脫水，將工作設(shè)置好生長背景，并進(jìn)行進(jìn)一步的脫水，制成石膏。我國最新環(huán)保政策包含了很多方面的內(nèi)容，在進(jìn)行石灰石－石膏法脫硫的時(shí)候，要保證煙氣含硫量在可控范圍內(nèi)。要合理使用雙塔雙循環(huán)、托盤加噴淋層、單塔雙循環(huán)等各類技術(shù)來做行脫硫工作。目前來說，各項(xiàng)技術(shù)的綜合運(yùn)用已經(jīng)讓企業(yè)脫硫量達(dá)到99%以上，實(shí)際應(yīng)用中可以得到廣泛的采納。石灰石－石膏法，實(shí)際應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)有很多，比如效率高、可靠性高，能夠作為脫硫劑的材料來源非常豐富。但是另一方面，它會(huì)產(chǎn)生很多的副產(chǎn)物，而這些不能得到很好的綜合利用。某企業(yè)產(chǎn)生的廢水呈酸性，pH值在5～6之間，并含有一定的固體懸浮物和重金屬。本套脫硫廢水處理系統(tǒng)包括5個(gè)處理工序，即中和、沉降、絮凝、澄清及污泥處理系統(tǒng)。

該廢水處理系統(tǒng)通過中和沉淀處理裝置除去重金屬離子和氟化物。經(jīng)過中和、混凝、澄清處理后的出水，pH值和濁度達(dá)到外排標(biāo)準(zhǔn)后經(jīng)出水泵排出，沉積和污泥用泵送到板框式壓濾機(jī)，經(jīng)脫水處理后用汽車運(yùn)出。

2.3.3.2 氨法。合成氨企業(yè)比較普遍的應(yīng)用到氨法來進(jìn)行煙氣脫硫處理。一般來說，氨法涉及的步驟包含三個(gè)，分別是吸收、中間產(chǎn)品處理以及副產(chǎn)品的制造。吸收是整個(gè)氨法處理的核心，而中間產(chǎn)品則包括亞硫酸氨等等。要處理中間產(chǎn)品，可以用酸堿和氧化來進(jìn)行。氨法能耗低，效率高，并且設(shè)備的體積比較小，可以用于高硫煤火電廠的脫硫處理，并且，在進(jìn)行氨法脫硫時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生廢水和廢渣。但是按法處理也存在著一些缺點(diǎn)，那就是副產(chǎn)物重金屬離子很多，如果進(jìn)入食物鏈，很有可能導(dǎo)致土地板結(jié)。副產(chǎn)物的處理，只適合用作化肥廠的原料、鹽堿地。

3 脫硫技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r

我國脫硫技術(shù)是在引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行再吸收并創(chuàng)新，脫硫技術(shù)水平得到很大提高，其中石灰石—石膏法占了很大的比例，已建成和在建脫硫項(xiàng)目中，石灰石—石膏濕法的比例超過了90%，技術(shù)已經(jīng)非常成熟，并且有很多新的技術(shù)（如雙塔雙循環(huán)法）產(chǎn)生，在國內(nèi)脫硫行業(yè)內(nèi)有舉足輕重的地位。目前火電廠脫硫改造已經(jīng)基本完成，項(xiàng)目會(huì)越來越少，以后國內(nèi)脫硫行業(yè)主戰(zhàn)場會(huì)出現(xiàn)在非電比如鋼鐵、焦化等行業(yè)，小機(jī)組比較多，此背景下，半干法的技術(shù)特點(diǎn)決定了半干法會(huì)比原來占據(jù)更多的市場份額[3]。

4 結(jié)束語

綜上所述，要做好燃煤鍋爐煙氣脫硫工作，可以使用到的方法很多。但是每種方法都有對(duì)應(yīng)的優(yōu)缺點(diǎn)，相關(guān)的燃煤鍋爐運(yùn)行企業(yè)需要結(jié)合本身的發(fā)展模式來合理選擇脫硫技術(shù)，結(jié)合不同脫硫技術(shù)的優(yōu)勢(shì)來進(jìn)行脫硫處理，保證脫硫技術(shù)能夠真正發(fā)揮出對(duì)應(yīng)的作用。燃煤鍋爐煙氣脫硫產(chǎn)業(yè)的進(jìn)展和很多內(nèi)容都有關(guān)系，在此過程中，必須要結(jié)合鍋爐運(yùn)行生產(chǎn)本身的發(fā)展?fàn)顩r來進(jìn)行技術(shù)的優(yōu)化，讓脫硫工藝能夠真正發(fā)揮出脫硫作用的，降低企業(yè)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的負(fù)面影響。