淺談燃煤電廠煙氣脫硫技術及其主要工藝

薛虎冬

摘要：煙氣脫硫技術具有成本低、處理量大、效率高等優點，被廣泛的應用在燃煤電廠中，燃煤電廠通過應用煙氣脫硫技術來控制二氧化硫的排放量。煙氣脫硫技術有很多種，不同的煙氣脫硫技術有不同的特點，燃煤電廠應結合企業的實際生產運營情況，選擇合適的煙氣脫硫技術，最大程度地控制二氧化硫排放量，提高燃煤電廠的經濟效益、環境效益和社會效益。

關鍵詞：燃煤電廠;煙氣脫硫;工藝

引言：

近年來，我國二氧化硫污染相當嚴重，已成為世界上二氧化硫污染最嚴重的國家之一。由于經濟技術方面的原因，我國二氧化硫的排放一直處于失控狀態，排放量呈逐年上升趨勢，酸雨面積逐年擴大，對生態系統、建筑材料、農業和人體健康等方面構成了嚴重威脅。2019年全國二氧化硫排放總量達2500萬t，居世界第一！其中，火電廠二氧化硫排放量占全國總排放量的一半以上。我國的能源構成以煤炭為主，其消費量占一次能源總消費量的70%左右，這種局面在今后相當長的時間內不會改變。因此抓住電力工業二氧化硫排放這一主要問題并加大治理力度，在很大程度上可緩解我國二氧化硫排放失控的狀態。

一、燃煤電廠煙氣脫硫工作原理

據環保部門的資料顯示，2014年我國燃煤電廠的二氧化硫排放量超過1500萬噸，煤炭消耗量約9.3億噸。當前，燃煤電廠排放二氧化硫主要分為三個階段：燃燒前、燃燒中和燃燒后，而燃燒后階段的脫硫是燃煤電廠控制二氧化硫排放量最有效的方式，這種脫硫技術在國外很多發達國家應用也比較廣泛。燃煤電廠煙氣脫硫方法主要有濕法煙氣脫硫、半干法煙氣脫硫、干法煙氣脫硫。燃煤電廠煙氣脫硫工作原理主要是利用堿性物質和酸性物質發生中和反應，二氧化硫是酸性物質，和堿性物質發生化學反應后生成硫酸鹽或者亞硫酸鹽，以此從煙氣中脫除二氧化硫。燃煤電廠煙氣脫硫技術主要采用的堿性物質有海水、氨氣、氫氧化鈣、氧化鈣、碳酸鈣等。在堿性物質濕潤表面上和二氧化硫發生化學反應稱為半干法或者干法煙氣脫硫技術，在堿性溶液中堿性物質和二氧化硫發生化學反應稱為濕法煙氣脫硫技術。

二、燃煤電廠煙氣脫硫技術

（一）濕法煙氣脫硫技術

第一種，石膏法/石灰石煙氣脫硫技術的脫硫劑主要采用石灰石漿液，在吸收塔裝置中洗滌噴淋煙氣，二氧化硫和石灰石發生化學反應生成亞硫酸鈣，并且將空氣鼓入吸收塔漿液中，使亞硫酸鈣發生氧化轉化為硫酸鈣，這種煙氣脫硫技術生成石膏，同時，石灰石性價比較高，容易保存和運輸，在濕法煙氣脫硫技術中應用廣泛。當前，燃煤電廠在條件允許情況下會優先選擇這種煙氣脫硫技術。石膏法/石灰石煙氣脫硫技術在應用中具有以下優點：石灰石材料來源廣，價格便宜;脫硫效率高;脫硫設備運行效率高。燃煤電廠應用石膏法/石灰石脫硫工藝，需要設置脫硫劑漿液生產系統、吸收塔脫硫系統、石膏脫水系統、廢水處理系統等，因此采用這種煙氣脫硫技術也存在一些缺點，如脫硫廢水處理困難、脫硫設備存在嚴重的腐蝕和磨損、整個煙氣脫硫的一次性投資費用較高。第二種，海水洗滌法。海水洗滌脫硫是利用海水的堿度達到脫除煙氣中二氧化硫的一種脫硫方法。在脫硫吸收塔內，大量海水噴淋洗滌進入吸收塔內的燃煤煙氣，煙氣中的二氧化硫被海水吸收而除去，凈化后的煙氣經除霧器除霧、經煙氣換熱器加熱后排放。吸收二氧化硫后的海水與大量未脫硫的海水混合后，經曝氣池曝氣處理，使其中的亞硫酸根離子被氧化成為穩定的硫酸根離子，并使海水的PH值與COD調整達到排放標準后排放大海。海水脫硫工藝一般適用于靠海邊、擴散條件較好、用海水作為冷卻水、燃用低硫煤的電廠，裝置處理容量僅占濕法的2.2%。海水洗滌法法具有技術成熟、工藝簡單、系統運行可靠、脫硫效率高和投資運行費用低等特點，特別適用于沿海地區的燃中、低硫煤的電廠。在加入熟石灰進行強化脫硫后，海水洗滌法的脫硫率可達到98%以上。除了地域局限性大外，此種工藝最大問題是煙氣脫硫后可能產生的重金屬沉積和海洋環境的影響需要長時間的觀察才能得出結論，因此在環境質量比較敏感和環保要求較高的區域需慎重考慮。

（二）半干法/干法煙氣脫硫技術

第一種，旋轉噴霧干燥法。旋轉噴霧干燥法主要是基于噴霧干燥原理，在吸收塔中噴入霧化的吸收劑漿液，使二氧化硫和吸收劑在吸收塔中快速發生化學反應，燃煤電廠煙氣的熱量促使吸收劑水分快速蒸發干燥，最后脫硫反應產生干態的廢渣。燃煤電廠應用旋轉噴霧干燥法進行煙氣脫硫需要經過四個步驟：第一，制備吸收劑;第二，霧化吸收劑漿液;第三，使煙氣和霧粒充分混合，吸收二氧化硫;第四，排出脫硫廢渣。旋轉噴霧干燥法煙氣脫硫主要采用生石灰作為吸收劑，經過熟化后生成熟石灰，轉速高達18000～20000r/min的旋轉霧化器將熟石灰漿液均勻的噴射為霧滴，形成較大的表面積，煙氣和霧滴接觸后發生劇烈的化學反應和熱交換反應，快速蒸發大部分水分，產生固體灰渣。這種煙氣脫硫技術運行費用和投資低、系統設置比較簡單，不會出現堵塞或者結垢，通過合理控制煙氣溫度不會對脫硫設備產生較大腐蝕。第二種，爐內噴鈣尾部增濕活化法。爐內噴鈣尾部增濕活化法主要是在燃煤電廠的除塵器間和空氣預熱器上安裝一個活化反應器，通過噴水增濕，加快脫硫反應，這種煙氣脫硫效率較高，在脫硫生產運行費用和投資方面具有較大優勢。同時，活化器安裝不會影響燃煤電廠機組的正常運行，也比較適用于老電廠和中小容量機組的改造。

（三）新興脫硫法

微生物脫硫法，常用的煙氣脫硫技術通常需要額外的物質和能量投入，而且往往產生大量的廢棄物，因此，生物過濾和微生物煙氣脫硫作為最環保、最有前途脫硫技術之一逐漸受到重視。在微生物脫硫過程中，氧化態的污染物如二氧化硫、硫酸鹽、亞硫酸鹽及硫代硫酸鹽經過微生物的還原作用生成單質硫而被去除。

三、煙氣脫硫工藝選擇

電力行業在選擇煙氣脫硫工藝時要能夠遵循安全可靠、有效經濟、資源節約、綜合利用率高等原則來因地制宜選擇性價比最高的工藝。燃煤電廠在對脫硫工藝進行選擇時需要能夠從經濟、環保以及技術等不同的指標來入手，盡可能選擇技術成熟、運行可靠、先進、脫硫效率高、操作簡單、占地面積小、投資小、工藝過程簡單、無二次污染、自動化水平高的工藝。針對燃煤發電機組而言，要能夠達到相應的排放標準，并且考慮以下問題。首先，針對容量超過200MW、含硫量超過1%煤種的機組，在占地面積不受到限制的前提下，所建設的煙氣脫硫設施要能夠考慮石灰石—石膏濕法脫硫方法;其次，在燃用含硫量低于1.5%的煤種海濱電廠，當海水堿度達到工藝要求、海域環境影響評價順利通過相關部門的審核之后，在通過全面經濟技術比較之后，這時候就可能考慮到海水法脫硫方法;最后，針對100到200MW機組經過脫硫改造之后，煙氣循環流化床技術為首選，包括NID、LIFAC、SDA等成熟技術。

結束語

隨著環境保護逐漸成為大眾關注的焦點，限制二氧化硫排放量法律法規也越來越嚴格，作為二氧化硫排放大戶的燃煤電廠整治勢在必行。脫硫工程是火電廠建設中一次性投資和持續性運行投入最高的項目，科學的選擇合適的脫硫技術顯得尤為重要

參考文獻：

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