燃煤電廠脫硫工藝及工藝選擇要素思考

王曉冬

摘要：隨著我國經濟的發展，各行各業對電能的需求量不斷增大，而燃煤電廠作為我國主要發電單位，近年來也得到了飛速發展，但這些燃煤電廠在為人們提供電能的同時，其排放的二氧化硫對環境也造成了嚴重污染。為有效降低燃煤電廠二氧化硫的排放量，很多電廠都在積極研究煙氣脫硫技術。在介紹了燃煤電廠脫硫必要性的基礎上，分析了燃煤電廠煙氣脫硫技術與技術原理，并研究了如何選擇燃煤電廠煙氣脫硫工藝。以期能有效減少燃煤電廠二氧化硫排放量，讓燃煤電廠實現長期健康可持續發展。

關鍵詞：燃煤電廠;脫硫工藝;原理;工藝選擇

引言：

人為排放到大氣中的二氧化硫和NOx主要來源于化石燃料燃燒產生的煙氣。長期以來，在中國能源的生產與消費結構中，煤炭一直占主導地位，這種格局在比較長的一段時間內不會改變。隨著國民經濟的增長，人民生活水平的不斷提高，家用電器大量涌入家庭，從而使電力需求不斷增長。據調查，我國最新的電力消費為居民、工業、商業、農業等電力消費類型。而在一定時間內，工業等用電消費相對穩定，只有居民生活消費用電波動幅度較大，占總用電量的比例也越來越大。據統計，2000年，燃煤電廠煤炭消費量為5.4億t，二氧化硫排放量為1100萬t，全國二氧化硫排放總量為2163萬t，燃煤電廠排放二氧化硫占總排放量的50.86%。2010年，我國燃煤電廠火電裝機容量可達0.37Gkw，二氧化硫排放量占全國的67.00%，2000-2010年，90%的煤炭增加量用于發電。由此可見，燃煤電廠的脫硫處理是我國二氧化硫總量控制的重點。

一、燃煤電廠脫硫的必要性

燃煤電廠的生產過程是以原煤為原料實現能源的二次轉換，這一過程對環境的影響主要是煙塵和二氧化硫污染。燃煤電廠是二氧化硫的排放大戶，大量的二氧化硫和其他有害氣體進入空氣中經過一系列作用形成酸雨。酸雨嚴重影響農作物的生長，腐蝕各種設備，損害人類健康。據試驗，當大氣中二氧化硫質量濃度超過500ug/m3時，該地區的松樹生長速度平均降低48%。醫學上也證明，人體長期接觸硫酸鹽會患呼吸系統疾病，如支氣管炎、肺氣腫和哮喘等。我國是世界上二氧化硫排放量最多的國家，由此造成的酸雨區面積占國土面積的1/3。在酸雨區域內，湖泊酸化、漁業減產、森林衰退、土壤貧瘠、糧菜減產及建筑物受到腐蝕等，對生態平衡及經濟發展造成嚴重影響，因此采取有效措施控制二氧化硫的排放量及酸雨的形成迫在眉睫。

二、燃煤電廠煙氣脫硫原理

現代化建設中，燃煤電廠是我國電力行業的重要組成部分，并且，用于發電的煤炭量達到了總量的90%，因此，必須加大燃煤電廠脫硫技術的研發力度，優化脫硫工藝，以有效控制煤炭燃燒帶來的環境污染。隨著脫硫工藝的不斷改進，在燃煤電廠中，煙氣脫硫成為了目前使用最多的脫硫方法，它的基本原理是：煤炭燃燒后產生的二氧化硫為中強度酸性氧化物，與鈣離子、鎂離子等堿性元素在一起，可以生產難溶的化合物;二氧化硫具有較強的氧化性，當還原劑一氧化碳、二硫化氫等物質存在時，會被還原成S，而在水中可以生成較穩定的鹽或者不易揮發的硫酸;二氧化硫還具有很強的還原性，與相關催化劑、強氧化劑等接觸，很容易被氧化，因此，可以用相應的吸收劑將其吸收。

三、燃煤電廠煙氣脫硫技術

目前，燃煤電廠煙氣脫硫技術正在不斷研究與應用，其技術趨于成熟。煙氣脫硫技術主要運用物理與化學方法實現對煙氣中硫的固定與脫除?，F階段，脫硫方法中最為典型的是：石灰石法、電子束法與循環硫化床法等。根據脫硫的位置，對二氧化硫的控制主要分為三種，即：燃燒前、燃燒中與燃燒后的脫硫。在燃燒前，通過在原煤的洗選與煤氣化等技術實現脫硫;在燃燒中，通過在爐內加入石灰石，實現對硫的吸收，從而生成二氧化硫;在燃燒后，主要對其煙氣進行脫硫，主要方法為干法與濕法。

四、脫硫工藝選擇的重要性

其重要性主要體現在：（1）脫硫工藝種類繁多，在火力發電廠應用過的200種，其中能長期穩定運行、技術成熟、經濟理合的工藝有20多種。（2）每個工藝都有其自身的優缺點。這些優缺點是相對的，一個工藝的特點也許對某個電廠而言是最大的優點，對另一個電廠可能就不是優點，或許是致命的缺點。因此，脫硫工藝的適應性在很大程度取決于電廠的具體情況。（3）脫硫工藝的選擇在很大程度上還取決于與之相配合的電廠及機組具體情況，必須因地制宜、按照一定全國火電100MW級機組技術協作會第五屆年會論文集鍋爐的準則，采用合理的方法選擇“相對最優”的脫硫工藝，即不是去追求絕對最優的工藝，而是從非劣工藝中選擇最滿意、最適用的工藝。

五、脫硫工藝選擇應注意的要素

（一）脫硫技術情況

在進行煙氣脫硫工藝選擇時，要考慮脫硫效率、鈣硫比情況和對機組與生產運行造成的影響等因素，根據相關規定，控制二氧化硫的排放量，如果鈣硫比較高，則脫硫效率很高，需要投入的成本也叫較高。上述脫硫工藝對設備和機組運行造成的影響各不相同，因此，要考慮脫硫過程中，壓力不斷增加對鍋爐各結構的影響，如果機組承受的負荷過大，則機組運行過程所受的熱沖擊力較強，所以，必須根據機組的整體結構和實際運行要求，選擇合適的脫硫工藝。煤炭燃燒的供應過程比較復雜，在發電過程中產物的物質成分具有差異性，因此，要盡量選擇對設備腐蝕程度低、水量需求較少的方法，以減少設備和機組運行后的維護工作量。

（二）脫硫環境情況

在進行煙氣脫硫處理時，設備的噪音、脫硫產生的廢水和煙氣等，可能對環境造成污染，要根據實際發電情況和燃煤電廠的發電供應量，需要充分考慮各種脫硫工藝對環境造成的影響，避免二次污染產生，保證脫硫工藝的環境效益和社會效益。

（三）經濟要素

目前，沒有一種脫硫工藝投資費用和運行費用都是最低的。投資高的脫硫工藝，其運行費用較低：一些投資較低的簡易工藝，在相同脫硫效率低下的吸收劑耗量增加，造成運行費用增大。對于新建電廠的煙氣脫硫系統來說，希望降低運行費用;而對于現有電廠的煙氣脫硫系統來說，往往會選用投資低、運行費用高的工藝方案。經濟選擇的主要指標有總投資、單位容量造價、年運行費用、壽命期間脫除每噸二氧化硫的成本和售電電價的增加值5個指標。對于現有機組，還有一個重要經濟指標，即無量綱參數改造因子，改造因子的變化范圍是一點九到三點零。在技術選擇和經濟選擇的基礎上，對脫硫工藝進行適用性的綜合排序，并據此向業主推薦相對最優的脫硫工藝。

結束語

脫硫工藝的選擇是火電廠脫硫工程建設的關鍵，從技術和經濟兩個方面，提出應當重點考慮的選擇原則、選擇指標和選擇方法，對新擴改建脫硫工程建設時，根據工程具體的建設要求和條件，科學合理地選擇符合實際的脫硫工藝具有指導價值。煙氣治理的技術與裝置必然要與中國特色的市場經濟相適應，這不僅要完善脫硫技術的發展，更要建立和健全管理制度，克服自卑的心態，樹立自己的品牌，確保環保市場有序而健康地發展。經過煙氣凈化工程評估，用綜合經濟效益打造的煙氣凈化技術與裝置，一定能實現產業化，達到煙氣排放物的總量控制，為地球村做出我們應用的貢獻。

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