應(yīng)用煙氣脫硫技術(shù)控制燃煤工業(yè)鍋爐

1、應(yīng)用煙氣脫硫技術(shù)控制燃煤工業(yè)鍋爐二氧化硫污染中國燃煤工業(yè)鍋爐二氧化硫污染綜合防治對策（七）王娟 張慧明（青島建筑工程學(xué)院環(huán)境工程系，青島266033） （青島市環(huán)境科學(xué)學(xué)會，青島266001）摘 要 本文研究應(yīng)用煙氣脫硫技術(shù)控制燃煤工業(yè)鍋爐SO2的污染。其中主要包括旋流板塔及其在燃煤工業(yè)鍋爐煙氣脫硫中的應(yīng)用。研究表明，旋流板塔以氣液接觸面積大、結(jié)構(gòu)簡單、壓力降較小、操作穩(wěn)定為其主要特點(diǎn)。但是，脫硫工藝過程不合理，導(dǎo)致SO2并未固定，而生成的不穩(wěn)定化合物亞硫酸鹽造成嚴(yán)重二次污染。改進(jìn)和完善工藝過程，盡快解決亞硫酸鹽的嚴(yán)重二次污染問題，是我國燃煤工業(yè)鍋爐煙氣脫硫中急待解決的重大問題，切不可等閑視之

2、。關(guān)鍵詞 煤炭；煙塵；燃油；SO2；污染燃煤工業(yè)鍋爐；旋流板塔 1引言自20世紀(jì)80年代初以來，隨著我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)迅速發(fā)展，煤炭年消耗量以512%的速度逐年遞增，SO2的年排放量也逐年增多。到20世紀(jì)末，我國SO2的年排放量高達(dá)2000多萬t，我國成為世界上大氣環(huán)境污染最嚴(yán)重的國家，在SO2的污染作用下也成為世界上第三大酸雨區(qū)。2002年113個(gè)全國大氣污染防治重點(diǎn)城市中，有40個(gè)城市SO2年日均濃度超過國家二級標(biāo)準(zhǔn)，占35.4%，顆粒物超標(biāo)的城市占72.6%。30個(gè)城市空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)，44個(gè)城市空氣質(zhì)量為三級，39個(gè)城市空氣質(zhì)量劣于三級。由于燃煤排放的SO2屬于無控制排放，我國酸雨污染也很難控制

3、，我國酸雨污染面積基本上占國土總面積的三分之一以上。我國大氣污染如此嚴(yán)重，成為當(dāng)今世界上絕無僅有的國家。未來，經(jīng)濟(jì)迅速持續(xù)發(fā)展，SO2的排放量也會逐年增加，大氣環(huán)境污染控制不容樂觀。根據(jù)污染物來源分析表明，燃煤工業(yè)鍋爐是我國SO2污染的第二大污染源，SO2年排放量高達(dá)600多萬t，僅次于第一大污染源燃煤發(fā)電廠（SO2年排放量為780萬t），由于燃煤工業(yè)鍋爐煙囪低矮，對城市大氣污染的貢獻(xiàn)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于燃煤發(fā)電廠，控制燃煤工業(yè)鍋爐SO2污染，對控制我國大氣環(huán)境污染具有極其重要的意義。我國大氣環(huán)境中SO2的濃度達(dá)到國家二級標(biāo)準(zhǔn)時(shí)大氣環(huán)境容量不得超過1200萬t/年，可見我國SO2的減排數(shù)量相當(dāng)可觀，大約

4、要減排800多萬t/年。當(dāng)然，減少燃煤工業(yè)鍋爐SO2排放量，是我國減少SO2排放量的主要任務(wù)之一。應(yīng)用傳統(tǒng)的大氣污染控制技術(shù)控制燃煤工業(yè)鍋爐SO2污染是不可能的。為此，筆者對燃煤工業(yè)鍋爐提出一整套科學(xué)、有效、經(jīng)濟(jì)、密切結(jié)合中國國情的綜合防治對策：采用清潔燃料；禁止原煤散燒，淘汰小鍋爐；應(yīng)用工業(yè)固硫型煤技術(shù)；采用水煤漿技術(shù)；應(yīng)用循環(huán)流化床潔凈燃燒技術(shù)；采用煙氣脫硫技術(shù)控制燃煤工業(yè)鍋爐SO2污染。本文僅綜論采用煙氣脫硫技術(shù)控制燃煤工業(yè)鍋爐SO2污染。在某些情況下，特別是在較大容量的燃煤工業(yè)鍋爐上，應(yīng)用煙氣脫硫技術(shù)控制燃煤工業(yè)鍋爐SO2污染，也不失為一種好方法。煙氣脫硫是指采用物理及化學(xué)的方法，從含

5、SO2煙氣中將SO2分離出來，并使之固定，而使煙氣得到凈化。煙氣脫硫技術(shù)，是目前世界上研究開發(fā)歷史最長、脫硫效率最高、應(yīng)用最廣的適用技術(shù)。目前，煙氣脫硫技術(shù)主要應(yīng)用于燃煤發(fā)電廠大型鍋爐、鋼鐵工業(yè)、硫酸工業(yè)以及石油化工等行業(yè)，用于削減SO2的排放量，防治大氣環(huán)境SO2污染。對于國外工業(yè)鍋爐和商業(yè)鍋爐，尚未發(fā)現(xiàn)應(yīng)用煙氣脫硫技術(shù)控制SO2污染的業(yè)績。在今后相當(dāng)長的時(shí)期內(nèi)，煙氣脫硫技術(shù)一直是上述四大工業(yè)減排SO2的不可替代的重要技術(shù)。除我國外，未來國外在工業(yè)鍋爐和商業(yè)鍋爐上，一般不會采用煙氣脫硫技術(shù)控制SO2污染，采用清潔燃料控制工業(yè)鍋爐和商業(yè)鍋爐SO2污染，仍是他們唯一的選擇。國外在工業(yè)鍋爐和商業(yè)鍋

6、爐上，通常是應(yīng)用清潔燃料柴油、天然氣、液化石油氣、工業(yè)固硫型煤、低灰低硫優(yōu)質(zhì)煤，經(jīng)濟(jì)、簡便、有效地控制鍋爐SO2污染，一般不采用煙氣脫硫技術(shù)。如美國工業(yè)鍋爐和商業(yè)鍋爐大約有150多萬臺，其小容量的類似我國小容量的工業(yè)鍋爐，大容量的有400t/h左右。20世紀(jì)50年代時(shí)，這些鍋爐以燃煤為主，造成美國嚴(yán)重的大氣污染，60年代后因貫徹實(shí)施空氣凈化條例，迅速改燒清潔燃料，鍋爐大氣污染得到有效控制。在采用清潔燃料中，柴油占5565%，天然氣占2025%，液化石油氣占1015%，工業(yè)固硫型煤占5%，優(yōu)質(zhì)煤占不到5%。在美國，煙氣脫硫技術(shù)僅用于大容量（1000t/h以上）燃煤發(fā)電廠鍋爐上，其他發(fā)達(dá)國家，如德

7、國、日本等也是如此。在燃煤工業(yè)鍋爐上，應(yīng)用煙氣脫硫技術(shù)控制SO2污染，是中國開拓?zé)煔饷摿驊?yīng)用領(lǐng)域的一種新嘗試。這主要是由于中國清潔燃料短缺，難以為燃煤工業(yè)鍋爐提供數(shù)量可觀的清潔燃料，研究開發(fā)燃煤工業(yè)鍋爐煙氣脫硫技術(shù)，就成為我國市場經(jīng)濟(jì)的迫切需求。近二十年來，我國對燃煤工業(yè)鍋爐煙氣脫硫技術(shù)專門進(jìn)行了廣泛的研究及開發(fā)，其中包括煤炭混配石灰或添加劑、爐內(nèi)直接噴鈣和沸騰床石灰石干法脫硫；鈣堿法、氨堿法、鈉堿法及鎂堿法等濕法煙氣脫硫。研究開發(fā)的煙氣脫硫技術(shù)大約有40多種，其中有10幾種運(yùn)行較為穩(wěn)定，經(jīng)過最近幾年來市場經(jīng)濟(jì)技術(shù)的淘汰，真正進(jìn)入市場在燃煤工業(yè)鍋爐上應(yīng)用的也就是幾種，其中旋流板塔應(yīng)用較多。本文

8、僅以旋流板塔為例，縱論煙氣脫硫技術(shù)在燃煤工業(yè)鍋爐上的應(yīng)用。2旋流板塔脫硫系統(tǒng)旋流板塔是我國20世紀(jì)70年代研究開發(fā)的一種新型塔器，最初這種塔器在化工上用來分離混合氣體中的NH3、HCI等氣體，80年代初又用于燃煤工業(yè)鍋爐脫除SO2，到90年代末，這種塔器已被較多地用于燃煤工業(yè)鍋爐煙氣脫硫及除塵。旋流板塔以氣液接觸面積大、結(jié)構(gòu)簡單、阻力較小、運(yùn)行穩(wěn)定、脫硫和除塵效率高為主要特點(diǎn)，脫硫效率為6080%，除塵效率為9099%。2.1脫硫原理化學(xué)吸收反應(yīng)旋流板塔中，SO2的化學(xué)吸收反應(yīng)因吸收劑的不同而不同。目前，在旋流板塔脫硫中應(yīng)用的脫硫劑有石灰（CaO）、純堿（Na2CO3）及燒堿（NaOH）。（1

9、）以CaO為脫硫劑。當(dāng)以CaO為脫硫劑時(shí)，旋流板塔內(nèi)將發(fā)生如下的化學(xué)吸收反應(yīng)：石灰消化反應(yīng)CaOH2OCa(OH)2 Ca(OH)2吸收SO2的化學(xué)反應(yīng)Ca(OH)2SO2CaSO3·1/2H2O1/2H2O Ca(OH)2CO2CaCO3H2O CaCO3SO21/2H2OCaSO3·1/2H2OCO2 CaSO3·1/2H2OSO21/2H2OCa(HSO3) 由于煙氣中含有過剩的氧，還會發(fā)生亞硫酸鹽氧化反應(yīng)：2CaSO3·1/2H2OO23H2O2CaSO4·2H2O 由于煙氣中過剩氧很少，一般為4%左右，能發(fā)生氧化反應(yīng)的亞硫酸鈣很少，絕

10、大部分的亞硫酸鈣（約95%以上）并未發(fā)生氧化反應(yīng)。（2）應(yīng)用“雙堿”法脫除SO2。采用“雙堿”法，既提高了SO2的吸收效率，又降低了吸收劑的成本。其原理如下：采用第一堿燒堿（NaOH）高效吸收SO2，再用第二堿石灰漿液（Ca(OH)2）進(jìn)行再生，再生后的NaOH堿液可繼續(xù)循環(huán)使用。其化學(xué)反應(yīng)如下：化學(xué)吸收SO22NaOHSO2Na2SO3H2O 由于煙氣中含有氧氣，將會進(jìn)行亞硫酸鈉氧化反應(yīng)Na2SO31/2O2Na2SO4 同樣，未發(fā)生氧化反應(yīng)的亞硫酸鈉占95%以上。再生反應(yīng)Na2SO3Ca(OH)22NaOHCaSO3·1/2H2O 由于氧化副反應(yīng)生成的Na2SO4難以再生，使燒堿

11、（NaOH）的消耗量有所增加，需不斷向系統(tǒng)補(bǔ)充少量的燒堿（NaOH）（大約為35%）（3）以Na2CO3作吸收劑。吸收劑Na2CO3在低溫下吸收煙氣中的SO2，同時(shí)生成Na2SO3，Na2SO3還可繼續(xù)吸收SO2而生成NaHSO3。NaHSO3是酸式鹽，不具有吸收SO2的能力。其化學(xué)反應(yīng)如下：2Na2CO3SO2H2O2NaHCO3Na2SO3 2NaHCO3SO2Na2SO3H2OCO2 Na2SO3SO2H2O2NaHSO3 吸收開始時(shí)，主要按、式進(jìn)行反應(yīng)生成Na2SO3，而后Na2SO3繼續(xù)吸收SO2生成酸式鹽NaHSO3，實(shí)際吸收反應(yīng)按式進(jìn)行。由于煙氣中含有過剩氧，也會引起如下的氧化反

12、應(yīng)：Na2SO31/2O2Na2SO4在一般情況下，循環(huán)吸收液中含有Na2SO3和Na2SO4，但Na2SO4的含量很少。因而吸收液的主要成分是Na2SO3和NaHSO3。在此吸收液中，唯一能吸收SO2的是NaSO3。當(dāng)吸收液全部是Na2SO3時(shí)，對SO2的吸收能力最大；當(dāng)吸收液中的Na2SO3全部轉(zhuǎn)化成NaHSO3時(shí)，對SO2的吸收能力為0。（4）以NaOH作脫硫劑。以NaOH為吸收劑，吸收SO2反應(yīng)如下：2NaOHSO2Na2SO3H2O Na2SO3SO2H2O2NaHSO3 以NaOH為脫硫劑與以Na2CO3為吸收劑基本上相同，不再贅述。國外廠商之所以采用鈉堿法脫硫，主要原因是其脫硫效

13、率高（9095%）；可獲得高濃度SO2和冰晶石等副產(chǎn)物；吸收液還可再生，再生后的吸收液可循環(huán)使用等。我國廠商采用鈉堿法脫硫，并非是為了獲得高濃度的SO2和冰晶石副產(chǎn)物，而是以CaO為吸收劑時(shí)最佳工藝過程條件不掌握而造成脫硫塔結(jié)垢。鍋爐煙氣經(jīng)文丘里喉管降溫增濕，從塔底以切線方向進(jìn)入塔內(nèi)向上螺旋流動。石灰漿液由石灰漿液循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)入塔內(nèi)噴灑在旋流板中心的盲板上，后被盲板分配到旋流板的各個(gè)葉片上形成薄層液膜，并被導(dǎo)流旋轉(zhuǎn)的氣流（78m/s）噴散成液滴，液滴粒徑為4060m，單位液體表面積增加了2600倍。液滴隨氣流旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，在離心力的作用下，被甩至塔的內(nèi)壁，形成沿塔內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)向下流動的水膜環(huán)，在離心力的

14、作用下，煙塵甩至塔的內(nèi)壁上，煙塵被潤濕，質(zhì)量增加，隨水膜一起向下流動。從葉片直至塔底，液體以細(xì)滴狀態(tài)穿過氣相與氣體接觸，進(jìn)行SO2和石灰漿的氣液傳質(zhì)過程，傳熱、傳質(zhì)強(qiáng)度較大。在此過程中，煙氣中氣體SO2溶于石灰漿液滴成為溶解性SO2，后被活性組分Ca(OH)2吸收，生成CaSO3·1/2H2O。吸收后的石灰漿液滴被煙氣的離心力甩至塔的內(nèi)壁，靠重力作用，隨同被潤濕的煙塵及水膜環(huán)一同下降并進(jìn)入灰水分離系統(tǒng)分離灰渣，灰水中主要含有大量的CaSO3·1/2H2O、未發(fā)生化學(xué)吸收反應(yīng)的Ca(OH)2、煙塵及很少量的CaSO4·2H2O。凈化后的煙氣經(jīng)汽水分離系統(tǒng)除霧后排放到

15、大氣中。旋流板塔盤上，氣液接觸的模型如圖1所示。圖1 旋流板塔盤上氣液接觸模型2.2工藝過程旋流板塔脫硫系統(tǒng)的工藝過程如圖2所示。該過程由以下四個(gè)系統(tǒng)組成：脫硫除塵系統(tǒng)；汽水分離系統(tǒng)；石灰漿液制備及循環(huán)系統(tǒng)；灰水分離系統(tǒng)。圖2 旋流板脫硫塔脫硫工藝過程1燃煤工業(yè)鍋爐；2旋流板塔； 3脫水塔；4文丘里； 5引風(fēng)機(jī)； 6煙囪；7石灰消化池； 8泵； 9三級沉淀池；來自燃煤工業(yè)鍋爐130180的含硫煙氣，經(jīng)設(shè)有水噴嘴的文丘里喉管后降溫增濕，從旋流板塔的底部以切線方向進(jìn)入塔內(nèi)，在導(dǎo)流柱的作用下，以2m/s的速度螺旋向上流動。在離心力的作用下，煙氣中10m以上的煙塵和化學(xué)吸收了SO2的灰水液滴被甩至塔的

16、內(nèi)壁，煙塵被潤濕后質(zhì)量增加，在重力的作用下，被潤濕的煙塵、水膜環(huán)及灰水液滴一同沿塔內(nèi)壁向塔底流動，進(jìn)入灰水分離系統(tǒng)，經(jīng)三級沉淀池將灰渣分離出來?；以型ǔ：写罅康臒焿m和亞硫酸鈣（CaSO3·1/2H2O）、很少量的硫酸鈣（CaSO4·2H2O）以及未發(fā)生反應(yīng)的Ca(OH)2等。分離出的清水經(jīng)泵送到石灰消化池中。煙氣中吸收了SO2的灰水液滴是經(jīng)如下過程形成的。在塔的上部，石灰漿液經(jīng)其循環(huán)系統(tǒng)在塔內(nèi)從噴嘴噴灑到旋流板的盲板上，后被盲板分配到旋流板的各個(gè)葉片上并形成液膜，然后再被導(dǎo)流旋轉(zhuǎn)的氣流噴散成液滴，液滴隨氣流旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，并進(jìn)行SO2和Ca(OH)2漿液的氣液傳質(zhì)過程和化學(xué)反

17、應(yīng)過程，于是形成吸收了SO2的石灰漿液滴。脫硫和除塵凈化后的煙氣含有大量的水霧，經(jīng)汽水分離系統(tǒng)除霧脫水后再經(jīng)引風(fēng)機(jī)和煙囪排放到大氣中。2.3主要設(shè)備旋流板塔脫硫系統(tǒng)工藝過程的主要設(shè)備有：旋流板塔、脫水塔和沉淀池。（1）旋流板塔 旋流板塔脫硫系統(tǒng)的主體設(shè)備是旋流板塔，如圖3所示，塔的下部設(shè)有切向煙氣入口，此入口與文丘里喉管連接，塔的下部還設(shè)有溢流槽和氣體導(dǎo)向柱；在塔的上中部設(shè)有石灰漿液噴淋裝置，包括管道和噴嘴，此外在上中部還設(shè)有旋流板。旋流板是由旋流葉片組成的，葉片的仰角一般取25°,葉片徑向角可根據(jù)葉片的厚度、葉片數(shù)等因素計(jì)算。旋流板中心設(shè)有盲板與旋流葉片連接。增加旋流板的個(gè)數(shù)，通常

18、會提高旋流板塔的脫硫效率，但阻力也會相應(yīng)增大。在旋流板塔的頂部設(shè)有除霧器，如“人”字除霧器、Z形除霧器、不銹鋼絲網(wǎng)除霧器，也可使用旋流板除霧器。此外，頂部還設(shè)有凈化煙氣出口。目前，我國在燃煤工業(yè)鍋爐上脫硫除塵用的旋流板塔的阻力為80200mm水柱。旋流板塔的塔體、文丘里管、煙道、切向煙氣入口、導(dǎo)流柱、溢流槽等，一般應(yīng)用我國安徽、福建、湖南、湖北出產(chǎn)的耐磨、耐溫、耐腐蝕的花崗石（麻石）砌筑而成，接縫用耐酸堿水泥粘接；旋流板的葉片通常用大理石制做，石灰漿噴林裝置（管道、噴嘴、緊固件）以及其它元件可采用316L不銹鋼制做。主體設(shè)備的使用壽命可保證在8年以上。圖3 旋流板脫硫塔結(jié)構(gòu)示意圖1旋流板塔塔體

19、； 2切向煙氣入口； 3導(dǎo)流柱；4溢流槽； 5旋流板； 6除霧旋流板；7煙氣出口； 8噴嘴； （2）脫水塔 脫水塔也稱副塔，用來脫除洗滌后煙氣中的大量水份。80年代我國各地建造的大量花崗石旋風(fēng)水膜除塵器，大多設(shè)有脫水塔，脫水性能較好。脫水塔為中空圓柱形筒體，頂部設(shè)有煙氣入口，底部設(shè)有煙氣出口和冷凝水排出口。脫水塔的直徑和高度與旋流板塔塔體相同，也是用花崗石砌筑的。對于原來建造的花崗石水膜除塵器改造成旋流板塔，原有的脫水塔仍可應(yīng)用，有時(shí)為了提高脫水效率，在保留應(yīng)用脫水塔的同時(shí)，可在旋流板塔的頂部再安裝其它類型的除霧器。（3）沉淀池 沉淀池為三級沉淀池，用來分離灰水，以減少灰水的二次污染。來自脫硫

20、塔的灰水首先流入第一級沉淀池，經(jīng)三級沉淀后，絕大部分的灰渣沉淀到池內(nèi)，并用專用設(shè)備取出，再進(jìn)行綜合利用，第三級沉淀池上部的清水可泵送到石灰消化池中應(yīng)用。沉淀池為水泥構(gòu)筑物，表面涂抹耐酸堿水泥層。3旋流板脫硫塔在燃煤工業(yè)鍋爐上的應(yīng)用3.1技術(shù)性能目前，在4t/h220t/h燃煤工業(yè)鍋爐上，旋流板塔較多地用來脫除SO2和除塵。本文僅以65t/h、67t/h和75t/h燃煤工業(yè)鍋爐為例，配套的旋流板脫硫塔系統(tǒng)的技術(shù)性能如表1所示。表1 65t/h、67t/h和75t/h燃煤工業(yè)鍋爐應(yīng)用旋流板塔脫除SO2和除塵的技術(shù)性能項(xiàng)目實(shí)測值鍋爐負(fù)荷，t/h煤炭燃燒量，kg/h煤炭含硫量，處理煙氣量，m3/h入口

21、煙氣溫度，旋流板塊數(shù)入口煙塵質(zhì)量濃度，mg/m3入口SO2質(zhì)量濃度，mg/m3除塵效率，脫硫效率，出口煙氣溫度，出口煙塵質(zhì)量濃度，mg/m3出口SO2質(zhì)量濃度，mg/m3出口煙氣水份，石灰水供給量，m3/h石灰水溫度，石灰水含CaO，g/L石灰水pH值旋流板脫硫塔排水pH值旋流板脫硫塔排水溫度，液氣比（L:m3）鈣硫比（摩爾比）鈣基利用率，65120500.721.05×105154314363148899.191.6501351257.0140390.7111.586.16511.240.7310067134510.721.11×105165315776150999.18

22、7.7541482867.8155390.7111.586.32541.260.751007575001.61.30×105180120482227795.066.055678.478187.58.21.13.2環(huán)境效益及經(jīng)濟(jì)效益評價(jià)本文引用“某熱電公司對65t/h和67t/h兩臺燃煤工業(yè)鍋爐改裝旋流板塔脫硫后的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益評價(jià)”，以便對旋流板塔在燃煤工業(yè)鍋爐上脫硫進(jìn)行評價(jià)。原應(yīng)用旋風(fēng)水膜除塵器除塵的65t/h和67t/h兩臺燃煤工業(yè)鍋爐，煙氣凈化后排放的煙塵質(zhì)量濃度為13001500mg/m3，SO2的質(zhì)量濃度為15001700mg/m3，而廣東省新的地方標(biāo)準(zhǔn)（DB44/27

23、-2001）的大氣污染物排放限值為：煙塵不大于200mg/m3，SO2不大于1300mg/m3。為了達(dá)到新環(huán)保法規(guī)的要求，將兩臺鍋爐原來安裝的旋風(fēng)水膜除塵器改裝成旋流板塔脫硫除塵。兩臺鍋爐改裝成旋流板塔脫硫除塵后，凈化后煙氣的煙塵濃度低于148mg/m3，除塵效率為99，每年煙塵的削減量為1773t/a；SO2濃度低于186mg/m3，脫硫效率為87，每年SO2的削減量為1867t/a。改裝旋流板塔脫硫除塵的兩臺燃煤工業(yè)鍋爐，煙塵排放濃度和SO2排放濃度全部達(dá)到新環(huán)保法規(guī)的要求，其中SO2的排放濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于新環(huán)保法規(guī)SO2的排放限值?？梢哉f，應(yīng)用旋流板塔控制燃煤工業(yè)鍋爐SO2和煙塵污染，其環(huán)境

24、效益十分看好。根據(jù)脫硫劑石灰的消耗量、脫硫過程的耗電量、工資、大修的費(fèi)用、以及折舊費(fèi)等，計(jì)算出每噸SO2的脫除費(fèi)用為983元，脫硫使電價(jià)增加0.01118元/KW·h，則總運(yùn)行費(fèi)用為183.47萬元。鍋爐如不脫硫需交SO2排污費(fèi)，并且SO2排污費(fèi)逐年增多。例如，2004年1月之前交SO2排污費(fèi)為39.3萬元，2004年7月1日到2005年7月1日，要交78.47萬元，2005年7月1日之后要交117.9萬元。扣除排污費(fèi)后三個(gè)不同時(shí)期運(yùn)行費(fèi)用分別為144.17萬元，105萬元和65.57萬元?？鄢盼圪M(fèi)后脫硫增加電價(jià)0.0093元/KW·h，0.0068元/KW·h

25、和0.0042元/KW·h。可見，原本脫硫時(shí)要增加電價(jià)，但由于脫硫時(shí)不再繳納逐年增加的SO22污染，其經(jīng)濟(jì)效益也十分顯著。隨著環(huán)境保護(hù)法規(guī)日趨嚴(yán)格，SO2排污費(fèi)逐漸增加，在燃煤工業(yè)鍋爐上應(yīng)用旋流板塔控制SO2污染，其經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益十分顯著。應(yīng)當(dāng)指出，本文用來進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評價(jià)和環(huán)境評價(jià)的65t/h和67t/h兩臺燃煤工業(yè)鍋爐是某熱電公司用來發(fā)電的燃煤鍋爐，SO2的脫除費(fèi)用為983元/t，而重慶洛璜電廠360MW的日本石灰石膏濕法煙氣脫硫費(fèi)用才839元/t?？梢姡瑧?yīng)用旋流板塔脫硫時(shí)燃煤工業(yè)鍋爐要付出多么沉重的代價(jià)。由于環(huán)境法規(guī)日趨嚴(yán)格，不僅要交納SO2排污費(fèi)，而且SO2排污費(fèi)也逐年增加。

26、為此，安裝煙氣脫硫的投資及年運(yùn)行費(fèi)用，開始顯現(xiàn)出比交納SO2排污費(fèi)合算了。但是，對于僅供熱供氣的燃煤工業(yè)鍋爐安裝旋流板塔脫硫，如此昂貴的脫硫費(fèi)用，用戶很難承受，因此，本文的經(jīng)濟(jì)評價(jià)不能一概而論，只是說明脫硫的進(jìn)展趨勢而已。應(yīng)當(dāng)指出，旋流板塔脫硫系統(tǒng)化學(xué)吸收反應(yīng)生成的是不穩(wěn)定污染物亞硫酸鹽，熱電廠將SO2污染轉(zhuǎn)嫁給粉煤灰綜合利用部門，這樣的評價(jià)又有什么意義呢？4旋流板塔脫硫系統(tǒng)存在的主要問題用于燃煤工業(yè)鍋爐SO2污染控制的旋流板塔脫硫系統(tǒng)，在二次污染方面還存在不少的問題，如凈化氣體未二次加熱，灰水污染水體問題，灰渣含有大量不穩(wěn)定化合物亞硫酸鹽潛在的二次嚴(yán)重污染問題等，其中以灰水未合理處理最為嚴(yán)重

27、。煙氣脫硫是指采用物理和化學(xué)的方法，從含SO2煙氣中將SO2分離出來并使之固定，而使煙氣得到凈化。這里指出，不僅要把SO2從含SO2煙氣中分離出來，還要用化學(xué)的方法將SO2固定下來，即生成穩(wěn)定的含硫化合物（硫酸鹽）。只有這樣，含SO2煙氣才被凈化。如果將SO2從含SO2煙氣中分離出來，用化學(xué)的方法生成不穩(wěn)定的化合物，此不穩(wěn)定的化合物是潛在的污染物，在某些條件下，如在高溫條件下，經(jīng)熱分解又釋放出SO2。我們說含SO2煙氣并未凈化，只是污染物轉(zhuǎn)移而已，即SO2污染沒有徹底解決。在旋流板塔中，經(jīng)氣液傳質(zhì)，SO2首先溶解到石灰漿液中，再同Ca(OH)2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成CaSO3·1/2H2O

28、。由于煙氣中含有少量的過剩氧，一般為4左右，很少一部分CaSO3·1/2H2O才被氧化成CaSO4·2H2O。實(shí)驗(yàn)表明，用石灰漿液吸收SO2的化學(xué)反應(yīng)，CaSO4·2H2O僅占510，而CaSO3·1/2H2O占9095%。硫酸鹽通常是穩(wěn)定的化合物，高溫下難以分解，而亞硫酸鹽是不穩(wěn)定的化合物，高溫下很容易分解釋放出SO2。因此，人們就把亞硫酸鹽稱為潛在的污染物。旋流板塔灰水中的硫酸鹽主要是亞硫酸鹽，占9095；硫酸鹽的量為510?；宜恋砗蠓蛛x出的灰渣中同樣如此，亞硫酸鹽占90以上。有的部門為了將灰渣進(jìn)行綜合利用，將其用作燒磚的原料，也有的用作水泥原料，

29、結(jié)果造成制磚廠和水泥廠SO2嚴(yán)重污染，就是灰渣中亞硫酸鹽熱分解釋放出SO2的結(jié)果。原本是工業(yè)鍋爐燃煤導(dǎo)致SO2污染，因凈化不徹底又轉(zhuǎn)化成磚廠和水泥廠SO2污染，這就是SO2未被固定成穩(wěn)定的化合物而造成的結(jié)果。為使亞硫酸鹽轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的化合物，通常用空氣進(jìn)行氧化，使其成為穩(wěn)定的硫酸鹽。同樣，在鈉堿法煙氣脫硫中生成的亞硫酸鈣，亞硫酸氫鈉，氨堿法煙氣脫硫中生成的亞硫酸銨，以及在鎂堿法煙氣脫硫中生成的亞硫酸鎂，都是不穩(wěn)定的潛在的污染物。同樣，對這些不穩(wěn)定的化合物也應(yīng)妥善解決。在美國及發(fā)達(dá)國家中，煙氣脫硫工藝過程中應(yīng)用氧化塔把亞硫酸鹽氧化成硫酸鹽，環(huán)保法規(guī)不允許亞硫酸鹽拋棄到自然環(huán)境中。美國電力工業(yè)多采用

30、石灰石/石灰拋棄法煙氣脫硫，但是向廣野拋棄的是氧化后的硫酸鹽，或用作填土，而日本和德國把亞硫酸鹽氧化制成石膏，向建材市場出售。我國目前大部分脫硫灰渣用作燒磚的原料，或作水泥配料，造成制磚廠和水泥廠SO2嚴(yán)重污染卻不以為然，還誤認(rèn)為是由于煤炭燃燒造成的，只要對SO2進(jìn)行物料衡算，真相就會大白于天下。為了徹底有效地控制燃煤工業(yè)鍋爐SO2污染，在應(yīng)用煙氣脫硫技術(shù)時(shí)，工藝過程中不能以亞硫酸鹽灰水排入沉淀池，而應(yīng)設(shè)氧化塔，應(yīng)用490KPa的壓縮空氣，在6080的條件下將灰水中的亞硫酸鹽氧化成硫酸鹽，沉淀分離后的灰渣方可用作燒磚，或作水泥的原料，也可用作鋪路的填土等。以上建議，請國家環(huán)?？偩执髿馓?、法規(guī)處

31、，以及省市環(huán)保有關(guān)部門、經(jīng)營煙氣脫硫的環(huán)保設(shè)備公司、廠家等加以權(quán)衡。5結(jié)語（1）旋流板塔是一種新型的塔器。塔內(nèi)氣液傳質(zhì)是在粒徑4060m的細(xì)液滴和氣體之間進(jìn)行的，氣液接觸面積大，傳熱、傳質(zhì)強(qiáng)度高，壓力降較低，在很高的氣液負(fù)荷下這種塔盤仍能穩(wěn)定操作，操作彈性較大。但是，由于旋流板塔盤的氣速高（有時(shí)高達(dá)78m/s，而空塔速度僅為34m/s），離心力大，液滴受到強(qiáng)力的分離作用，因而塔內(nèi)空間未能充分利用于氣液接觸，影響和降低了傳質(zhì)速度和脫硫效率。近年來，旋流板塔在4t/h220t/h燃煤工業(yè)鍋爐上脫硫是比較成功的。運(yùn)行效果表明，除塵效率為9099，脫硫效率為6087，可滿足鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)?？梢?/p>

32、預(yù)料，未來會有越來越多的用戶采用它控制燃煤工業(yè)鍋爐SO2污染。（2）優(yōu)化塔內(nèi)結(jié)構(gòu)和優(yōu)化操作條件，提高燃煤工業(yè)鍋爐SO2脫除效率。在近20多年內(nèi)，國內(nèi)許多部門著力研究開發(fā)旋流板塔在燃煤工業(yè)鍋爐上脫硫技術(shù)，如簡化塔盤結(jié)構(gòu)，增加塔盤個(gè)數(shù)，采用多種類型的除霧器，優(yōu)選石灰漿液Ca(OH)2的濃度，選擇合理的煙氣入口速度，探索最佳的氣液比和鈣硫比，使脫硫效率顯著提高，二次污染減少，減少腐蝕及結(jié)垢，操作趨于穩(wěn)定，降低能耗，降低造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用，打開了燃煤工業(yè)鍋爐煙氣脫硫的市場，并占有該市場?？梢哉f，未來的旋流板塔脫硫市場看好。（3）塔體采用花崗石砌筑，旋流板葉片可采用大理石制作，內(nèi)部元件采用316L不銹鋼制作，主體設(shè)備的使用壽命可保證8年以上。主要設(shè)備的腐蝕問題基本解決。（4）對原來建造的花崗石水膜除塵器可進(jìn)行改造，加設(shè)旋流板和石灰漿液制備循環(huán)系統(tǒng)，改造成旋流板塔用來脫硫，是一種投資少、運(yùn)行費(fèi)用低、見效快、可實(shí)現(xiàn)脫硫除塵一體化、適合