電廠脫硫方法介紹及硫排放控制意義

1、電廠脫硫方法介紹及硫排放控制意義火電廠的SO2排放量在全國SO2總排放量中占有相當?shù)谋壤?995年全國工 業(yè)燃煤排放的SO2超過2000萬t，其中電力行業(yè)排放SO2為630萬t；預計到2000 年電力行業(yè)的SO2年排放量將約占全國SO2總排放量的44%，因此，采取必要 的措施，控制燃煤電廠的SO2排放，對于改善我國的大氣環(huán)境質量有著十分重要 的意義。通過對國內(nèi)外脫硫技術以及國內(nèi)電力行業(yè)引進脫硫工藝試點廠情況的分 析研究，就火電廠開展脫硫工作和選擇脫硫工藝提出了建議。脫硫方法可劃分為燃燒前脫硫、爐內(nèi)脫硫和煙氣脫硫3類。1. 1燃燒前脫硫燃燒前脫硫就是在煤燃燒前把煤中的硫分脫除掉，燃燒前脫硫技術

2、主要有物 理洗選煤法、化學洗選煤法、煤的氣化和液化等。物理洗選煤法脫硫最經(jīng)濟，但 只能脫無機硫；生物、化學法脫硫不僅能脫無機硫，也能脫除有機硫，但生產(chǎn)成 本昂貴，距工業(yè)應用尚有較大距離。燃燒前脫硫技術中物理洗選煤技術已成熟， 煤的氣化和液化還有待于進一步研究完善。有的技術，如細菌脫硫等正在開發(fā)。 煤的燃燒前的脫硫技術盡管還存在著種種問題，但其優(yōu)點是能同時除去灰分，減 輕運輸量，減輕鍋爐的沾污和磨損，減少電廠灰渣處理量，還可回收部分硫資源。 1. 2爐內(nèi)脫硫爐內(nèi)脫硫是在燃燒過程中，向爐內(nèi)加入固硫劑如CaCO3等，使煤中硫分轉 化成硫酸鹽，隨爐渣排除。其基本原理是：CaCO3CaO+CO2 fCa

3、O+SO2CaSO3CaSO3+1 /2xO2CaSO4LIMB爐內(nèi)噴鈣技術早在本世紀60年代末70年代初，爐內(nèi)噴固硫劑脫硫技術的研究工作已開展， 但由于脫硫效率低于1030%，既不能與濕法FGD相比，也難以滿足高達90 的脫除率要求。一度被冷落。但在1981年美國國家環(huán)保局EPA研究了爐內(nèi)噴鈣 多段燃燒降低氮氧化物的脫硫技術，簡稱LIMB，并取得了一些經(jīng)驗。Ca/S在 2以上時，用石灰石或消石灰作吸收劑，脫硫率分別可達40和60。對燃用中、 低含硫量的煤的脫硫來說，只要能滿足環(huán)保要求，不一定非要求用投資費用很高 的煙氣脫硫技術。爐內(nèi)噴鈣脫硫工藝簡單，投資費用低，特別適用于老廠的改造。煙氣脫硫

4、工藝LIFAC工藝即在燃煤鍋爐內(nèi)適當溫度區(qū)噴射石灰石粉，并在鍋爐空氣預熱 器后增設活化反應器，用以脫除煙氣中的SO2。芬蘭Tampella和IVO公司開發(fā) 的這種脫硫工藝，于1986年首先投入商業(yè)運行。LIFAC工藝的脫硫效率一般為 60 85 %。加拿大最先進的燃煤電廠Shand電站采用LIFAC煙氣脫硫工藝，8個月的 運行結果表明，其脫硫工藝性能良好，脫硫率和設備可用率都達到了一些成熟的 SO2控制技術相當?shù)乃?。我國下關電廠引進LIFAC脫硫工藝，其工藝投資少、 占地面積小、沒有廢水排放，有利于老電廠改造。1. 3常規(guī)煙氣脫硫技術燃煤的煙氣脫硫技術是當前應用最廣、效率最高的脫硫技術。對燃

5、煤電廠而 言，在今后一個相當長的時期內(nèi)，F(xiàn)GD將是控制SO2排放的主要方法。目前國 內(nèi)外火電廠煙氣脫硫技術的主要發(fā)展趨勢為：脫硫效率高、裝機容量大、技術水 平先進、投資省、占地少、運行費用低、自動化程度高、可靠性好等。1. 3. 1干式煙氣脫硫工藝該工藝用于電廠煙氣脫硫始于80年代初，與常規(guī)的濕式洗滌工藝相比有以 下優(yōu)點：投資費用較低；脫硫產(chǎn)物呈干態(tài)，并和飛灰相混；無需裝設除霧器及再 熱器；設備不易腐蝕，不易發(fā)生結垢及堵塞。其缺點是：吸收劑的利用率低于濕 式煙氣脫硫工藝；用于高硫煤時經(jīng)濟性差；飛灰與脫硫產(chǎn)物相混可能影響綜合利 用；對干燥過程控制要求很高。 噴霧干式煙氣脫硫工藝：噴霧干式煙氣脫硫

6、(簡稱干法FGD),最先 由美國JOY公司和丹麥NiroAtomier公司共同開發(fā)的脫硫工藝，70年代中期得 到發(fā)展，并在電力工業(yè)迅速推廣應用。該工藝用霧化的石灰漿液在噴霧干燥塔中 與煙氣接觸，石灰漿液與SO2反應后生成一種干燥的固體反應物，最后連同飛灰 一起被除塵器收集。我國曾在四川省白馬電廠進行了旋轉噴霧干法煙氣脫硫的中 間試驗，取得了一些經(jīng)驗，為在200300MW機組上采用旋轉噴霧干法煙氣脫 硫優(yōu)化參數(shù)的設計提供了依據(jù)。粉煤灰干式煙氣脫硫技術：日本從1985年起，研究利用粉煤灰作為 脫硫劑的干式煙氣脫硫技術，到1988年底完成工業(yè)實用化試驗，1991年初投運 了首臺粉煤灰干式脫硫設備，處

7、理煙氣量644 000 Nm3/h。其特點：脫硫率 高達60以上，性能穩(wěn)定，達到了一般濕式法脫硫性能水平；脫硫劑成本低；用 水量少，無需排水處理和排煙再加熱，設備總費用比濕式法脫硫低1/4 ；煤灰 脫硫劑可以復用；沒有漿料，維護容易，設備系統(tǒng)簡單可靠。1. 3. 2濕法FGD工藝世界各國的濕法煙氣脫硫工藝流程、形式和機理大同小異，主要是使用石灰 石(CaCO3)、石灰(CaO)或碳酸鈉(Na2CO3 )等漿液作洗滌劑，在反應塔中對煙 氣進行洗滌，從而除去煙氣中的SO2。這種工藝已有50年的歷史，經(jīng)過不斷地 改進和完善后，技術比較成熟，而且具有脫硫效率高(9098%)，機組容量大， 煤種適應性強

8、，運行費用較低和副產(chǎn)品易回收等優(yōu)點。據(jù)美國環(huán)保局(EPA)的統(tǒng) 計資料，全美火電廠采用濕式脫硫裝置中，濕式石灰法占39. 6%，石灰石法占 47. 4%，兩法共占87；雙堿法占4. 1%，碳酸鈉法占3. 1%。世界各國(如德 國、日本等)，在大型火電廠中，90以上采用濕式石灰/石灰石一石膏法煙氣脫 硫工藝流程。石灰或石灰石法主要的化學反應機理為：石灰法：SO2+CaO+1/2H2OCaSO3.1 / 2H2O石灰石法：SO2+CaCO3 + 1/2H2OCaSO3.1 /2H2O+CO2其主要優(yōu)點是能廣泛地進行商品化開發(fā)，且其吸收劑的資源豐富，成本低廉， 廢渣既可拋棄，也可作為商品石膏回收。目

9、前，石灰/石灰石法是世界上應用最 多的一種FGD工藝，對高硫煤，脫硫率可在90以上，對低硫煤，脫硫率可在 95以上。傳統(tǒng)的石灰/石灰石工藝有其潛在的缺陷，主要表現(xiàn)為設備的積垢、堵塞、 腐蝕與磨損。為了解決這些問題，各設備制造廠商采用了各種不同的方法，開發(fā) 出第二代、第三代石灰/石灰石脫硫工藝系統(tǒng)。濕法FGD工藝較為成熟的還有：氫氧化鎂法；氫氧化鈉法；美國DavyMckee 公司W(wǎng)ellman-LordFGD工藝；氨法等。在濕法工藝中，煙氣的再熱問題直接影響整個FGD工藝的投資。因為經(jīng)過 濕法工藝脫硫后的煙氣一般溫度較低(45C)，大都在露點以下，若不經(jīng)過再加 熱而直接排入煙囪，則容易形成酸霧，

10、腐蝕煙囪，也不利于煙氣的擴散。所以濕 法FGD裝置一般都配有煙氣再熱系統(tǒng)。目前，應用較多的是技術上成熟的再生(回 轉)式煙氣熱交換器(GGH)。GGH價格較貴，占整個FGD工藝投資的比例較高。 近年來，日本三菱公司開發(fā)出一種可省去無泄漏型的GGH，較好地解決了煙氣 泄漏問題，但價格仍然較高。前德國SHU公司開發(fā)出一種可省去GGH和煙囪 的新工藝，它將整個FGD裝置安裝在電廠的冷卻塔內(nèi)，利用電廠循環(huán)水余熱來 加熱煙氣，運行情況良好，是一種十分有前途的方法。1. 4等離子體煙氣脫硫技術等離子體煙氣脫硫技術研究始于70年代，目前世界上已較大規(guī)模開展研究 的方法有2類：電子束輻照法(EB)電子束輻照含

11、有水蒸氣的煙氣時，會使煙氣中的分子如O2、H2O等處于激 發(fā)態(tài)、離子或裂解，產(chǎn)生強氧化性的自由基O、OH、HO2和O3等。這些自由基 對煙氣中的SO2和NO進行氧化，分別變成SO3和NO2或相應的酸。在有氨存 在的情況下，生成較穩(wěn)定的硫銨和硫硝銨固體，它們被除塵器捕集下來而達到脫 硫脫硝的目的。脈沖電暈法(PPCP)脈沖電暈放電脫硫脫硝的基本原理和電子束輻照脫硫脫硝的基本原理基本 一致，世界上許多國家進行了大量的實驗研究，并且進行了較大規(guī)模的中間試驗， 但仍然有許多問題有待研究解決。1. 5海水脫硫海水通常呈堿性，自然堿度大約為1. 22. 5mmol/L，這使得海水具有天然 的酸堿緩沖能力及

12、吸收SO2的能力。國外一些脫硫公司利用海水的這種特性，開 發(fā)并成功地應用海水洗滌煙氣中的SO2,達到煙氣凈化的目的。海水脫硫工藝主要由煙氣系統(tǒng)、供排海水系統(tǒng)、海水恢復系統(tǒng)等組成。為控制燃煤造成的SO2大量排放，遏制酸沉降污染惡化趨勢，防治城市空 氣污染，根據(jù)中華人民共和國大氣污染防治法和國務院關于酸雨控制區(qū)和二 氧化硫污染控制區(qū)問題的批復，并結合相關法規(guī)、政策和標準，制定了相關的技 術政策。技術政策的技術路線是：電廠鍋爐、大型工業(yè)鍋爐和窯爐使用中、高硫 分燃煤的，應采用煙氣充技術；對于中小型工業(yè)鍋爐和爐窯，應優(yōu)先使用優(yōu)質低 硫煤、洗后煤或其它清潔能源；城市民用爐灶鼓勵使用輕油、燃氣和固硫型煤等 清潔能源代原煤散燒。積極對能源進行合理利用：鼓勵可再生能源和清潔能源的 開發(fā)利用，逐步改善以煤為主的能源結構.通過產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品結構，調整逐步淘汰 落后工藝和產(chǎn)品，關閉或改造布局不合理、煤煙污染嚴重的小企業(yè)；鼓勵工業(yè)企 業(yè)進行節(jié)能技術改造，推行清潔生產(chǎn)，提高能源利用效率.逐步提高城市用電、 氣、輕油等清潔能源比例，清潔能源應優(yōu)先供應民用燃燒設施和小型工業(yè)燃燒設 施。城市地區(qū)應統(tǒng)籌規(guī)劃，統(tǒng)一解決熱源，發(fā)展集中供熱和以熱定電的熱電聯(lián)產(chǎn)， 替代熱網(wǎng)區(qū)內(nèi)的分散小鍋爐；熱網(wǎng)區(qū)外和未進行集中供熱的城市地區(qū)，新建燃煤 鍋爐的產(chǎn)熱量應在4蒸噸/小時以