电厂脱硫方法介绍及硫排放控制意义

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1、电厂脱硫方法介绍及硫排放控制意义火电厂的SO2排放量在全国SO2总排放量中占有相当的比例，1995年全国工 业燃煤排放的SO2超过2000万t，其中电力行业排放SO2为630万t；预计到2000 年电力行业的SO2年排放量将约占全国SO2总排放量的44%，因此，采取必要 的措施，控制燃煤电厂的SO2排放，对于改善我国的大气环境质量有着十分重要 的意义。通过对国内外脱硫技术以及国内电力行业引进脱硫工艺试点厂情况的分 析研究，就火电厂开展脱硫工作和选择脱硫工艺提出了建议。脱硫方法可划分为燃烧前脱硫、炉内脱硫和烟气脱硫3类。1. 1燃烧前脱硫燃烧前脱硫就是在煤燃烧前把煤中的硫分脱除掉，燃烧前脱硫技术

2、主要有物 理洗选煤法、化学洗选煤法、煤的气化和液化等。物理洗选煤法脱硫最经济，但 只能脱无机硫；生物、化学法脱硫不仅能脱无机硫，也能脱除有机硫，但生产成 本昂贵，距工业应用尚有较大距离。燃烧前脱硫技术中物理洗选煤技术已成熟， 煤的气化和液化还有待于进一步研究完善。有的技术，如细菌脱硫等正在开发。 煤的燃烧前的脱硫技术尽管还存在着种种问题，但其优点是能同时除去灰分，减 轻运输量，减轻锅炉的沾污和磨损，减少电厂灰渣处理量，还可回收部分硫资源。 1. 2炉内脱硫炉内脱硫是在燃烧过程中，向炉内加入固硫剂如CaCO3等，使煤中硫分转 化成硫酸盐，随炉渣排除。其基本原理是：CaCO3CaO+CO2 fCa

3、O+SO2CaSO3CaSO3+1 /2xO2CaSO4(1) LIMB炉内喷钙技术早在本世纪60年代末70年代初，炉内喷固硫剂脱硫技术的研究工作已开展， 但由于脱硫效率低于1030%，既不能与湿法FGD相比，也难以满足高达90 的脱除率要求。一度被冷落。但在1981年美国国家环保局EPA研究了炉内喷钙 多段燃烧降低氮氧化物的脱硫技术，简称LIMB，并取得了一些经验。Ca/S在 2以上时，用石灰石或消石灰作吸收剂，脱硫率分别可达40和60。对燃用中、 低含硫量的煤的脱硫来说，只要能满足环保要求，不一定非要求用投资费用很高 的烟气脱硫技术。炉内喷钙脱硫工艺简单，投资费用低，特别适用于老厂的改造。

4、(2) 烟气脱硫工艺LIFAC工艺即在燃煤锅炉内适当温度区喷射石灰石粉，并在锅炉空气预热 器后增设活化反应器，用以脱除烟气中的SO2。芬兰Tampella和IVO公司开发 的这种脱硫工艺，于1986年首先投入商业运行。LIFAC工艺的脱硫效率一般为 60 85 %。加拿大最先进的燃煤电厂Shand电站采用LIFAC烟气脱硫工艺，8个月的 运行结果表明，其脱硫工艺性能良好，脱硫率和设备可用率都达到了一些成熟的 SO2控制技术相当的水平。我国下关电厂引进LIFAC脱硫工艺，其工艺投资少、 占地面积小、没有废水排放，有利于老电厂改造。1. 3常规烟气脱硫技术燃煤的烟气脱硫技术是当前应用最广、效率最高

5、的脱硫技术。对燃煤电厂而 言，在今后一个相当长的时期内，FGD将是控制SO2排放的主要方法。目前国 内外火电厂烟气脱硫技术的主要发展趋势为：脱硫效率高、装机容量大、技术水 平先进、投资省、占地少、运行费用低、自动化程度高、可靠性好等。1. 3. 1干式烟气脱硫工艺该工艺用于电厂烟气脱硫始于80年代初，与常规的湿式洗涤工艺相比有以 下优点：投资费用较低；脱硫产物呈干态，并和飞灰相混；无需装设除雾器及再 热器；设备不易腐蚀，不易发生结垢及堵塞。其缺点是：吸收剂的利用率低于湿 式烟气脱硫工艺；用于高硫煤时经济性差；飞灰与脱硫产物相混可能影响综合利 用；对干燥过程控制要求很高。(1) 喷雾干式烟气脱硫

6、工艺：喷雾干式烟气脱硫(简称干法FGD),最先 由美国JOY公司和丹麦NiroAtomier公司共同开发的脱硫工艺，70年代中期得 到发展，并在电力工业迅速推广应用。该工艺用雾化的石灰浆液在喷雾干燥塔中 与烟气接触，石灰浆液与SO2反应后生成一种干燥的固体反应物，最后连同飞灰 一起被除尘器收集。我国曾在四川省白马电厂进行了旋转喷雾干法烟气脱硫的中 间试验，取得了一些经验，为在200300MW机组上采用旋转喷雾干法烟气脱 硫优化参数的设计提供了依据。(2) 粉煤灰干式烟气脱硫技术：日本从1985年起，研究利用粉煤灰作为 脱硫剂的干式烟气脱硫技术，到1988年底完成工业实用化试验，1991年初投运

7、 了首台粉煤灰干式脱硫设备，处理烟气量644 000 Nm3/h。其特点：脱硫率 高达60以上，性能稳定，达到了一般湿式法脱硫性能水平；脱硫剂成本低；用 水量少，无需排水处理和排烟再加热，设备总费用比湿式法脱硫低1/4 ；煤灰 脱硫剂可以复用；没有浆料，维护容易，设备系统简单可靠。1. 3. 2湿法FGD工艺世界各国的湿法烟气脱硫工艺流程、形式和机理大同小异，主要是使用石灰 石(CaCO3)、石灰(CaO)或碳酸钠(Na2CO3 )等浆液作洗涤剂，在反应塔中对烟 气进行洗涤，从而除去烟气中的SO2。这种工艺已有50年的历史，经过不断地 改进和完善后，技术比较成熟，而且具有脱硫效率高(9098%

8、)，机组容量大， 煤种适应性强，运行费用较低和副产品易回收等优点。据美国环保局(EPA)的统 计资料，全美火电厂采用湿式脱硫装置中，湿式石灰法占39. 6%，石灰石法占 47. 4%，两法共占87；双碱法占4. 1%，碳酸钠法占3. 1%。世界各国(如德 国、日本等)，在大型火电厂中，90以上采用湿式石灰/石灰石一石膏法烟气脱 硫工艺流程。石灰或石灰石法主要的化学反应机理为：石灰法：SO2+CaO+1/2H2OCaSO3.1 / 2H2O石灰石法：SO2+CaCO3 + 1/2H2OCaSO3.1 /2H2O+CO2其主要优点是能广泛地进行商品化开发，且其吸收剂的资源丰富，成本低廉， 废渣既可

9、抛弃，也可作为商品石膏回收。目前，石灰/石灰石法是世界上应用最 多的一种FGD工艺，对高硫煤，脱硫率可在90以上，对低硫煤，脱硫率可在 95以上。传统的石灰/石灰石工艺有其潜在的缺陷，主要表现为设备的积垢、堵塞、 腐蚀与磨损。为了解决这些问题，各设备制造厂商采用了各种不同的方法，开发 出第二代、第三代石灰/石灰石脱硫工艺系统。湿法FGD工艺较为成熟的还有：氢氧化镁法；氢氧化钠法；美国DavyMckee 公司Wellman-LordFGD工艺；氨法等。在湿法工艺中，烟气的再热问题直接影响整个FGD工艺的投资。因为经过 湿法工艺脱硫后的烟气一般温度较低(45C)，大都在露点以下，若不经过再加 热而

10、直接排入烟囱，则容易形成酸雾，腐蚀烟囱，也不利于烟气的扩散。所以湿 法FGD装置一般都配有烟气再热系统。目前，应用较多的是技术上成熟的再生(回 转)式烟气热交换器(GGH)。GGH价格较贵，占整个FGD工艺投资的比例较高。 近年来，日本三菱公司开发出一种可省去无泄漏型的GGH，较好地解决了烟气 泄漏问题，但价格仍然较高。前德国SHU公司开发出一种可省去GGH和烟囱 的新工艺，它将整个FGD装置安装在电厂的冷却塔内，利用电厂循环水余热来 加热烟气，运行情况良好，是一种十分有前途的方法。1. 4等离子体烟气脱硫技术等离子体烟气脱硫技术研究始于70年代，目前世界上已较大规模开展研究 的方法有2类：(

11、1) 电子束辐照法(EB)电子束辐照含有水蒸气的烟气时，会使烟气中的分子如O2、H2O等处于激 发态、离子或裂解，产生强氧化性的自由基O、OH、HO2和O3等。这些自由基 对烟气中的SO2和NO进行氧化，分别变成SO3和NO2或相应的酸。在有氨存 在的情况下，生成较稳定的硫铵和硫硝铵固体，它们被除尘器捕集下来而达到脱 硫脱硝的目的。(2) 脉冲电晕法(PPCP)脉冲电晕放电脱硫脱硝的基本原理和电子束辐照脱硫脱硝的基本原理基本 一致，世界上许多国家进行了大量的实验研究，并且进行了较大规模的中间试验， 但仍然有许多问题有待研究解决。1. 5海水脱硫海水通常呈碱性，自然碱度大约为1. 22. 5mm

12、ol/L，这使得海水具有天然 的酸碱缓冲能力及吸收SO2的能力。国外一些脱硫公司利用海水的这种特性，开 发并成功地应用海水洗涤烟气中的SO2,达到烟气净化的目的。海水脱硫工艺主要由烟气系统、供排海水系统、海水恢复系统等组成。为控制燃煤造成的SO2大量排放，遏制酸沉降污染恶化趋势，防治城市空 气污染，根据中华人民共和国大气污染防治法和国务院关于酸雨控制区和二 氧化硫污染控制区问题的批复，并结合相关法规、政策和标准，制定了相关的技 术政策。技术政策的技术路线是：电厂锅炉、大型工业锅炉和窑炉使用中、高硫 分燃煤的，应采用烟气充技术；对于中小型工业锅炉和炉窑，应优先使用优质低 硫煤、洗后煤或其它清洁能

13、源；城市民用炉灶鼓励使用轻油、燃气和固硫型煤等 清洁能源代原煤散烧。积极对能源进行合理利用：鼓励可再生能源和清洁能源的 开发利用，逐步改善以煤为主的能源结构.通过产业和产品结构，调整逐步淘汰 落后工艺和产品，关闭或改造布局不合理、煤烟污染严重的小企业；鼓励工业企 业进行节能技术改造，推行清洁生产，提高能源利用效率.逐步提高城市用电、 气、轻油等清洁能源比例，清洁能源应优先供应民用燃烧设施和小型工业燃烧设 施。城市地区应统筹规划，统一解决热源，发展集中供热和以热定电的热电联产， 替代热网区内的分散小锅炉；热网区外和未进行集中供热的城市地区，新建燃煤 锅炉的产热量应在4蒸吨/小时以上。城市地区民用炊事炉灶、茶浴炉以及0.7MW 以下采暖炉应禁止燃用原煤，提倡使用燃气、轻油、电和固硫型煤等清洁能源， 并应同时配套高效炉具。逐步提高煤炭转化为电力的比例，鼓励建设坑口电厂并 配套高效脱硫设施，变输煤为输电。淘汰50MW以下的小型发电机组；到2010 年，淘汰100MW以下的发电机组，逐步提高火力发电的煤炭使用效率。这样才能保护环境，提高能源利用率，使得我们的生存环境更加清洁，更加 健。