知识：火电厂脱硫技术与应用

      在中国，能源主要以煤炭为主，而大部分煤用来发电，燃煤过程中会产生大量的SO2，虽然经过脱硫，很大程度上减少了SO2的排放量，但仍有大量SO2排放到空气中，对空气造成了严重的污染。

      因此，采用有效的脱硫技术对减少SO2的排放量至关重要。同时，低成本、高效率的脱硫技术既能实现一定的经济效益，又符合国家节能减排的政策。

      1、中国燃煤电厂脱硫现状

      目前,中国火电厂烟气脱硫技术产业化取得了很大的进展,石灰石一石膏法、烟气循环流化床法、海水脱硫法、脱硫除尘一体化法、半干法、炉内喷钙尾部烟气增湿活化法、活性焦吸附法等技术在火电厂得到很大的推广与应用。其中, 石灰石一石膏法烟气脱硫技术应用最为广泛。

      据不完全统计, 已建和在建火电厂的烟气脱硫项目中, 93 % 以上采用石灰石一石膏湿法脱硫工艺。在实际发电项目中，有时候不单采用一种脱硫技术，一个电厂会选择两种或两种以后的脱硫技术，从而提高脱硫效率，实现SO2的低排放。

      2、燃煤电厂脱硫技术的选择

      火电厂脱硫技术的选择原则： a) 脱硫技术相对成熟，脱硫效率高，能达到环保控制要求，已经得到推广与应用;b) 脱硫成本比较经济合理;c) 脱硫所产生的副产品是否好处理，最好不造成二次污染，或者具有可回收利用价值;d) 对发电燃煤煤质不受影响;e) 脱硫剂的能够长期的供应，且价格要低廉。

      3、燃煤电厂脱硫技术介绍

      根据燃煤发电过程和阶段,脱硫技术分为: 燃烧前脱硫技术、燃烧中脱硫技术和燃烧后烟气脱硫技术。

      3.1燃烧前脱硫

      燃烧前脱硫就是在煤炭燃烧发电之前通过各种方法降低煤炭中的含硫量，降低煤炭硫含量的主要方法有物理洗选煤法、化学洗选煤法、煤的气化和液化等。其中化学法、煤的气化和液化技术由于成本高，在燃煤发电中基本不使用，物理洗选煤法最经济，应用最广泛，但只能脱无机硫。

      电煤在燃烧发电前通过洗选环节，不仅能降低煤炭中的无机硫;还能降 低煤炭灰分，减轻煤炭运输量，减轻锅炉的沾污和磨损，减少发电中产生的灰渣量，回收部分硫资源;提高电煤的热值，尤其是低热值发电厂，通过煤炭洗选弥补热值不高的缺点，提高发电量。

      3.2燃烧中脱硫

      随着，中国火力发电厂循环液化床锅炉的广泛使用，炉内脱硫效率得到了很大的提高。流化床燃烧固硫技术是把煤粉和固硫剂加入燃烧室内的床层中, 从炉底鼓风使床层悬浮进行燃烧，提高燃烧效率,让煤与脱硫剂在床层内充分混合, 脱硫剂多次循环, 烟气与脱硫剂充分接触, 提高脱硫率。常用的石灰石固硫剂，其脱硫效率可达到70%～90%。此外，流化床固硫技术还分为常压循环流化床、增压循环流化床燃烧等技术。

      3.3燃烧后脱硫

      燃烧后脱硫又称尾部烟气脱硫，是在烟道处加装脱硫设备对烟气进行脱硫的方法。是最有效的脱硫法。烟气脱硫可分为湿法和干法(包括半干法)2种。其中最典型的脱硫技术：石灰石/石膏法、喷雾干燥法、 电子束法、氨法等。下面简单介绍下火电厂最常用的脱硫技术。

      3.3.1 石灰石—石膏湿法脱硫技术

      石灰石—石膏湿法脱硫技术，是一种最成熟的脱硫工艺，应用最为广泛,其特点:脱硫效率高、运行稳定、运行费用低等,机组容量较大的新建火电厂大多采用此法。

      该工艺系统主要由烟气系统、吸收氧化系统、浆液制备系统、石膏脱水系统、排放系统组成,基本工艺流程如下:

      锅炉烟气经电除尘器除尘后,通过增压风机、GGH换热器降温后进入吸收塔,在吸收塔内烟气向上流动且被向下流动的循环浆液以逆流方式洗涤,循环浆液则通过喷浆层内设置的喷嘴喷射到吸收塔中,以便脱除SO2、SO3、HCl和HF ,同时在“强制氧化工艺”的处理下反应的副产物CaSO3˙1/ 2H2O被导入的空气氧化成石膏,并消耗作为吸收剂的石灰石。循环浆液通过循环泵向上输送到喷淋层中,通过喷嘴进行雾化,使气体和液体得以充分接触。吸收塔中,石灰石与SO2反应生成石膏,这部分石膏浆液通过石膏浆液泵排出,进入石膏脱水系统。经过净化处理后的烟气流经两级除雾器除雾,同时按特定程序不时地用工艺水冲洗除雾器。在吸收塔出口,烟气一般被冷却成46～55℃冷凝水,且被水蒸汽饱和。通过GGH将烟气加热到80℃以上,以提高烟气的抬升高度和扩散能力。最后,清洁的烟气通过烟道进入烟囱排向大气。

      该工艺的技术特点有:a) 高速气流设计增强了物质传递能力,降低了系统的成本;b) 系统采用最优尺寸,平衡了SO2去除与压降的关系;c) 吸收塔液体再分配装置有效避免了烟气爬壁现象的产生,降低了能耗;脱硫效率高达95 %以上;d) 技术成熟,设备运行可靠性高;单塔处理烟气量大，脱硫量大;e) 适用于任何含硫量的煤种的烟气脱硫;对锅炉的适应性强;f) 处理后的烟气含尘量大大减少;g)石灰石资源丰富,价廉易得;h) 脱硫副产品便于回收利用。

      3.3.2氨法烟气湿法脱硫技术

      湿法氨法工艺过程一般分为3个步骤:脱硫吸收、中间产品处理、副产品制造。其中,脱硫吸收过程是氨法烟气脱硫技术的核心,它以水溶液中的SO2和NH3的反应为基础,得到亚硫酸铵中间产品;中间产品的处理主要分为两大类:直接氧化和酸解。直接氧化是在多功能脱硫塔中,鼓入空气将亚硫酸铵氧化成硫铵,酸解是用硫酸、磷酸、硝酸等酸将脱硫产物亚硫铵酸解,生成相应的铵盐和气体SO2;副产品制造是将中间产品处理后得到的铵盐送制肥装置制成成品氮肥或复合肥。

      由于氨是一种良好的碱性吸收剂,氨的碱性强于钙基吸收剂,而且氨吸收烟气中SO2是气—液或气—气反应,反应速度快、反应完全、吸收剂利用率高,可以得到很高的脱硫效率,相对于钙基脱硫工艺来说系统简单、设备体积小、能耗低。另外,其脱硫副产品是常用化肥,其销售收入可以大幅度降低运行成本。并且氨法脱硫工艺在脱硫的同时可以脱氮,且脱硫过程中没有废水、废渣产生,从实际运行效果看,其脱硫效果满足各地环保要求,运行费用低,因此氨法脱硫是较适合中国国情的一项烟气脱硫技术。

      3.3.3半干法脱硫

      半干法脱硫采用的脱硫剂以固液混合物的形式喷入吸收塔,在与烟气中的SO2反应的同时水分被蒸发,脱硫剂被干燥为固体,过剩的脱硫剂与生成的副产品均以固体形式被收集,其代表工艺有喷雾干燥法工艺和气体悬浮吸收工艺。喷雾干燥法脱硫工艺技术比较成熟,具有工艺流程简单、系统可靠性高等特点。

      系统采用双流体雾化喷嘴,双流体雾化喷嘴与旋转雾化喷嘴相比,设计简单,可以更好地控制雾化粒度和雾化质量。由布袋除尘器回送的吸收剂由两级水雾化喷嘴活化增湿,进一步提高吸收剂脱硫效率,脱硫效率可达到80 %左右,但单塔烟气处理量较小。

      3.3.4 电子束烟气脱硫技术

      电子束烟气脱硫技术是物理方法与化学方法相结合的新技术,它是利用电子加速器产生的等离子体促使烟气中的SO2及NOX与加入的NH3反应,实现烟气脱硫脱硝的目的,脱硫效率可达90 %左右。

      4、结语

      总之，燃煤电厂脱硫工艺的选择要注重脱硫效率高、经济成本低、脱硫副产生的可回收利用，发展循环经济，促进节能减排，实现可持续发展。