我國燃煤電廠煙氣脫硫技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

徐慶軍

【摘 要】 本文主要對我國燃煤電廠煙氣脫硫技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢進行了系統(tǒng)闡述。

【關(guān)鍵詞】 燃煤電廠 煙氣脫硫技術(shù) 現(xiàn)狀 發(fā)展趨勢

1 燃煤電廠煙氣脫硫的原理分析

煙氣脫硫的主要方法有干法煙氣脫硫、半干法煙氣脫硫和濕法煙氣脫硫?；瘜W(xué)反應(yīng)的酸、堿中和反應(yīng)是煙氣脫硫的基本原理。煙氣中的酸性物質(zhì)二氧化硫通過與堿性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，生成亞硫酸鹽或者硫酸鹽，從而將煙氣中的硫脫除。

2 目前已開發(fā)應(yīng)用的燃煤電廠煙氣脫硫技術(shù)

2.1 石灰石/石膏法

本法中采用的堿性脫硫劑為石灰石原漿液。工作原理為：在吸收塔內(nèi)對燃煤產(chǎn)生的SO2煙氣進行噴淋洗滌同時向吸收塔的漿液中鼓入空氣，送入吸收塔的吸收劑（石灰石漿液）與進入吸收塔的煙氣充分混合接觸，煙氣中的二氧化硫（SO2）與吸收劑漿液中的碳酸鈣以及鼓入空氣中的氧氣產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，生成二水硫酸鈣（石膏）；脫硫后的煙氣再經(jīng)過除霧器除去霧滴經(jīng)煙囪排入大氣。

石灰石/石膏法的主要裝置有：脫硫劑的制備裝置、吸收塔和脫硫后廢棄物處理裝置。其中吸收塔是關(guān)鍵性的設(shè)備。

石灰石/石膏法存在以下優(yōu)點：原料來源豐富、價格低廉且便于運輸與保存，煤種適用范圍廣，相對高的脫硫效率，大于90%的吸收劑利用率，可達90%以上的設(shè)備運轉(zhuǎn)率，技術(shù)相對成熟等。次方法也存在著一定的缺點，如：高的初期投資的費用、較高的運行成本、 復(fù)雜的系統(tǒng)管理操作、較為嚴(yán)重的磨損腐蝕現(xiàn)象等，另外，脫硫產(chǎn)生的副產(chǎn)物即石膏銷路有限，不易處理。

2.2 電子束氨法煙氣脫硫技術(shù)

本方法的工作原理是：對煙氣進行高能電子束輻照，將煙氣中的SO2轉(zhuǎn)化成硫酸銨。

該技術(shù)的工業(yè)流程為煙氣降溫增濕、加氨、電子束輻照和副產(chǎn)物收集的過程。其工藝裝置主要是冷卻塔、反應(yīng)器、副產(chǎn)物收集裝置。大致流程為：冷卻塔調(diào)對一般除塵凈化后的煙氣進行的溫度和濕度的調(diào)節(jié)，即降低煙氣溫度和增大含水量，然后流經(jīng)反應(yīng)器，在反應(yīng)器中，用電子束輻照煙氣使之產(chǎn)生多種活性基團。這些活性基團對煙氣中SO2進行氧化使之形成相應(yīng)的酸。于此同時在反應(yīng)器煙氣的上游噴入的氨反應(yīng)，生成硫酸胺微粒，最后在收集裝置中對副產(chǎn)物進行收集。這些收集到的副產(chǎn)物可以被應(yīng)用在農(nóng)業(yè)和工業(yè)上作為肥料和原料。

電子束氨法煙氣脫硫技術(shù)的優(yōu)點為：投資較低、運行費用低、運行維護簡便易操作、可靠性高等。

2.3 脈沖電暈放電等離子體煙氣脫硫技術(shù)

脈沖電暈放電煙氣脫硫技術(shù)的工作原理是基于反應(yīng)器的電場本身具有很強的除塵功能這一特性。脈沖電源產(chǎn)生的高電壓脈沖加在反應(yīng)器電極上，使反應(yīng)器電極之間產(chǎn)生強電場。部分煙氣分子在強電場的作用下被電離，電離出的電子在強電場的加速下獲得能量成為高能電子。燃煤產(chǎn)生的煙氣分子被這種高能電子激活、裂解和電離，產(chǎn)生OH、O、HO2等多種活性粒子和自由基。在反應(yīng)器里，這些活性粒子和自由基將煙氣中的二氧化硫氧化為高價氧化物，再結(jié)合煙氣中的水形成H2SO4，緊接著注入NH3或其它中和物使之生產(chǎn)（NH4）2SO4的氣溶膠。最后用收塵器對這些氣溶膠進行收集。

該方法的優(yōu)點為：運行裝置簡單、運行成本低、能夠徹底地清除有害污染物、不產(chǎn)生二次污染等。

2.4 煙氣循環(huán)流化床干法煙氣脫硫技術(shù)

該技術(shù)的裝置由吸收塔、除塵器、吸收劑制備系統(tǒng)、物料輸送系統(tǒng)、噴水系統(tǒng)、脫硫灰輸送及存儲系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等構(gòu)成。

其優(yōu)點是：固體吸收劑粒子停留時間長使得與二氧化硫間的傳熱傳質(zhì)交換強烈；脫硫效率較高，對含硫4%以上的高硫煤的脫硫效率能達到90%以上；床料可以循環(huán)利用，與傳統(tǒng)半干法相比，節(jié)省了30%的吸收劑；對鍋爐的負(fù)荷量要求低，一般在30%-100%內(nèi)都能到到脫硫效；所需設(shè)備操作簡單，運行安全可靠；循環(huán)流化床反應(yīng)器結(jié)構(gòu)緊湊，不用占用較大的空間；使用范圍廣，可適用于中小型火力發(fā)電廠；以固態(tài)形式排放的脫硫產(chǎn)物有效避免了對環(huán)境造成的污染。

2.5 粉煤灰煙氣脫硫技術(shù)

粉煤灰煙氣脫硫技術(shù)的工作原理為：在加入粉煤灰后氧化鈣漿液中，增強了漿液的吸收效果。經(jīng)相關(guān)實驗證明從粉煤灰中釋放出的活性硅與氧化鈣漿液進行化學(xué)反應(yīng)，生成的硅酸鈣對二氧化硫有很好的吸收活性?；诖嗽砜蓪崿F(xiàn)對煙氣的脫硫處理。

有研究人員在2012年對某家中小型燃煤電廠應(yīng)用粉煤灰對煙氣進行了脫硫處理。在粉煤灰與氧化鈣比值為4：1-5.5：1時，可以有效地提高脫硫效率，脫硫效率可達48.8%。

2.6 旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法

旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法煙氣脫硫技術(shù)的原理是：利用噴霧干燥的原理，將吸收劑漿液霧化噴入吸收塔。在吸收塔內(nèi)，煙氣中的二氧化硫與吸收劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，同時，吸收劑吸收煙氣中的熱量使將水分蒸發(fā)掉。脫硫反應(yīng)完成后的廢渣以干態(tài)形式排出。

旋轉(zhuǎn)噴霧煙氣反應(yīng)過程包括四個步驟：吸收劑制備→吸收劑漿液霧化→霧粒和煙氣混合，吸收二氧化硫并被干燥→廢渣排出。

旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法的優(yōu)點為：系統(tǒng)運行設(shè)備簡單、投資成本低、運行費用低、占地面積小、運行相當(dāng)安全可靠、煙氣脫硫率可達75%-90%、最終產(chǎn)物易于處理的等。但與濕法相比較脫硫效率略低。

3 我國燃煤電廠煙氣脫硫技術(shù)發(fā)展趨勢分析

隨著科技的進步，近年來我國的燃煤電廠煙氣脫硫技術(shù)也有了相當(dāng)大程度的發(fā)展。國家和政府通過各種渠道加大對煙氣脫硫技術(shù)的研究和開發(fā)，同時也引進了國外發(fā)達國家的一些先進的理論和技術(shù)。

針對我國現(xiàn)存的煙氣脫硫技術(shù)的一些問題，這方面的發(fā)展趨勢應(yīng)向提高脫硫效率、提高脫硫產(chǎn)物的可利用率、降低投資和運行成本、減少對環(huán)境造成二次污染等方向發(fā)展。當(dāng)前國內(nèi)和國外應(yīng)用的脫硫技術(shù)都是基于化學(xué)技術(shù)，未來可考慮用生物法和微生物法對煙氣實行脫硫處理。

4 結(jié)語

總體來看，我國的燃煤電廠煙氣脫硫技術(shù)受到越來越多研究機構(gòu)的關(guān)注，技術(shù)也多種多樣。在實際工作中，我們要現(xiàn)有方法的進行不斷的改進和革新，這樣才能促進我國燃煤電廠煙氣脫硫技術(shù)的前進和發(fā)展。

參考文獻

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