燃煤電廠脫硫與環(huán)保探討

黎嘉慧　樊樂(lè)　易婕

摘 要：隨著高新科技的不斷發(fā)展，人們對(duì)能量的需求越來(lái)越大，據(jù)統(tǒng)計(jì)"十一五"末期全國(guó)火電廠的裝機(jī)容量相比較于"十五"的末期翻了一倍。我國(guó)是一個(gè)產(chǎn)煤大國(guó)，目前，全國(guó)的發(fā)電站依然是以燃煤火力發(fā)電為主，國(guó)內(nèi)的很多的煤礦之中含有大量的硫化物和氧化物，如果不對(duì)煤炭進(jìn)行脫硫處理，會(huì)給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)巨大的污染，影響人與自然環(huán)境的構(gòu)建。文章就國(guó)內(nèi)國(guó)外的脫硫技術(shù)進(jìn)行闡述、比較和分析，并對(duì)干法脫硫技術(shù)、半干法脫硫技術(shù)、濕法脫硫技術(shù)法脫硫三種脫硫方法。對(duì)這種煤炭硫元素的萃取方法進(jìn)行綜合的分析和探討，最終得出濕法脫硫是最適合煤炭進(jìn)行脫硫的方法，且這種方法能夠有效的降低生產(chǎn)的成本，且用石灰石-石膏濕法脫硫工藝的效率極高，反應(yīng)速率也是相當(dāng)?shù)母撸晃覈?guó)大多數(shù)的煤電企業(yè)所采用。此方法的副產(chǎn)物為脫硫石膏，與普通的石膏相比無(wú)論在物理性質(zhì)還是化學(xué)性質(zhì)方面都是極為類(lèi)似的，可以被合理的利用。但是，我國(guó)目前的濕法脫硫技術(shù)依然存在很多問(wèn)題，比如脫硫效率低、脫硫石膏利用率低等問(wèn)題，還有很大的提升空間。

關(guān)鍵詞：燃煤電廠；脫硫；環(huán)保；濕法脫硫

中圖分類(lèi)號(hào)：TM621.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）29-01179-02

1 概 述

隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)，人們的生活節(jié)奏越來(lái)越快，人們對(duì)電的需求量也越來(lái)越高，在我國(guó)發(fā)電普遍采用燃煤火力發(fā)電。2012年，全國(guó)發(fā)電機(jī)總裝機(jī)容量為11.47億kW，其中，火電裝機(jī)8.20億kW；全國(guó)的絕大多數(shù)的電量的供應(yīng)都是燃煤發(fā)電所產(chǎn)生的，在保持相同發(fā)電量的同時(shí)為了減少煤炭的消耗，就需要充分提高煤炭的燃燒效率降低煤炭的熱量的損耗。然而，我國(guó)的大部分煤礦行脫硫處中均含有大量的硫和其他雜質(zhì)，如果不對(duì)煤進(jìn)理，燃煤產(chǎn)生的煙氣中會(huì)含有二氧化硫、NOx、CO2以及其他有毒氣體。從2005～2010年，我國(guó)的電力二氧化硫排放量占到了二氧化硫總排放量的近50%，如圖1所示。二氧化硫是國(guó)家嚴(yán)格控制排放的有毒氣體，如果進(jìn)入大氣會(huì)產(chǎn)生酸雨、顆粒物、污染水源、污染地下水等嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題，所以燃煤電力發(fā)電必須進(jìn)行脫硫處理。本文將詳細(xì)闡述主要的脫硫技術(shù)，比如石灰石-石膏濕法脫硫，海水脫硫，氨水脫硫等。

2 脫硫技術(shù)簡(jiǎn)述

2.1 干法、半干法、濕法脫硫技術(shù)

一般來(lái)說(shuō)，脫硫方法是以脫硫劑進(jìn)入脫硫系統(tǒng)的水溶狀態(tài)來(lái)進(jìn)行分類(lèi)的，總體可分三類(lèi)，即干法、半干法和濕法三種。

其中，煤炭的脫硫的技術(shù)方法有著極高的化學(xué)反應(yīng)的要求，干法脫硫技術(shù)是指利用不同狀態(tài)和不同形態(tài)的液體與固體的相性催化劑來(lái)對(duì)煤炭中的硫元素進(jìn)行大范圍的吸附，從而去除煤炭中的硫元素。與其他的方法相比較，煤炭干法脫硫技術(shù)有著巨大的成本和形式控制的優(yōu)勢(shì)，操作簡(jiǎn)單，流程簡(jiǎn)單，無(wú)污染等。半干法脫硫方法是指在在巨大的溶液的池塘中用破碎的石灰和其他的介質(zhì)的漿液進(jìn)行充分的混合然后與煤炭發(fā)生置換反應(yīng)，在高溫高壓的條件下進(jìn)行蒸發(fā)處理。常用的技術(shù)有噴霧置換和半干化的置換。半干法的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的，沒(méi)有過(guò)多的廢棄物，操作簡(jiǎn)單，反應(yīng)效率高等。

濕法置換的脫硫方法也有著較大的應(yīng)用的空間，混合漿液是催化的反應(yīng)催化劑，與煤炭的廢氣的煙霧進(jìn)行充分的反應(yīng)。主要是鈣和硫不同程度的比例置換而已；當(dāng)鈣硫比例為1時(shí)，脫硫效率能達(dá)到90%以上，所以濕法是應(yīng)用最為廣泛的一種脫硫方法，特別適合大型的燃煤電力發(fā)電廠。我國(guó)燃煤電力發(fā)電廠采用的脫硫方法與所占比例，見(jiàn)表1。從表1可以看出，92%的脫硫技術(shù)采用的都是石灰石-石膏濕法。

2.2 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有脫硫技術(shù)綜述

2.2.1 石灰石-石膏濕法脫硫

石灰因其價(jià)格低廉切分布廣泛，是理想的脫硫劑，石灰石-石膏脫硫方法中，煙氣中的二氧化硫與石灰石漿液發(fā)生的反應(yīng)如下：

石灰石-石膏脫硫法對(duì)煤種的適應(yīng)性極廣，無(wú)論硫含量多少，一般脫硫率都能達(dá)到90%以上。其產(chǎn)物脫硫石膏與天然二水石膏無(wú)論在組成、性質(zhì)、脫水性質(zhì)都相同，其中，脫水石膏的分解情況，如圖2所示。

2.2.2 氨法脫硫工藝

本方法采用氨水作為吸收劑，并在脫硫的同時(shí)產(chǎn)生硫酸銨化肥。

燃煤煙氣經(jīng)除塵后二次冷卻溫度降至90～100 ℃，預(yù)洗滌器洗去HCl和HF，這時(shí)煙氣溫度已經(jīng)降至80 ℃以下。液滴分離器將氣液分離，煙氣進(jìn)入前置洗滌器，煙氣中的二氧化硫與氨水反應(yīng)被吸收除去。再次經(jīng)過(guò)液滴分離器，殘留的煙氣再一次經(jīng)過(guò)氨水的吸收和洗滌，經(jīng)過(guò)這個(gè)階段后，95%的二氧化硫都能被除去，最終煙氣溫度降至50 ℃。

由于煙氣溫度過(guò)低，所以必須進(jìn)行二次加熱至70 ℃以上才能排放。氨氣脫硫法共能產(chǎn)生約30%的硫酸銨溶液，可制成硫酸銨化肥，變廢為寶。其中，美國(guó)，德國(guó)均有燃煤電廠使用氨氣法脫硫。

2.2.3 海水脫硫法

海水含有較高濃度地氯化納、硫酸鹽、可溶性碳酸鹽，總體呈堿性，是很強(qiáng)的中和劑，可以有效的吸收二氧化硫。

煙氣在吸收塔內(nèi)，被噴淋出的大量海水吸收、洗滌去除二氧化硫，與氨氣法相同，但是海水法的脫硫煙氣也因?yàn)闊煔鉁囟冗^(guò)低而無(wú)法排放，必須經(jīng)過(guò)二次加熱。

海水資源價(jià)格低廉、分布廣泛，可以說(shuō)取之不盡用之不竭，且海水脫硫法的工藝簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠，也不會(huì)產(chǎn)生堵塞、結(jié)垢等問(wèn)題，反應(yīng)后的海水經(jīng)過(guò)一定的簡(jiǎn)單處理就可以排入大海，不需要設(shè)置專(zhuān)門(mén)的處理場(chǎng)。其脫硫效率可達(dá)90%以上，但是其對(duì)地域要求比較高，需要在靠海邊、擴(kuò)散條件好的地方。

3 影響脫硫效率的主要因素

脫硫效率是由多方面因素決定的，其中影響脫硫效率的主要因素有：煙氣流速、煙氣中的SO2濃度、石灰石漿液的品質(zhì)和數(shù)量、PH值、含氧量、鈣和硫的比例、工藝水質(zhì)、煙塵濃度、煙氣溫度。

4 脫硫石膏的綜合利用

“十一五”提出了大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的策略方針，如何變廢為保，如何從煙氣中得到的石膏獲得利潤(rùn)，成為了脫硫工程師面臨的新問(wèn)題。2007年，CCTV年度經(jīng)濟(jì)人物--白云峰，即是從煙氣中撈到了自己的第一桶金。2005～2010年之間全國(guó)脫硫石膏產(chǎn)液量與脫硫石膏綜合利用量，可以看出綜合利用量乘逐年上升趨勢(shì)，如圖3所示。

日本對(duì)脫硫石膏的利用竟達(dá)到了100%，見(jiàn)表2。眾所周知，日本疆土狹小，礦產(chǎn)資源有限，所以高度重視資源的利用和多次利用。約85%用于石膏板，剩下的部分用于水泥。從圖2可以估算我國(guó)2012年，脫硫石膏的利用率大約為72%，遠(yuǎn)低于日本和歐洲。如何提升脫硫石膏的綜合利用率，將成為將來(lái)面臨的新挑戰(zhàn)。

5 結(jié) 語(yǔ)

隨著人口的不斷的增長(zhǎng)和社會(huì)產(chǎn)業(yè)規(guī)模的不斷的擴(kuò)大，人們對(duì)電力的需求也會(huì)越來(lái)越大。我國(guó)作為一個(gè)發(fā)展中國(guó)家，且擁有大量的煤礦，目前，全國(guó)的發(fā)電站依然是以燃煤火力發(fā)電為主，而我國(guó)很多煤礦中含有大量的硫和雜質(zhì)，燃燒會(huì)產(chǎn)生二氧化硫、NOx、CO2以及其他有毒氣體，如果直接的排放到外部的環(huán)境之中，會(huì)給人類(lèi)社會(huì)和自然環(huán)境造成巨大的污染，給人類(lèi)帶來(lái)各種疾病。所以燃煤發(fā)電必須經(jīng)過(guò)脫硫處理，本文論述了三種脫硫方法，即干法、半干法和濕法。其中，濕法由于其具有效率高、反應(yīng)快等明顯優(yōu)勢(shì)被廣泛采用，我國(guó)超過(guò)90%的脫硫技術(shù)采用都是石灰石-石膏脫硫方法，其副產(chǎn)物脫硫石膏可以進(jìn)行二次利用。

但是，我國(guó)目前的濕法脫硫技術(shù)依然存在很多問(wèn)題，比如脫硫效率低、脫硫石膏利用率低等問(wèn)題，還有很大的提升空間。

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