燃煤火電廠煙氣脫硫技術(shù)的研究與應(yīng)用

摘 要：由于社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展不斷加快，我國燃煤火電廠也逐漸建立起產(chǎn)業(yè)體系，燃煤火電廠在生產(chǎn)的過程當(dāng)中會(huì)導(dǎo)致大量的二氧化硫?yàn)橹鞯牧蚧镞@種有害的氣體產(chǎn)生，不僅對于環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，同時(shí)還會(huì)對于人們的生活環(huán)境、身體健康造成十分嚴(yán)重的影響。因此，文章主要分析研究了燃煤火電廠煙氣脫硫技術(shù)，并介紹了其應(yīng)用情況，可作為火電廠新建或改造脫硫裝置時(shí)的參考。

關(guān)鍵詞：燃煤火電廠；煙氣脫硫；技術(shù)應(yīng)用

燃煤火電廠在生產(chǎn)發(fā)電時(shí)煙氣中將產(chǎn)生二氧化硫、氮氧化物、煙塵等大量有毒有害氣體，對火電廠周邊生態(tài)環(huán)境、人員健康、農(nóng)業(yè)種植、旅游等帶來嚴(yán)重影響，需在火電機(jī)組建設(shè)的同期加裝低氮燃燒器、脫硝、除塵、脫硫裝置等環(huán)保設(shè)施，降低煙氣中有毒有害氣體的排放量。下面對燃煤火電廠煙氣脫硫技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的研究，并且詳細(xì)闡述該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用。

1 脫硫技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

火電廠煙氣脫硫技術(shù)最早從國外引進(jìn)，隨著近年來我國科技的發(fā)展和對環(huán)保技術(shù)的研究，環(huán)保技術(shù)趨于成熟。我國現(xiàn)在所有燃煤火電廠機(jī)組均使用脫硫裝置，煙氣脫硫技術(shù)主要是采用成熟的石灰石-石膏法，還有的燃煤火電廠應(yīng)用的脫硫技術(shù)為煙氣循環(huán)流化床法和海水脫硫等方法。由于經(jīng)濟(jì)社會(huì)不斷加快發(fā)展，以及國家乃至全球?qū)τ谌济夯痣姀S的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，促進(jìn)了環(huán)保事業(yè)的迅速發(fā)展，使其更加朝著專業(yè)化、成熟化的方向發(fā)展，還有就是國內(nèi)有關(guān)環(huán)保工程公司也已經(jīng)完全掌握國外引進(jìn)的煙氣脫硫技術(shù)，使脫硫技術(shù)日益逐漸興起。

2 燃煤火電廠煙氣脫硫技術(shù)應(yīng)用

2.1 石灰石-石膏法煙氣脫硫技術(shù)

石灰石-石膏法是現(xiàn)在全球范圍內(nèi)最為先進(jìn)、最成熟、應(yīng)用最為廣泛的煙氣脫硫技術(shù)，此技術(shù)使用石灰石吸收在煙氣當(dāng)中的二氧化硫，形成半水狀的亞硫酸鈣，通過氧化生成石膏，擁有脫硫效率高，吸收劑擁有較高的反應(yīng)速率，現(xiàn)在脫硫效率能夠達(dá)到百分之九十八以上。但是也有一定的缺點(diǎn)，一方面是運(yùn)行成本較高，主要是運(yùn)行能耗約為1%廠用電、脫硫劑購置費(fèi)用約為100元/噸；另一方面就是系統(tǒng)腐蝕磨損嚴(yán)重，導(dǎo)致檢修維護(hù)費(fèi)用高；再就是副產(chǎn)品石膏的綜合利用存在一定局限，給石膏的正常處置造成一定影響。

化學(xué)反應(yīng)方程式：

石灰法：SO2+CaO+1/2H2O→CaSO3·1/2H2O

石灰石法：SO2+CaCO3+1/2H2O→CaSO3·1/2H2O+CO2

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-石膏法煙氣脫硫招聘工藝流程。

2.2 尾部增濕活化煙氣脫硫技術(shù)

尾部增濕活化煙氣脫硫技術(shù)是由芬蘭的公司在上世紀(jì)八十年代的時(shí)候開發(fā)，還可以稱作是干法煙氣脫硫，屬于一項(xiàng)優(yōu)秀的聯(lián)合脫硫技術(shù)，脫硫率能夠達(dá)到70%左右，擁有成本較低以及方便改造等優(yōu)勢，但因脫硫效率較低，加之近年來污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，特別是國家“十三五”期間超低改造的相關(guān)要求，這種技術(shù)已經(jīng)不能滿足排放標(biāo)準(zhǔn)要求，已被淘汰。

化學(xué)反應(yīng)方程式：

CaCO2→CaO+CO2

CaO+SO2→CaSO2

2.3 煙氣循環(huán)流化床干法煙氣脫硫技術(shù)

煙氣循環(huán)硫化床系統(tǒng)主要是吸收塔和除塵器以及噴水系統(tǒng)等一系列的系統(tǒng)構(gòu)成，主要特點(diǎn)就是固體吸收劑粒子擁有較長的停滯時(shí)間，和二氧化硫之間的傳熱傳質(zhì)交流較多，擁有較高的脫硫效率。對于高硫煤，含有超過4%的硫，也可以實(shí)現(xiàn)超過89%的脫硫率。因?yàn)榇擦涎h(huán)使用，進(jìn)而提升了吸收劑的利用效率，在同樣的脫硫效率條件下，和以往半干法相比，吸收劑能夠減少35%使用量，鍋爐負(fù)荷在30%到100%之間波動(dòng)時(shí)，脫硫的效果依然能達(dá)到設(shè)計(jì)值。而且操作流程簡單、運(yùn)行穩(wěn)定、反應(yīng)溫度低，結(jié)構(gòu)布置比較緊湊，循環(huán)硫化床反應(yīng)器不用占用較大的空間，脫硫產(chǎn)生的物質(zhì)以固態(tài)的形式排出，沒有石灰石漿液制備系統(tǒng)，對于整改工程的電除塵器不需要進(jìn)行整改。循環(huán)流化床比較適合在中型或者是小型的活力發(fā)電廠還有有關(guān)產(chǎn)業(yè)的燃煤系統(tǒng)上面安裝應(yīng)用。

化學(xué)反應(yīng)方程式：SO2+Ca（OH）2+H2O=CaSO3+2H2O

2.4 煙氣循環(huán)硫化床脫硫技術(shù)

這種技術(shù)當(dāng)中使用的脫硫劑主要是石灰粉，原理就是把進(jìn)入脫硫塔中的煙氣和添加消石灰接觸，使其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將二氧化硫?yàn)橹鞯牧蚧锩摮?。煙氣循環(huán)硫化床脫硫技術(shù)在全部程序均不需要加熱，而且脫硫塔在低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候還能保持住良好的工作狀態(tài)，系統(tǒng)還設(shè)置了凈煙程序，確保塔中煙氣流量具有穩(wěn)定性?，F(xiàn)在有些化工廠自備電廠在引進(jìn)的前提下開發(fā)了一項(xiàng)使用鍋爐煙道當(dāng)作反應(yīng)器的一起，擁有工藝簡單和使用面積較小的優(yōu)勢，因此被更多區(qū)域用來進(jìn)行垃圾焚燒時(shí)的煙氣凈化。

化學(xué)反應(yīng)方程式：SO2+Ca（OH）2+H2O=CaSO3+2H2O

我國在1961年就開始了對煙氣脫硫技術(shù)的研究，但目的是為了防止鍋爐尾部受熱面的低溫腐蝕。1986年燃煤二氧化硫污染技術(shù)被我國列為重點(diǎn)研究課題，60多個(gè)高校、科研和生產(chǎn)單位先后對脫硫工藝進(jìn)行了研究以及實(shí)驗(yàn)。如清華大學(xué)、中綠公司、東南大學(xué)等。東南大學(xué)熱能工程研究所用干消化石灰粉末作脫硫劑在變速循環(huán)流化床進(jìn)行了脫硫?qū)嶒?yàn)研究，Ca/S=1.1，在噴入適量水的情況下，脫硫效率達(dá)到了85%。

2.5 海水脫硫技術(shù)

海水脫硫技術(shù)是通過對海水天然成分將煙氣當(dāng)中的二氧化硫脫除干凈，主要原理是把進(jìn)入吸收塔的煙氣當(dāng)中二氧化硫和海水當(dāng)中含有的堿性物質(zhì)進(jìn)行融合后實(shí)現(xiàn)脫硫，這種技術(shù)的應(yīng)用比較適合應(yīng)用于沿海電廠，擁有工藝簡單、投資較少、不會(huì)產(chǎn)生廢棄物，并且脫硫效率較高這些優(yōu)勢。

化學(xué)反應(yīng)方程式：2SO2+O2+2CaCO3=2CaSO4+2CO2

2.6 煙氣氨法脫硫技術(shù)

煙氣氨法脫硫技術(shù)是把一定濃度的氨水當(dāng)作是吸收劑，對于吸收塔當(dāng)中的煙氣中含有的二氧化硫進(jìn)行洗滌，從而達(dá)到凈化煙氣的目標(biāo)。這種脫硫技術(shù)能夠不產(chǎn)生廢棄物，并且擁有極高的脫硫效率。之后相關(guān)公司以這項(xiàng)技術(shù)作為前提條件，開發(fā)出光點(diǎn)半濕法煙氣脫硫技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)在進(jìn)行脫硫的過程中還可以脫硝。

化學(xué)反應(yīng)方程式：

N2+O→+NO

O2+N←NO+O

N+OH←NO+H

2.7 煙氣鎂法脫硫技術(shù)

煙氣鎂法脫硫技術(shù)通常是通過氧化鎂漿液去吸取二氧化硫，進(jìn)而就能夠產(chǎn)生較少的硫酸鎂，擁有脫硫效率較高并且具有較高穩(wěn)定性，不會(huì)造成阻塞的情況，同時(shí)投資較低，工藝不是十分繁瑣這些優(yōu)勢，所以該項(xiàng)技術(shù)得到火電廠有一定的應(yīng)用。

化學(xué)反應(yīng)方程式：

MgO+H2O=Mg（OH）2

Mg（OH）2+SO2=MgSO3+H2O

MgSO3+H2O+SO2=Mg（HSO3）2

MgSO3+1/2O2=MgSO4

隨著工業(yè)現(xiàn)代化程度的提高，我國環(huán)境問題變得越來越嚴(yán)重。SO2的排放量不斷增大，中國二氧化硫排放總量已居世界第一，超出大氣環(huán)境容量的80%以上，西南、華南等地出現(xiàn)大面積的酸雨，酸雨區(qū)面積約占國土面積的1/3，已成為繼北美、歐洲之后的世界第三大酸雨區(qū)。為控制以SO2排放為主造成的酸雨污染的惡化趨勢，我國新的大氣污染防治法已頒布，二氧化硫排放收費(fèi)制全面推行，研究、開發(fā)、推廣應(yīng)用各種脫硫技術(shù)已勢在必行。

3 燃煤火電廠煙氣脫硫技術(shù)開發(fā)主要內(nèi)容

（1）對于我國的鎂資源要進(jìn)行充分的利用，研究開發(fā)較高效率的氧化鎂煙氣脫硫技術(shù)。（2）研究開發(fā)出能夠適用于鋼鐵行業(yè)的煙氣脫硫技術(shù)。（3）進(jìn)行針對脫硫副產(chǎn)物處理方面的研究。（4）對于脫硫和脫硝一體化技術(shù)要進(jìn)行深入的研究。（5）研究出成本較低的吸收劑。

4 結(jié)束語

文章通過對燃煤火電廠煙氣脫硫技術(shù)研究和應(yīng)用的進(jìn)一步闡述，使我們了解到我國燃煤火電廠脫硫技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，對于通過選取一種工藝簡單、效率較高的脫硫技術(shù)去除燃煤火電煙氣當(dāng)中的有毒有害氣體，有著十分積極的作用，因此，希望通過文章的闡述能夠給燃煤火電廠脫硫技術(shù)應(yīng)用方面提供一定的幫助。

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