關(guān)于燃煤電廠脫硫技術(shù)及脫硫工藝選擇探討

李萍 李曉鵬

（山東智和信能源科技有限公司 山東濟(jì)南 250000）

關(guān)于燃煤電廠脫硫技術(shù)及脫硫工藝選擇探討

李萍 李曉鵬

（山東智和信能源科技有限公司 山東濟(jì)南 250000）

煙氣脫硫技術(shù)具有成本低、處理能力高、效率高的優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于燃煤電廠、燃煤電廠通過煙氣脫硫技術(shù)的應(yīng)用控制二氧化硫的排放量。煙氣脫硫技術(shù)有多種類型，不同的煙氣脫硫技術(shù)具有不同的特點，燃煤電廠應(yīng)結(jié)合企業(yè)的實際生產(chǎn)和經(jīng)營，選擇合適的煙氣脫硫技術(shù)，最大限度地控制二氧化硫的排放，提高燃煤電廠的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會效益。

燃煤電廠；脫硫技術(shù)；工藝選擇

1 燃煤電廠煙氣脫硫技術(shù)的一般情況

1.1 國外電廠煙氣脫硫技術(shù)的發(fā)展概述

在21世紀(jì)初期階段，燃煤電廠煙氣脫硫技術(shù)產(chǎn)生。人們花費(fèi)了將近20年的時間對這一技術(shù)進(jìn)行研究。一些工業(yè)發(fā)達(dá)的國家內(nèi)，燃煤電廠煙氣脫硫技術(shù)裝置的應(yīng)用發(fā)展速度較快，例如，部分西歐國家以及美國等，均投入了大量的人力、物理和財力進(jìn)行燃煤電廠煙氣脫硫技術(shù)的研究和開發(fā)，并形成了自身獨(dú)有的特點。

1.2 國內(nèi)電廠煙氣脫硫技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

當(dāng)下，我國對這項技術(shù)的投資還難以達(dá)到發(fā)達(dá)國家的水平，此外，我國對這項技術(shù)的研究始終處于摸索階段，對二氧化硫的治理方面起步太晚，所以，部分國內(nèi)的燃?xì)怆姀S在實施煙氣脫硫過程中，其裝置只能對很小的煙氣量進(jìn)行處理，技術(shù)不夠成熟，大多數(shù)電廠實施煙氣脫硫時也是實驗形式，或者將國外技術(shù)進(jìn)行引進(jìn)。

2 燃煤電廠煙氣脫硫工作原理

據(jù)環(huán)保部門的資料顯示，2014年我國燃煤電廠的二氧化硫排放量超過1500萬t，煤炭消耗量約9.3億t。當(dāng)前，燃煤電廠排放二氧化硫主要分為三個階段：燃燒前、燃燒中和燃燒后，而燃燒后階段的脫硫是燃煤電廠控制二氧化硫排放量最有效的方式，這種脫硫技術(shù)在國外很多發(fā)達(dá)國家應(yīng)用也比較廣泛。燃煤電廠煙氣脫硫工作原理主要是利用堿性物質(zhì)和酸性物質(zhì)發(fā)生中和反應(yīng)，二氧化硫是酸性物質(zhì)，和堿性物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后生成硫酸鹽或者亞硫酸鹽，以此從煙氣中脫除二氧化硫。

3 燃煤電廠煙氣脫硫技術(shù)分析

3.1 濕法煙氣脫硫技術(shù)

（1）石灰石-石膏法。石灰石-石膏法工藝是世界上應(yīng)用最廣泛的一種脫離技術(shù)，在日本、美國等國家火力電廠煙氣脫硫裝置約90％采取該工藝。其原理是利用二氧化硫與碳酸鈣及氧氣進(jìn)行氧化反應(yīng)生成硫酸鈣，硫酸鈣飽和析出，濃縮、脫水后排放到指定地點，通過循環(huán)泵反復(fù)循環(huán)使吸收劑利用效很高，脫硫率可大于95％。主要特點，技術(shù)普及率高市場占有率95％，運(yùn)行可靠技術(shù)成熟度高；脫硫效率好超過95％，鈣硫比較低可到1.02～1.03；機(jī)組負(fù)荷變化適用范圍廣，可滿足機(jī)組15～100％負(fù)荷變化范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行，建議用于大中型新建或改造機(jī)組；副產(chǎn)品純度高，可生產(chǎn)高純度石膏，進(jìn)一步降低脫硫成本；對煤含硫率要求低1～3％含硫率都能夠適應(yīng)，實用性較強(qiáng)。

（2）海水洗滌法。即海水堿度來對煙氣進(jìn)行脫硫處理，處理時將煙氣通入到吸收塔內(nèi)部，利用大量海水進(jìn)行噴流洗滌，除去煙氣中含有的SO2，最后對凈化處理后的煙氣進(jìn)行除霧、升溫由煙囪排出。

3.2 爐內(nèi)噴鈣后增濕活化法

處理第一階段，選擇石灰石粉作為吸收劑，利用壓縮空氣將其噴入到爐膛850～1150℃溫度區(qū)域，受熱分解后生成CaO與CO2，并且CaO可以與CO2反應(yīng)生成亞硫酸鈣，最終被氧化成為CaSO4。此類反應(yīng)需要在氣固兩相中完成，受傳質(zhì)過程限制，反應(yīng)速度緩慢，實際上吸收劑能夠利用效率十分有限。第二階段，選擇霧狀方式將增濕水噴入尾部增濕活化反映其內(nèi)，使其與將內(nèi)部未發(fā)生反應(yīng)的CaO發(fā)生反應(yīng)，最終生成Ca（OH）2，并與煙氣中硫發(fā)生二氧化硫反應(yīng)。

3.3 煙氣循環(huán)硫化床法

此種方法選擇用干態(tài)消石灰粉為吸收劑，處理時將鍋爐排出未處理的煙氣通入到吸收塔內(nèi)，在進(jìn)入時需要通過吸收塔細(xì)部文丘里裝置，會與吸收劑粉末相互混合，兩者之間產(chǎn)生距離摩擦形成流化床。然后向其中噴入均勻水霧，來進(jìn)行降溫，同時吸收劑會與煙氣內(nèi)SO2反應(yīng)生成CaSO3與CaSO4。脫硫處理后攜帶大量固體顆粒的煙氣會從吸收塔定排出，然后進(jìn)入到除塵器進(jìn)行處理，最終可以將固體顆粒分離出來，返回到吸收塔內(nèi)重新利用。

3.4 脫硫新工藝——煙氣生物脫硫

（1）二氧化硫吸收

對二氧化硫進(jìn)行洗滌主要是利用碳酸氫鈉沖溶液制作成洗滌液。對二氧化硫進(jìn)行吸收時的方程為：SO2+Na++HCO3-→HSO3-+Na++CO2。

因為煙氣中含有氧元素，并且有由亞硫酸鹽氧化而成的硫酸鹽，其生成公式為：

在中溫條件下和常壓的條件下，硫酸鹽和亞硫酸鹽在反應(yīng)器中使其還原為硫化物，最后使其氧化成具有一定價值的副產(chǎn)物單質(zhì)硫。

（2）硫酸鹽還原

BioDeSOx在第一反應(yīng)過程中屬于亞硫酸鹽和硫酸鹽的厭氧還原生成的硫化物。其反應(yīng)公式為：

這一公式中的COD是硫酸鹽還原菌完成后，還原反應(yīng)所需要的厭氧環(huán)境，其被稱為外加碳源，也就是“電子供體”。

（3）硫化反應(yīng)的公式如下：

反應(yīng)過程中的單質(zhì)硫和堿同時產(chǎn)生反應(yīng)。在硫酸還原反應(yīng)過程中，利用再生氫氧根，進(jìn)而產(chǎn)生二氧化碳，使碳酸氫鹽堿度量得到保障。

（4）最后，利用所形成的單質(zhì)硫?qū)Φ矸圻M(jìn)行分離，使含有再生堿液的上氫液回到洗滌塔中，利用其吸收煙氣中硫氧化物。

4 脫硫工藝選擇方法探討

脫硫工藝有很多種，對于具體的燃煤電廠而言，其在選擇脫硫工藝時除了需要參考相關(guān)的技術(shù)指標(biāo)外，還必須懂得運(yùn)用一些科學(xué)的選擇方法，以確保最終選擇的脫硫工藝具有良好的適用性。脫硫工藝的選擇方法主要包括以下幾種：

4.1 專家會議法

通過專家開會討論的方式來確定最佳的脫硫工藝方案。

4.2 層次分析法

將脫硫工藝的選擇因素進(jìn)行分層，并根據(jù)實際情況對每種因素附加權(quán)重，以確保最終所選工藝方案的合理性和適用性。

4.3 灰色綜合評價

利用系統(tǒng)分析方法，對脫硫工藝進(jìn)行半定性半定量的評價。

5 結(jié)束語

隨著國家對清潔能源的發(fā)力扶持發(fā)展，火電廠應(yīng)提升自身硬件技術(shù)設(shè)施等方面來降低有害物質(zhì)的排放同時實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的提升，選擇適當(dāng)?shù)募夹g(shù)是實現(xiàn)效益的前提。本文結(jié)合四種廣泛應(yīng)用的煙氣脫硫技術(shù)，為電廠煙氣脫硫技術(shù)的選擇提供參考依據(jù)。

[1]唐志軍.電廠煙氣脫硫脫硝技術(shù)的研究發(fā)展論述[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2015（11）：22+25.

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