火力发电厂脱硫工艺分析

摘要：本文作者简单介绍了火力发电厂（以下简称火电厂）烟气脱硫技术的一般情况，分析了当前几种比较成熟的脱硫工艺，供同行参考。

关键词：火电厂；脱硫；工艺；分析

中图分类号：TM621 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）

前言：

二氧化硫是地球大气中的主要污染物之一，是衡量大气是否遭到污染的重要指标。世界上有很多城市发生过二氧化硫危害的严重事件，二氧化硫对人类的健康、动植物生长、工农业生产甚至生态系统都会造成很大危害。目前，中国已成为全球最大的二氧化硫排放国之一，据国家环境保护部公布的数据显示，2011 年1月～ 6 月，我国二氧化硫排放总量1114.1万吨，其中绝大多为工业排放。因此，控制工业二氧化硫排放已成为社会和经济可持续发展的迫切需求，势在必行。我国《大气污染防治法》第三十条也规定“新建、扩建排放二氧化硫的火电厂和其他大中型企业，超过规定的污染物排放标准或者总量控制指标的，必须建设配套脱硫、除尘装置或者采取其他控制二氧化硫排放、除尘的措施。”因此，找到一条适合企业的科学合理的烟气脱硫方式就显得至关重要。

当前，火电厂烟气脱硫问题是人们所重点关注环境治理问题之一，同时这也是我国环境保护的艰巨任务之一。文章中将以火电厂脱硫系统调试运行情况以及手头现有资料为蓝本，对火电厂烟气脱硫技术及一些脱硫工艺进行阐述。

1．火电厂烟气脱硫技术的一般情况

1.1 国外火电厂烟气脱硫技术的发展概述

早在上世纪60年代，人们在针对烟气脱硫进行了深入研究的基础上，一些工业发达的国家诞生了世界上最早的火电厂烟气脱硫技术。发展到近些年来，发电厂烟气脱硫装置的应用和发展更是有了显著之进步。特别是日本、美国和西欧一些国家都纷纷加大了人力、物力、财力的投入，重点对工业生产所排放的尾部烟气脱硫技术进行了研发，各自的脱硫工艺均形成了其自身特点，FGD规模不断扩大，SO2排放已得到有效控制。

具不完全统计，上世纪末，美、日、德、等国已经成功建成的烟气脱硫装置可达数千套。通过这些大量装置的建设，烟气脱硫已经逐步形成了一条产业，其商业化进程也在逐年稳步推进。

1.2 国内火电厂烟气脱硫技术的发展现状

我国在治理二氧化硫的方面起步稍晚，目前我国的烟气脱硫技术是在引进国外先进技术的基础上，特别针对我国国情进行研发和改进的。研发工作主要集中在电力、冶金和化工等部门，并首先在冶金化工部门取得成果。我国火电厂烟气脱硫的研究始于上世纪70年代初，先后研究了亚钠循环法、催化氧化法、典活性炭法、石灰石-石膏法、喷雾干燥法和PAFP法（磷铵肥发）等。但由于经济、技术、环境等各方面原因，上述技术大部分未得到推广。

为加快火电厂烟气脱硫工作，“七五”期间重庆珞璜电厂引进了日本三菱公司两套湿式石灰石—石膏回收法烟气脱硫装置，建成了我国首座大型火电厂烟气脱硫示范工程。目前，在国内脱硫市场上应用的已有石灰石-石膏法、烟气循环流化床法、海水脱硫法等10多种烟气脱硫工艺技术。其中，石灰石-石膏法烟气脱硫技术仍是主流，投运、在建和已经签订合同的火电厂烟气脱硫项目中所占比重达90%以上。以往这些技术大多依赖国外进口， 相当一部分利润也就转手给了国外生产商。这个现象说明，脱硫行业最重要的是控制核心技术。近年来，我国通过自主研发和引进、消化吸收、再创新，火电厂烟气脱硫技术国产化能力已经可以基本满足“十一五”期间二氧化硫减排的需要。目前我国火电厂脱硫所需配套设备和材料已经基本实现国产化，并且已具备一定的可选择性。

1.3 火电厂烟气脱硫技术的几大工艺

目前世界上成熟的并已投入工业应用的烟气脱硫工艺主要有以下几种：

（1）石灰石（石灰）-石膏湿法烟气脱硫；

（2）烟气循环流化床脱硫；

（3）喷雾干燥法脱硫；

（4）炉内喷钙尾部烟气增湿活化脱硫；

（5）海水脱硫；

（6）电子束脱硫等；

以上各种工艺都有着各自的特点，因其工艺原理不同，也有着各异的优缺点和应用条件。

2．几大成熟脱硫工艺的简要介绍

结合我国火电厂具体情况并查阅相关资料，下文将对上述几种成熟的脱硫工艺进行相关说明。

2.1 石灰石-石膏脱硫工艺

这种烟气脱硫技术比较成熟,它是利用石灰石浆液和石灰将烟气中的 SO2除掉。浆液 pH 值和烟气流量的控制是此项工艺的关键所在。此项技术的缺点是：需要较高的运行费用、需要场地堆放处理（石膏无法利用的情况下）、耗费的石灰量或石灰石量比较大、存在酸性废水的二次污染、存在较为严重的设备腐蚀；此项技术的优点是：设备运行比较可靠、工艺较为成熟、脱硫效率高达 90% 以上,为我国火电厂目前广泛推广使用。

2.2 循环流化床反应器脱硫工艺

此种技术是分别把水分与粉状的 Ca(OH)2喷入到循环流化床的反应器里，使得吸收剂被增湿活化，而且可以得到充分的循环利用，同时能使大颗粒的吸收剂被其他粒子碰撞破碎，提供更大的反应面积给脱硫反应。此类工艺的缺点是：增大了灰场的面积，副产品需要废弃，没有什么用处；该工艺的优点是：适用于改造老电厂、占地面积比较小、需要的运行费用和造价较低、脱硫效率高可达 93% 以上。在研究和开发此项技术方面，丹麦的 FLS 公司形成了自身的特点，与我国的国情比较适合，有一定的发展前途。

2.3 喷雾干燥烟气脱硫工艺

该方法是通过将吸收剂浆液雾化后，雾粒与烟气接触并混合，通过液滴的蒸发与SO2发生反应并吸收，吸收后的废渣直接排出。这种方法的主要优点是：脱硫法为干燥的固体，便于处理，工艺能耗低，无废水、无腐蚀，投资与运行费用较湿法低。缺点是：单机容量小，钙硫比较高，废渣回收困难，喷雾较易磨损，石灰系统结构易。

2.4炉内喷钙尾部增湿活化（LIFCA）脱硫工艺

LIFCA脱硫法工艺：将磨细到325目左右的石灰石粉（CaSO3）用气力喷射到锅炉炉膛的上部（炉膛温度为900-1250℃的区域）。CaCO3能迅速分解成氧化钙（CaO）和二氧化碳（CO2），锅炉烟气中的一部分SO2和几乎全部SO3与CaO反应生成硫酸钙，在尾部烟道系统的适当部位设置增湿活化器，使未反应的CaO水合成Ca(OH)2，起到进一步脱硫效果。该工艺与其它工艺比，投资与运行费用最低，系统安装迅速，占地少，无废水排放。缺点是钙硫比较高，仅适用于低硫煤；且易在锅炉尾部积灰，引起锅炉效率降低。

2.5 海水烟气脱硫技术

通常海水呈现碱性，这就使得海水具备了天然的吸收 SO2的能力及酸碱缓冲的能力，经过海水洗涤，烟气中的SO2 就会被海水所吸收，然后再将海水经处理后流回至海里, 这是此项技术的基本原理。我国广东省的西部深圳西部电厂现采用了该项脱硫工艺，但是关于此技术是否会导致海水污染的问题，国家环境保护部门和海洋管理部门目前还持保留意见。

2.6 电子束法烟气脱硫工艺

电子束烟气脱硫的工艺过程大致由：预除尘，烟气冷却，加氨，电子束照射，副产品捕集五道工序组成。烟气首先经锅炉静电除尘器除尘后进入冷却塔进一步除尘，降温和增湿，烟气温度从140℃左右降至60℃左右，此后将一定量的氨气，压缩空气和软水混合喷入反应器进口处，在此与烟气混合，经过高能电子束辐射后，SO2，NOx，在游离基作用下生成H2SO4和HNO3，并进一步与NH3发生化学反应，生成(NH4)2SO4和NH4NO3粉末，部分粉末沉降至反应器底部，通过输送机排出，大部分粉末随烟气一起进入后续的电除尘器，从而被收集下来，洁净的烟气经吸风机升压后进入烟囱排入大气。

它具有以下特点：①能同时脱除烟气中的SO2和NOX。②运行操作简单，维护方便。③是干法过程，无废水废渣。④副产品是以硫酸铵为主含少量硝酸氨构成的有益农业氮肥。⑤投资少运行费用较低，经济性较好，适合在高硫煤地区运用。⑥电子束运行中产生“X”射线在建筑物处、操作室等处辐射剂量率最大为0.3uSV/h，低于国家标准。

3．前景展望

07年7月4日，国家发改委、国家环保总局了《关于开展火电厂烟气脱硫特许经营试点工作的通知》，要求开展火电厂烟气脱硫特许经营试点工作。此前出台的《燃煤发电机组脱硫电价及脱硫设施运行管理办法》规定，现有燃煤机组完成脱硫改造后，其上网电价在现行电价基础上每千瓦时加价1.5分钱。该项规定对脱硫项目的运营奖罚并举，促进了火电企业对脱硫设施运营的重视。同时由于政策的推动，延伸了脱硫公司的业务范围，同时也有利于保证设备安装的质量和设备正常运营。

未来一段时间内，预计我国的SO2排放总量仍将处于增长趋势，面临巨大的减排压力。但通过国家大力推动主要污染物减排、发展新能源、调整能源结构等一系列措施，并借鉴已有的成功减排经验，减排目标一定可以如期实现。

参考文献:

[1] 李玉兰，曹建保．石灰石-石膏湿法脱硫中结垢堵塞等问题的探讨［J］． 企业技术开发: 学术版，2011，28(12)．

[2] 李娟,钱枫,张溱芳.燃煤烟气脱硫添加剂研究[J]环境科学与技术，2010，（S1）.