燃煤电厂烟气脱硫(FGD)与循环经济

【摘 要】随着社会经济的发展，城市化和工业化进程的加速，大量燃料的燃烧、工业废气和尾气的排放，使大气环境质量日趋恶化，二氧化硫在大气污染中居首位，因此，控制二氧化硫的排放是十分必要的。我国是发展中国家，是世界上最大的生产和消费国。同时也承担着巨大的环境压力。所以国家不断加大二氧化硫排放的治理力度，并要求新建电厂都必须配套脱硫装置，以改善环境。基于循环经济，烟气脱硫技术也应该从单一的脱硫，向硫资源的循环利用方向发展。

【关键词】燃煤电厂；烟气脱硫；循环经济；环境污染；脱硫方法

一、燃煤电厂SO2排放现状与危害及应对措施

二氧化硫是大气中主要污染物之一，是衡量大气是否遭到污染的重要标志。二氧化硫进入呼吸道后，因其易溶于水，故大部分被阻滞在上呼吸道，在湿润的粘膜上生成具有腐蚀性的亚硫酸、硫酸和硫酸盐，使刺激作用增强。二氧化硫可被吸收进入血液，对全身产生毒副作用，它能破坏酶的活力，从而明显地影响碳水化合物及蛋白质的代谢，对肝脏有一定的损害。动物试验证明，二氧化硫慢性中毒后，机体的免疫受到明显抑制。二氧化硫可以致癌。二氧化硫还是酸雨的重要来源，酸雨给地球生态环境和人类社会经济都带来严重的影响和破坏。控制SO2的方法分为燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫三类。烟气脱硫是当前应用最广、效率最高的脱硫技术，是控制二氧化硫排放、防止大气污染、保护环境的重要手段。石灰石/石灰―石膏湿法脱硫技术是300MW及以上电厂机组中最广泛采用的脱硫方式，是技术最成熟、应用最多、运行状况最稳定的方法，其脱硫效率在95%以上。

循环经济是一种以资源的高效利用和循环利用为核心，以减量化、再利用、资源化为原则，以低消耗、低排放、高效率为基本特征，符合可持续发展理念的经济增长模式。是对大量生产、大量消费、大量废弃的传统增长模式的根本变革。循环经济的技术体系以代替技术、减量化技术、在利用技术、资源化技术、系统化技术作为支撑。基于循环经济，烟气脱硫技术也应该从单一的脱硫，向硫资源的循环利用方向发展，使烟气成为我国循环经济链中的重要环节

循环经济以可持续发展原则作为基础，即是一种关于社会经济与资源环境协调发展的新理念，又是一种新型的、具体的发展形态和实践模式。将传统的经济增长方式由开环式模式转化为闭环式模式，烟气脱硫技术也应该走出高投入高消耗，低效益的传统模式。脱硫工艺中，长期消耗大量的脱硫剂，对于脱硫剂的反复再生使用，增加其循环率，并对脱硫副产物进行综合利用来降低脱硫的成本，最终达到资源的循环利用。烟气脱硫技术和循环经济之间有着密切的关联，它们在基本特征和原则上具有一致性和相似性。因此，烟气脱硫技术应是循环经济技术支撑的一个层面，是减量化技术、再利用技术、资源化技术、系统技术的一个缩影。

二、石灰石湿法烟气脱硫（FGD）的工艺特点

湿法FGD工艺属于煤燃烧后的脱硫技术，其特点是整个脱硫系统位于空气预热器、除尘器之后，脱硫过程在溶液中进行，脱硫剂和脱硫生成物均为湿态，其脱硫工程反应温度低于露点，所以脱硫后的烟气一般需要再加热才从烟囱排出。湿法FGD过程是气液反应，其脱硫反应速度快，脱硫效率和吸收剂利用率高，运行可靠性高，适合于火力发电厂锅炉排烟脱硫。

三、石灰石湿法烟气脱硫工艺流程

FGD系统采用石灰石作为脱硫吸收剂，石灰石破碎与水混合，磨细成粉状，制成吸收浆液。制备好的吸收剂浆液储存在吸收剂浆罐中，由输送泵送到吸收塔底部浆罐中。

来自锅炉引风机出口的烟气经FGD增压风机提升压头。进入气―气加热器的降温侧，高温原烟气降温后进入吸收塔。排烟通过吸收塔时，烟气中的二氧化硫被喷淋将液所吸收，进入液相（伴随有部分二氧化硫被氧化），烟气在吸收塔内同时被冷却和被水汽饱和。脱硫后的烟气在离开吸收塔之前需同过除雾器除去烟气中夹带的浆体液滴。离开除雾器的清洁、饱和烟气再返回到GGH的加热侧，提升烟温，然后经FGD系统出口烟道，由烟囱排向大气。

吸收二氧化硫浆液落入吸收塔底部反应罐，通过脱硫循环泵与补充的石灰石浆液再次从吸收塔内的喷淋系统喷出，洗剂烟气中的二氧化硫。混合浆液在反应罐中沉淀析出。在石灰石强制氧化工艺过程中，将压缩空气喷入反应罐中，使已吸收的二氧化硫转化成硫酸盐，以石膏形式沉淀析出。

随着烟气中的二氧化硫不断被吸收，反应罐中源源不断的沉淀出固体副产物，因此必须从反应罐中将生成的固体副产物送往脱水系统，以维持物料平衡。

四、FGD脱除SO2的化学反应机理

从烟气脱除SO2的过程在气、液、固三相中进行。石灰石浆液吸收SO2是一个气液传质过程。整个反应过程主要由气态和液态的扩散及伴随化学反应完成，液态中发生的化学反应可加快物质交换速度。因此，脱硫过程是一个复杂的物理、化学过程。用以下化学反应式来描述脱硫过程的一些主要步骤。

气相SO2被液相吸收（石灰石为吸收剂）

SO2（g）+H2O=H2SO3（l） H2SO3（l）=H++HSO3_ HSO3_= H++SO32-

吸收剂溶解和中和反应

CaCO3（s）Ca CO3（l）

CaCO3（l）+ H++ HSO3_Ca2++ SO32-+ H2O+ CO2（g）

SO32-+ H+HSO3_

氧化反应

SO32-+（1/2）O2SO42- HSO3_+（1/2）O2SO42-+ H+

结晶析出

Ca2++ （1/2）H2OCaSO3・（1/2）H2O（s）

Ca2++ SO42-+2H2OCaSO4・2H2O（s）

总反应式

CaCO3+（1/2）H2O+SO2CaSO3・（1/2）H2O+ CO2（g）