1中國燃煤電廠脫硫現(xiàn)狀
目前,中國火電廠煙氣脫硫技術產(chǎn)業(yè)化取得了很大的進展,石灰石一石膏法、煙氣循環(huán)流化床法、海水脫硫法、脫硫除塵一體化法、半干法、爐內(nèi)噴鈣尾部煙氣增濕活化法、活性焦吸附法等技術在火電廠得到很大的推廣與應用。其中, 石灰石一石膏法煙氣脫硫技術應用最為廣泛。據(jù)不完全統(tǒng)計, 已建和在建火電廠的煙氣脫硫項目中, 93 % 以上采用石灰石一石膏濕法脫硫工藝。在實際發(fā)電項目中，有時候不單采用一種脫硫技術，一個電廠會選擇兩種或兩種以后的脫硫技術，從而提高脫硫效率，實現(xiàn)SO2的低排放。
2燃煤電廠脫硫技術的選擇
火電廠脫硫技術的選擇原則： a) 脫硫技術相對成熟，脫硫效率高，能達到環(huán)保控制要求，已經(jīng)得到推廣與應用;b) 脫硫成本比較經(jīng)濟合理;c) 脫硫所產(chǎn)生的副產(chǎn)品是否好處理，最好不造成二次污染，或者具有可回收利用價值;d) 對發(fā)電燃煤煤質(zhì)不受影響;e) 脫硫劑的能夠長期的供應，且價格要低廉。
3燃煤電廠脫硫技術介紹
根據(jù)燃煤發(fā)電過程和階段,脫硫技術分為: 燃燒前脫硫技術、燃燒中脫硫技術和燃燒后煙氣脫硫技術。
3.1燃燒前脫硫
燃燒前脫硫就是在煤炭燃燒發(fā)電之前通過各種方法降低煤炭中的含硫量，降低煤炭硫含量的主要方法有物理洗選煤法、化學洗選煤法、煤的氣化和液化等。其中化學法、煤的氣化和液化技術由于成本高，在燃煤發(fā)電中基本不使用，物理洗選煤法最經(jīng)濟，應用最廣泛，但只能脫無機硫。電煤在燃燒發(fā)電前通過洗選環(huán)節(jié)，不僅能降低煤炭中的無機硫;還能降低煤炭灰分，減輕煤炭運輸量，減輕鍋爐的沾污和磨損，減少發(fā)電中產(chǎn)生的灰渣量，回收部分硫資源;提高電煤的熱值，尤其是低熱值發(fā)電廠，通過煤炭洗選彌補熱值不高的缺點，提高發(fā)電量。
3.2燃燒中脫硫
燃燒中脫硫技術又稱爐內(nèi)脫硫，即向爐內(nèi)加入固硫劑如CaCO3等，使煤中硫分轉(zhuǎn)化成硫酸鹽，隨爐渣排除。其基本原理是：
CaCO3CaO+CO2↑
CaO+SO2CaSO3
CaSO3+1/2×O2CaSO4
目前，燃煤發(fā)電使用最多的是流化床燃燒固硫技術。隨著，中國火力發(fā)電廠循環(huán)液化床鍋爐的廣泛使用，爐內(nèi)脫硫效率得到了很大的提高。流化床燃燒固硫技術是把煤粉和固硫劑加入燃燒室內(nèi)的床層中, 從爐底鼓風使床層懸浮進行燃燒，提高燃燒效率,讓煤與脫硫劑在床層內(nèi)充分混合, 脫硫劑多次循環(huán), 煙氣與脫硫劑充分接觸, 提高脫硫率。常用的石灰石固硫劑，其脫硫效率可達到70%～90%。此外，流化床固硫技術還分為常壓循環(huán)流化床、增壓循環(huán)流化床燃燒等技術。
3.3燃燒后脫硫
燃燒后脫硫又稱尾部煙氣脫硫，是在煙道處加裝脫硫設備對煙氣進行脫硫的方法。是最有效的脫硫法。煙氣脫硫可分為濕法和干法(包括半干法)2種。其中最典型的脫硫技術：石灰石/石膏法、噴霧干燥法、 電子束法、氨法等。下面簡單介紹下火電廠最常用的脫硫技術。
3.3.1 石灰石—石膏濕法脫硫技術
石灰石—石膏濕法脫硫技術，是一種最成熟的脫硫工藝，應用最為廣泛,其特點:脫硫效率高、運行穩(wěn)定、運行費用低等,機組容量較大的新建火電廠大多采用此法。
該工藝系統(tǒng)主要由煙氣系統(tǒng)、吸收氧化系統(tǒng)、漿液制備系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)、排放系統(tǒng)組成,基本工藝流程如下:
鍋爐煙氣經(jīng)電除塵器除塵后,通過增壓風機、GGH換熱器降溫后進入吸收塔,在吸收塔內(nèi)煙氣向上流動且被向下流動的循環(huán)漿液以逆流方式洗滌,循環(huán)漿液則通過噴漿層內(nèi)設置的噴嘴噴射到吸收塔中,以便脫除SO2、SO3、HCl和HF ,同時在“強制氧化工藝”的處理下反應的副產(chǎn)物CaSO3˙1/ 2H2O被導入的空氣氧化成石膏,并消耗作為吸收劑的石灰石。循環(huán)漿液通過循環(huán)泵向上輸送到噴淋層中,通過噴嘴進行霧化,使氣體和液體得以充分接觸。吸收塔中,石灰石與SO2反應生成石膏,這部分石膏漿液通過石膏漿液泵排出,進入石膏脫水系統(tǒng)。經(jīng)過凈化處理后的煙氣流經(jīng)兩級除霧器除霧,同時按特定程序不時地用工藝水沖洗除霧器。在吸收塔出口,煙氣一般被冷卻成46～55℃冷凝水,且被水蒸汽飽和。通過GGH將煙氣加熱到80℃以上,以提高煙氣的抬升高度和擴散能力。最后,清潔的煙氣通過煙道進入煙囪排向大氣。
該工藝的技術特點有:a) 高速氣流設計增強了物質(zhì)傳遞能力,降低了系統(tǒng)的成本;b) 系統(tǒng)采用最優(yōu)尺寸,平衡了SO2去除與壓降的關系;c) 吸收塔液體再分配裝置有效避免了煙氣爬壁現(xiàn)象的產(chǎn)生,降低了能耗;脫硫效率高達95 %以上;d) 技術成熟,設備運行可靠性高;單塔處理煙氣量大，脫硫量大;e) 適用于任何含硫量的煤種的煙氣脫硫;對鍋爐的適應性強;f) 處理后的煙氣含塵量大大減少;g)石灰石資源豐富,價廉易得;h) 脫硫副產(chǎn)品便于回收利用。
3.3.2氨法煙氣濕法脫硫技術
濕法氨法工藝過程一般分為3個步驟:脫硫吸收、中間產(chǎn)品處理、副產(chǎn)品制造。其中,脫硫吸收過程是氨法煙氣脫硫技術的核心,它以水溶液中的SO2和NH3的反應為基礎,得到亞硫酸銨中間產(chǎn)品;中間產(chǎn)品的處理主要分為兩大類:直接氧化和酸解。直接氧化是在多功能脫硫塔中,鼓入空氣將亞硫酸銨氧化成硫銨,酸解是用硫酸、磷酸、硝酸等酸將脫硫產(chǎn)物亞硫銨酸解,生成相應的銨鹽和氣體SO2;副產(chǎn)品制造是將中間產(chǎn)品處理后得到的銨鹽送制肥裝置制成成品氮肥或復合肥。
由于氨是一種良好的堿性吸收劑,氨的堿性強于鈣基吸收劑,而且氨吸收煙氣中SO2是氣—液或氣—氣反應,反應速度快、反應完全、吸收劑利用率高,可以得到很高的脫硫效率,相對于鈣基脫硫工藝來說系統(tǒng)簡單、設備體積小、能耗低。另外,其脫硫副產(chǎn)品是常用化肥,其銷售收入可以大幅度降低運行成本。并且氨法脫硫工藝在脫硫的同時可以脫氮,且脫硫過程中沒有廢水、廢渣產(chǎn)生,從實際運行效果看,其脫硫效果滿足各地環(huán)保要求,運行費用低,因此氨法脫硫是較適合中國國情的一項煙氣脫硫技術。
3.3.3半干法脫硫
半干法脫硫采用的脫硫劑以固液混合物的形式噴入吸收塔,在與煙氣中的SO2反應的同時水分被蒸發(fā),脫硫劑被干燥為固體,過剩的脫硫劑與生成的副產(chǎn)品均以固體形式被收集,其代表工藝有噴霧干燥法工藝和氣體懸浮吸收工藝。噴霧干燥法脫硫工藝技術比較成熟,具有工藝流程簡單、系統(tǒng)可靠性高等特點。
系統(tǒng)采用雙流體霧化噴嘴,雙流體霧化噴嘴與旋轉(zhuǎn)霧化噴嘴相比,設計簡單,可以更好地控制霧化粒度和霧化質(zhì)量。由布袋除塵器回送的吸收劑由兩級水霧化噴嘴活化增濕,進一步提高吸收劑脫硫效率,脫硫效率可達到80 %左右,但單塔煙氣處理量較小。
3.3.4 電子束煙氣脫硫技術
電子束煙氣脫硫技術是物理方法與化學方法相結(jié)合的新技術,它是利用電子加速器產(chǎn)生的等離子體促使煙氣中的SO2及NOX與加入的NH3反應,實現(xiàn)煙氣脫硫脫硝的目的,脫硫效率可達90 %左右。