燃煤电厂锅炉烟气湿法脱硫技术的现状与展望

燃煤电厂锅炉烟气湿法脱硫技术的现状与展望

薛成

（神华国能宁夏煤电有限公司宁夏银川750011）

摘要：我国经济的快速发展带动我国各行业发展迅速。燃煤锅炉烟气脱硫是控制大气污染排放，有效预防酸雨的重要措施．目前国内外研究开发的烟气脱硫技术达200多种，其中湿法烟气脱硫技术因工艺成熟、效率高被燃煤锅炉广泛应用。

关键词：燃煤电厂；锅炉烟气湿法脱硫技术；现状与展望

引言

我国电力行业发展至今已经取得了非常不错的成就。目前对于二氧化硫和氮氧化物的排放控制，国内外一般采用分别加装湿式脱硫装置和干法脱硝装置的方式进行，此治理方式不但占地面积大，而且投资、管理、运行费用高，因此开展燃煤烟气湿法脱硫新技术研究十分必要。

1湿法脱硫工艺及特点

湿法脱除烟气中的SO2的工艺很多，大部分在20世纪70年代初由美国和日本开发，多用于处理炼油厂和锅炉的加热炉烟气．湿法烟气脱硫技术的最大优点是脱硫率高达95%，运行可靠性高，操作简单，SO2吨处理成本低．世界各国现有的烟气脱硫技术中，湿法脱硫技术约占85%左右，我国燃煤锅炉烟气脱硫常用的两种方法即石灰石-石膏法与氨法脱硫．

1.1石灰石-石膏法

石灰石-石膏法又称湿法钙法．采用石灰石或石灰浆液吸收烟气中的SO2，副产为石膏．石膏作为脱硫产物以固体形式排出，经过脱硫产物处理后可循环利用．根据脱硫产物是否回收，可分为抛弃法、回收法和双循环湿式法，该技术又可称以废制废技术．石膏法主要包括两个化学反应过程：（1）吸收过程，即二氧化硫吸水成亚硫酸根离子，与石灰石溶解过程形成的钙离子发生反应生成亚硫酸钙；（2）强制氧化，即通过加入过量氧气与生成的亚硫酸钙进一步反应，生成两水硫酸钙（石膏），湿法钙法的技术特点是整个脱硫系统位于烟道的末端，即除尘系统之后；吸附剂和脱硫生成物均为湿态，脱硫过程在溶液中进行．钙法的试剂费用相对比较低廉，但固体产物量大、吸收效率低、装置投资大、占地规模大、故障率高，并且过程会有废水排放、配套安装建设废水处理系统及易造成管路系统容易结垢．目前，湿法钙法在锅炉脱硝应用市场的占有率80%以上．

1.2氧化镁法脱硫

氧化镁法脱硫原理为：用氧化镁浆液洗涤SO2烟气时，可生成含结晶水的亚硫酸镁和硫酸镁，再将生成物从吸收液中分离出来。研究应用表明，氧化镁法脱硫工艺能达到90%以上的脱硫效率。由于氧化镁的分子量较低，即使在相同的脱硫效率下，其脱硫剂用量也要少于钠、钙脱硫剂，因此其运行费用较低。镁法脱硫附属系统包括供水系统、浆液制备系统、浆液循环系统、地坑系统以及副产物系统。供水系统：生水经管线输送至供水罐后，再由供水泵输送至制浆罐进行制浆或输送至脱硫塔进行反洗。其主要功能是为浆液制造以及脱硫塔反洗提供水源。浆液制备系统：粉状MgO倒入制浆罐（制浆罐选用半地下罐，便于添加MgO）后，进行搅拌形成Mg（OH）2溶液，由制浆泵输送至供浆罐，由搅拌器搅拌均匀后，经供浆泵输送至循环罐。其主要功能是为系统制造浆液，并将搅拌均匀的浆液输送至循环罐。浆液循环系统：浆液循环系统由循环罐及搅拌器、脱硫循环泵以及脱硫塔组成。地坑系统：浆液经脱硫塔后形成的MgSO3溶液聚集在循环罐下部，由排浆泵输送至地坑池，氧化风机向地坑池中输送空气，使MgSO3曝气，形成MgSO4；地坑池下部的MgSO4由地坑泵输送至浓缩罐；地坑池中的上层清液进入滤液池，再由滤液泵输送至制浆罐，重复利用。

1.3氨法脱硫

氨法烟气脱硫，简称氨法，是以氨基物质作吸收剂脱除烟气中的SO2并回收副产物（如硫酸铵等）的湿式烟气脱硫工艺，一般采用废氨水或液氨作为吸收剂，氨法烟气脱硫技术是世界上商业化应用的脱硫方法之一．该工艺既可高效脱硫又可以部分脱除烟气中的氮氧化物，副产物为硫酸铵可作为化肥，从而实现资源回收利用，是控制酸雨和二氧化硫污染最为有效和环保的湿法烟气脱硫技术，氨法主要包括两个基本的化学反应过程：吸收，SO2被吸收形成亚硫酸铵；氧化，亚硫酸铵被氧化成硫酸铵．氨法脱硫特点是液气反应，接触面积大，反应动力强，脱硫效率高，可达98%以上，脱硫副产物应用市场大、附加值高、技术成熟、运行可靠、运行费用低；无废水、废渣及SO2排放的二次污染；无须设置废水、废渣处理处置单元、处理烟气塔顶直排、无须单独设置湿烟囱或砼防腐处理、投资省。

2工艺分析对比及探讨

燃煤电厂锅炉烟气脱硫方面，目前技术较为成熟，在燃煤电厂烟气脱硫中有一定应用业绩的脱硫工艺主要有钙祛湿法脱硫、氨法脱硫．以上几种方法都为成熟的燃煤锅炉烟气脱硫技术，国内外已投入商业运行，在脱硫市场上占有较大份额，是任何煤种均可采用的脱硫方式，脱硫率高达95%以上．对于钙法脱硫，单塔处理量大，对于高硫煤及大机组具有实用价值．采用石灰石或石灰作为吸收剂，成本低廉、易得，产物石膏可作为建筑材料．但该工艺需要消耗大量的水，且易造成结垢堵塞．如果使用CaCl2、Mg2+、NH3等做添加剂可以防止结垢，但成本会增加．如果石膏销路不好，会造成固体排放物的堆积问题，从而产生二次污染．对于氨法脱硫，适用较大机组，可以利用合成氨车间的废氨水做吸收剂，产物为硫酸铵，可直接作为肥料用于盐碱地，也有用于味精厂做精核物质的报道．氨法脱硫存在一个硫酸铵结晶分离的问题，结晶晶粒过小很难实现正常气固分离，影响正常生产．关于结晶粒径影响因素也有相关报道，研究表明主要受烟道中氧含量、酚含量及pH大小等的影响较为明显．通过对两种技术方法的论述及分析，针对具体项目而言，关于技术选择还应根据现场的实际条件、吸收剂的资源、副产品的处理以及综合利用等所有情况综合考虑，确定最佳脱硫方案．

3中高温SCR脱硝与半干法脱硫结合技术、中高温SCR脱硝与石灰石-石膏湿法脱硫结合技术

中高温SCR是技术当今世界上广泛使用的成熟的脱硝技术，该技术采用钒-钛催化剂在高温下完成催化反应，利用氨气或含氨气的物质来还原处理烟气中的氮氧化物氨。反应产生无害的氮气和水，同时，二嗯英经过催化剂会裂解成SO2水及HCl。脱硝效率可达85%以上。半干法脱硫：可以用于不同规模，使用浓度较稠石灰浆，在特殊装置喷入下与热烟气接触反应除掉烟气中的二氧化硫。优点：中高温SCR脱硝效率可达85%以上，两种技术脱硫效率都可达98%以上。缺点：半干法脱硫、石灰石-石膏湿法脱硫法两种脱硫技术投资较高且脱硫后需要增加颗粒物治理设施，对于低颗粒物含量的燃气锅炉烟气来说增加了大量的投资与运行成本。

4对现有的烟气脱硫系统进行改造增加脱硝功能

对于目前拥有脱硫系统的火力发电厂或其他拥有燃煤锅炉的企业来讲，基于经济上的考虑，不可能将现有脱硫设备搁置运行而重新建设同时脱硫脱硝设备。因此，对现有的烟气脱硫系统进行改造增加脱硝功能，可能成为最优先大规模应用的同时脱硫脱硝技术。湿法脱硫技术在烟气脱硫领域中是应用最广泛，技术最成熟，运行最可靠和装置最稳定的脱硫工艺，占烟气脱硫总装机容量近95%以上。其中以石灰石/石膏湿法脱硫工艺为主。因此，开发液相燃煤烟气同时脱硫脱硝技术显得尤为重要。

结语

随着国民对环保要求的提高以及国家环保力度的加强，燃煤电厂将向绿色生产和资源综合利用的方向不断前进．燃煤锅炉生产中排放的含硫烟气作为一种资源可以加以利用，所以实现含硫烟气综合利用技术是未来烟气脱硫技术发展进步的一个方向．通过催化氧化、催化还原不仅可以实现资源的有效利用，而且能量削耗低，绿色环保无污染，是燃煤烟气脱硫技术发展的大趋势．

参考文献：

［1］靳胜英，赵江，边钢月．国外烟气脱硫技术应用进展［J］．中外能源，2014，19（3）：89-95．

［2］张秀云，郑继成．国内外烟气脱硫技术综述［J］．电站系统工程，2010，26（4）：1-2．

［3］于兴国．锅炉“四管”的失效原因及预防措施［J］．吉林化工学院学报，2017（1）：50-53．

［4］赵坚行，王锁芳，刘勇．热动力装置的排气污染与噪声［M］．北京：科学出版社，2009．