燃煤电厂烟气脱硫技术简介

燃煤电厂烟气脱硫技术简介

张秀萍

滨州绿能热电有限公司

摘要：现阶段，社会经济发展速度显著加快，一定程度上提升了人们物质生活水平，使煤炭资源紧张程度加剧，且可持续发展思想与环保理念深入人心。火电厂污染物的排放量大，对于能源的消耗也更多，因而有必要加大控制力度，对脱硫脱硝与烟气防尘技术进行优化与改善，使污染物的实际排放量得以降低，全面优化能源的利用效果。由此可见，深入研究并分析火电厂锅炉脱硫脱硝与烟气除尘技术十分有必要。

关键词：燃煤；电厂；烟气脱硫技术

引言

通过燃烧煤炭、天然气、石油等能源物质实现由化学能向电能的转化，是中国现阶段最主要的电力生产方式。随着人们生活水平的提升，对于电能的需求也在不断增加，进而导致了较为严重的烟气污染问题。在这样的情况下，有必要围绕电厂实际运行情况落实完善的锅炉烟气脱硫、脱硝及烟气除尘技术，同时进一步提升对于烟气污染的治理能力，确保可以在发电过程中有效落实可持续发展的绿色理念。

1燃煤电厂烟气脱硫技术

各国从脱硫技术的要求出发，已经开发了很多燃煤锅炉控制SO2排量技术，并应用于工程中。这些技术总结起来分为燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫。利用化学、物理或生物方法脱去煤中硫被称为燃烧前脱硫，因其工艺成本高，尚未得到广泛应用。在燃烧过程中对煤进行脱硫称为燃烧中脱硫，主要有循环流化床锅炉燃烧脱硫技术和炉内喷钙技术。燃烧后脱硫（Flue Gas Desulfurization，FGD）是对燃烧后的烟气进行脱硫，主要有海水法、石灰石—石膏法、氨吸收法和双碱法，是目前世界范围内应用最广泛、规模最大的脱硫技术。西安某火电厂1#、2#机组（2×300MW）采用石灰石—石膏湿法脱硫工艺，使用石灰石作为脱硫剂，工艺上将其研磨成细粉与水混合制成吸收浆，吸收浆与烟气在吸收塔内混合接触，浆液中的碳酸钙与烟气中SO2、空气混合接触并发生氧化反应，最终生成二水石膏。脱硫后的烟气经换热器加热升温后排入空气，余下的石膏浆经脱水处理后回收并循环利用。

2研究火电厂锅炉脱硫脱硝及烟气除尘技术的现实意义

在各行业领域发展的过程中，环保节能理念逐渐渗透，火电厂开始引入脱硫脱硝与烟气除尘技术，在社会发展和环境保护关系的平衡方面提供了极大帮助。为与节能减排发展需求相适应，火电厂有必要对此技术加以改进和完善，尽可能优化燃煤的利用率，缩减生产成本，确保工作者与周边居民健康。伴随人们对于大气环境质量重视程度的提升与污染治理措施的落实，火电厂应当积极承担社会责任，充分发挥脱硫脱硝与烟气除尘技术作用，尽快达到节能减排目的，促进社会全面可持续发展。

3技术特点

在电厂以往的发电过程中，C元素以及原煤中包含的S，N等元素都会对大气环境造成十分严重的威胁，例如燃料不完全燃烧所产生的CO和SO2等有毒气体不经处理直接排放将会对环境造成极大的破坏，同时这些元素氧化物的存在会降低生态环境的综合质量。在原煤燃烧的过程中，C元素的利用效率十分有限，而且原煤中有害元素的氧化物也会进入到大气中，对大气环境造成污染，严重时还会进一步产生酸雨以及光化学烟雾等污染现象。对于这样的问题，电厂脱硫、脱硝及烟气除尘技术的应用体现出良好的效果。在该技术的影响下，不仅可以显著减少污染物的排放量，还可以在很大程度上提高煤炭资源的利用率，进而降低发电成本。从脱硫、脱硝及烟气除尘技术的实际应用效果来看，其特点主要体现在以下四个方面：a)该技术的应用可以实现人力、物力的节约，同时具有操作简便的优势；b)该技术的应用不需要耗费较多电力成本，可以有效提升经济效益；c)这项技术具有较强的适应性，适用于任何型号和规模的发电厂锅炉；d)该技术还具有清洁环保的特点，不仅可以避免二次污染，还可以最大程度确保发电过程中污染物排放量的最小化。

4技术现状与处理

（1）技术与设备国产化。在九十年代以后，很多的烟气脱硫装置都为进口的，现如今，国内具体发展中有关的企业并不多，并且在技术上还有着不足。一些脱硫企业都会借助国外技术提供支持，从而开展相应的发展。脱硫的核心技术以及设备的设计，由于最先在一些欧美国家得到推广，我国所占据的优势并不显著，具体发展中被国外占领。伴随社会的持续进步，政府更加关注脱硫技术，并且在具体发展中，将环保治理视为核心工作内容，深入革新以及完善核心技术与设备。以当下的烟气脱硫设备来分析，在运转方面还有着不足，效率还不是很高，国内一些设备利用中，并未得到彻底的安装，设备在工作中常常发生故障，为有效处理此现象，在脱硫中强化设备完善是相当关键的。（2）技术本身不足，脱硫所需时长久。具体使用中，此问题为最突出的缺点，对于干法脱硫而言，它的效率介于40%~60%之间，并且在具体运用中，会引起很多的二次污染。

5燃煤电厂烟气脱硫技术

5.1石灰/石灰石烟气脱硫法

湿式石灰/石灰石法是指石灰-石膏发和石灰石-石膏法，其技术原理和设备系统是类似的，石灰和石灰石作为脱硫剂，该方法主要反应机理是利用碳酸钙将二氧化硫反应生成硫酸钙的过程，整个原理过程分为吸收、溶解、结晶及氧化、结晶，其具体技术工艺过程为：将研磨细的石灰/石灰石粉末，与水混合成一定浓度的石灰/石灰石浆液，将循环浆液喷入吸收塔，煤炭燃烧的烟气通过增压风机进入吸收塔，浆液与烟气中的SO2反应，在重力作用下回落至吸收塔浆液池中，通过搅拌被空气氧化成石膏浆液，最后脱水结晶变成石膏，沉积在浆液池底部，脱硫后的烟气排入大气。影响脱硫效率的因素很多：入口烟气温度、含尘量、SO2浓度、气流速率等烟气参数是脱硫率的重要影响因素；液气比的大小直接反应出接触面积的大小，一般液气在8~25L/m3之间；浆液pH值是设备整体运行效果和使用寿命的关键因素；吸收塔内钙硫比应处于合理状态，碳酸钙需要持续补充，使钙硫比处于最佳比例，达到设计吸收率；浆液循环量及浆液在塔内的停留时间越长，越有利于二氧化硫的反应；吸收塔喷淋层下增设托盘，可以提高烟气与浆液的接触面积，提高烟气在塔内的停留时间；原料的纯度越高系统控制越稳定，越细的原料利用率越高，吸收越有效。湿式石灰/石灰石法脱硫效率高达90%以上，技术成熟稳定、系统运行可靠，适用于各种硫含量的原煤，是目前应用最广泛的脱硫方法，且原料价格低廉，资源易获取，副产品可作建筑材料等使用，但是工艺过程水耗量大，产生的废水多，运行维护工作量大。

5.2干法脱硫除尘技术

干法脱硫除尘技术在应用时，传统技术主要有荷电干式喷射法、等离子体法两种，这两种方法虽然有着不错的脱硫效果，但实际应用过程中成本相对比较高，因此当前在干法脱硫领域也在研究一些新技术和方法，具体如下：一是催化氧化处理技术的应用。催化养护处理技术是锅炉烟气脱硫除尘技术的主要方式之一。该技术的应用原理就是借助氧化铀、硫酸钾对烟气进行催化氧化处理，为了更好的优化处理效果，还可以加入适量的五氧化二钒催化剂。在锅炉烟气脱硫除尘处理期间，之所以应用硫酸钾就是因为该物质在污染物处理方面效果突出，据相关研究表明，烟气中90%以上的有害物质都可以借助该方法处理干净。二是活性炭处理技术的应用。活性炭也是近些年来锅炉烟气脱硫除尘过程中研发的新技术之一。众所周知，活性炭的比表面积大，吸附能力强，将其应用于烟气脱硫除尘处理工作之中，可以快速的吸附烟气中的有害物质，进而对污染物进行净化，活性炭处理之后的烟气污染物一般会形成稀硫酸，这种处理方式在于不仅成本低，处理工艺简单，而且生成的稀硫酸还可以在其他领域循环利用，达到了环境保护的目的。

5.3电子束法烟气脱硫法

电子束法烟气脱硫技术是一种新兴的脱硫技术，该方法能同时脱硫脱硝，脱硫率高达90%以上，过程中无废水废渣生产，是面向未来环保烟气净化技术。其基本原理为：采用高能电子束照射烟气，使烟气中发生辐射反应，生产大量离子、自由基、电子、原子和各类激发态的原子和分子等活性物质，它们将SO2氧化层SO3，再利用水和氨吸收反应生成硫酸铵。该方法的劣势在于设备制造难度大，能耗高，设备稳定性较差。此外，双碱法烟气脱硫技术是利用碱金属盐类的水溶液吸收SO2，再用石灰/石灰石对吸收液进行再生，生成亚硫酸钙和石膏，碱金属盐类水溶液可循环使用；磷按肥法烟气脱硫技术是利用天然的磷矿石和氨，在脱硫系统中直接生成得到副产品磷铵复合肥料的技术；荷电干式吸收剂喷射脱硫技术是高压静电使吸收剂带静电荷，被喷淋到烟气中的吸收剂颗粒由于同种电荷相互排斥的作用，形成悬浮状态，增大了与SO2反应接触的机会，从而提高脱硫效率；干式催化氧化法是利用催化剂将SO2氧化成SO3，设备系统受温度、压力、空速、产物浓度等影响，目前该方法技术还不成熟；粉煤灰干式烟气脱硫技术以粉煤灰、石灰和石膏为脱硫剂原料，吸收烟气中的SO2，反应生成石膏。

5.4半干法脱硫

半干法脱硫技术结合了湿法和干法脱硫技术的优点，兼具脱硫效率高和环境污染小的特点，在非电行业超低排放改造过程中具有优势。半干法脱硫工艺主要包括：循环流化床法、旋转喷雾法等，多以钙基脱硫剂为主；目前多用于钢铁企业球团工序、烧结工序的烟气净化系统。循环流化床烟气脱硫技术是以循环流化床原理为基础，吸收塔底部安装有文丘里管，原烟气在文丘里管的加速下，进入循环流化床体；气固两相由于气流的作用，在循环流化床里产生激烈的湍动与混合，通过对吸收剂的多次再循环，极大地延长了吸收剂与烟气的接触时间；雾化水在文丘里的出口扩管段喷入，以控制脱硫反应器内的烟温，使烟温降至高于烟气露点15℃左右，使得SO2与Ca（OH）2的反应转化为可以瞬间完成的离子型反应，缩短脱硫反应时间，从而提高了吸收剂的利用率和脱硫效率。循环流化床烟气脱硫技术具有系统简单、运行可靠、占地面积小、适应性广、脱硫效率高、无废水排放等优点。对比于湿法烟气脱硫，脱硫后的烟气可不经加热直接排出，同时，脱硫塔及后续设备均不存在腐蚀问题，可采用碳钢制作，降低设备投资成本。

5.5活性焦脱硫脱硝一体化技术

焦炉产生的烟气经过余热回收，温度由190℃降至140℃以下，再通过活性焦床层吸附，脱除焦炉烟气中的SO2。烟气中的氮氧化物在催化剂的催化作用下与喷入的氨水反应，脱除焦炉烟气中的氮氧化物。烟气经过脱硫脱硝系统净化后由焦炉烟囱排出。活性焦吸附SO2饱和之后，经过加热进行解吸，解吸后的活性焦可以重新使用，解吸气体含有较高含量的SO2，可用于生产98%的商品硫酸、硫磺或其他副产品。活性焦脱硫脱硝一体化工艺技术投资成本高、占地面积较大、操作控制系统复杂、稳定性好、运行成本低，存在反应产物硫酸氢铵堵塞的问题。

5.6氧化镁湿法技术

这一项技术包含着多种类型，比如处理工艺以及烟气类型。该技术较为成熟，可以确保运行的稳定。在工业生产过程中，一些欧美国家已推广这一项技术，当然在国内也得到了普及。比如：某公司在2021年4月引入氧化镁湿法技术，当对反应活性进行分析时，得知其有着较高的反应率，这主要由于分子量较小，因此处于一样的条件，有着更为理想的脱硫效果，能够实现96%~98.5%的脱硫率，同时所产生的亚硫酸镁还可以运用于造纸方面，为一种高品质的化工原料，无论是使用效率还是水平都较为理想。然而，该技术运用中，对于一些所形成的副产品，不易进行回收处理，主要由于会发生水溶解现象，若通过蒸发结晶，则会造成大量能耗，出现浪费的情况。因此，当具体应用中，需要科学地开展研究和全面考虑，制定计划内容，进一步分析技术与其优势、不足，尽可能体现技术作用，以便能够提高工作水准。

5.7 SDA+SCＲ脱硫脱硝技术

碱性物质NaHCO3溶液或Ca(OH)2浆液作为焦炉烟气脱硫剂，采用SDA方式进行烟气脱硫。烟气中的SO2与雾化的脱硫剂发生反应，以脱除烟气中的SO2。脱硫后的烟气与喷入的氨气进行选择性催化反应(SCＲ)脱除烟气中的氮氧化物。反应后的烟气经过过滤除尘，脱除烟气中的颗粒物，实现焦炉烟气超低排放，净化后的烟气经过焦炉烟囱排出。SDA+SCＲ工艺在SO2浓度较高时，脱硫成本会急剧上升，同时喷雾形成的颗粒，在温度较低、水分含量较高时，极易造成布袋及管道堵塞。

5.8静电除尘技术

在开展烟气除尘的过程中，静电除尘技术得到了较为广泛的应用，在以往的除尘工作中，会使用除尘器对地表灰尘进行吸取，而静电除尘技术还可以进一步完成对微型粉尘等物质的吸收，除尘效果更好。与此同时，静电除尘技术还具有较强的适应性，即使处于较为恶劣的环境条件下仍然可以进行除尘工作。另外，静电除尘技术整体的实施原理较为简单、实施起来比较便利，相关技术也被应用于工业生产领域。在开展火力发电时，机组产生的灰尘普遍是大量微型颗粒，采用普通的除尘器难以满足相应的除尘要求，因此，静电除尘技术也被更多地应用于工业生产环节。然而值得注意的是，静电除尘技术在实际应用的过程中对相关设备的维修与养护工作提出了较高的要求，一旦因操作失误而引发设备故障或损坏，将会直接影响除尘工作效率与整体机电性能，所以静电除尘设备的维修与养护环节成本较高。

5.9海水烟气脱硫技术

在海水中部分物质能够与烟气内二氧化硫发生反应，而海水烟气脱硫技术具体指的就是对此反应加以利用以形成硫酸盐，在分解后向大海流入，且不会污染海水。此技术的应用对地域的要求较高，加之海水供给量、取水以及排水工程项目改造等费用较高，使技术的推广受到一定限制。

结束语

在我国大力提倡节能减排的背景下，环保部门加大了对燃煤烟气排放监管与治理的力度，促进了燃煤企业积极引进烟气综合净化技术，增加了烟气净化的力度，投入了大量的企业资源，以确保排放的燃煤烟气符合国家设定的排放标准。因此，针对烟气综合净化技术与应用的研究十分重要，通过除尘技术、脱硫技术、脱硝技术的准确选用，以及净化方案的经济性、科学化制定，对于燃煤企业经济效益与环保效益的提升非常有利。

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