燃煤鍋爐煙氣脫硫途徑通?？煞譃槿N：

1，燃燒前脫硫，如機(jī)械浮選法、強(qiáng)磁分離法等；

2，燃燒中脫硫，如爐內(nèi)噴鈣以及采用CFBC等；

3，燃燒后脫硫，即煙氣脫硫（FGD），這是當(dāng)今世界上普遍采用的方法。

而煙氣脫硫按反應(yīng)產(chǎn)物的物質(zhì)形態(tài)（液態(tài)、固態(tài)）可分為濕式、半干式和干式三種：

濕法煙氣脫硫技術(shù)占85%左右,其中石灰石石膏法約占36.7%,其它濕法脫硫技術(shù)約占48.3%；

噴霧干燥脫硫技術(shù)約占8.4%；吸收劑再生脫硫法約占3.4%；爐內(nèi)噴射吸收劑及尾部增濕活化脫硫法約占1.9%；

其它煙氣脫硫形式有電子束脫硫、海水脫硫、循環(huán)流化床煙氣脫硫等。

由于對(duì)環(huán)境保護(hù)的日益重視和大氣污染物排放量的更加嚴(yán)格控制，我國新建大型火電廠和現(xiàn)役電廠主力機(jī)組必須安裝相應(yīng)的煙氣脫硫裝置以達(dá)到國家環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)。

就我國的煙氣脫硫技術(shù)而言，西南電力設(shè)計(jì)院早在80年代就完成了旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法煙氣脫硫技術(shù)的研究，并在四川白馬電廠建立了處理煙氣量為70000Nm3/h的旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法脫硫工業(yè)試驗(yàn)裝置，1991年正式移交生產(chǎn)運(yùn)行。“八五”期間電力部門在有關(guān)部門的支持下進(jìn)行了華能珞璜電廠2臺(tái)360MW機(jī)組石灰石-石膏法濕式煙氣脫硫、山東黃島電廠旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法煙氣脫硫、山西太原第一熱電廠高速水平流簡(jiǎn)易石灰石-石膏法濕式煙氣脫硫、南京下關(guān)電廠2臺(tái)125MW機(jī)組的爐內(nèi)噴鈣尾部增濕活化脫硫、四川成都熱電廠電子束煙氣脫硫、深圳西部電廠300MW機(jī)組海水脫硫等不同工藝的中外合作示范項(xiàng)目或商業(yè)化試點(diǎn)脫硫項(xiàng)目。國家經(jīng)貿(mào)委在《“九五”國家重點(diǎn)技術(shù)開發(fā)指南》中確定了燃煤電廠脫硫主要技術(shù)開發(fā)內(nèi)容有

1，石灰/石灰石洗滌法脫硫技術(shù)；

2，噴霧干燥法脫硫技術(shù)；

3，爐內(nèi)噴鈣及尾部增濕活化脫硫技術(shù)；

4，排煙循環(huán)流化床脫硫技術(shù).

這給我國煙氣脫硫技術(shù)的研究與開發(fā)指明了方向。其中濕式石灰/石灰石洗滌法脫硫技術(shù)已經(jīng)由國家電力公司引進(jìn)國外技術(shù)消化吸收并形成國產(chǎn)化；噴霧干燥法脫硫技術(shù)我國通過多年的研究和試驗(yàn)已基本掌握設(shè)計(jì)、制造100MW機(jī)組煙氣脫硫技術(shù)的實(shí)力。

縱觀當(dāng)今煙氣脫硫技術(shù)的現(xiàn)狀，目前世界上大機(jī)組脫硫以濕法脫硫占主導(dǎo)地位，選用濕法脫硫裝置的機(jī)組容量占總數(shù)的85%，但濕法脫硫一次性投資昂貴、設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用較高。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，發(fā)展中國家的環(huán)保形勢(shì)越來越嚴(yán)重，為適應(yīng)這些國家脫硫市場(chǎng)的需要，許多國家都在致力開發(fā)高效干法脫硫技術(shù)。本文簡(jiǎn)單介紹目前有廣泛市場(chǎng)前景的幾種干式煙氣脫硫技術(shù)，結(jié)合這些脫硫方法的特點(diǎn)和我國特別是上海地區(qū)的實(shí)際情況，提出并著手研究開發(fā)高鈣粉煤灰增濕活化脫硫和循環(huán)流化床煙氣脫硫，并建立國內(nèi)規(guī)模較大的多功能煙氣脫硫試驗(yàn)臺(tái)。

1， 爐內(nèi)噴鈣及尾部增濕潤(rùn)活化脫硫技術(shù)

LIFAC（Limestone Injecyion into Furnace and Activation of Unreacted Calcium）煙氣脫硫工藝即鍋爐爐膛內(nèi)噴射石灰石粉，并配合采用鍋爐尾部煙道增活化反應(yīng)器，使未反就的CaO通過霧化水進(jìn)行增濕活化的煙氣脫硫工藝。目前世界許多廠商研究開發(fā)的以石灰石噴射為基礎(chǔ)的干法脫硫工藝中，芬蘭Tampella和IVO公司開發(fā)的這種脫硫工藝最為典型，并于1986年首先投入商業(yè)性運(yùn)行。

LIFAC工藝主要包括以下幾個(gè)子系統(tǒng)：

（1） 石灰石粉系統(tǒng) 包括石灰石粉的制備、計(jì)量、運(yùn)輸、貯存、分配和噴射等設(shè)備。

（2） 水利化反就器系統(tǒng) 包括水利化水霧化、煙氣與水混合反應(yīng)、下部碎渣與除渣、器壁防垢等設(shè)備。

（3） 脫硫灰再循環(huán)系統(tǒng) 包括電除塵器下部集灰、貯存、輸送等裝置。

（4） 煙氣再熱系統(tǒng) 包括煙氣再熱裝置和主煙氣混合用噴嘴等。

LIFAC脫硫工藝的基本原理如下：

爐膛內(nèi)噴鈣脫硫的基本原理：

石灰石粉借助氣力噴入爐膛內(nèi)850~1150度（攝氏）煙溫區(qū)，石英鐘灰石煅燒分解成CaO和CO₂，部分CaO與煙氣中的SO₂。爐膛內(nèi)噴入石灰石后的SO₂。反應(yīng)生成CaSO₄，脫除煙氣中一部分SO₂。爐膛內(nèi)噴入石灰石后的SO₂脫除率隨煤種、石灰石粉特性、爐型及其空氣動(dòng)力場(chǎng)和溫度場(chǎng)特性等因素而改變，一般在20%~50%。

活化器內(nèi)脫硫的基本原理：

煙氣增濕活化售硫反應(yīng)的機(jī)理主要是由于脫硫劑顆粒和水滴相碰撞以后，在脫硫劑顆粒表面形成一層水膜，脫硫劑及SO₂氣體均向其中溶解，從而使脫硫反應(yīng)由原來的氣-固反應(yīng)轉(zhuǎn)化成水膜中的離子反應(yīng)，煙氣中大部分未及時(shí)在爐膛內(nèi)參與反應(yīng)的CaO與煙氣中的SO₂反應(yīng)生成CaSO3和CaSO₄。活化反應(yīng)器內(nèi)的脫硫效率通常在40%~60%，其高低取決于霧化水量、液滴粒徑、水霧分布和煙氣流速、出口煙溫，最主要的控制因素是脫硫劑顆粒與水滴碰撞的概率。

由于活化反應(yīng)器出口煙氣中還有一部分可利用的鈣化物，為了提高鈣的利用率，可以將電除塵器收集下來的粉塵返回一部分到活化反應(yīng)器中再利用，即脫硫灰再循環(huán)?；罨鞒隹跓煖匾蜢F化水的蒸發(fā)而降低，為避免出現(xiàn)煙溫低于露點(diǎn)溫度的情況發(fā)生，可采用煙氣再加熱的方法，將煙氣溫度提高至露點(diǎn)以上10~15度（攝氏）加熱工質(zhì)可用蒸氣或熱空氣，也可用未經(jīng)活化器的煙氣。

整個(gè)LIFAC工藝系統(tǒng)的脫硫效率η為爐膛脫硫效率η和活化器脫硫效率η之和，即η=η₁+（1-η₁）η₂，一般為60%~85%。LIFAC脫硫方法適用于燃用含硫量為0.6%~2.5%的煤種、容量為50~300MW燃煤鍋爐。與濕式煙氣脫硫技術(shù)相比，投資少，占地面積小，適合于現(xiàn)有電廠的改造。

2 新型一體化脫硫技術(shù)

NID技術(shù)是瑞典ABB公司80年代初開發(fā)的新穎脫硫技術(shù)，借鑒了旋轉(zhuǎn)霧干燥法的脫硫原理又克服了使用制漿系統(tǒng)的種種弊端，既具有干法的廉價(jià)、簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，又有濕法的高脫硫效率，且原料消耗和能耗都比噴霧干燥法有大幅度下降。1996年在波蘭的2×125MW樣板機(jī)上運(yùn)行成功，進(jìn)一步拓展了它在歐洲的垃圾焚燒、煤粉爐及其它工業(yè)爐中的脫硫市場(chǎng)份額，迄今已有10套裝置在歐洲各國運(yùn)行。

NID煙氣脫硫系統(tǒng)，從鍋爐或除塵器排出的未經(jīng)處理的熱煙氣，經(jīng)煙氣分布器后進(jìn)入NID掇應(yīng)器，與增濕的可自由流動(dòng)的灰和石灰混合粉接觸，其中的活性組份立即被子混合粉中折堿性組份吸收，同時(shí)，水分蒸發(fā)使煙氣達(dá)到有效吸收SO₂需要的溫度。對(duì)煙氣的分布、混合粉的供給速率及分布和增濕用水量進(jìn)行有效控制，可以達(dá)到最佳期脫硫效率。經(jīng)處理的煙氣進(jìn)入除塵器（布袋除滿面春風(fēng)器或靜電除塵器）除去其中的粉塵，再經(jīng)引風(fēng)機(jī)排入煙囪。除塵器除掉的粉塵經(jīng)增濕后進(jìn)入NID反應(yīng)器，灰斗的灰位計(jì)控制副產(chǎn)品的排出。

NID系統(tǒng)可以采用生石灰（CaO）或消石（Ca（OH）₂作為吸收劑。采用生石灰時(shí)，生石灰要在一體式的消化器中消化。如果采用消石灰，則不需提供石灰消化器。加入NID系統(tǒng)的水量取決于進(jìn)入和排出NID反應(yīng)器的煙氣溫度差（即噴水降溫量）。溫差越大，需要蒸發(fā)的水量也越大。一般情況下，吸收效率和石灰石利用率與離開反應(yīng)器的煙氣的相對(duì)濕度有關(guān)。出口溫度低限受最終產(chǎn)物的輸送特性限制，最佳狀態(tài)是將“接近溫度”保持在15~20度（攝氏）。

增濕潤(rùn)攪拌機(jī)是NID工藝的主要部件之一，增濕攪拌機(jī)根據(jù)控制出口煙氣溫度和SO₂脫除效率的要求，按需要的比例混合石灰、循環(huán)飛灰和水。培濕攪拌機(jī)獨(dú)特的設(shè)計(jì)，保證在攪拌時(shí)間很短的情況下能達(dá)到良好的攪拌效果。加入的水在粉料微粒表面上形成一層幾μm的水膜，從而增大了酸性氣體與堿性粉料的接觸表面。大面積的密切接觸保證了吸收劑和SO₂之間幾乎是瞬間的高效反應(yīng)，所以可以將反應(yīng)器的體積保持在最小。二氧化硫與氫氧化鈣反應(yīng)生成容易處理的亞硫酸鈣/硫酸鈣。

NID技術(shù)的顯著特點(diǎn)有：

（1） NID工藝取消了噴霧干燥工藝中制漿系統(tǒng)，實(shí)行CaO的消化及循環(huán)增濕一體化設(shè)計(jì)，克服了單獨(dú)消化時(shí)出現(xiàn)的漏風(fēng)、堵管等問題，而且消化時(shí)產(chǎn)生的蒸汽都能利用，增加了煙氣的濕度，對(duì)脫硫有利。

（2） 鑒于其它干法、半干法工藝脫硫劑利用率不高的問題，此工藝實(shí)行脫硫灰多次循環(huán)，循環(huán)倍率高達(dá)30~50倍，使脫硫劑的利用率提高到95%以上，大大降低了運(yùn)行成本。

（3） 脫硫效率高，當(dāng)Ca/S=1.1時(shí)，脫硫效率確保大于80%，當(dāng)Ca/S=1.2~1.4時(shí)，脫硫效率可達(dá)90%~99%。

（4） 整個(gè)裝置結(jié)構(gòu)緊湊、占用空間小，投資少，約為濕法脫硫投資的1/3，而且運(yùn)行成本較低。

（5） 脫硫無需煙氣再加熱。

3 循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)

循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)是近幾年國際上新興起的比較先進(jìn)的煙氣脫硫技術(shù)，它具有投資相對(duì)較低的優(yōu)點(diǎn)，因此非常適合發(fā)展中國家使用，正引起擄來越多國家的重視。在國際上掌握此項(xiàng)技術(shù)比較成熟的公司有德國的Lurgi公司CFB、德國Wulff公司的RCFB（Reflux Fluidized Bed）和丹麥FLS.moljo公司的GSA(Gas Suspension Absorber)系統(tǒng),美國已將此項(xiàng)技術(shù)納入其潔凈煤計(jì)劃中.我國清華大學(xué)煤高效低污染燃燒國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室做了400m³/h煙氣量的機(jī)理性實(shí)驗(yàn)研究工作.此項(xiàng)技術(shù)在國外已基本成熟,但我國對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的掌握還不具備完全工業(yè)化的條件,還有許多尚待解決的問題,需進(jìn)一步地研究。

循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)主要是根據(jù)循環(huán)流化床的工作原理,使吸收劑在流化床反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)脫硫的一種方法.整個(gè)循環(huán)流化床煙氣脫硫系統(tǒng)由石灰漿制備系統(tǒng)\脫硫反應(yīng)系統(tǒng)和收塵引風(fēng)系統(tǒng)組成,包括石灰貯倉化灰槽、灰漿泵、水泵、活化反應(yīng)器、旋風(fēng)分離器、除塵器和引風(fēng)機(jī)等設(shè)備。GSA系統(tǒng)工藝流程，從鍋爐或焚燒爐出來的煙氣進(jìn)入活化反應(yīng)器，與霧化的石灰漿混合，反應(yīng)器內(nèi)的石灰漿在干燥過程中與煙氣中SO₂及其它酸性氣體進(jìn)行中和反應(yīng)。煙氣經(jīng)旋風(fēng)分離器分離粉塵后進(jìn)入靜電除塵器或布袋除塵器，符合排放標(biāo)準(zhǔn)的清潔煙氣經(jīng)煙囪排放到大氣中。含有脫硫灰和未反應(yīng)完全的石灰石的流化床床料在旋風(fēng)分離器中分離，其中99%的床料經(jīng)調(diào)節(jié)器速螺旋裝置送回反應(yīng)器中循環(huán)，只有大約1%的床料作為副產(chǎn)品脫灰排出系統(tǒng)。脫硫灰的循環(huán)可以最大限度地利用石灰漿和脫硫灰，減少了新鮮石灰的用量。

循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)的主要控制參數(shù)有床料循環(huán)倍率、流化床床料濃度、煙氣及脫硫吸收劑在反應(yīng)器及旋風(fēng)分離器中停留時(shí)間、反應(yīng)器內(nèi)操作溫度、鈣硫比、脫硫效率等。

利用循環(huán)流化床作為脫硫反應(yīng)器的最大優(yōu)點(diǎn)是，可以通過噴水將床溫控制在最佳期反應(yīng)溫度下，達(dá)到最好的氣固紊流混合并不斷暴露出未反應(yīng)消石灰的新表面，而通過固體物料的多次循環(huán)使脫硫劑具有很長(zhǎng)的停留時(shí)間，從而大大提高了脫硫劑的利用率和脫硫效率。因此，循環(huán)流化床煙氣脫硫能夠處理高硫煤的脫硫，并且Ca/S在1.1~1.5之間時(shí)，脫硫效率可達(dá)90%~97%以上。與濕法煙氣脫硫相比，具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單、造價(jià)較低，而且運(yùn)行可靠，所產(chǎn)生的最終固態(tài)產(chǎn)物易于處理等優(yōu)點(diǎn)。因此，循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)是一項(xiàng)具有廣泛應(yīng)用前景的脫硫技術(shù)。

4 上海地區(qū)煙氣脫硫的應(yīng)用前景分析

面對(duì)國外開發(fā)的眾多煙氣脫硫技術(shù)，我國的煤粉爐脫硫應(yīng)針對(duì)具體的情況（如煤中含硫量、必須達(dá)到的脫硫效率、電廠所在位置及容量等）因地制宜地采用合適技術(shù)方案。濕法煙氣脫硫技術(shù)脫硫率高，技術(shù)成熟、應(yīng)用最廣，但投資成本和運(yùn)行費(fèi)用較高。隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國的環(huán)保形勢(shì)越來越嚴(yán)重，開發(fā)高效、低成本的干式煙氣脫技術(shù)的特點(diǎn)和我國特別是上海地區(qū)的實(shí)際情況，研究開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高效、低成本的干式煙氣脫硫技術(shù)顯得任重道遠(yuǎn)。

上海地區(qū)新建成電廠石洞口二廠、吳涇電廠六期工程以及正在建設(shè)中的外高橋電廠等鍋爐都燃用東勝神木煤，燃用神木煤鍋爐的裝機(jī)容量將達(dá)上海地區(qū)總裝機(jī)容量的2/3。該煤種的特點(diǎn)為高鈣低硫，鈣在灰中含量可達(dá)20%以上。因此設(shè)想利用神木煤中的鈣，在爐內(nèi)進(jìn)行自身燃燒脫硫，在燃燒中把一部分硫與這些鈣基化合物反應(yīng)固定在灰中；同時(shí)利用煤灰中的高鈣在煙道內(nèi)噴水增濕，活化未反應(yīng)的氧化鈣，在煙道內(nèi)進(jìn)行二次脫硫。即煤自身燃燒脫硫及增濕活化工藝。這一方法具有投資低、工藝簡(jiǎn)單、有效的特點(diǎn)，預(yù)計(jì)脫硫率在50%~60%，對(duì)燃用神木煤為主的上海地區(qū)電廠有很重要的實(shí)用意義。

對(duì)上海地區(qū)燃用低硫煤而言，二氧化硫能控制在700mg/Nm左右，基本達(dá)到當(dāng)前一些西方發(fā)達(dá)國家環(huán)保要求（美國為1238mg/Nm，加拿大為700mg/Nm），所以完全能滿足達(dá)到我國未來相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)二氧化硫排放控制要求，減少了二氧化硫在大氣的排放而且煙氣增濕能降低飛灰電阻率，對(duì)煙氣靜電除塵也大有好處。

因此，煤自身燃燒脫硫及增濕化技術(shù)是一種適合我國國情的脫硫方法，具有巨大的社會(huì)效益和良好的經(jīng)濟(jì)效益。另外，循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)具有脫硫效率高、投資成本低等突出優(yōu)點(diǎn)，是適合于中高硫燃煤鍋爐的干法煙氣脫硫技術(shù)。目前我國在這方面的基礎(chǔ)研究工作已經(jīng)起步，但距離工業(yè)實(shí)施還有一定差距。因此，有必要加強(qiáng)研究，并進(jìn)行半工業(yè)和工業(yè)試驗(yàn)，以使我國的脫硫技術(shù)接近或達(dá)到世界先進(jìn)水平。

在以上分析的基礎(chǔ)上，上海交通大學(xué)目前已建立了國內(nèi)規(guī)模較大的多功能煙氣脫硫試驗(yàn)臺(tái)，對(duì)高鈣粉煤灰增濕活化脫硫和循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)進(jìn)行研究和開發(fā)。試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)由模擬煙氣產(chǎn)生系統(tǒng)、增濕活化反應(yīng)器、可調(diào)噴水霧化系統(tǒng)、自動(dòng)給料系統(tǒng)和除塵系統(tǒng)組成。系統(tǒng)通過燃燒城市煤氣產(chǎn)生熱煙氣，向系統(tǒng)管道中加入一定量的SO氣和摻入一定量的電廠鍋爐尾部煙道中的真實(shí)煙氣成分，并調(diào)節(jié)活化器進(jìn)口煙氣溫度和流量。在活化器中采用Y型噴嘴噴水增濕活化脫硫吸收劑顆粒，通過調(diào)節(jié)霧化水和壓縮空氣的流量和壓力以得到不同的霧化液滴粒徑。在活化反應(yīng)器進(jìn)出口和沿活化反應(yīng)器的高度方向布置了若干測(cè)點(diǎn)，測(cè)量煙氣溫度和SO濃度，研究各種因素對(duì)脫硫效率的影響。

試驗(yàn)臺(tái)高度為6m，現(xiàn)采用Π型結(jié)構(gòu)布置，保證反應(yīng)器內(nèi)脫硫劑顆粒理論停留時(shí)間在4min以上，處理煙氣量為2000Nm/h。配有分離式霧化液滴粒徑標(biāo)定臺(tái)，并采用激光衍射測(cè)粒儀，可對(duì)噴嘴的霧化特性進(jìn)行測(cè)定，從而可對(duì)影響脫硫反應(yīng)的關(guān)鍵因素——增濕液霧粒徑的影響進(jìn)行詳細(xì)的試驗(yàn)研究。試驗(yàn)臺(tái)上已預(yù)裝了旋風(fēng)分離器，可改造為上出氣的循環(huán)流化床煙氣脫硫試驗(yàn)臺(tái)，以便對(duì)循環(huán)流化床煙氣脫硫進(jìn)行詳細(xì)的試驗(yàn)研究。在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上將在國內(nèi)某電廠300MW機(jī)組抽取一定量的煙氣，在煙道貌岸然旁路上進(jìn)行。

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