“十二五”期間，二氧化硫要實現(xiàn)減排8％的約束性指標。根據(jù)國家“十二五”環(huán)境保護規(guī)劃，要實現(xiàn)這一目標，我國二氧化硫排放量要從2010年的2267.8萬噸降低到2015年的2086.4萬噸。與此同時，我國煤炭消費量預計將由2010年的30億噸增長到2015年的38億噸。因此，二氧化硫減排任務十分艱巨。

“十二五”的脫硫工作該如何繼續(xù)？“十一五”期間，我國火電脫硫工作取得很大進展，相關(guān)工藝技術(shù)的發(fā)展情況如何？這些脫硫工藝在實際運行中還有哪些問題需要解決？對環(huán)保企業(yè)而言，這意味著巨大的市場需求。煙氣脫硫企業(yè)既面臨工藝技術(shù)發(fā)展的挑戰(zhàn)，又在迎來難得的歷史發(fā)展機遇。

面對新標準脫硫怎么調(diào)整？

要滿足具有更穩(wěn)定高效的脫硫效率、脫硫副產(chǎn)物可資源化的需求

《國務院關(guān)于加強環(huán)境保護重點工作的意見》(國發(fā)〔2011〕35號)中指出，要對電力行業(yè)實行二氧化硫排放總量控制，繼續(xù)加強燃煤電廠脫硫工作，新建燃煤機組應同步建設脫硫脫硝設施；對鋼鐵行業(yè)實行二氧化硫排放總量控制；強化水泥、石化、煤化工行業(yè)二氧化硫和氮氧化物治理。

火電廠是我國二氧化硫的主要排放源，也是二氧化硫減排的主戰(zhàn)場。今年1月1日開始，《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223—2011)正式實施，其中規(guī)定新建燃煤電廠二氧化硫排放限值為100mg/m3(高硫煤地區(qū)為200mg/m3)；現(xiàn)有電廠改造執(zhí)行200mg/m3(高硫煤地區(qū)執(zhí)行400mg/m3)；重點地區(qū)燃煤電廠執(zhí)行50mg/m3。以上排放限值的嚴厲程度與歐美相當，這是我國二氧化硫排放基數(shù)太大、環(huán)境容量有限的必然選擇。

據(jù)測算，要滿足新標準要求，燃煤硫分在3％以上的高硫煤機組，配套設施的脫硫效率必須達到98％左右，老機組的脫硫效率必須達到95％以上；對燃煤硫分1％~3％的中硫煤機組，大部分地區(qū)新建機組必須選擇達到96％以上脫硫效率的工藝，而老機組可選擇95％左右的工藝；對燃煤硫分在0.6％~1％的低硫煤機組來說，新建機組脫硫效率必須達到93％以上，老機組可在90％左右。在重點地區(qū)，脫硫效率必須達到97~99％才能滿足50mg/m3的排放要求。

煙氣脫硫環(huán)保政策和新排放標準的實施，將對煙氣脫硫市場及工藝技術(shù)發(fā)展方向產(chǎn)生重要引領作用。

目前，我國火電廠脫硫領域的主流工藝是石灰石—石膏法，占市場份額的90％以上；鋼鐵行業(yè)燒結(jié)機脫硫以石灰石—石膏法、氨法、循環(huán)流化床法為主，多種工藝都有應用；在化工行業(yè)中，氨法占據(jù)了較大的市場份額。

隨著我國大氣污染物排放標準日趨嚴格及發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的需要，我國煙氣脫硫工藝技術(shù)路線格局將逐步發(fā)生微妙變化，呈現(xiàn)由石灰石—石膏法占據(jù)絕對主導地位向多種煙氣脫硫工藝技術(shù)路線共同發(fā)展的趨勢。滿足更嚴格排放標準要求、具有更穩(wěn)定高效的脫硫效率、脫硫副產(chǎn)物可資源化的煙氣脫硫工藝技術(shù)將代表未來發(fā)展方向，并將得到更多工程應用。

去年12月，環(huán)境保護部發(fā)布了《“十二五”主要污染物總量減排核算細則》，其中對各種脫硫工藝的綜合脫硫效率取值規(guī)定為:石灰石/石灰—石膏法、海水法和氨法脫硫綜合脫硫效率最高可達到95％；循環(huán)流化床等半干法脫硫工藝、鎂法和雙堿法脫硫工藝綜合脫硫效率原則上不超過80％。據(jù)介紹，這實際是對目前我國脫硫工藝脫硫效率和實際運行情況的經(jīng)驗總結(jié)。

根據(jù)相關(guān)技術(shù)政策，石灰石/石灰—石膏法脫硫工藝和氨法脫硫工藝屬于濕法脫硫，脫硫效率高，減排效果顯著，是國家重點鼓勵和支持發(fā)展的工藝技術(shù)路線。

工藝技術(shù)選擇應考慮哪些因素？

運行可靠、符合循環(huán)經(jīng)濟要求的工藝技術(shù)才能滿足新形勢要求

煙氣脫硫工藝技術(shù)路線選擇涉及技術(shù)、經(jīng)濟、總量減排、法律法規(guī)等多方面因素，專家建議應重點參考以下幾個方面:

第一，排放標準要求。滿足排放標準是基本要求。不論是新修訂的火電廠排放標準，還是現(xiàn)行或即將修訂的鋼鐵、水泥行業(yè)排放標準，都是國家強制性標準，煙氣脫硫工藝必須滿足達標排放的要求。

第二，技術(shù)政策要求。應滿足國家相關(guān)煙氣脫硫技術(shù)政策、工程技術(shù)規(guī)范等要求，以便在項目立項、可研、環(huán)評、設計各階段順利通過環(huán)境保護審批。

第三，總量控制和按排污量收費要求。企業(yè)擴大規(guī)模、各地招商引資發(fā)展經(jīng)濟的熱情不減，但項目建設的前提之一是有環(huán)境容量指標。而指標有富余的地區(qū)或企業(yè)越來越少，總量指標只有靠進一步減排來獲得。根據(jù)排污權(quán)可轉(zhuǎn)讓的原則，減少二氧化硫排放可獲得明顯的經(jīng)濟收益。因此，最大可能提高脫硫效率也是工藝選擇的重要考慮因素。

我國目前排污收費原則是排污即收費，二氧化硫排污費已上漲到1260元/噸。一座中型火電廠每年產(chǎn)生的二氧化硫以10萬噸計算，脫硫效率每增加1％，可減少排放量1000噸，減少排污收費126萬元。因此，提高脫硫效率對改善企業(yè)的運行效益有明顯影響。

第四，可靠性要求。環(huán)境保護部環(huán)辦〔2010〕91號文明確要求火電企業(yè)鉛封或取消煙氣旁路，作為提高二氧化硫減排效果的主要措施，并將在“十二五”期間得到進一步貫徹執(zhí)行。這對脫硫裝置運行的可靠性提出了更高要求。沒有大型工程化業(yè)績、沒有連續(xù)穩(wěn)定運行可靠數(shù)據(jù)的脫硫工藝也難以得到市場認可。

第五，循環(huán)經(jīng)濟要求。發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟將是我國今后長期的科學發(fā)展之路。脫硫工藝的選擇應在去除二氧化硫的同時，盡量避免或少產(chǎn)生二次污染，實現(xiàn)副產(chǎn)物綜合利用將是對脫硫工藝的更高要求。傳統(tǒng)大量產(chǎn)生固廢的脫硫工藝不符合循環(huán)經(jīng)濟要求，其發(fā)展也將在“十二五”期間受到一定制約。

總之，脫硫效率高、運行可靠、符合循環(huán)經(jīng)濟要求的脫硫工藝技術(shù)才能滿足“十二五”新形勢的要求。

脫硫工藝應用狀況如何？

干法、半干法及濕法技術(shù)還有一些問題需要解決

上世紀70年代中期，我國開始對控制二氧化硫排放的工藝技術(shù)進行研究，經(jīng)過30多年自主研發(fā)與引進，國內(nèi)投入工業(yè)運行的脫硫工藝技術(shù)多達幾十種。

脫硫工藝根據(jù)脫硫劑形態(tài)分為干法、半干法及濕法。干法和半干法具有投資小、能耗低的特點，在中小型燃煤鍋爐領域占據(jù)一定市場份額，但脫硫效率通常不高于90％。面對國家日趨嚴格的排放要求，市場空間受到限制，只適用于燃煤硫含量較低的條件。

濕法脫硫可達到95％以上的脫硫效率，將是今后我國脫硫工藝技術(shù)發(fā)展的主要方向。根據(jù)脫硫劑性質(zhì)，濕法可分為石灰石—石膏法、海水法、氨法、雙堿法、鎂法、有機胺法等。

1、石灰石—石膏法

石灰石—石膏濕法煙氣脫硫工藝最早從國外引進，因工藝成熟、脫硫劑便宜易得等優(yōu)點成為我國的主流脫硫工藝，在全國已投運的煙氣脫硫機組中占90％以上的市場份額。但這一工藝每年產(chǎn)生石膏達7000萬噸，綜合利用率只有40％左右，其他只能作為固廢堆存，由此產(chǎn)生了二次污染問題，也加大了安全隱患。

根據(jù)工信部發(fā)布的《大宗工業(yè)固體廢物綜合利用“十二五”規(guī)劃》，石膏固廢是我國第一大固廢，2010年產(chǎn)生量達到1.25億噸，而綜合利用量只有5000萬噸。2015年，國家要將石膏固廢的產(chǎn)生量控制在1.5億噸以下，綜合利用量目標1億噸，任務非常艱巨。

這一工藝以石灰石漿作為脫硫劑，受反應活性、料漿吸收能力等因素限制，要穩(wěn)定實現(xiàn)96~98％的脫硫效率有一定困難。

2、海水法

海水煙氣脫硫技術(shù)在國際上已有近40年成功應用的歷史。上世紀90年代末，福建后石電廠1×600MW機組、深圳媽灣電廠1×300MW機組引進這一技術(shù)并投入運行。因為具有系統(tǒng)簡單、維護方便、不需添加脫硫劑等優(yōu)點，越來越受到濱海電廠的青睞。

目前，我國已有10多個電廠海水脫硫裝置投入運行或在建。這一技術(shù)適宜于我國東、南部沿海地區(qū)及脫硫后海水排放海域擴散條件良好、燃用含硫量小于1％的煤種、200MW及以上新建燃煤發(fā)電鍋爐建設煙氣脫硫設施時選用。這一工藝的最大爭議是煙氣脫硫后可能產(chǎn)生的重金屬沉積和對海洋環(huán)境的影響，需要長時間觀察才能得出結(jié)論。因此，在環(huán)境質(zhì)量比較敏感和環(huán)保要求較高的區(qū)域要慎重考慮。

3、氨法

氨法脫硫工藝以液氨或氨水為脫硫劑，與煙氣中二氧化硫反應并通過空氣氧化，最終產(chǎn)物為硫酸銨。氨是堿性強、純度高的化學品，吸收煙氣中的二氧化硫是氣—液兩相反應。因此，氨法反應速率快、反應完全，吸收劑利用率高，對二氧化硫的吸收能力高于其他工藝。工程實例表明，即使對于中高硫煤，氨法脫硫也可以達到97~99％的脫硫效率。

氨完全溶于水，在不改變液氣比的情況下，很容易增加吸收劑的吸收能力，滿足燃煤硫份波動時的脫硫要求。這對燃煤來源較多、煤質(zhì)不穩(wěn)定的電廠有一定吸引力。

氨法脫硫的另一優(yōu)勢在于，運行成本低，并可與脫硝實現(xiàn)協(xié)同控制。據(jù)介紹，氨法脫硫系統(tǒng)阻力低、液氣比小，因此，脫硫裝置的小時電耗比石灰石—石膏法低40％以上。

氨法脫硫副產(chǎn)物為硫酸銨，其品質(zhì)可以滿足農(nóng)用化肥要求。1噸氨可脫除約兩噸二氧化硫，生產(chǎn)約3.8噸硫酸銨。作為一種農(nóng)用化肥，硫酸銨有較高的經(jīng)濟價值，能夠顯著降低裝置運行費用。煤含硫量越高，副產(chǎn)品硫酸銨產(chǎn)量越大，脫除單位二氧化硫的運行費用越低，同時煤炭采購費用也將降低。

據(jù)研究，氨法脫硫同時具有20％左右的脫硝效果，還可與SCR脫硝工藝共用一套液氨供應系統(tǒng)，減少占地和投資。

氨法的脫硫劑、中間副產(chǎn)物及最終產(chǎn)物都易溶于水，對設備磨損以及引起的堵塞風險都明顯降低。因為沒有制粉、制漿、廢水處理等工序，流程更為簡潔，更容易實現(xiàn)長周期穩(wěn)定運行。

據(jù)介紹，液氨是我國最大宗的煤化工產(chǎn)品，2010年產(chǎn)能超過6500萬噸，產(chǎn)量接近5500萬噸。我國有近500家合成氨企業(yè)廣泛分布于全國各地，目前在建的合成氨裝置產(chǎn)能仍有數(shù)百萬噸。我國氨源供應條件優(yōu)越，完全可以滿足脫硫脫硝等行業(yè)對工業(yè)氨的需求。

硫酸銨是含有硫養(yǎng)分的氮肥，深受我國缺硫地區(qū)以及復混肥生產(chǎn)企業(yè)的喜愛。中國化工信息中心的研究表明，我國硫酸銨市場需求潛力在1000萬噸以上，而目前產(chǎn)量只有300萬噸左右。

國外氨法脫硫先后有近10套裝置投運，但受液氨供應不便等因素限制沒有大范圍推廣。我國目前已有40多家企業(yè)，投運了近百套氨法脫硫裝置，分布于熱電聯(lián)產(chǎn)機組、電廠、鋼鐵等行業(yè)，還有30多家企業(yè)的氨法脫硫裝置正在建設中。

4、其他脫硫工藝

雙堿法工藝是為了克服石灰石—石膏法易結(jié)垢的缺點發(fā)展起來的，理論上可達到97％以上的脫硫效率。但這一工藝流程較長，而且石膏中會殘留部分燒堿或純堿，增加了綜合利用的難度。目前，國內(nèi)有部分中小工業(yè)企業(yè)自備電站采用這一工藝。

鎂法脫硫也可達到97％以上的脫硫效率。日本等地建設有多套鎂法脫硫裝置，但大都采取拋棄法，即將脫硫副產(chǎn)物亞硫酸鎂拋棄到海里，造成運行成本較高。我國硫酸鎂的市場空間較小，年消費量不足30萬噸，而工業(yè)硫酸鎂的產(chǎn)量高達70萬~80萬噸。回收型鎂法脫硫需要解決脫硫副產(chǎn)物的市場去向問題。

有機胺法是在化工行業(yè)脫除硫化氫的工藝上發(fā)展起來的，也可達到97％以上的脫硫效率。目前，我國第一套工業(yè)化有機胺脫硫工程正在貴州福泉電廠(2X660MW級機組)建設，預計今年內(nèi)投產(chǎn)，總投資近8億元。這一工藝流程長，需配套下游硫酸裝置，一次投資較大，經(jīng)濟性和運行可靠性有待工程投產(chǎn)后檢驗。如果技術(shù)取得成功，比較適合高硫煤及電廠附近有較大硫酸需求的場合。

生物脫硫是將煙氣中二氧化硫通過水膜除塵器或吸收塔溶于水并轉(zhuǎn)化為亞硫酸鹽、硫酸鹽，在厭氧環(huán)境及有外加碳源的條件下，硫酸鹽還原菌(SRB)將亞硫酸鹽、硫酸鹽還原成硫化物，然后在好氧條件下通過好氧微生物的作用將硫化物轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫，從而將硫從系統(tǒng)中去除。

生物脫硫在我國已有成功的工程應用案例，且技術(shù)發(fā)展很具潛力。需要關(guān)注的問題是，如何合理解決煙氣溫度較高和生物法脫硫常溫操作之間的矛盾，培育更適于煙氣脫硫的耐高溫脫硫菌。

(作者單位:中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會)

  使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”