摘要：通過(guò)對(duì)燃煤發(fā)電廠(chǎng)進(jìn)行煙氣脫硫技術(shù)工藝的分析對(duì)比，為火力發(fā)電廠(chǎng)的環(huán)保管理和脫硫技術(shù)選擇提供依據(jù)和決策服務(wù)。

關(guān)鍵詞：煙氣脫硫, 運(yùn)行分析

我國(guó)空氣污染問(wèn)題的形成與二氧化硫排放總量居高不下密切相關(guān)，中國(guó)排放二氧化硫的90%、氮氧化物的70%來(lái)自燃煤，而其中的50%左右來(lái)自火電廠(chǎng)。中國(guó)目前一年的 SO2 的年排放量為 2000 多萬(wàn)噸，如果不采用控制措施，2010 年，SO2 的排放量將達(dá)到3300 萬(wàn)噸。為此國(guó)家頒布了新的《大氣污染防治法》， 并劃定了 SO2 污染控制區(qū)及酸雨控制區(qū)，安裝在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并且開(kāi)始實(shí)行 SO2 排放收費(fèi)制度。同時(shí)，國(guó)家出臺(tái)了脫硫加價(jià)政策，規(guī)定脫硫電廠(chǎng)上網(wǎng)電價(jià)每千瓦時(shí)提高1.5 分錢(qián)。因此控制SO2 的排放量，探索適合中國(guó)國(guó)情的低費(fèi)用、低耗本的脫硫技術(shù)。已成為當(dāng)代科技研究的重要課題之一。

1、 目前主要脫硫工藝介紹

世界燃煤電廠(chǎng)控制 SO2 排放最有效、應(yīng)用最廣的技術(shù)為燃后脫硫即煙氣脫硫，該法可達(dá)到很高的脫硫率，技術(shù)比較成熟。而煙氣脫硫工藝達(dá)數(shù)百種，以下介紹幾種國(guó)內(nèi)擁有運(yùn)行業(yè)績(jī)的煙氣脫硫工藝。

A: 石灰石/石膏濕法脫硫工藝

石灰石/石膏濕法脫硫工藝采用石灰石或石灰做脫硫吸收劑，石灰石經(jīng)破碎磨細(xì)成粉狀與水混合攪拌成吸收漿液，石灰粉經(jīng)消化處理后加水?dāng)嚢柚瞥晌諠{。在吸收塔內(nèi)，吸收漿液與煙氣接觸混合，煙氣中的二氧化硫與漿液中的碳酸鈣以及鼓入的氧化空氣進(jìn)行
化學(xué)反應(yīng)被脫除，最終反應(yīng)產(chǎn)物為石膏。脫硫后的煙氣經(jīng)除霧器除去細(xì)小液滴，經(jīng)換熱器加熱升溫后排入煙囪。脫硫石膏漿經(jīng)脫水裝置脫水后回收。由于吸收漿液循環(huán)利用，脫硫吸收劑的利用率很高。石灰石/石膏濕法脫硫主要特點(diǎn)如下：

優(yōu)點(diǎn)： 脫硫效率高達(dá) 95%，引進(jìn)技術(shù)早，技術(shù)成熟，可靠性高。國(guó)外火電廠(chǎng)石灰石/石膏濕法脫硫裝置投運(yùn)率可達(dá)98%以上。該工
藝適用于任何含硫量煤種的煙氣脫硫，但是在對(duì)含硫量低于1%的低硫煤，會(huì)存在資源大量浪費(fèi)的情況。吸收劑石灰石在我國(guó)資源豐富，價(jià)格便宜。脫硫副產(chǎn)物（二水石膏）主要用于建材產(chǎn)品和水泥緩凝劑，脫硫副產(chǎn)物綜合利用，不僅可以增加電廠(chǎng)效益、還可延長(zhǎng)灰場(chǎng)使用年限。

缺點(diǎn)： 系統(tǒng)復(fù)雜，占地面積較大，一次性建設(shè)投資相對(duì)較大。后期處理復(fù)雜，二次污染嚴(yán)重。該工藝需要配置廢水處理系統(tǒng)，煙氣再熱系統(tǒng) GGH，煙道和煙囪必須防腐蝕等，均是石灰石/石膏濕法脫硫工藝無(wú)法避免的。

B: CFB（ 煙氣循環(huán)流化床）

該工藝由吸收劑制備、吸收塔、脫硫灰再循環(huán)、除塵器及控制系統(tǒng)等部分組成。一般采用干態(tài)的消石灰粉作為吸收劑。鍋爐排出的未經(jīng)處理的煙氣從底部進(jìn)入吸收塔，煙氣經(jīng)吸收塔底文丘里結(jié)構(gòu)加速后與加入的消石灰、循環(huán)灰及水發(fā)生反應(yīng)，除去煙氣中的 SO2 等氣體。煙氣中夾帶的吸收劑和脫硫灰，在通過(guò)吸收塔下部的文丘里管時(shí)，受到氣流的加速而懸浮起來(lái)，形成激烈的湍動(dòng)狀態(tài)，攜帶大量吸收劑和反應(yīng)產(chǎn)物的煙氣從吸收塔頂部側(cè)向下行進(jìn)入脫硫除塵器，進(jìn)行氣固分離，經(jīng)氣固分離后的煙氣含塵量不超過(guò)50mg/Nm3。煙氣循環(huán)流化床（ CFB） 工藝特點(diǎn)：

①綜合造價(jià)低，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，維護(hù)工作量低，維護(hù)費(fèi)用占總投資的1%。

②不需要考慮防腐。煙氣循環(huán)流化床脫硫工藝脫除了幾乎全部的HCl、HF和SO3，煙氣溫度高于露點(diǎn)25℃以上，因此不存在腐蝕問(wèn)題。

③工藝簡(jiǎn)單可靠，不受燃煤含硫量限制。

C: 新型一體化干法脫硫（ NID）

工藝特點(diǎn)：

NID 工藝是 ALSTOM公司于90 年代中期開(kāi)發(fā)的一種干法脫硫工藝。其主要利用石灰或消石灰為脫硫劑，把電除塵器捕集下來(lái)的飛灰和加入的脫硫劑進(jìn)行混合、增濕后，作為吸收劑注入除塵器入口煙道，使之均勻地分布在煙氣中。通過(guò)煙氣的冷卻、增濕，煙氣中的SO2、HCl 等在隨后的煙道和除塵器中被吸收，最終生成 CaSO3·1/2H2O 和 CaCl2 ·4H2O。被除塵器捕集下來(lái)的終產(chǎn)物和未反應(yīng)的吸收劑，再部分注入混合增濕裝置，并補(bǔ)充新鮮吸收劑后進(jìn)行再循環(huán)，達(dá)到提高吸收劑利用率的目的。

NID 脫硫工藝的主要技術(shù)特點(diǎn)如下：

①工藝流程簡(jiǎn)單，設(shè)備組成少，投資省，占地面積小。

②運(yùn)行費(fèi)用低。約占流化床脫硫工藝 80%。

③維護(hù)工作量小。

④能耗低。電耗、 水耗均低于石灰石/石膏濕法和流化床脫硫工藝。

⑤不受燃煤含硫量限制，不需要考慮防腐。

D 氨法脫硫（FGD）

氨法脫硫（FGD）系統(tǒng)，是當(dāng)今最先進(jìn)的 SO2 排放控制技術(shù)。它不但脫除煙氣中 95%以上的 SO2，而且生產(chǎn)出高附加值的硫酸銨化肥產(chǎn)品。該系統(tǒng)利用濃度為 15%含量的氨水作為脫硫劑，生成的硫酸銨漿液，輸送到濃縮脫水處理系統(tǒng)。硫酸銨結(jié)晶體在脫硫塔中被飽和的硫酸銨漿液結(jié)晶出來(lái)，生成 3- 5%重量比左右的懸浮粒子。

氨法脫硫（FGD） 工藝特點(diǎn)：

①技術(shù)成熟，運(yùn)行可靠性好，該脫硫工藝副產(chǎn)品為硫酸銨化肥。

②脫硫化學(xué)吸收反應(yīng)速度快，脫硫效率高�？梢圆捎幂^小液氣比，降低能耗和操作運(yùn)行費(fèi)用，并可減少設(shè)備尺寸。

③原材料來(lái)源豐富，吸收劑配制系統(tǒng)簡(jiǎn)單，工藝流程緊湊。

④該脫硫工藝在脫硫的同時(shí)，也可以除氮，具有20%以上的除氮效率。

2、 山東淄博電廠(chǎng)采用的兩種脫硫工藝比較

A:2 臺(tái) 410 噸煤粉鍋爐采用 NID（即新型循環(huán)干法煙氣脫硫技術(shù)），該項(xiàng)目于 2006 年完工并移交生產(chǎn)，由武漢凱迪藍(lán)天科技有限公司總承包，是該技術(shù)引進(jìn)國(guó)內(nèi)后的首次業(yè)績(jī)：

運(yùn)行參數(shù)： 脫硫效率 > 90%

出口煙氣含塵量濃度<100 mg/Nm3

脫硫劑耗量 2.6 t /h

脫硫用水耗量 <23.5 t /h

脫硫系統(tǒng)總功率 <1220 Kw

經(jīng)測(cè)算，單臺(tái)機(jī)組脫硫年正常運(yùn)行成本為 1362.58 萬(wàn)元， 折算電成本為 0.019 元/kwh。

該脫硫除塵系統(tǒng)簡(jiǎn)單，自動(dòng)化程度高，維護(hù)量小，投停方便快速，對(duì)主系統(tǒng)影響很小，項(xiàng)目實(shí)施中未發(fā)生過(guò)因脫硫系統(tǒng)故障導(dǎo)致主系統(tǒng)波動(dòng)的情況,是目前國(guó)內(nèi)運(yùn)行最好的 NID 脫硫裝置。

B:CFB 脫硫工藝

2 臺(tái) 410 噸煤粉鍋爐采用循環(huán)流化床常溫半干法脫硫工藝，2006 年 6 月移交生產(chǎn)。

運(yùn)行參數(shù)： 脫硫效率 >90%

出口煙氣含塵量濃度<50mg/Nm3

脫硫劑耗量 2.83 t /h

脫硫用水耗量 <18.4t /h

脫硫系統(tǒng)總功率 <3290Kw

單臺(tái)機(jī)組脫硫年正常運(yùn)行成本為 1613.74 萬(wàn)元，折算電成本為0.0224 元/kwh

該項(xiàng)目為控制系統(tǒng)未能做到全部引入 DCS 控制，脫硫系統(tǒng)投停對(duì)主系統(tǒng)影響較大。脫硫系統(tǒng)能耗高，脫硫風(fēng)機(jī)電機(jī)功率高達(dá)1400kw。

兩種正在運(yùn)行的脫硫系統(tǒng)比較:

CFB 脫硫工藝由于采用布袋除塵器，除塵效果很明顯，達(dá)到50mg/Nm3。NID 脫硫工藝采用電除塵器， 除塵效果稍差，達(dá)到 100mg/
Nm3以下，也可滿(mǎn)足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

NID 脫硫工藝可靠的達(dá)到 90%的脫硫率，可以長(zhǎng)周期運(yùn)行并保持SO2 排放達(dá)到小于 400mg/NM3的標(biāo)準(zhǔn)。CFB 脫硫工藝穩(wěn)定性稍差。
NID 脫硫工藝采用先進(jìn)的 NIDIC 工藝包，所有操作全部實(shí)現(xiàn)DCS 控制，脫硫各參數(shù)設(shè)置詳細(xì)，連鎖到位，操作簡(jiǎn)單，工藝上很少
出現(xiàn)波動(dòng)，NID 脫硫工藝運(yùn)行能耗低，可降低生產(chǎn)成本。

3、 結(jié)論及建議

通過(guò)實(shí)際運(yùn)行感到目前國(guó)內(nèi)干法脫硫裝置在消和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和設(shè)備制造方面與國(guó)外相比還存在一定的差距。消和系統(tǒng)能否長(zhǎng)期穩(wěn)定正常運(yùn)行是制約脫硫系統(tǒng)正常運(yùn)行的“ 瓶頸” 。

由于煙氣脫硫系統(tǒng)的投資和今后的運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)用較高，因此如何因地制宜地選擇相適應(yīng)的脫硫工藝，以降低投資和運(yùn)行費(fèi)用是非
常重要的。上述的 NID（ 即新型循環(huán)干法煙氣脫硫技術(shù)）、CFB 脫硫工藝以及氨法脫硫（FGD）都是應(yīng)用較廣的火電脫硫技術(shù)，當(dāng)然，根據(jù)各自的實(shí)際情況，選擇一種能耗低、吸收劑消耗量小，二次污染物少，排放指標(biāo)符合國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的脫硫工藝是技術(shù)選擇遵循的基本原則。

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