我國燃煤電廠煙氣脫硫技術現狀及發展趨勢

徐慶軍

【摘 要】 本文主要對我國燃煤電廠煙氣脫硫技術的發展現狀和趨勢進行了系統闡述。

【關鍵詞】 燃煤電廠 煙氣脫硫技術 現狀 發展趨勢

1 燃煤電廠煙氣脫硫的原理分析

煙氣脫硫的主要方法有干法煙氣脫硫、半干法煙氣脫硫和濕法煙氣脫硫。化學反應的酸、堿中和反應是煙氣脫硫的基本原理。煙氣中的酸性物質二氧化硫通過與堿性物質發生反應，生成亞硫酸鹽或者硫酸鹽，從而將煙氣中的硫脫除。

2 目前已開發應用的燃煤電廠煙氣脫硫技術

2.1 石灰石/石膏法

本法中采用的堿性脫硫劑為石灰石原漿液。工作原理為：在吸收塔內對燃煤產生的SO2煙氣進行噴淋洗滌同時向吸收塔的漿液中鼓入空氣，送入吸收塔的吸收劑（石灰石漿液）與進入吸收塔的煙氣充分混合接觸，煙氣中的二氧化硫（SO2）與吸收劑漿液中的碳酸鈣以及鼓入空氣中的氧氣產生化學反應，生成二水硫酸鈣（石膏）；脫硫后的煙氣再經過除霧器除去霧滴經煙囪排入大氣。

石灰石/石膏法的主要裝置有：脫硫劑的制備裝置、吸收塔和脫硫后廢棄物處理裝置。其中吸收塔是關鍵性的設備。

石灰石/石膏法存在以下優點：原料來源豐富、價格低廉且便于運輸與保存，煤種適用范圍廣，相對高的脫硫效率，大于90%的吸收劑利用率，可達90%以上的設備運轉率，技術相對成熟等。次方法也存在著一定的缺點，如：高的初期投資的費用、較高的運行成本、 復雜的系統管理操作、較為嚴重的磨損腐蝕現象等，另外，脫硫產生的副產物即石膏銷路有限，不易處理。

2.2 電子束氨法煙氣脫硫技術

本方法的工作原理是：對煙氣進行高能電子束輻照，將煙氣中的SO2轉化成硫酸銨。

該技術的工業流程為煙氣降溫增濕、加氨、電子束輻照和副產物收集的過程。其工藝裝置主要是冷卻塔、反應器、副產物收集裝置。大致流程為：冷卻塔調對一般除塵凈化后的煙氣進行的溫度和濕度的調節，即降低煙氣溫度和增大含水量，然后流經反應器，在反應器中，用電子束輻照煙氣使之產生多種活性基團。這些活性基團對煙氣中SO2進行氧化使之形成相應的酸。于此同時在反應器煙氣的上游噴入的氨反應，生成硫酸胺微粒，最后在收集裝置中對副產物進行收集。這些收集到的副產物可以被應用在農業和工業上作為肥料和原料。

電子束氨法煙氣脫硫技術的優點為：投資較低、運行費用低、運行維護簡便易操作、可靠性高等。

2.3 脈沖電暈放電等離子體煙氣脫硫技術

脈沖電暈放電煙氣脫硫技術的工作原理是基于反應器的電場本身具有很強的除塵功能這一特性。脈沖電源產生的高電壓脈沖加在反應器電極上，使反應器電極之間產生強電場。部分煙氣分子在強電場的作用下被電離，電離出的電子在強電場的加速下獲得能量成為高能電子。燃煤產生的煙氣分子被這種高能電子激活、裂解和電離，產生OH、O、HO2等多種活性粒子和自由基。在反應器里，這些活性粒子和自由基將煙氣中的二氧化硫氧化為高價氧化物，再結合煙氣中的水形成H2SO4，緊接著注入NH3或其它中和物使之生產（NH4）2SO4的氣溶膠。最后用收塵器對這些氣溶膠進行收集。

該方法的優點為：運行裝置簡單、運行成本低、能夠徹底地清除有害污染物、不產生二次污染等。

2.4 煙氣循環流化床干法煙氣脫硫技術

該技術的裝置由吸收塔、除塵器、吸收劑制備系統、物料輸送系統、噴水系統、脫硫灰輸送及存儲系統、電氣控制系統等構成。

其優點是：固體吸收劑粒子停留時間長使得與二氧化硫間的傳熱傳質交換強烈；脫硫效率較高，對含硫4%以上的高硫煤的脫硫效率能達到90%以上；床料可以循環利用，與傳統半干法相比，節省了30%的吸收劑；對鍋爐的負荷量要求低，一般在30%-100%內都能到到脫硫效；所需設備操作簡單，運行安全可靠；循環流化床反應器結構緊湊，不用占用較大的空間；使用范圍廣，可適用于中小型火力發電廠；以固態形式排放的脫硫產物有效避免了對環境造成的污染。

2.5 粉煤灰煙氣脫硫技術

粉煤灰煙氣脫硫技術的工作原理為：在加入粉煤灰后氧化鈣漿液中，增強了漿液的吸收效果。經相關實驗證明從粉煤灰中釋放出的活性硅與氧化鈣漿液進行化學反應，生成的硅酸鈣對二氧化硫有很好的吸收活性。基于此原理可實現對煙氣的脫硫處理。

有研究人員在2012年對某家中小型燃煤電廠應用粉煤灰對煙氣進行了脫硫處理。在粉煤灰與氧化鈣比值為4：1-5.5：1時，可以有效地提高脫硫效率，脫硫效率可達48.8%。

2.6 旋轉噴霧干燥法

旋轉噴霧干燥法煙氣脫硫技術的原理是：利用噴霧干燥的原理，將吸收劑漿液霧化噴入吸收塔。在吸收塔內，煙氣中的二氧化硫與吸收劑發生化學反應，同時，吸收劑吸收煙氣中的熱量使將水分蒸發掉。脫硫反應完成后的廢渣以干態形式排出。

旋轉噴霧煙氣反應過程包括四個步驟：吸收劑制備→吸收劑漿液霧化→霧粒和煙氣混合，吸收二氧化硫并被干燥→廢渣排出。

旋轉噴霧干燥法的優點為：系統運行設備簡單、投資成本低、運行費用低、占地面積小、運行相當安全可靠、煙氣脫硫率可達75%-90%、最終產物易于處理的等。但與濕法相比較脫硫效率略低。

3 我國燃煤電廠煙氣脫硫技術發展趨勢分析

隨著科技的進步，近年來我國的燃煤電廠煙氣脫硫技術也有了相當大程度的發展。國家和政府通過各種渠道加大對煙氣脫硫技術的研究和開發，同時也引進了國外發達國家的一些先進的理論和技術。

針對我國現存的煙氣脫硫技術的一些問題，這方面的發展趨勢應向提高脫硫效率、提高脫硫產物的可利用率、降低投資和運行成本、減少對環境造成二次污染等方向發展。當前國內和國外應用的脫硫技術都是基于化學技術，未來可考慮用生物法和微生物法對煙氣實行脫硫處理。

4 結語

總體來看，我國的燃煤電廠煙氣脫硫技術受到越來越多研究機構的關注，技術也多種多樣。在實際工作中，我們要現有方法的進行不斷的改進和革新，這樣才能促進我國燃煤電廠煙氣脫硫技術的前進和發展。

參考文獻

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