火電廠煙氣脫硫技術及應用綜述

王偉娜

摘 要：火電廠燃煤發電產生大量SO2，對大氣環境造成嚴重污染，脫硫十分必要。論述了火電廠煙氣脫硫的必要性，介紹了脫硫方式的分類，詳細介紹了濕法煙氣脫硫的幾種方法，總結我國目前火電廠煙氣脫硫現狀并提出進一步推進脫硫的建議。

關鍵詞：火電廠；煙氣脫硫；濕法脫硫

1 火電廠煙氣脫硫的必要性

我國是能源消費和生產第二大國，擁有豐富的化石能源資源，尤以煤炭資源儲量豐富。隨著工業、經濟的快速發展，我國逐漸形成了以煤炭為主體的能源供應結構，這種結構在未來相當長的一段時間內不會發生改變。

而我國煤炭資源80%以上用以直接燃燒，隨之而來的是嚴重的SO2污染問題。燃煤的大量使用使得SO2排放量劇增，SO2的大量排放會引起酸雨，對環境和人體均有很大危害。

2015年有超過78%的城市空氣質量超標[1]，降低SO2排放顯得十分必要。

2 火電廠煙氣脫硫技術分類

2015年《中國環境狀況公報》顯示SO2年排放量達1859.1萬噸，其中火電廠燃煤SO2占據了相當比重，火電廠脫硫成為降低SO2排放量的重要途徑。煙氣脫硫是目前脫硫效率最高，應用最為廣泛的脫硫技術[2]。

煙氣脫硫分為干法脫硫，半干法脫硫和濕法脫硫。

2.1 干法脫硫

干法脫硫產生干粉狀產物，無需考慮設備腐蝕、結垢、結露等問題，同時也不會產生廢水[3]。干法煙氣脫硫的設備簡單，不論是投資費用還是運行費用，成本都較低，但其脫硫效率較低，副產物附加值低。常用干法煙氣脫硫方法有：電子射線輻射法、填充電暈法、煙氣循環流化床技術、爐內噴鈣循環流化床技術等[4]。

2.2 半干法脫硫

半干法應用較為局限，在國內外僅有少數成功應用實例[5]。這種方法投資運行費用低但脫硫效率也低[6]。常用方法有噴霧干燥法、粉末-顆粒噴動床技術、煙道噴射脫硫技術等。

2.3 濕法脫硫

濕法脫硫效率高，歷史悠久、工藝成熟，鈣硫比低，副產物的附加值高，適用性較強，尤其適用于大容量機組。但設備占地面積大，投資維護費用高，尤其腐蝕問題嚴重，副產物若不能很好處理可能產生二次污染[7]。常用的濕法脫硫工藝有石灰石-石膏法、氨法、氧化鎂法等。

3 濕法煙氣脫硫技術

3.1 石灰石-石膏法

濕法煙氣脫硫中應用最為廣泛的便是石灰石-石膏法，此法發展投運較早，技術成熟，從20世紀90年代便在我國引進投運。

石灰石-石膏法煙氣脫硫系統主要由石灰石漿液制備及輸送、煙氣、SO2吸收和石膏脫水四大系統組成。石灰石粉碎與水混合制得脫硫劑漿液，經水力旋流器分離后符合要求的貯存于漿液箱，然后經漿液泵打入吸收塔；來自鍋爐的煙氣經煙氣系統換熱降溫送入吸收塔；在吸收塔內脫硫劑漿液吸收煙氣中的SO2生成CaSO3，進一步被氧化成CaSO4，最后結晶成為石膏經排出泵送至石膏脫水系統，煙氣反應后則經除霧器除去夾帶的液滴，進入煙氣系統換熱升溫至露點以上后進入煙囪排放；來自吸收塔的石膏經濃縮、脫水后儲存[8]。

石灰石-石膏煙氣脫硫法脫硫效率高達95%以上；經長期運行發展后經驗豐富技術十分成熟，運行穩定；對煤種要求低，適用性廣泛；其脫硫劑石灰石在我國儲量豐富質量優越，廉價易得[9]。但該法設備占地面積大，初期投資費用高；腐蝕問題嚴重，后期運行維護費用也高；脫硫副產物石膏附加值不大，綜合利用率低，以堆積存放為主，易造成二次污染。

3.2 氨法

氨法脫硫工藝主要由吸收、循環、氧化和濃縮干燥四個部分組成。氨水溶液進入吸收塔吸收煙氣中的SO2，生成亞硫酸鹽；循環段主要用來提高氨的利用率；亞硫酸鹽在氧化段被壓縮風機送來的空氣氧化為硫酸銨；硫酸銨在濃縮干燥階段得到最終副產物硫酸銨產品。

我國引進脫硫工藝初期，以石灰石-石膏法為主，氨法脫硫在當時工藝尚不成熟，目前在我國脫硫中的應用與石灰石-石膏法有較大差距。氨法基建投資與石灰石-石膏法相差不多，但無廢水、固廢等二次污染問題，脫硫產物硫酸銨附加值高，市場廣闊 [10]。但氨易揮發，該法對煤種也有一定要求，為保證副產物質量，通常適用于高硫煤種脫硫。

3.3 氧化鎂法

鎂法煙氣脫硫脫硫效率高，運行穩定，在國外的工業化運行已有二十多年之久，但由于原料儲量限制，在世界范圍內未能得到廣泛推廣。但我國鎂資源豐富，近年來該法在我國得到廣泛關注。

鎂法分為脫硫劑制備與供應系統、煙氣系統、SO2吸收系統、脫硫副產物吸收系統和廢水處理系統。氧化鎂粉與水混合熟化制得脫硫劑漿液，經漿液泵打入脫硫塔；從鍋爐來的煙氣經降溫除塵除雜后進入脫硫塔；在脫硫塔內，脫硫劑漿液經噴嘴噴灑與煙氣接觸反應，生成亞硫酸鎂，約20%被氧化為硫酸鎂，漿液循環至亞硫酸鎂達一定濃度后排入脫硫副產物處理系統，煙氣則經除霧升溫后排放；副產物脫水干燥后可制肥料，也可焙燒再生氧化鎂或送至硫酸廠制硫酸[11]；脫硫廢水經中和、重金屬沉淀、絮凝、濃縮澄清后得以凈化。

鎂法脫硫脫硫效率可達99%；消耗水量和電量比石灰石-石膏法少，運行費用低；工程中不易出現結垢堵塞等情況；菱鎂礦主要分布在中國，原料易得；脫硫副產物附加值高，不論是用于生產肥料還是生產硫酸均有較大市場。但原料費用偏高，運行過程中PH和亞硫酸根含量不易控制[12]。

4 我國煙氣脫硫現狀及推進建議

近年來我國不斷加大節能減排力度，在各項政策推進和各方努力下，2015年我國二氧化硫排放量比2010年降低18%。目前我國火電廠煙氣脫硫普遍采用的方法是噴霧干燥法、石灰石-石膏法、循環流化床法和氨法[13]。主要以技術成熟，流程簡單，二次污染小，成本低為主要考量。

目前出現的問題在于：盲目引進脫硫技術及裝置，對核心科技掌握不足，導致投運后運行不穩定，建成投運的脫硫裝置實際發揮作用不足60%[14]；相關政策法規不配套，環保相關法律的制定修訂速度不足以及時解決或預防不法行為，相關經濟鼓勵補貼也與技術、現狀不配套[13]。

針對現狀，我們首先應加快技術開發，今早掌握核心科技，設計出符合我國國情的煙氣脫硫工藝。其次，政府應加緊健全煙氣脫硫相關政策法規，一方面利用法律約束，確保火電廠煙氣脫硫的平穩深入推進；另一方面加大政策資金扶持力度，鼓勵各電廠切實進行煙氣脫硫工作。

參考文獻

[1]國家環境保護局.2015年中國環境狀況公報.

[2]王啟軍.火電廠FGD技術綜合評價模型研究[D].太原.太原理工大學.2006.

[3]楊明秀.火電廠煙氣脫硫工藝選擇分析[J].中國設備工程，2017，02：114-115.

[4]馬祥麟.火力發電廠煙氣脫硫現狀與對策[J].廣東化工，2012，39（2）：139-141.

[5]孫孔軍.淺析火電廠煙氣脫硫方法的選擇與應用[J].科技創新，2012，6：38.

[6]程濤.試論火電廠煙氣脫硫工藝的選擇[J].科技論壇，2015（23）：163-164.

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[8]王瓊.火電廠石灰石-石膏法煙氣脫硫的設計及優化[D].武漢.武漢大學.2005.

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[13]呂慧，蘭鳳春.海水法煙氣脫硫工藝在國內火電廠的應用研究[J].吉林電力，2007，35（4）：23-25.

[14]邵中興，李洪建.我國燃煤SO2污染現狀及控制對策[J].山西化工，2011，31（1）：47-48