火電廠煙氣脫硫現(xiàn)狀及其工藝淺析

夏 輝

（煙臺宇凈環(huán)保科技有限公司，山東 煙臺264000）

0 引言

近年來，我國電力工業(yè)迅猛發(fā)展。據(jù)國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)顯示，2019年全國總發(fā)電量為7.5034×1012kW·h，2020年，新型冠狀病毒肺炎疫情影響下，全國發(fā)電量仍有7.4170×1012kW·h，其中火力發(fā)電量為5.2799×1012kW·h，占比71.2%。

經(jīng)濟的快速發(fā)展導致了環(huán)境污染的日益嚴重，環(huán)境的惡化與能源的消耗反過來制約了經(jīng)濟的發(fā)展。火電廠燃燒產(chǎn)生的煙氣中，以SO2為代表的硫化物是造成大氣污染的主要污染源[1]。為防治火電廠燃煤造成的環(huán)境污染、促進火力發(fā)電行業(yè)的技術進步和可持續(xù)發(fā)展，我國于1991年首次發(fā)布了GB 13223—1991《火電廠大氣污染物排放標準》，并進行了多次修訂。現(xiàn)行標準中對火電廠排放煙氣中的SO2進行了限值規(guī)定：燃煤鍋爐、燃氣鍋爐和以氣體為燃料的燃氣輪機組均為35 mg/m3。采用低硫煤的同時，還需安裝煙氣脫硫裝置，并加強管理才能滿足限值的要求[2]。

1 我國現(xiàn)階段火電廠煙氣脫硫工藝的發(fā)展現(xiàn)狀

我國的燃煤火電廠自20世紀70年代開始進行煙氣脫硫實驗研究，在20世紀90年代引入大量國外先進工藝的基礎上，獲得了大量的成功經(jīng)驗，并廣泛應用于燃煤火電廠。但是隨著國家對環(huán)境保護的重視，各項標準的提高，火電廠的煙氣排放逐漸不能滿足相應的要求，顯現(xiàn)出了一些存在的問題[3]。

首先，我國開展煙氣脫硫研究已有數(shù)十年時間，但是作為環(huán)境防治重點研究對象較晚，對SO2等污染源的限值規(guī)定經(jīng)過了數(shù)次的變動。企業(yè)跟著國家標準不斷地進行調整，脫硫工藝的實際應用處于相對被動的局面，跟不上時代和經(jīng)濟的步伐。與此同時，不同的省市地區(qū)間沒有統(tǒng)一的評判標準，我國在脫硫設備研制方面的不足，專業(yè)技術人員的缺乏等因素，都制約著煙氣脫硫工藝的創(chuàng)新與發(fā)展。

其次，在火電廠煙氣脫硫中廣泛用到的很多工藝技術，在脫硫效益滿足需求的情況下，需要較高的經(jīng)濟成本，綜合經(jīng)濟技術不高，部分燃煤電廠過分注重經(jīng)濟效益，選擇了不適合的脫硫工藝，或者只從某一生產(chǎn)環(huán)節(jié)進行脫硫處理，降低了煙氣脫硫的效率和質量，導致一部分含硫的煙氣排入大氣中，造成空氣污染，同時還可能由于脫硫產(chǎn)生的廢渣和廢水處理不當出現(xiàn)對環(huán)境的二次污染[4]。

2 火電廠煙氣脫硫工藝探討

2.1 濕法煙氣脫硫工藝

濕法脫硫工藝是如今應用最廣泛的煙氣脫硫技術。常見的濕法脫硫工藝有：石灰石-石膏濕法脫硫、海水脫硫、雙堿法脫硫、氨法脫硫等。脫硫過程中采用石灰石漿液、海水、堿性溶液、氨水/尿素溶液等作為脫硫劑吸收煙氣中的SO2。濕法脫硫工藝的優(yōu)點非常明顯：脫硫效率和質量都比較好，硫成分脫除率可達90%以上；工藝系統(tǒng)的利用率較高，相對其他脫硫工藝而言，脫硫劑、人力和能源的使用量都比較節(jié)約；系統(tǒng)穩(wěn)定性較高，且適應不同負荷變化的鍋爐。但是濕法脫硫工藝也存在一些缺點，如產(chǎn)生的廢水需要進行再處理；石灰石-石膏法前期投入成本和運行維護成本高，易產(chǎn)生白煙現(xiàn)象，造成二次污染；雙堿法無腐蝕現(xiàn)象，但操作復雜，且需要定時補充堿性溶液；氨法脫硫的腐蝕性較強，當噴氨量控制不好或形成氣溶膠時易造成其他風險。

2.2 干法煙氣脫硫工藝

干法脫硫，主要指采用噴灑不同類型的固體吸收劑（鈣基或者鈉基）進行脫硫的工藝，多用干反應劑噴注法進行脫硫。干法脫硫工藝可減少煙氣中可凝結顆粒物、可溶解顆粒物排放，使煙氣中酸露點大幅度降低，煙羽幾乎透明，很容易擴散。同時有利于回收低溫熱量，提高鍋爐熱效率，減少能源消耗。干法脫硫工藝的優(yōu)點有：占地面積小，投資成本也較低，不需增加動力設備，運行操作簡單等，而且干法脫硫不會產(chǎn)生脫硫廢水，避免了廢液的處理。但是干法脫硫工藝在火電廠鍋爐煙氣的脫硫處理中使用并不廣泛，其原因為干法工藝進行脫硫時，吸收劑與煙氣的混合效果比較差，導致效率較低，固硫時間短，不穩(wěn)定，且消耗的反應劑需求量較大，運行成本偏高。

2.3 半干法煙氣脫硫工藝

半干法煙氣脫硫主要有噴霧干燥脫硫和循環(huán)硫化床脫硫兩種。噴霧干燥脫硫是以熟石灰漿等堿性溶液以噴霧的形式噴入煙氣中，氫氧化物與SO2在這種形式的接觸下會發(fā)生快速的化學反應，產(chǎn)生不溶于水的沉淀物。在工藝過程中，石灰漿噴霧會在高溫的作用下變得干燥，最后隨著脫硫后的煙氣一起排出。這種脫硫工藝的脫硫效率較高，而且操作簡單，投入成本也比較低，可以說是綜合了濕法脫硫和干法脫硫的優(yōu)點。需要注意的是，在煙氣中具有高SO2排放濃度時，半干法脫硫的脫硫效率可能存在不滿足脫硫效率要求的情況。循環(huán)硫化床煙氣脫硫工藝將吸收劑以顆粒懸浮的形式與高速流動的煙氣進行接觸，反應物間的接觸表面積大，脫硫效率可達90%以上，且可以很好地把控污染物，同時固體顆粒可循環(huán)使用，缺點是易堵塞，前期投入成本高。為了響應國家保護環(huán)境，打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)的號召，現(xiàn)階段在火電廠煙氣脫硫處理中半干法脫硫工藝應用范圍相當廣泛。

2.4 火電廠脫硫工藝選擇

煙氣脫硫工藝的選擇指標一般有脫硫效率、產(chǎn)物的利用效率和工藝的影響。火電廠在選擇脫硫工藝時，要將脫硫效率放在首位考慮，脫硫效率是直接反映工藝脫硫效果的指標，所選擇的工藝系統(tǒng)必須具有較強的脫硫效果，符合標準中SO2的排放限值要求[5]。選擇工藝不同，煙氣脫硫之后的產(chǎn)物也會不同，如果進行煙氣脫硫時，產(chǎn)生物是可以回收的硫黃、石膏等，就能夠將其再次利用，減少脫硫廢棄物的處理工藝過程，降低煙氣脫硫處理的成本。工藝中吸附硫化物的吸收劑往往具有腐蝕性，選擇工藝時也要考慮到工藝中吸收劑腐蝕效果的影響，工藝中用到的原料及生成物對生產(chǎn)系統(tǒng)造成的不利影響等。

除此以外，選擇脫硫工藝時，還要遵循經(jīng)濟性原則、安全性原則和資源合理利用原則。基于火電廠自身的發(fā)展情況，在符合相關政策規(guī)定的基礎上，合理利用資金，優(yōu)先選擇性價比更高的脫硫工藝。脫硫工藝中的吸收劑吸附硫化物的化學反應屬于放熱反應，在工藝過程中會產(chǎn)生大量的熱，部分脫硫工藝還會產(chǎn)生大量堵塞管道的廢渣生成物。選擇工藝時要考慮工藝的安全性，盡量選擇穩(wěn)定性高或者配有相應安全裝置的工藝系統(tǒng)。在滿足經(jīng)濟性和安全性的前提下，選擇脫硫工藝時還應重視各類資源的合理利用，避免造成資源浪費。如火電廠在海邊時，可以選擇海水作為吸收劑進行濕法脫硫；煙氣中含有顆粒物、對煙氣排放標準要求嚴格的地區(qū)，采用濕法脫硫；水資源缺乏的地區(qū)首選干法半干法脫硫等。

3 結語

要深入打好污染防治攻堅戰(zhàn)，持續(xù)改善環(huán)境質量，才能更好地保障火電廠的可持續(xù)發(fā)展。作為SO2的排放大戶，火電廠只有按照環(huán)境保護的規(guī)定限值對鍋爐煙氣進行合理的脫硫處理，才能減少空氣污染，守護碧水藍天。現(xiàn)存脫硫工藝在我國應用時間都不算長，需要在我國發(fā)展現(xiàn)狀的基礎上，對現(xiàn)有的脫硫工藝及系統(tǒng)進行升級改造，開發(fā)出更加高效易行的脫硫工藝，或者綜合傳統(tǒng)與新型脫硫法的優(yōu)點，發(fā)展一體化脫硫技術。實際運行時需結合火電廠運營的實際情況，選擇合適的脫硫工藝，不斷提高煙氣脫硫處理質量，促進經(jīng)濟和自然環(huán)境的和諧發(fā)展。