燃煤电厂脱硫技术研究解读Word格式.docx

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烟气脱硫根据脱硫剂的类型可分为湿法、干法和半干法脱硫，其中湿法效率最高，半干法次之，而干法处理废渣较为方便。

2.3.1湿法烟气脱硫工艺

湿法脱硫的优点是：

硫氧化物的吸收反应速度快；

设备体积较小，建设费用较低，建筑用地较少。

缺点是：

由于排烟温度降到600℃左右，排烟的扩散效果差；

需要大量的水。

（1）石灰／石灰石－石膏法

在目前各种烟气脱硫工艺中，湿法烟气脱硫应用最多，占脱硫总装机容量的83.02％，而其中占绝对统治地位的石灰／石灰石－石膏法是目前世界上技术最成熟、运行状况最稳定的脱硫工艺。

该法最早是由美国Eschellman在1909年提出来的，1931年美国Battersea电站建成了第一套石灰／石灰石脱硫系统。

在该工艺中，石灰石或石灰洗涤剂与烟气中SO2反应，反应产物硫酸钙在洗涤液中沉淀下来，经分离后即可抛弃也可以石膏形式回收。

石灰／石灰石－石膏法采用廉价易得的石灰石作为脱硫吸收剂，石灰石经破碎磨细成粉状与水混合搅拌制成吸收剂浆；

也可将石灰石直接湿磨成石灰石浆液制成吸收剂浆。

当采用石灰为吸收剂时，石灰粉经消化处理后加水搅拌制成吸收剂浆。

在吸收塔内，吸收剂浆液与烟气接触混合，烟气中SO2与浆液中的氧化钙／碳酸钙以及鼓入的氧化空气进行化学反应，最终反应产物为石膏。

脱硫后的烟气经除雾器除去带出的细小液滴，经加热器加热升温后排入烟囱。

脱硫石膏浆经脱水装置脱水后回收。

由于吸收剂浆的循环利用，脱硫吸收剂的利用率很高。

脱硫效率在90％。

脱硫副产物－石膏的处理方式可分分为抛弃和回收利用两种方法。

脱硫石膏处理方式的选择主要取决于市场对脱硫石膏的需求、脱硫石膏的质量以及是否有足够的堆放场地等因素。

抛弃方式以美国为代表，主要采用弃置灰场或回填矿坑的方式，抛弃量占86％；

回收利用方式德国和日本采用较多，主要用作水泥缓凝剂和建筑材料等，石膏利用率达90％以上。

该过程存在的主要问题是：

当SO2的浓度波动时，脱硫剂石灰粉末或浆液的投入量难以控制，吸收塔中的吸收液不能处于最佳吸收状态，影响脱硫率；

低值副产物石膏还有待于解决含水率高和综合利用的问题；

整体装置和运行费用仍偏高；

脱硫率不高。

石灰／石灰石－石膏法脱硫工艺基本原理与系统图如下：

（2）海水脱硫工艺

海水脱硫是近年来发展起来的一项新技术。

该工艺是利用天然的纯海水作为烟气中SO2的吸收剂，无需其他任何添加剂，也不产生任何废弃物，具有工艺简单、系统运行可靠、脱硫效率高等特点。

海水脱硫工艺是利用海水的碱度达到脱除烟气中SO2的一种脱硫工艺。

在脱硫吸收塔内，用大量海水喷淋洗涤进入吸收塔内的烟气，烟气中的SO2被海水吸收而除去，净化后的烟气经除雾器除雾，再经烟气加热器加热后排放。

吸收SO2后的海水经嚗气池嚗气处理，使其中的SO32-被氧化成稳定的SO42-后排入大海。

从原理上可以看出，海水脱硫工艺十分简单，其首先要适用于靠海边，用海水作为冷却水，且海水扩散条件好，同时燃用低硫煤的电厂。

目前世界上许多国家如印度、印度尼西亚、西班牙也相继安装了海水脱硫装置，脱硫效率达90％以上。

海水脱硫工艺基本原理与系统图如下：

（3）简易湿法石灰石－石膏法脱硫工艺

由于湿法石灰石／石膏法造价高、占地大、运行成本高，对中国这样的发展中国家推广使用困难较大。

因此，目前推出了一种简易湿法石灰石－石膏法脱硫工艺，可使造价及占地大大降低，对脱硫率要求不太高的电厂，此种方法很有采用的价值。

简易湿法石灰石－石膏法脱硫装置的基本原理与湿法基本相同，只是将约75％左右的烟气脱硫，脱硫装置效率仍为90％以上，但装置的容量相应减小，并取消烟气加热装置（GGH）。

另约25％的烟气不经过脱硫装置，而是旁路到烟囱，脱硫后的低温烟气与未经脱硫的高温烟气混合后排放，提高了排烟温度。

该装置总的烟气脱硫率可达70％以上，国内已有太原第一热电厂300MW机组使用。

（4）其它湿法工艺

除前述的传统方法外，还有MgO法、亚硫酸铵法、Wellman-Lord法、柠檬酸钠－磷酸钠法和千代田法等。

通常可根据原材料来源及副产物销路，合理选用。

2.3.2干法烟气脱硫工艺

干法烟气脱硫工艺的特点是：

反应在无液相介入的完全干燥的状态下进行，反应产物为干粉状，其主要优点是：

能处理大量的排烟，排出烟气的温度下降比较小；

对烟囱周围地区来说，由于烟雾而引起的二次污染较少；

用水量少。

由于硫氧化物的吸收反应速度慢，因而排烟设备体积大；

设备占地面积大，建筑费用高。

（1）荷电干式喷射脱硫法（CDSI）

该法的作用原理是：

吸收剂以高速通过高压静电电晕充电区后，在其表面上形成静电荷，由于同种电荷相互排斥，使吸收剂颗粒很快在烟气中扩散，形成均匀的悬浮状态，从而增加与SO2反应的机会。

此外由于离子的电晕，可增强其活性，缩短反应所需滞留时间，从而有效提高脱硫率。

该法的缺点是：

脱硫率低，吸收剂利用率不足。

（2）电子束法（EBA）

电子束烟气脱硫技术是一种物理与化学相结合的新技术。

此工艺利用电子加速器产生的等离子体促使烟气中的SO2和NOx与加入的NH4反应，来实现烟气脱硫脱硝的目的。

脱硫效率达90％左右。

电子束照射烟气脱硫工艺原理为采用高能电子束照射烟气，使烟气中的N2、O2和水蒸气被激活，电离甚至裂解，产生大量离子及自由基等活性离子。

由于它们的强氧化性，使SO2被氧化为SO3，这些高价的硫氧化物与水蒸气反应生成雾状的H2SO4，产生的酸再与预先注入反应器中的NH3反应生成硫铵。

2.3.3半干法烟气脱硫工艺

　　半干法烟气脱硫工艺的特点是：

反应在气、固、液三相中进行，利用烟气显热蒸发吸收液中的水分，使最终产物为干粉状，脱硫废渣一般抛弃处理。

喷雾干燥法（SDA）属于半干法脱硫工艺，该工艺以石灰为脱硫吸收剂，石灰经消化并加水制成消石灰乳，消石灰乳由泵打入吸收塔内的雾化装置，在吸收塔内，被旋转喷雾轮雾化成细小液滴的吸收剂与烟气混合接触，与烟气中的SO2发生化学反应最终生成CaSO4，烟气中的SO2被脱除。

与此同时，吸收剂带入的水份迅速被蒸发而干燥，烟气温度随之降低。

脱硫反应产物及未被利用的吸收剂以干燥的颗粒物形式部分随烟气带出吸收塔，进入除尘器被收集下来。

脱硫后的烟气经除尘后排放。

为了提高脱硫吸收剂的利用率，一般将部分脱硫灰加入制浆系统进行循环利用。

喷雾干燥法脱硫工艺技术比较成熟，具有工艺流程较为简单、系统可靠性高等特点，脱硫效率可达到80％左右，但单塔烟气处理量较小。

该工艺在美国及西欧一些国家应用较为广泛。

脱硫灰渣可用作制砖、筑路，大多为抛弃至灰场或回填废旧矿坑。

喷雾干燥法脱硫工艺基本原理与系统图如下：

2.3.4炉内喷钙及尾部烟道增湿脱硫工艺（LIFAC）

由于炉内喷钙技术的脱硫效率不高，吸收剂的利用率亦很低，为了解决这个问题，芬兰的IVO公司和Tampella公司于1984年开发了LIFAC脱硫工艺。

该工艺是在炉内喷钙工艺的基础上在锅炉尾部增设了增湿段，以提高脱硫效率。

该工艺多以石灰石粉为吸收剂，石灰石粉由气力喷入炉膛850～1150℃温度区，石灰石受热分解为氧化钙和二氧化碳，氧化钙与烟气中的二氧化硫反应生成亚硫酸钙。

由于反应在气固两相之间进行，受到传质过程的影响，反应速度较慢，吸收剂利用率较低。

在尾部增湿活化反应器内，增湿水以雾状喷入，与未反应的氧化钙接触生成氢氧化钙，而与烟气中的SO2反应，从而提高了脱硫效率。

当Ca/S＝2时，炉内喷钙脱硫效率为20～40％，而增设活化器后，总脱硫效率可达70～80％。

LIFAC技术的特点是：

（1）适用于含硫1～1.5％的燃煤，脱硫效率可达70～80％，投资约占电厂投资的4～5％。

（2）占地面积小，安装活化反应器不影响锅炉运行，整套设备施工需半年，其中加装石灰石粉喷嘴，改接烟道仅需2周时间，尤其适合老电厂改造。

（3）终端产品脱硫灰可用于混凝土和筑路。

（4）吸收剂用价格便宜的石灰石，而不是熟石灰。

（5）没有污水排放。

LIFAC脱硫工艺目前在我国尚处于起步阶段，但在芬兰、美国、加拿大、法国等国家已得到应用，采用此脱硫技术的最大单机容量已达300MW。

国内目前使用的电厂有南京下关电厂125MW机组。

下图为南京下关电厂炉后增湿活化部分布置示意图。

2.3.5循环流化床干法脱硫技术

循环流化床干法脱硫技术是把脱硫塔与除尘结合在一起的新工艺。

该技术是德国鲁齐公司于二十世纪八十年代初开发的，Wulff公司在此基础上开发了回流式循环流化床烟气脱硫技术（RCFB-FGD），德国Thyssen公司、美国Airpol公司、法国Stein公司等也在开发和推广此项技术。

目前国外已有几十套循环流化床干法脱硫装置在运行，最大单机容量是Wulff公司安装在奥地利Tfeiss电厂相当于300MW机组的脱硫装置。

国内目前已有广州恒运电厂的200MW机组正在安装Wulff公司的RCFB-FGD装置。

该工艺的脱硫原理是：

循环流化床是一种高速气流与所携带的稠密悬浮颗粒充分接触的技术，它是在由烟气通过的反应塔内喷入消石灰粉使之与烟气充分反应，并喷入一定量水，将烟温控制在适合化学反应的温度下。

从反应塔出去的反应后的烟气进入除尘器，脱下来的脱硫灰一部分排掉，一部分再进入反应塔反应，然后多次循环，使吸收剂与烟气充分接触，提高吸收剂的利用率和脱硫率。

脱硫效率为85～90％。

该工艺的特点是没有喷浆系统，只喷入水；

没有废水产生；

占地面积小；

基建投资相对较低；

脱硫副产品可用做混凝土掺合料、矿井回填、路基等。

循环流化床干法脱硫技术基本原理与系统图如下：

循环流化床干法脱硫原理图

3．国内外烟气脱硫发展概况

3.1国外发展概况

国外大容量机组脱硫实用技术的研究发展是从70年代开始的，从80年代起，西方发达国家已陆续完成了火电厂SO2脱硫装置的批量建设，并成功地达到了完善的商业运行阶段。

目前国际上已实现工业应用的燃煤电厂烟气脱硫技术主要有：

（1）湿法脱硫技术；

（2）旋转喷雾半干法脱硫技术；

（3）炉内喷钙加尾部增湿活化技术；

（4）海水脱硫技术；

（5）电子束脱硫技术等。

世界范围内的脱硫技术还有很多，但大多是从上述脱硫技术演变而来。

从西方国家成功的发展经验表明，石灰石－石膏湿法脱硫技术是一种最成熟的脱硫工艺，它所具有的脱硫效率高、运行稳定、运行费用低等特点，使它的应用最为广泛，目前机组容量较大的新建火电厂大多采用石灰石－石膏湿法脱硫技术。

其它脱硫工艺也比较成熟，但一般多用在锅炉容量较小、地理位置较偏僻的电厂。

目前以湿法脱硫为主的国家有：

日本（约占98％）、美国（约占92％）和德国（约占90％）等。

可以说湿法脱硫技术在世界范围内占主导地位。

从供应厂商看，目前大多由锅炉厂或由化学工程公司供货。

世界上著名的锅炉生产企业，如美国的B＆W、CE或FW，日本的三菱、日立、石川岛，Babcok，斯特缪勒等公司均有自己的专利产品。

3.2国内发展概况

我国从70年代就开始了燃煤电厂脱硫的实验工作，与国外发达国家相比，起步不晚，但进展缓慢，大部分技术仍停留在小试或中试阶段，有的技术虽然已有工业性实验装置，但未能大范围推广应用，这也是我国SO2污染和酸雨污染日趋严重的一个原因。

我国于1984年在四川白马电厂建立了旋转喷雾半干法烟气脱硫1MW的试验装置，处理烟气量为34000Nm3/h，燃煤含硫量为3.5％，在钙硫比为1.2～1.6时，脱硫效率可达70～80％。

接着又建立了一套处理烟气量为7000Nm3/h，SO2进口浓度为3000ppm的半干法烟气脱硫试验装置，投运十余年来，各项技术指标均满足设计要求，当钙硫比为1.4时，脱硫效率可达80％以上。

现我国已基本掌握了半干法烟气脱硫工艺的设计和设备制造技术，通过试验累计了设计、制造、调试、运行经验，目前已具备了设计、制造100MW等级机组半干法烟气脱硫的技术力量和能力。

目前国内引进的示范工程虽然设备先进，运行稳定，自控程度高，但是其投资及运行费用极为昂贵。

重庆珞璜电厂引进日本三菱公司脱硫设备，仅投资就花了24087万元，单位投资688元／KW，运行费用达2791.6万元／年，采用湿法脱硫，每年需用石灰石粉25万吨，产出35～40万吨石膏，消耗大量的水，耗电量约为发电量的1.1％左右，脱硫成本高达839元/吨SO2。

以我国目前的国力根本无法推广应用。

因此，发展适用于我国国情的脱硫技术，满足我国环境保护的需要，已成为一项艰巨的任务。

目前国内已投运的脱硫装置项目见表1。

表1国内已投运脱硫装置项目情况表

项目名称

脱硫机组容量

脱硫方式

脱硫效率

珞璜电厂一、二期

4×

360MW

石灰石—石膏湿法

95％

内江电厂

1×

100MW

循环流化床

90％

白马电厂

25MW

半干法

80％

成都热电厂

电子束法

太原第一热电厂

200MW

简易湿法

黄岛电厂

简易半干法

70％

巨化热电厂8#机

50MW

烟气循环流化床

85％

北京一热

2×

重庆电厂21#、22#机

半山电厂

125MW

云南小龙潭6#炉

深圳西部电厂

300MW

海水脱硫

后石电厂

6×

600MW

下关电厂

LIFAC

与西方发达国家相比，我国火电厂脱硫工程尚处于起步阶段，建成的脱硫工程较少，目前上规模的脱硫装置都是应用国外技术。

近期国内陆续成立了一批脱硫工程公司，例如北京龙源环保公司、武汉凯迪电力技术公司、福建龙净环保公司、浙江菲达机电集团公司等。

这些环保公司很多曾为电厂生产和供应静电除尘器及其它一些电厂配套的环保设备，具有丰富的电力系统的生产经验，并且熟悉国家的环保政策。

这些公司目前基本上采用引进国外脱硫公司技术或与国外脱硫公司合作的经营方式。

今后随着脱硫技术的引进、消化和吸收，及中外合作脱硫公司承担的脱硫项目不断增加，在我国以利用国外技术、国内总包的脱硫工程项目将成为主流，独立的国外脱硫公司由于受其价格的约束，将很难在中国独立承担脱硫工程。

火电厂脱硫技术将逐步向国产化迈进，预计很快国内可借鉴国外技术，自行设计脱硫工艺，掌握脱硫设计技术。

4．脱硫工艺的综合评价

火电厂脱硫方法选择受多种因素影响，要进行技术经济比较而且要结合现实的条件，总的来说，要从以下几个方面进行考虑：

（1）首先要满足环保要求；

（2）选择技术成熟，运行可靠的工艺；

（3）选择投资省，运行费用低的工艺，要考虑废料的处置和二次污染问题；

（4）吸收剂要有稳定的来源，并且质优价廉；

（5）副产品处置要有场地，综合利用要有市场；

（6）燃用煤种的含硫量是影响脱硫技术选择的重要因素，必须根据燃煤含硫量选择恰当的脱硫方法。

几种主要脱硫工艺的比较见表2。

表2几种主要脱硫工艺的比较

项目

旋转喷雾半干法

电子束

炉内喷钙加增

湿活化LIFAC

循环流化床干法烟

气脱硫技术

适用煤种含硫量（％）

适用广泛

＜2

＜1

2.5

吸收剂

石灰石

消石灰

海水

氨

Ca／S

＜1.1

1.5左右

--

＞2

1.3～1.5

＞90％

80％左右

90％左右

65～80％

85～90％

副产品种类及状态

石膏（湿）

亚硫酸钙（半干）

硫酸铵／硝酸铵（干）

脱硫废渣（半干）

亚硫酸钙

副产品出路

用途广

可利用

难利用

厂用电率（％）

1～1.5

～1

～2

应用单机规模

没有限制

多受单塔容量限制，用于100～250MW中型机组

30万、60万千瓦机组已有业绩

已有一套配20万千瓦机组的试验装置投入运行

多用于100～250MW中型机组

多为中型机组，有200～300MW机组使用业绩

占有市场份额

8％左右

较少

～1.9％

投资费用（元/千瓦）

500～600

350～500

600左右

1050

200～300

年运行费用

较低

较高

低

续上表

技术特点

适用范围广泛，系统比较复杂，占地面积较大，投资及厂用电较高，一般需要废水处理。

系统简单，投资少，厂用电低，无废水排放，占地较少。

但只适用于含硫量2％以下的煤种，且吸收剂为消石灰，脱硫效率相对不高。

不需采购脱硫剂，无废水、废渣排放，系统简单，投资较少，厂用电低，运行费用少。

但仅适用于海水直接冷却的发电厂，燃用低硫煤，且需通过环评取得许可。

系统简单，无废水废渣产出，可同时脱硫和脱硝；

副产品为硫酸铵和硝酸铵，可作为肥料或作为生产复合肥的主要原料。

但厂用电高，电子枪寿命低，吸收剂用氨水，运行费用高。

系统简单，投资较少，厂用电低，无废水排放，占地较少，适合于中低硫煤及老厂改造。

5．结束语

中国作为世界上最大的煤炭生产国和消费国，如何进一步提高煤炭利用和转化效率，减少环境污染，促进国民经济和社会的可持续发展，是中国的一项基本国策。

根据国家环保局制定的《酸雨控制区和二氧化硫污染控制区划分方案》中对火电厂二氧化硫（SO2）排放提出了严格要求：

到2000年排放SO2的工业污染源达标排放；

除以热定电的热电厂外，禁止在大中城市城区及近郊新建燃煤火电厂；

新建、改造燃煤含硫量大于1％的电厂，必须建设脱硫设施；

现有燃煤含硫量大于1％的电厂，在2000年前采取减排SO2措施，在2010年前分期分批建成脱硫设施或采取其它具有相当效果的减排措施。

此政策的出台是我国政府控制大气污染物排放的重大举措，将促进我国火电厂SO2控制跃上一个新台阶。

脱硫技术在我国虽然起步较晚，但发展很快，对减少SO2的排放和环境保护具有极其重要的意义，具有极大的发展潜力。

读书的好处

1、行万里路，读万卷书。

2、书山有路勤为径，学海无涯苦作舟。

3、读书破万卷，下笔如有神。

4、我所学到的任何有价值的知识都是由自学中得来的。

——达尔文

5、少壮不努力，老大徒悲伤。

6、黑发不知勤学早，白首方悔读书迟。

——颜真卿

7、宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来。

8、读书要三到：

心到、眼到、口到

9、玉不琢、不成器，人不学、不知义。

10、一日无书，百事荒废。

——陈寿

11、书是人类进步的阶梯。

12、一日不读口生，一日不写手生。

13、我扑在书上，就像饥饿的人扑在面包上。

——高尔基

14、书到用时方恨少、事非经过不知难。

——陆游

15、读一本好书，就如同和一个高尚的人在交谈——歌德

16、读一切好书，就是和许多高尚的人谈话。

——笛卡儿

17、学习永远不晚。

18、少而好学，如日出之阳；

壮而好学，如日中之光；

志而好学，如炳烛之光。

——刘向

19、学而不思则惘，思而不学则殆。

——孔子

20、读书给人以快乐、给人以光彩、给人以才干。

——培根