前言：尋找寫作靈感？中文期刊網用心挑選的燃煤電廠煙氣脫硫技術簡介探討，希望能為您的閱讀和創作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。
[摘要]隨著工業的發展，SO2的排放量日益加劇，其主要來源于燃煤電廠，因此燃煤電廠煙氣脫硫是目前我國控制二氧化硫排放的迫切手段。本文主要介紹了燃煤電廠煙氣脫硫技術的分類、國內外研究現狀，以及主要方法及其原理。
[關鍵詞]煙氣脫硫；氨法；脫硫效率
隨著國民經濟的發展，電能使用量逐年增長，作為工業和民生的重要能源，一直是國民經濟的發展基礎，我國受經濟、自然條件等因素影響，煤炭發電仍然是主要發電方式，一直是煤炭消費大國，電力工業消耗煤炭更是占比超全年消耗一半以上，但是大量的煤炭燃燒會產生的二氧化硫(SO2)，它是公認的最嚴重的大氣污染物之一，是造成酸雨的元兇，嚴重破壞環境，危害人類健康[1-4]。隨著現代文明的發展，人們對環境的要求越來越高，世界各國都投入巨資對二氧化硫進行治理，我國也注重風能、水能、核能等新能源開發和使用比重，兼顧環境和經濟，合理布局國家能源結構。在燃煤電力行業，國家不斷升級和規范電廠排放標準，制定了燃煤電廠煙氣脫硫的綜合治理規范，電廠也積極投資脫硫技術改造和更換工藝設備，以實現可持續發展。本文主要介紹燃煤電廠煙氣脫硫技術分類、石灰/石灰石煙氣脫硫法等主要煙氣脫硫技術、國內外煙氣脫硫技術應用現狀。
1燃煤電廠煙氣脫硫技術
燃煤電廠仍然是我國現階段最主要的電力供應，為達到環保要求，降低燃煤電廠排放污染物濃度，提高排放標準，行業需要積極投入人力財力來升級脫硫工藝和設施。煤炭脫硫方法有很多，根據不同的燃燒階段和標準要求可以分為很多種類，比如根據階段可以分為燃燒前脫硫、燃燒中脫硫和燃燒后脫硫[5-6]。煤炭燃燒前除去原煤中的部分硫分，從而減低二氧化碳的生成量，這種方法具有經濟、高效的優點，既可以提高煤炭燃燒效率，又可以減小煤炭污染。燃燒前脫硫根據原理可以分為物理脫硫、化學脫硫和生物脫硫等方法。物理脫硫是利用煤炭中有機質和硫鐵礦的密度差異來進行物理選煤的過程，主要有跳汰選煤、重介質選煤、空氣重介質流化床干法選煤、風力選煤、斜槽和搖床選煤、電磁選煤等重力選煤方法；原煤化學脫硫分為純化學法和物理化學法，化學脫硫法有堿法脫硫、熱解氫化脫硫、氧化法脫硫和氣體脫硫等，物理化學脫硫法一般指浮選，有泡沫浮選、浮選柱、表層浮選和選擇性絮凝等方法。燃燒中脫硫是指煤炭再燃燒過程中進行燃燒前脫硫的技術，主要是流化床燃燒技術和爐內噴鈣技術。流化床燃燒燃燒過程中脫硫，利用石灰石和白云石作為脫硫劑，燃燒過程中脫硫劑分解成CaO，與SO2及氧氣反應生成硫酸鈣，該方法具有易控制、燃料適應性好、燃燒熱強度大、腐蝕性小等優點，一般受Ca/S比、壓力和溫度等影響；爐內噴鈣脫硫技術工藝，以石灰石和消石灰作為吸收劑，燃燒過程中第一階段CaCO3分解生成CaO，固定SO2生成硫酸鈣，第二階段未反應的CaO與水結合生成Ca(OH)2，氧化性環境下固定SO2生成硫酸鈣，該方法費用低，但脫硫率不高。燃燒后脫硫通常稱為的煙氣脫硫，利用脫硫劑與燃燒煙氣產生化學反應，除去煙氣中SO2。煙氣脫硫，作為煤炭燃燒脫硫的后工藝，是應用最廣泛的脫硫工藝，目前工業應用的煙氣脫硫成熟的方法很多，各種方法也在實踐中不斷創新和優化。煙氣脫硫主要分為濕法脫硫和干法脫硫，具體方法有石灰/石灰石煙氣脫硫法、氨法煙氣脫硫法、海水煙氣脫硫、旋轉噴霧干燥煙氣脫硫法、循環流化床干法煙氣脫硫法、電子束法煙氣脫硫法等。
2主要煙氣脫硫技術
2.1石灰/石灰石煙氣脫硫法
濕式石灰/石灰石法是指石灰-石膏發和石灰石-石膏法，其技術原理和設備系統是類似的，石灰和石灰石作為脫硫劑，該方法主要反應機理是利用碳酸鈣將二氧化硫反應生成硫酸鈣的過程，整個原理過程分為吸收、溶解、結晶及氧化、結晶，其具體技術工藝過程為：將研磨細的石灰/石灰石粉末，與水混合成一定濃度的石灰/石灰石漿液，將循環漿液噴入吸收塔，煤炭燃燒的煙氣通過增壓風機進入吸收塔，漿液與煙氣中的SO2反應，在重力作用下回落至吸收塔漿液池中，通過攪拌被空氣氧化成石膏漿液，最后脫水結晶變成石膏，沉積在漿液池底部，脫硫后的煙氣排入大氣。影響脫硫效率的因素很多：入口煙氣溫度、含塵量、SO2濃度、氣流速率等煙氣參數是脫硫率的重要影響因素；液氣比的大小直接反應出接觸面積的大小，一般液氣在8~25L/m3之間；漿液pH值是設備整體運行效果和使用壽命的關鍵因素；吸收塔內鈣硫比應處于合理狀態，碳酸鈣需要持續補充，使鈣硫比處于最佳比例，達到設計吸收率；漿液循環量及漿液在塔內的停留時間越長，越有利于二氧化硫的反應；吸收塔噴淋層下增設托盤，可以提高煙氣與漿液的接觸面積，提高煙氣在塔內的停留時間；原料的純度越高系統控制越穩定，越細的原料利用率越高，吸收越有效。濕式石灰/石灰石法脫硫效率高達90%以上，技術成熟穩定、系統運行可靠，適用于各種硫含量的原煤，是目前應用最廣泛的脫硫方法，且原料價格低廉，資源易獲取，副產品可作建筑材料等使用，但是工藝過程水耗量大，產生的廢水多，運行維護工作量大。
2.2氨法煙氣脫硫法
濕式氨法煙氣脫硫是利用一定濃度的氨水作為吸收劑，在吸收塔中洗滌煙氣除去SO2，該方法反應速度快、吸收利用率高，能夠有效達到煙氣凈化除硫的目的。反應的主要原理吸收和中和結晶，具體過程為：煙氣中的SO2被氨水吸收，產生亞硫酸氨和硫酸氫氨，在反應器中與氨起中和反應，最后冷卻亞硫酸氨結晶析出。氨法煙氣脫硫技術過程要始終維持氨水的濃度，才能保證脫硫的效率，此外還要噴淋技術回收揮發分解的氨氣，既能保證濃度又防止氨氣排入大氣中污染環境。目前濕式氨法煙氣脫硫裝置還存在諸多不足：進入系統的煙氣含塵量較高，盡可能減少進入脫硫系統煙氣的含塵量，達到合格甚至更低的標準，才能保證出煙口排放達到要求；噴淋系統堵塞嚴重，煙氣在系統內粉塵的積累和析出的硫酸銨晶體是導致堵塞的主要原因；系統運行會出現大量的屋滴，夾雜著超細粉塵隨煙氣一起排放到大氣中，形成濃度較高的白色煙羽的拖尾現場，導致排煙口二氧化硫含量增加甚至超標；系統運行的副產品硫酸銨的結晶度下降，使產品品質下降，降低了產品的市場競爭力，從而推高的設備運行的綜合費用，不利于系統的長期穩定運行。相對其他脫硫方法，濕式氨法煙氣脫硫技術具有脫硫率高、無二次污染、設備體積小、投資費用低等優勢，近些年，新的濕式氨法出現了Walther氨法、氨-硫酸氨法、新氨法脫硫技術等方法。
2.3海水煙氣脫硫法
海水法脫硫技術是利用天然海水的堿度中和燃煤煙氣中的SO2，也可以輔以添加劑脫硫。一般將海水脫硫工藝分為兩類，一類以Flakt-Hydro工藝為代表的直接利用純海水，另一類以Bechtel公司的工藝為代表在海水中添加石灰調節吸收液的堿度。其基本工藝原理是利用二氧化氯與水反應生成H+，再與海水中的碳酸鹽發生反應生成硫酸鹽。該工藝脫硫率高達95%，且產物硫酸鹽是海水中的成分，可直接排放到海域。
2.4旋轉噴霧干燥煙氣脫硫法
旋轉噴霧干燥煙氣脫硫法采用石灰乳作為吸收劑，其基本原理過程為：生石灰制樣→SO2被液滴吸收→CaSO3飽和析出→部分CaSO3生成難容的CaSO4析出固體。該方法主要優點投資成本較少，流程簡單且設備沒有腐蝕、結垢等危害，過程中沒有污水排放，但脫硫率不好，吸收劑利用率中等。
2.5循環流化床干法煙氣脫硫法
循環流化床是一種高速氣流與懸浮顆粒充分接觸的技術，循環流化床脫硫法以循環流化床為基礎，多采用石灰(CaO)作為脫硫劑，通過煙氣與脫硫劑的多次循環，提高脫硫劑的使用效率，反應最終亞硫酸鈣部分氧化生成硫酸鈣。該方法脫硫劑消耗小，利用率高，設備簡單，投資少，運行費用低，缺點在于生成物中亞硫酸鈣較多，需進一步處理才能變為穩定的硫酸鈣。
2.6電子束法煙氣脫硫法
電子束法煙氣脫硫技術是一種新興的脫硫技術，該方法能同時脫硫脫硝，脫硫率高達90%以上，過程中無廢水廢渣生產，是面向未來環保煙氣凈化技術。其基本原理為：采用高能電子束照射煙氣，使煙氣中發生輻射反應，生產大量離子、自由基、電子、原子和各類激發態的原子和分子等活性物質，它們將SO2氧化層SO3，再利用水和氨吸收反應生成硫酸銨。該方法的劣勢在于設備制造難度大，能耗高，設備穩定性較差。此外，雙堿法煙氣脫硫技術是利用堿金屬鹽類的水溶液吸收SO2，再用石灰/石灰石對吸收液進行再生，生成亞硫酸鈣和石膏，堿金屬鹽類水溶液可循環使用；磷按肥法煙氣脫硫技術是利用天然的磷礦石和氨，在脫硫系統中直接生成得到副產品磷銨復合肥料的技術；荷電干式吸收劑噴射脫硫技術是高壓靜電使吸收劑帶靜電荷，被噴淋到煙氣中的吸收劑顆粒由于同種電荷相互排斥的作用，形成懸浮狀態，增大了與SO2反應接觸的機會，從而提高脫硫效率；干式催化氧化法是利用催化劑將SO2氧化成SO3，設備系統受溫度、壓力、空速、產物濃度等影響，目前該方法技術還不成熟；粉煤灰干式煙氣脫硫技術以粉煤灰、石灰和石膏為脫硫劑原料，吸收煙氣中的SO2，反應生成石膏。
3國內外煙氣脫硫技術應用現狀
3.1國外煙氣脫硫技術應用
當前，世界各國都日益重視燃煤電廠煙氣中的煙塵、SO2和NOx對環境造成的危害，尤其是一些發達工業國家，更是制定了法律、法規和技術保障措施，減少氣體排放并控制煙氣污染物生成[7-10]。日本、美國、德國等發達國家主要以濕法脫硫為主，濕法石灰石/石灰煙氣脫硫工藝技術經過多年實踐和技術改進，優點更為突出；噴霧干燥煙氣脫硫技術屬于半干法脫硫技術，技術成熟、設備投資低，在德國、奧地利、丹麥、瑞典等國家應用較多；吸收劑再生煙氣脫硫工藝主要有氧化鎂法、雙堿法、WELLMENLORD法，設備投資大，運行成本高，適合特定的條件，應用不多；爐內噴吸收劑/增濕活化煙氣脫硫是兼顧經濟和脫硫效率的工藝，目前已在德國、法國、芬蘭等以后運行裝置；海水煙氣脫硫技術適用于硫含量不高的燃煤煙氣，該方法已有挪威、西班牙、瑞典、印度尼西亞、英國等已投運或建設。
3.2國內煙氣脫硫技術應用
煤炭是我國的主要能源，煙氣脫硫成為環境保護十分重要艱巨的任務之一。我國出臺了大量監督和鼓勵的政策，包括：加強監測、處罰措施、設備補貼等。長期以來我國依賴引進國外先進技術，關鍵設備需進口，雖然設備先進但其投資及運行維護費用高，很難進行大范圍的推廣。近年從我國的國情出發，在政策大力支持，吸收、二次研發國外先進的技術，設備逐步加強國產化，降低脫硫工藝運行成本，提高煙氣脫硫的綜合治理能力。燃煤煙氣脫硫技術研發投入成果顯著[11-15]，王琿等借助撞擊器對300MW電廠濕法脫硫系統研究細顆粒物得出粒徑的雙峰分布結論；趙琴霞等論述了濕式電除塵器的工作原理、在燃煤電廠脫硫技術中應用的優缺點；汪洪濤等研究得出減少帶水量可以減輕低溫腐蝕、提高脫硫率；徐有寧等分析了幾種應用普遍的脫硫技術的特點和適用場景，根據國家排放標準要求給出技術工藝選區的準則和建議；崔亞兵等將模糊綜合評價方法引入脫硫評價系統，用以得到最優脫硫技術。各種研究成果，從工藝種類原理介紹、脫硫效率、投資成本，到脫硫技術工藝的優缺點、應用范圍，都做了詳細的研究和介紹。
4結語
燃煤電廠產生的二氧化硫排放量巨大，造成了嚴重的污染隱患，影響國民經濟的可持續發展，威脅著人民的生命健康。我國脫硫技術起步晚，加大燃煤電廠煙氣脫硫技術的投入和發展是當務之急，引進、消化吸收國外先進技術，加大脫硫技術研發和應用實踐，結合自身經濟和技術實際，對燃煤電廠煙氣的進行凈化。未來燃煤電廠煙氣脫硫向著效率高、設備制造運行費用低的趨勢發展，要因地制宜結合我國國情選擇最佳的煙氣脫硫技術。
作者：郭立杰 張金奎 單位：唐山萬浦熱電有限公司