鍋爐煙氣硫含量控制技術發展現狀

摘要：在已有文獻的基礎上，本文對國內外現有的鍋爐煙氣硫含量技術現狀系統總結，著重介紹了濕法脫硫技術，并明確了適合我國國情的鍋爐煙氣硫含量控制技術。

關鍵詞：煙氣 脫硫

0 引言

隨著工業的發展，大氣污染日益加重，而煙氣中的二氧化硫帶來的大氣污染問題越來越嚴重。中國是燃煤大國，SO₂排放量連續多年超過20百萬噸。我國酸雨問題變得越來越嚴重。華南、西南酸雨區，已成為與西歐、北美并列的世界三大酸雨區之一，同時又形成了華中、華東沿海和青島酸雨區，給生態環境國民經濟帶來了嚴重的危害。據統計，僅西南、華南酸雨區而造成的林木死亡，農業減產。金屬腐蝕等的經濟損失每年達140億元。我國國民經濟和社會發展第十一個五年規劃綱要中，2010年節能減排目標對二氧化硫排放置做出了明確規定：二氧化硫排放量由2005年的25.49百萬噸減少到22.95百萬噸。

2000年至2006年，我國原煤產量由9.51億噸增加到23.25億噸，二氧化硫排放量也相應由19.95百萬噸上升到25.9百萬噸。2008年上半年全國二氧化硫排放總量12.13百萬噸，與2007年同期(1263.4萬噸)相比下降3.96％。從主要減排工程措施看，全國有4060萬千瓦燃煤脫硫機組建戒投產，淘汰小火電機組裝機容量836萬千瓦。因此建設燃煤脫硫機組，淘汰小火電機組成為減少二氧化硫排放量的有效途徑。

燃煤工業鍋爐SO₂污染防治，成為當今全社會共同關注的熱點。煙氣中硫含量控制技術目前主要有采用低硫燃料和清潔能源替代、燃料脫硫、燃燒過程脫硫、末端尾氣脫硫的脫硫方式等。

在已有文獻的基礎上，本文對國內外現有的煙氣中硫含量控制技術現狀系統總結，著重介紹了濕法脫硫技術，并明確了適合我國國情的鍋爐煙氣硫含量控制技術。

1 采用低硫燃料煤

煤的含硫量決定了煙氣中二氧化硫的濃度。含硫量≤0.5％的是特低硫煤，在0.51～1.0％的是低硫煤，1.0～1.5％的是低中硫煤，1.51～2.0％的是中硫煤，2.01～3.0％的是中高硫煤，3.0％以上是高硫煤。采用低硫燃料煤，可以在根本上降低煙氣中二氧化硫的濃度。

2 用清潔能源替代

清潔能源是不排放污染物的能源，包括核能、“可再生能源”、常規能源的清潔利用以及新能源(如氫燃料)的開發。

核能雖然屬于清潔能源，但因消耗的鈾燃料不可再生，投資較高，而且幾乎所有的國家都不能保證核電站的絕對安全，所以目前發達國家都在緩建或逐漸關閉核電站。

可再生能源是指原材料可以再生的能源(如太陽能、風能、水能、海洋能、地熱能、生物能)，是最理想的能源，不受能源短缺的影響，但受自然條件的影響，投資和維護費用高，效率低，發電成本高。目前科學家正在積極研究提高利用可再生能源效率的方法。

煤炭通過氣化、液化可以轉換為清潔能源。為了提高煤炭利用率和保護環境，對煤進行脫碳或加氫改變其原有的碳氫比，通過氣化和液化將煤轉化為清潔的二次燃料，將煤炭轉化為清潔燃料，成為科學研究的方向。

氫燃料的發熱值為同等重量碳的4倍，燃料產物是水，對環境無污染，是未來理想的清潔能源。有氫源的企業可利用氫氣作為燃料。

3 燃料脫硫技術

煤炭含有多種礦物質，其中硫含量約為1％。可以通過選煤降硫、型煤固硫降低煙氣含硫量。

《中華人民共和國大氣污染防治法》對防治燃煤產生的大氣污染作了規定：國家推行煤炭洗選加工，采取有利于煤炭清潔利用的經濟、技術政策和措施。明確了國務院有關部門和地方各級人民政府應當采取措施，改進城市能源結構，推廣清潔能源的生產和使用。因此推廣潔凈煤和清潔能源的使用，可以在燃料這一源頭上有效地控制煙氣中的硫含量，而且符合國家的法律要求。

4 燃燒過程脫硫技術

燃燒過程脫硫技術常用流化床燃燒脫硫技術和爐內噴鈣尾部增濕煙氣脫硫工藝。

4.1流化床燃燒脫硫技術該技術是目前較為先進的燃燒方式。在鍋爐流化燃燒過程中向爐內噴入石灰石或白云石粉末，在1050℃高溫下，石灰石分解成石灰，并和燃燒氣體中SO₂反應生成可回收的石膏CaSO₄。根據燃料中含硫量的大小確定加入的脫硫劑量，鈣硫比值Ca／s(摩爾比)在2～2.5之間可以達到90％的脫硫效率。

4.2爐內噴鈣尾部增濕煙氣脫硫工藝該工藝是在爐內噴鈣脫硫工藝的基礎上在鍋爐尾部增設了增濕段，以提高脫硫效率。流程簡單，脫硫率70％，鈣硫比2，脫硫渣目前尚不能利用，成分為煙塵和Ca的混合物，適用于燃燒中、低硫煤鍋爐。以石灰石粉為吸收劑。該脫硫工藝在芬蘭、美國、加拿大、法國等國家得到應用，采用這一脫硫技術的最大單機容量已達30萬千瓦。

5 末端尾氣脫硫技術

末端尾氣脫硫技術即為從排煙中去除二氧化硫的技術，簡稱煙氣脫硫。煙氣脫硫的方法有80多種，按使用的吸收劑或吸附劑的形態和處理過程，分為干法和濕法兩大類。

5.1干法排煙脫硫干法煙氣脫硫投資費用較低：脫硫產物呈干態，并與飛灰相混；無需裝設除霧器及煙氣再熱器：設備不易腐蝕，不易發生結垢及堵塞。吸收劑的利用率低于濕式煙氣脫硫工藝；脫硫效率較低：飛灰與脫硫產物相混可能影響綜合利用：對干燥過程控制要求很高。目前干法脫硫裝置占全世界煙氣脫硫裝置容量的15％左右。干法脫硫時煙氣不會冷卻，有利于煙羽的大氣擴散。缺點是煙氣和固體吸附劑接觸時間短，吸附劑利用率低。設備費和維護費較高。

5.2濕法煙氣脫硫(WFGD)，整個脫硫系統位于燃煤鍋爐煙道的末端、除塵系統之后，脫硫過程在溶液中進行，脫硫劑和脫硫生成物均為濕態，脫硫以后的煙氣一般需再加熱才能從煙囪排出。其脫硫反應速度快，脫硫效率高，適合于大型燃煤鍋爐的煙氣脫硫。目前，濕法脫硫技術占世界安裝煙氣脫硫的機組總容量的85％。濕法脫硫沒有干法的缺點，但在處理煙氣時必須冷卻到濕球溫度，這對煙羽的擴散是有影響的。

6 電子束法脫硫工藝

電子束氨法脫硫＞煙氣脫硫脫硝技術(簡稱EA-FGD技術)是利用電子束(電子能量為800keY～1MeV)輻照，將煙氣中的SO₂和NOx轉化成硫酸銨和硝酸銨的一種脫硫脫硝新工藝。該技術采用的是煙氣降溫、增濕、加氨、電子束輻照和副產物收集的工藝流程。

7 結語

采用低硫燃料煤和潔凈煤是控制燃煤鍋爐煙氣含硫量的首要途徑。我國煤炭質量情況不一，采用循環流化床脫硫燃燒技術適合我國國情。老機組可選用脫硫劑易得、經濟的濕法脫硫中的鈣法工藝。燃用高硫煤鍋爐適合選用濕法脫硫中磷銨肥法煙氣脫硫工藝(PAFP法)。