燃煤電廠脫硫與環保探討

黎嘉慧　樊樂　易婕

摘 要：隨著高新科技的不斷發展，人們對能量的需求越來越大，據統計"十一五"末期全國火電廠的裝機容量相比較于"十五"的末期翻了一倍。我國是一個產煤大國，目前，全國的發電站依然是以燃煤火力發電為主，國內的很多的煤礦之中含有大量的硫化物和氧化物，如果不對煤炭進行脫硫處理，會給生態環境帶來巨大的污染，影響人與自然環境的構建。文章就國內國外的脫硫技術進行闡述、比較和分析，并對干法脫硫技術、半干法脫硫技術、濕法脫硫技術法脫硫三種脫硫方法。對這種煤炭硫元素的萃取方法進行綜合的分析和探討，最終得出濕法脫硫是最適合煤炭進行脫硫的方法，且這種方法能夠有效的降低生產的成本，且用石灰石-石膏濕法脫硫工藝的效率極高，反應速率也是相當的高，被我國大多數的煤電企業所采用。此方法的副產物為脫硫石膏，與普通的石膏相比無論在物理性質還是化學性質方面都是極為類似的，可以被合理的利用。但是，我國目前的濕法脫硫技術依然存在很多問題，比如脫硫效率低、脫硫石膏利用率低等問題，還有很大的提升空間。

關鍵詞：燃煤電廠；脫硫；環保；濕法脫硫

中圖分類號：TM621.2 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）29-01179-02

1 概 述

隨著大數據時代的到來，人們的生活節奏越來越快，人們對電的需求量也越來越高，在我國發電普遍采用燃煤火力發電。2012年，全國發電機總裝機容量為11.47億kW，其中，火電裝機8.20億kW；全國的絕大多數的電量的供應都是燃煤發電所產生的，在保持相同發電量的同時為了減少煤炭的消耗，就需要充分提高煤炭的燃燒效率降低煤炭的熱量的損耗。然而，我國的大部分煤礦行脫硫處中均含有大量的硫和其他雜質，如果不對煤進理，燃煤產生的煙氣中會含有二氧化硫、NOx、CO2以及其他有毒氣體。從2005～2010年，我國的電力二氧化硫排放量占到了二氧化硫總排放量的近50%，如圖1所示。二氧化硫是國家嚴格控制排放的有毒氣體，如果進入大氣會產生酸雨、顆粒物、污染水源、污染地下水等嚴重的環境問題，所以燃煤電力發電必須進行脫硫處理。本文將詳細闡述主要的脫硫技術，比如石灰石-石膏濕法脫硫，海水脫硫，氨水脫硫等。

2 脫硫技術簡述

2.1 干法、半干法、濕法脫硫技術

一般來說，脫硫方法是以脫硫劑進入脫硫系統的水溶狀態來進行分類的，總體可分三類，即干法、半干法和濕法三種。

其中，煤炭的脫硫的技術方法有著極高的化學反應的要求，干法脫硫技術是指利用不同狀態和不同形態的液體與固體的相性催化劑來對煤炭中的硫元素進行大范圍的吸附，從而去除煤炭中的硫元素。與其他的方法相比較，煤炭干法脫硫技術有著巨大的成本和形式控制的優勢，操作簡單，流程簡單，無污染等。半干法脫硫方法是指在在巨大的溶液的池塘中用破碎的石灰和其他的介質的漿液進行充分的混合然后與煤炭發生置換反應，在高溫高壓的條件下進行蒸發處理。常用的技術有噴霧置換和半干化的置換。半干法的優點是顯而易見的，沒有過多的廢棄物，操作簡單，反應效率高等。

濕法置換的脫硫方法也有著較大的應用的空間，混合漿液是催化的反應催化劑，與煤炭的廢氣的煙霧進行充分的反應。主要是鈣和硫不同程度的比例置換而已；當鈣硫比例為1時，脫硫效率能達到90%以上，所以濕法是應用最為廣泛的一種脫硫方法，特別適合大型的燃煤電力發電廠。我國燃煤電力發電廠采用的脫硫方法與所占比例，見表1。從表1可以看出，92%的脫硫技術采用的都是石灰石-石膏濕法。

2.2 國內外現有脫硫技術綜述

2.2.1 石灰石-石膏濕法脫硫

石灰因其價格低廉切分布廣泛，是理想的脫硫劑，石灰石-石膏脫硫方法中，煙氣中的二氧化硫與石灰石漿液發生的反應如下：

石灰石-石膏脫硫法對煤種的適應性極廣，無論硫含量多少，一般脫硫率都能達到90%以上。其產物脫硫石膏與天然二水石膏無論在組成、性質、脫水性質都相同，其中，脫水石膏的分解情況，如圖2所示。

2.2.2 氨法脫硫工藝

本方法采用氨水作為吸收劑，并在脫硫的同時產生硫酸銨化肥。

燃煤煙氣經除塵后二次冷卻溫度降至90～100 ℃，預洗滌器洗去HCl和HF，這時煙氣溫度已經降至80 ℃以下。液滴分離器將氣液分離，煙氣進入前置洗滌器，煙氣中的二氧化硫與氨水反應被吸收除去。再次經過液滴分離器，殘留的煙氣再一次經過氨水的吸收和洗滌，經過這個階段后，95%的二氧化硫都能被除去，最終煙氣溫度降至50 ℃。

由于煙氣溫度過低，所以必須進行二次加熱至70 ℃以上才能排放。氨氣脫硫法共能產生約30%的硫酸銨溶液，可制成硫酸銨化肥，變廢為寶。其中，美國，德國均有燃煤電廠使用氨氣法脫硫。

2.2.3 海水脫硫法

海水含有較高濃度地氯化納、硫酸鹽、可溶性碳酸鹽，總體呈堿性，是很強的中和劑，可以有效的吸收二氧化硫。

煙氣在吸收塔內，被噴淋出的大量海水吸收、洗滌去除二氧化硫，與氨氣法相同，但是海水法的脫硫煙氣也因為煙氣溫度過低而無法排放，必須經過二次加熱。

海水資源價格低廉、分布廣泛，可以說取之不盡用之不竭，且海水脫硫法的工藝簡單、運行可靠，也不會產生堵塞、結垢等問題，反應后的海水經過一定的簡單處理就可以排入大海，不需要設置專門的處理場。其脫硫效率可達90%以上，但是其對地域要求比較高，需要在靠海邊、擴散條件好的地方。

3 影響脫硫效率的主要因素

脫硫效率是由多方面因素決定的，其中影響脫硫效率的主要因素有：煙氣流速、煙氣中的SO2濃度、石灰石漿液的品質和數量、PH值、含氧量、鈣和硫的比例、工藝水質、煙塵濃度、煙氣溫度。

4 脫硫石膏的綜合利用

“十一五”提出了大力發展循環經濟的策略方針，如何變廢為保，如何從煙氣中得到的石膏獲得利潤，成為了脫硫工程師面臨的新問題。2007年，CCTV年度經濟人物--白云峰，即是從煙氣中撈到了自己的第一桶金。2005～2010年之間全國脫硫石膏產液量與脫硫石膏綜合利用量，可以看出綜合利用量乘逐年上升趨勢，如圖3所示。

日本對脫硫石膏的利用竟達到了100%，見表2。眾所周知，日本疆土狹小，礦產資源有限，所以高度重視資源的利用和多次利用。約85%用于石膏板，剩下的部分用于水泥。從圖2可以估算我國2012年，脫硫石膏的利用率大約為72%，遠低于日本和歐洲。如何提升脫硫石膏的綜合利用率，將成為將來面臨的新挑戰。

5 結 語

隨著人口的不斷的增長和社會產業規模的不斷的擴大，人們對電力的需求也會越來越大。我國作為一個發展中國家，且擁有大量的煤礦，目前，全國的發電站依然是以燃煤火力發電為主，而我國很多煤礦中含有大量的硫和雜質，燃燒會產生二氧化硫、NOx、CO2以及其他有毒氣體，如果直接的排放到外部的環境之中，會給人類社會和自然環境造成巨大的污染，給人類帶來各種疾病。所以燃煤發電必須經過脫硫處理，本文論述了三種脫硫方法，即干法、半干法和濕法。其中，濕法由于其具有效率高、反應快等明顯優勢被廣泛采用，我國超過90%的脫硫技術采用都是石灰石-石膏脫硫方法，其副產物脫硫石膏可以進行二次利用。

但是，我國目前的濕法脫硫技術依然存在很多問題，比如脫硫效率低、脫硫石膏利用率低等問題，還有很大的提升空間。

參考文獻：

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