火電廠脫硫技術應用現狀及發展

張亮

摘 要：在利用煤炭能源發電過程中，會排放出二氧化硫、氮氧化物等有害氣體，對環境造成嚴重的污染。如何能經濟有效地去除和減少這些有害氣體，是我國燃煤電廠急需解決的問題。該文通過對外火電廠不同脫硫方式的介紹，分析了目前我國火電廠脫硫技術應用現狀，并針對我國火電廠脫硫過程存在的問題和不足提出了建議。

關鍵詞：火電廠 脫硫技術 一體化 發展趨勢

中圖分類號：TM62 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）06（a）-0029-02

煤炭是當今世界上利用最普遍的不可再生資源，并且是火電廠使用的焦點能源。中國是一個能源使用的大國，通過燃燒煤炭發電所產生的廢氣大多包含很多的二氧化硫和氮氧化物等有害氣體，這些有害氣體是造成大氣污染的首當其沖，也是造成酸雨、光化學煙霧的重要因素。目前我國對于環境污染非常的重視，因此，很多火電廠開始針對在燃燒過程中產生的污染物質進行處理，使用脫硫技術處理二氧化硫。我國火電廠的脫硫技術隨著科學技術的迅速發展，脫硫技術方面也有較大的進步，煙氣循環硫化床法、半干法、脫硫除塵一體化法、海水脫硫法、石灰石-石膏濕法、活性焦吸附法、爐內噴鈣尾部煙氣增濕活化法等都具有較好節能效果，脫硫效率較高的辦法也不斷被采用[1]。因此，為了實現環保節能，使火電廠發電成為可持續發展的目標，防止造成的環境污染問題，火電廠脫硫問題應該受到重視，去研究提高切實可行的脫硫技術，提升火電廠經濟效益、使企業穩定發展。

1 我國火電廠脫硫方式基本介紹

（1）燃燒前脫硫技術：是煤炭脫硫，運用物理、化學或生物方法，由于成本較高、投資大，企業并不積極。但隨著我國科學技術發展，提出了從源頭上控制二氧化硫的洗煤方法和整體煤氣聯合循環技術（IGCC）。在20世紀整體煤氣化聯合循環技術被開發，煤炭的氣化，燃燒輪機通過氣體燃燒驅動發電。其技術成熟、熱效率高，98%的硫可以在煤中脫掉，并且可以回收二氧化碳，固體渣產生較少，可以大規模地進行生產。在發達國家80%～90%的煤炭已經采用了燃燒前脫硫，能夠增強資源利用率并且減少煤中硫的含量。

（2）燃燒中脫硫是燃燒與脫硫同步進行的一種脫硫技術，在這一過程中不僅能夠降低硫排放，還能夠在一定程度上提高鍋爐的熱燃效率。火電廠多采用循環流化床脫硫技術。在床內加入具有一定粒度的石灰石等脫硫劑，在800 ℃～900 ℃的低溫燃燒過程中，首先碳酸鈣分解成氧化鈣和二氧化碳，氧化鈣與燃燒過程中產生的二氧化硫或三氧化硫發生反應生成硫酸鈣，達到了固硫的目的。

（3）燃燒后脫硫是一種脫硫效率較高的技術，它是將爐氣中的二氧化硫脫掉的一個過程。目前我國多數火電廠積極應用的脫硫技術是石灰石-石膏濕法脫硫技術，占脫硫裝機容量的83%左右。石灰石-石膏濕法脫硫屬于燃燒后脫硫技術，該脫硫技術經過多年的應用已經日漸成熟，具有很高的脫硫效率，在設備的運行費用方面成本較低，運行的過程相對穩定。

煙氣系統、排放系統、漿液制備系統、石膏脫水系統和吸收氧化系統屬于石灰石-石膏濕法脫硫工藝。其脫硫技術工藝的主要流程如下：首先使用電除塵器對鍋爐煙氣進行除塵，在通過設備降溫后進入吸收塔的煙氣流動方向是向上流動，同時循環漿液在塔內的流動方向是向下流動，在塔內，二者會進行逆流接觸，在二者逆流接觸的過程中煙氣被洗滌，目的去除氟化氫、氯化氫、三氧化硫和二氧化硫等物質。同時，生成物與被鼓入的空氣在吸收塔內通過“強制氧化工藝”反應后最終形成副產品石膏——即二水硫酸鈣，然后石膏被綜合利用。如何能都達到氣體和液體能夠充分地接觸，則需要通過循環泵將吸收塔循環漿液輸送到噴淋層內，經過噴嘴將其霧化即可完成。石膏進入脫水系統是通過石膏排出泵完成，煙氣凈化后再通過除霧器進行除霧，并按照規定的程序進行沖洗除霧器，以確保除霧器達到更好的除霧效果。在吸收塔的出口處煙氣將會被冷卻為冷凝水，溫度在46 ℃～55 ℃被水蒸氣飽和。以上全部工序完成以后，潔凈的煙氣標準已經達到，可以排出到大氣中，直接通過煙道進入煙囪排出。

2 脫硫脫硝一體化技術趨勢

談到火電廠的超低排放控制，除了對二氧化硫排放控制之外，還有對氮氧化物的排放控制。就火電廠而言，脫硫和脫硝是兩個重要的控制工藝。鍋爐煤炭燃燒的過程產生的大量二氧化硫和氮氧化合物，如果安裝兩套調控設備，不僅增加企業的投資，還會占用很大面積的土地。脫硫脫硝一體化技術恰恰是解決這一問題的有效對策。煙氣脫硫脫硝一體化工藝是一種具有較高脫硫效率的工藝，它是借助氨氣和氮氧化物發生化學反應變成水和氮氣，再經過脫硫與石灰反應形成石膏，分離處理后得到可以二次使用的粉煤灰，大大提高了火電企業的脫硫脫硝工作效率。基于此，很多火電企業積極應用脫硫脫硝一體化技術，這也為該技術的發展提供了廣闊的空間。

該技術包含聯合和同時脫硫脫硝兩大工藝，前者是將脫硫和脫硝兩種工藝有機合一，后者是一個過程完成兩步反應，現分別加以介紹。

（1）聯合脫硫脫硝工藝。該工藝具有數10種技術手段，最具使用價值的是SNOX技術方法，它適用于各種型號的鍋爐，這是由于它發生化學反應不受設備尺寸的影響。該技術在進行脫硫脫硝時使用氨氣作為化學試劑，脫硫脫硝成本高，但具有較高的工作效率。對于排放標準較高的大型火電企業，這項技術非常適合。

（2）同時脫硫脫硝工藝。首要的方式有干法和濕法兩種方式。干法電子束照射法：它是噴霧干燥來同時完成脫硫和脫硝過程的，具有較高的工作效率，且操作簡便，不會產生化學污染物。濕法氯酸氧化法：具有95%的脫氨效率，在進行轉化的過程中，同時可以吸附氣體中的有毒物質。濕法配合吸收方法：通過使用濕法洗滌體系的聯合脫硫方法，能夠達到清除超過60%的氮氧化合物以及超過90%的二氧化硫。[2]這種脫硫脫硝還處于不斷深入探索研究的階段。

3 目前我國火電企業脫硫過程存在的問題和不足

（1）脫硫產物的出路及成本問題。在國內和國外進口的“石灰石-石膏法”，“旋轉噴霧干燥法”，或者是國內簡單的脫硫除塵一體化技術產品沒有出路，其主要問題是煙氣脫硫裝置工廠建設及運營成本較高，需要較大的資金投入。

（2）盡管我國對于脫硫技術的投資很大，但還沒有開發出自主知識產權的脫硫技術，雖然對很多脫硫方式完成了實驗及示范工作，但對技術的推廣力度不夠，沒有建成規范而卓有成效的技術推廣體系，使得很多技術沒能轉化成生產力，沒能形成科研與效益的良性循環。

（3）脫硫系統主要設備以及加工能力與先進國家相比還存在著差距，并且主要設備沒有根據國內地域差異進行規劃、設計、施工、造成部分地區設備故障率高、原材料使用受限等。

4 對策

（1）實現脫硫技術設備的國產化，建立火電廠脫硫實驗基地和示范站，同時必須形成脫硫工藝專用及配套設備的生產體系，從而能夠完全自主開發適合我國國情的脫硫工藝和設備。

（2）增大科研投入，必須對脫硫新技術加大投入，以開發出自主知識產權的技術工藝。增強科研技術的推廣力度，使脫硫技術迅速投入應用并產生效益，形成產研緊密結合良性循環體系。

（3）我國各地經濟發展不平衡，因次對于不同地區的火電廠應選擇合適的脫硫工藝。高參數、大容量火電機組是當前和今后相當時間內火電廠發展的方向，大機組脫硫技術是火電廠煙氣脫硫的重點。因此開發更高容量機組的脫硫技術以及對脫硫脫硝一體化深入研究，是今后脫硫技術發展的重要方向。

5 結語

總之，大氣是人類賴以生存的基本環境要素，它給人類制造出了一個適宜的生活環境，抵擋大量的紫外線照射到地球，保護人類和生物生存的基本條件[3]。我們應當重視有害物質對于環境的污染。隨著經濟全球化的迅速發展，能源消耗成為我國的建設的重點關注對象，在環境上也要求的越來越高，在火電廠污染的這一問題中，應當運用新的脫硫脫硝技術，促進我國火電廠的可持續發展，并在經營成本上有效的降低。隨著我國人民群眾環保意識的日益提高，國家對火電廠的環節能保也將逐漸提出更加嚴格的要求，這對火電企業而言無疑是新的挑戰。只有在脫硫脫硝過程中不斷采用新的環保節能技術，火力發電企業滿足國家節能減排政策的要求，才能得到持續穩定的發展，并收到環保節能為企業帶來的實實在在的效益。

參考文獻

[1] 羅鵬.火電廠脫硫節能降耗技術的改進[J].科技與創新，2014（5）：10-11.

[2] 黃映群.火電廠脫硝技術與應用以及脫硫脫硝一體化發展趨勢[J].今日科苑，2015（4）：99.

[3] 王剛.火電廠脫硫節能降耗技術的改進[J].科技創新與應，2016（25）：162.