火電廠脫硫存在問題及工藝選擇方法

孫志偉

摘要：在經(jīng)濟(jì)與社會發(fā)展中，電力發(fā)揮了重要的作用，具有舉足輕重的地位，火力發(fā)電廠的擴(kuò)容導(dǎo)致煙氣排放總量不斷加大，產(chǎn)生了大量的SO2，而脫硫工程是SO2控制的重要環(huán)節(jié)。脫硫工藝的選擇是火電廠脫硫工程的關(guān)鍵，本文針對目前火電廠脫硫技術(shù)存在問題，從技術(shù)角度提出應(yīng)重點(diǎn)考慮的選擇原則，技術(shù)指標(biāo)和選擇方法，對科學(xué)建設(shè)以及高效運(yùn)用脫硫工藝方面提供參考

關(guān)鍵詞：火電廠；脫硫；問題；工藝選擇

1、引言

隨著我國居民生活水平的不斷提高，人們對生活質(zhì)量和生活環(huán)境的要求也在不斷提高，特別是在霧霾頻發(fā)的當(dāng)下，大氣污染已經(jīng)引起了人們的廣泛關(guān)注。火電廠煙氣排放一直以來都是大氣污染的一個主要來源，根據(jù)相關(guān)的統(tǒng)計(jì)可知火電廠排放的SO2占到的全國總排量的三分之一左右，因此可見大力發(fā)展火電廠脫硫技術(shù)勢在必行。

2、當(dāng)前火力電廠脫硫技術(shù)簡介

（1）燃燒前脫硫。主要為煤炭的脫硫，可以采取三種方式進(jìn)行，主要分為化學(xué)途徑、微生物途徑以及物理途徑，在實(shí)踐中運(yùn)用最多的為物理途徑的重力分選方式，這一方式原理為利用密度特征，對煤炭進(jìn)行破碎處理并以旋流器將精煤分離開來，能夠?qū)⑽宸种牡牧蚍菀约拔宸种幕曳菝摮_(dá)到脫硫的效果。在國內(nèi)燃燒前煤炭洗選控制研究與運(yùn)用方面，我國還屬于探索階段，與西方國家技術(shù)層面還有一定差距。（2）燃燒中脫硫。燃燒中脫硫又稱爐內(nèi)脫硫法，循環(huán)流化床脫硫技術(shù)是電廠普遍采用的方法。循環(huán)流化床脫硫技術(shù)，添加脫硫劑在高溫燃燒環(huán)節(jié)，碳酸鈣煅燒分解產(chǎn)生氧化鈣，與SO2，進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，生成了化合物硫酸鈣，有效實(shí)現(xiàn)了硫固化的目標(biāo)，但脫硫效率低于90%，燃用高硫煤不能滿足國家排放要求。運(yùn)用這一方式進(jìn)行脫硫，效率高低與鈣硫比、過量空氣系數(shù)、流化溫度、脫硫劑品質(zhì)、脫硫劑投放方式等因素有關(guān)，由于工藝簡單，運(yùn)行成本低，中小型電廠循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)用較為廣泛。（3）燃燒后的脫硫。主要是在煙氣排放之前對燃燒中已經(jīng)形成的SO2進(jìn)行處理，煙氣側(cè)脫硫有干法、半干法和濕法等多種方式，目前國內(nèi)大部分火電廠都是采用石灰石石膏法，其具有脫硫效率高的優(yōu)點(diǎn)。此外還有一部分沿海的發(fā)電站在使用海水脫硫的方法，該方式主要是運(yùn)用海水的堿性特性來吸收SO2，該方法最大的優(yōu)點(diǎn)是成本低，但是由于受到地域的嚴(yán)重限制，其難以得到推廣。

3、當(dāng)前火力電廠脫硫存在的問題

近些年來，經(jīng)濟(jì)建設(shè)進(jìn)程的加快對電力需求持續(xù)上升，火力發(fā)電裝機(jī)容量大幅增加，燃煤量也呈現(xiàn)出直線上升的態(tài)勢，導(dǎo)致SO2排放量驟然增加。造成這樣的狀況，一方面與燃煤總量增加有關(guān)，另一方面也與火力電廠脫硫項(xiàng)目建設(shè)與作用發(fā)揮不足有關(guān)。國家相關(guān)部門已經(jīng)對火力電廠脫硫問題高度重視，從頂層設(shè)計(jì)上進(jìn)行了關(guān)注，基本都完成了脫硫改造，中小型火電企業(yè)也在積極引進(jìn)和建設(shè)脫硫工程項(xiàng)目，積極開展SO2治理，保護(hù)環(huán)境。目前，這一工作還存在著以下幾個方面的問題。

3.1技術(shù)落后，設(shè)備老舊

如前文所述，目前國內(nèi)發(fā)電廠所用的脫硫技術(shù)幾乎都是從國外引進(jìn)的，不僅如此，很多關(guān)鍵的脫硫設(shè)備也基本上都是從歐美和日本等發(fā)達(dá)國家進(jìn)口的，國內(nèi)企業(yè)由于缺乏關(guān)鍵技術(shù)，其生產(chǎn)的設(shè)備市場競爭力還稍顯不足。由于大部分關(guān)鍵的脫硫設(shè)備都需要從國外進(jìn)口，而其價(jià)格又相當(dāng)昂貴，這使得很多電廠都一直在使用老舊的設(shè)備進(jìn)行脫硫作業(yè)，導(dǎo)致脫硫工作的質(zhì)量受到巨大的影響。此外即使是從國外引進(jìn)了一些脫硫的技術(shù)和設(shè)備，但是由于實(shí)際生產(chǎn)情況、管理能力和工作環(huán)境等多方面因素的限制，這些技術(shù)在國內(nèi)有時也并不適用，再加上國內(nèi)如今對環(huán)保的重視程度不斷提高，當(dāng)前的一些脫硫技術(shù)已經(jīng)不能滿足如今的發(fā)展要求了。

3.2缺少有效的技術(shù)推廣體系

我國沒有開發(fā)出自主知識產(chǎn)權(quán)的脫硫技術(shù)，技術(shù)開發(fā)力度不夠；對多種脫硫方式完成了實(shí)驗(yàn)及示范工作，但沒有推廣，技術(shù)的推廣力度也不夠，科技轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的兩個重要方面就是科技術(shù)推廣與技術(shù)開發(fā)，我國缺乏有效的技術(shù)推廣體系，技術(shù)不能轉(zhuǎn)化成生產(chǎn)力，不能形成科研與效益的良性循環(huán)。

3.3資金不足

火電廠上脫硫項(xiàng)目初始投資大，主要原因是核心技術(shù)、關(guān)鍵設(shè)備依靠進(jìn)口。一般來說，上脫硫項(xiàng)目的20%啟動資金要企業(yè)自籌。其余的80%除可以爭取很少的一部分國家環(huán)保補(bǔ)助金外，大部分需要向銀行貸款，而這部分貸款的本金和利息最后都要發(fā)電企業(yè)自己來承擔(dān)。發(fā)電企業(yè)上脫硫項(xiàng)目，必然增加生產(chǎn)成本，大約每千瓦時電量增加0.06～0.09元的費(fèi)用。按照價(jià)值規(guī)律，這部分增加的生產(chǎn)費(fèi)用應(yīng)該在上網(wǎng)電價(jià)中體現(xiàn)出來。如果上脫硫項(xiàng)目的所有費(fèi)用都要發(fā)電企業(yè)來消化和負(fù)擔(dān)，這對上脫硫項(xiàng)目的發(fā)電企業(yè)來說，顯然有失公平。

3.4缺少固定脫硫場地

老機(jī)組改造項(xiàng)目存在場地限制問題。對老機(jī)組的脫硫改造，沒有預(yù)留改建場地，因此，多數(shù)廠家不得不退而求其次選擇脫硫工藝和裝置。老機(jī)組的改造需要增設(shè)場地拆遷費(fèi)用，還要根據(jù)主機(jī)運(yùn)行壽命，計(jì)算脫硫裝置的折舊年限，加速了計(jì)提資產(chǎn)折舊。？

我國脫硫產(chǎn)業(yè)前期發(fā)展緩慢、近期發(fā)展迅猛，涌現(xiàn)出一大批脫硫環(huán)保公司，進(jìn)入脫硫市場。目前整個煙氣脫硫產(chǎn)業(yè)化存在的問題主要表現(xiàn)在：市場發(fā)展滯后于市場需求；引進(jìn)脫硫技術(shù)沒有被完全掌握；關(guān)鍵設(shè)備需要進(jìn)口，國產(chǎn)技術(shù)不夠過硬；脫硫工程設(shè)計(jì)缺乏系統(tǒng)性；脫硫公司技術(shù)水平良莠不齊；脫硫設(shè)備與機(jī)組同步投運(yùn)率不高等。

4、脫硫工藝的選擇方法

4.1選擇的主要技術(shù)原則

（1）本著可持續(xù)發(fā)展原則，提出合理可行的控制目標(biāo)，包括脫硫效率、排放濃度和排放量大小。（2）結(jié)合機(jī)組的現(xiàn)狀，考慮機(jī)組新舊程度、機(jī)組容量、燃煤硫分等，考慮當(dāng)?shù)氐馁Y源條件、脫硫建設(shè)條件，提出技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理、操作上可控且有一定延伸性的脫硫工藝。（3）脫硫工程實(shí)施后，在允許時間和投資范圍內(nèi)，能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益目標(biāo)。（4）脫硫工程實(shí)施后，不造成二次污染或盡可能將污染降至最少。

4.2選擇工藝時應(yīng)考慮的主要指標(biāo)

（1）鈣硫比：要選擇鈣硫比<1.05，其與脫硫效率呈現(xiàn)出正比例的關(guān)系，主要表達(dá)一定脫硫效率時，鈣基吸收劑的過量狀況。

（2）脫硫效率：脫硫效率是表征脫硫系統(tǒng)脫硫能力的指標(biāo)。電廠安裝脫硫系統(tǒng)的目的是脫除煙氣中的硫。因此脫硫系統(tǒng)必須有足夠高的脫硫效率。

（3）吸收劑利用率：主要指脫硫效率和鈣硫比的比例，在脫硫效率達(dá)到～定程度時，鈣硫比越低表明鈣利用率發(fā)揮程度就越高。

（4）吸收劑的可獲得性和易處理性：脫硫工藝一般運(yùn)用鈣基化合物為吸收劑，因?yàn)槭沂杀镜汀碓磸V，較容易獲得，處理也較為理想，在具體選擇與運(yùn)用時，要對CaCO3的含量、活性進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)。

（5）脫硫副產(chǎn)品的處置和可利用性：脫硫副產(chǎn)品是吸收劑與硫反應(yīng)之后的產(chǎn)物，副產(chǎn)品應(yīng)具有以下特性：性能穩(wěn)定，對環(huán)境不產(chǎn)生二次污染；最好是固體粉末狀態(tài)；能作為其它行業(yè)的原料，實(shí)現(xiàn)可資源化。

（6）運(yùn)行適應(yīng)性：和發(fā)電企業(yè)機(jī)組配套的脫硫設(shè)備應(yīng)當(dāng)能夠滿足經(jīng)常起停的需求，對燃煤變化要有較強(qiáng)的適應(yīng)性能，一般情況下干法脫硫工藝對調(diào)峰機(jī)組較為適合，其與半干法脫硫工藝對中低硫煤較為適應(yīng)，濕法脫硫?qū)Ω吡蛎盒Ч^好。

4.3常用的脫硫工藝選擇方法

在選擇脫硫工藝時不僅要參考相關(guān)的原則和技術(shù)指標(biāo)，還需要運(yùn)用一些專業(yè)的方法來評估該火電廠運(yùn)用該工藝的可行性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性，在實(shí)際的運(yùn)用當(dāng)中最常用的脫硫工藝選擇方法有以下幾種：（1）專家會議法，通過組織相關(guān)專家開會討論的方式，參考各方的意見，制定更加合理的工藝方案。（2）特爾菲法，該方法最大的優(yōu)點(diǎn)能夠讓與會的各方充分的思考，有利于探索性解決問題。（3）層次分析法，通過分層的方式來衡量不同因素的實(shí)際權(quán)重，從而能夠更加真實(shí)地反應(yīng)所選工藝的科學(xué)性和合理性。（4）灰色綜合評價(jià)法，該方法能夠通過系統(tǒng)分析的方式，對工藝環(huán)節(jié)進(jìn)行一種半定性半定量的評價(jià)，從而既能夠保證評價(jià)結(jié)果的直觀性，也能夠保證評價(jià)結(jié)果的合理性和實(shí)用性。

5、結(jié)語

隨著人們的環(huán)保意識越來越強(qiáng)，環(huán)境保護(hù)力度越來越大，國家對火力發(fā)電企業(yè)脫硫要求更高，考核力度更大，各企業(yè)應(yīng)當(dāng)深入研究脫硫工藝，結(jié)合實(shí)際狀況充分發(fā)揮脫硫系統(tǒng)的作用，適應(yīng)經(jīng)濟(jì)與社會發(fā)展需求。

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（作者單位：山西平朔煤矸石發(fā)電有限責(zé)任公司 ）