燃煤鍋爐煙氣脫硫的技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

周軍武

摘 要：我國(guó)經(jīng)濟(jì)的提升推動(dòng)了工業(yè)化的發(fā)展，這因此讓火力發(fā)電廠的規(guī)模逐漸的擴(kuò)大，不過(guò)與此同時(shí)也導(dǎo)致污染物排放量的日益加大，這給生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的破壞。而根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，采用煙氣脫硫技術(shù)能夠很大程度的解決這一問(wèn)題，這就需要相關(guān)企業(yè)不斷強(qiáng)化對(duì)燃煤鍋爐煙氣脫硫技術(shù)的研究與應(yīng)用。鑒于此，文章首先對(duì)當(dāng)前應(yīng)用的燃煤鍋爐煙氣脫硫技術(shù)進(jìn)行了分析，然后對(duì)其未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望，以供參考。

關(guān)鍵詞：燃煤鍋爐;煙氣脫硫;技術(shù)應(yīng)用

1 以?xún)艋禾康姆绞綄?shí)現(xiàn)煙氣脫硫

1.1 選煤法

選煤是采用不同的處理方法將煤中的雜質(zhì)、灰分去除，主要有重力篩分法、物理方法、化學(xué)法和微生物分解法。通過(guò)不同方式將煤進(jìn)行分類(lèi)，并按照各個(gè)用戶(hù)的需求嚴(yán)格控制煤炭的質(zhì)量以保證煤自身的燃燒特性，使對(duì)應(yīng)等級(jí)需滿(mǎn)足用戶(hù)使用要求。該方法是煤炭燃燒前最主要的利用方式。主要利用不同質(zhì)地原煤物理性質(zhì)如密度、磁性等方面的明顯差異，將煤中的有機(jī)硫及無(wú)機(jī)硫去除，同時(shí)可去除一半以上的灰分。該方法脫硫效率不高，但技術(shù)操作簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)型較好?；瘜W(xué)法通過(guò)用強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑等與原煤中物質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行脫硫，可將煤中99%礦硫脫除。生物法是通過(guò)微生物選擇性的分解和降解煤中不同形式的硫?qū)⑵涿摮?，脫硫率達(dá)90%。但化學(xué)法和生物法經(jīng)濟(jì)成本較大，一般僅是對(duì)煤質(zhì)有特殊要求的行業(yè)中使用。

1.2 動(dòng)力配煤法

動(dòng)力配煤法是將大量的各種不同質(zhì)地的煤炭聚集在一起，經(jīng)過(guò)破碎后形成更小體積的煤炭顆?；旌衔?。再根據(jù)用戶(hù)需求，將符合條件的組分從中篩選出來(lái)，在進(jìn)行二次混合，使之形成組分與品質(zhì)都在人為控制下的人工煤炭。這種方法可以人為的調(diào)節(jié)煤炭的品質(zhì)，比如相混合物中加入增燃劑一提高煤炭的可燃性，或者將具有互補(bǔ)組分的煤炭粉碎重組，以實(shí)現(xiàn)其質(zhì)量的升華等等。

2 爐內(nèi)脫硫技術(shù)

2.1 循環(huán)流化床技術(shù)

此技術(shù)的原理為在鍋爐內(nèi)加入循環(huán)流化床工藝，在燃燒過(guò)程中再向爐內(nèi)加入適量的脫硫劑，這些脫硫劑與燃燒時(shí)產(chǎn)生的處于懸浮狀態(tài)的小顆粒狀煤粉結(jié)合，因此產(chǎn)生的二氧化硫容易與脫硫劑結(jié)合生成諸如硫酸鈣等物質(zhì)。這項(xiàng)技術(shù)中脫硫劑與煤炭顆粒都處于懸浮狀態(tài)，接觸面積大，可以很好地抑制氮氧化物的形成，且需要的反應(yīng)溫度低，耗費(fèi)能量相對(duì)較少，可以將煤炭產(chǎn)生的二氧化硫去除80%以上，目前應(yīng)用較為廣泛。

2.2 爐內(nèi)噴鈣脫硫法

這是一種較為常見(jiàn)的干法脫硫技術(shù)，主要是通過(guò)將碳酸鈣粉末高速地噴入爐內(nèi)，使其在高溫的作用下發(fā)生分解反應(yīng)產(chǎn)生氧化鈣。氧化鈣在高溫下會(huì)快速地與二氧化硫反應(yīng)生成亞硫酸鈣。但是若僅僅通過(guò)噴入碳酸鈣實(shí)現(xiàn)脫硫，由于空氣動(dòng)力學(xué)原因，碳酸鈣的利用率并不高，這就使得該工藝整體脫硫效率只有20%～50%。因此，為了提升該工藝的脫硫效率，向其中增加了尾部增濕的補(bǔ)救措施，使其效率大致達(dá)到60%～85%?？偡Q(chēng)為爐內(nèi)噴鈣尾部增濕脫硫工藝，該工藝雖然脫硫率不是非常高，但是具有操作簡(jiǎn)單、無(wú)二次污染、投資成本低等優(yōu)點(diǎn)。

2.3 濕式水漿脫硫技術(shù)

濕式水漿脫硫技術(shù)又稱(chēng)為水煤漿燃燒技術(shù)。該法具體的操作辦法是先將煤炭加工至微米級(jí)，大約在250微米左右，然后再向其中加入三倍煤粉劑量的水以及適量的穩(wěn)定劑與分散劑。使用水煤漿燃燒技術(shù)時(shí)通常要滿(mǎn)足以下兩個(gè)要求：第一，煤炭中的灰分含量要低于10%;第二，煤炭中的硫含量要低于0.5%。在這種操作條件下形成的煤水混合物即稱(chēng)為水煤漿，它的燃點(diǎn)比普通煤炭低約100℃，因此在運(yùn)輸、儲(chǔ)存時(shí)更加具有安全性。不過(guò)由于該法的特殊性，水煤漿的運(yùn)輸要求特定的運(yùn)輸設(shè)備，在此過(guò)程中會(huì)耗費(fèi)額外的經(jīng)濟(jì)成本。除此之外水煤漿還具有保質(zhì)期這一特點(diǎn)，過(guò)了保質(zhì)期之后的水煤漿其燃燒性能會(huì)受到很大的影響，保質(zhì)期一般為50天左右。受以上兩種因素的制約，水煤漿燃燒技術(shù)的使用并不廣泛。

3 煙氣凈化技術(shù)

3.1 半干式脫硫技術(shù)

半干式脫硫是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，其中不僅涉及到了各種化學(xué)和物理反應(yīng)還包含了氣液固三相之間的相互轉(zhuǎn)換。比如，煙氣與脫硫劑之前由于溫差會(huì)發(fā)生一個(gè)熱量傳遞的物理過(guò)程;而脫硫劑在與煙氣發(fā)生作用時(shí)會(huì)與其中的二氧化硫發(fā)生各種化學(xué)反應(yīng)。半干式脫硫技術(shù)使用的脫硫劑大多為石灰漿，由于低硫煤燃燒后產(chǎn)生的粉煤灰呈高堿性，在水存在的條件下粉煤灰中主要物質(zhì)SiO2和Al2O3溶解出來(lái)，與熟石灰發(fā)生水合反應(yīng)，形成水合硅酸鈣和水合鋁酸鈣等高水合物質(zhì)，主要包括以下3個(gè)反應(yīng)：①石灰快速消化形成Ca（OH）2膠束;②活性氧化鋁與CaSO4和Ca（OH）2反應(yīng)生成水合硅酸鋁;③活性二氧化硅與Ca（OH）2反應(yīng)生成水合硅酸鈣;水合產(chǎn)物具有黏結(jié)性、比表面積較大、持水性高的特點(diǎn)，能顯著提高脫硫效率。半干式脫硫技術(shù)除了去除二氧化硫之外還可以去除許多其他具有酸性的氣體，比如氯化氫、三氧化硫等，且其去除率可以高達(dá)95%。

3.2 石灰/膏法脫硫技術(shù)

石灰/膏法是目前被應(yīng)用最多最廣泛的一種脫硫技術(shù)，在我國(guó)主要被電力行業(yè)所使用的，一般采取的是濕式脫硫處理。常采取生石灰作為吸收劑主要成分、將生石灰與一定比例的水混合在一起放入吸收塔中。煙氣進(jìn)入吸收塔后與吸收劑充分混合，其中的二氧化硫會(huì)與碳酸鈣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)煙氣脫硫的目的。并且脫硫后還可以得到副產(chǎn)物，即石膏。這種脫硫工藝安全穩(wěn)定，脫硫效率可以達(dá)到95%以上。工業(yè)化處理應(yīng)用范圍更加廣泛，煙氣的處理量更大，能夠適應(yīng)較強(qiáng)大的負(fù)荷變化能力。而吸收劑使用石灰石，成本低廉，副產(chǎn)物的石膏可以替代天然石膏得到繼續(xù)應(yīng)用。這種方法具有耗費(fèi)成本低、脫硫效率高、減少二次污染等特點(diǎn)。但同時(shí)，也有一些不可避免的缺點(diǎn)，如占用空間資源過(guò)多、會(huì)產(chǎn)生少量污水、以及后期生產(chǎn)的石膏利用率低等等。

3.3 氨--硫銨法該法

同為濕式脫硫法，使用的吸收劑主要為氨水。吸收劑與水混合形成吸收液，吸收液經(jīng)循環(huán)系統(tǒng)后進(jìn)入吸收塔，在吸收塔中與煙氣充分接觸，后吸收液中的氨水與煙氣中的二氧化硫發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成亞硫酸銨，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)脫硫的目的。經(jīng)過(guò)吸收塔脫硫處理的煙氣會(huì)再經(jīng)過(guò)除霧器，去除其中的小液滴。由于氨的活性比鈣基高很多，因此硫銨法的脫硫率也要高于石灰石膏法。且硫銨法的副產(chǎn)品是一種化肥，比石膏更具有可利用性，可以產(chǎn)生更多經(jīng)濟(jì)效益。因此也被較為廣泛的使用。

4 燃煤鍋爐煙氣脫硫技術(shù)的發(fā)展方向

燃煤鍋爐的運(yùn)行需要燃燒掉大量的煤炭，在此期間會(huì)出現(xiàn)非常多的有害氣體，其中主要包括氮氧化物、二氧化硫等，會(huì)給大氣環(huán)境造成很大的破壞。當(dāng)前，我國(guó)大量的火電廠在利用煤炭進(jìn)行發(fā)電的過(guò)程中，都開(kāi)始采用煙氣脫硫技術(shù)。而若想得到合理的使用，則一定要采用石灰石--石膏法，而一些火電廠不但采用了煙氣脫硫技術(shù)，同時(shí)也采用了另外的一些煙氣處理方式，其中主要包括噴霧半干法、海水脫硫發(fā)等。此外，由于社會(huì)的進(jìn)步，使得人們?cè)絹?lái)越重視環(huán)保工作，這使得脫硫技術(shù)獲得了更為廣闊的發(fā)展空間。不過(guò)只是采用脫硫技術(shù)這難以滿(mǎn)足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的環(huán)保要求，因此有必要把脫硫脫硝技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，從而便可以改善火電廠煙氣污染的嚴(yán)重度。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著工業(yè)行業(yè)發(fā)展進(jìn)程的不斷深入，經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)之間的關(guān)系越來(lái)越緊張，尤其是大量鍋爐的應(yīng)用導(dǎo)致空氣中的二氧化硫以及煙塵等大量排入空氣之中，致使生態(tài)環(huán)境遭到嚴(yán)重的破壞。在當(dāng)前生態(tài)文明建設(shè)過(guò)程中，相關(guān)企業(yè)應(yīng)當(dāng)合理選擇有效的技術(shù)工藝和手段，加強(qiáng)鍋爐煙氣處理，既要對(duì)其中的硫化物氣體進(jìn)行處理，又要解決鍋爐燃煤產(chǎn)生的煙塵問(wèn)題，在保證生產(chǎn)的前提下，降低對(duì)環(huán)境的污染，促進(jìn)我國(guó)環(huán)境質(zhì)量的進(jìn)一步提升。

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