火力发电厂控制烟气二氧化硫的技术工艺分析
摘要：通过对燃煤发电厂进行烟气脱硫技术工艺的分析对比，为火力发电厂的环保管理和脱硫技术选择提供依据和决策服务。
关键词：烟气脱硫, 运行分析
我国空气污染问题的形成与二氧化硫排放总量居高不下密切相关，中国排放二氧化硫的90%、氮氧化物的70%来自燃煤，而其中的50%左右来自火电厂。中国目前一年的 SO2 的年排放量为 2000 多万吨，如果不采用控制措施，2010 年，SO2 的排放量将达到3300 万吨。为此国家颁布了新的《大气污染防治法》， 并划定了 SO2 污染控制区及酸雨控制区，安装在线监测系统，并且开始实行 SO2 排放收费制度。同时，国家出台了脱硫加价政策，规定脱硫电厂上网电价每千瓦时提高1.5 分钱。因此控制SO2 的排放量，探索适合中国国情的低费用、低耗本的脱硫技术。已成为当代科技研究的重要课题之一。
1、 目前主要脱硫工艺介绍
世界燃煤电厂控制 SO2 排放最有效、应用最广的技术为燃后脱硫即烟气脱硫，该法可达到很高的脱硫率，技术比较成熟。而烟气脱硫工艺达数百种，以下介绍几种国内拥有运行业绩的烟气脱硫工艺。
A: 石灰石/石膏湿法脱硫工艺
石灰石/石膏湿法脱硫工艺采用石灰石或石灰做脱硫吸收剂，石灰石经破碎磨细成粉状与水混合搅拌成吸收浆液，石灰粉经消化处理后加水搅拌制成吸收浆。在吸收塔内，吸收浆液与烟气接触混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及鼓入的氧化空气进行
化学反应被脱除，最终反应产物为石膏。脱硫后的烟气经除雾器除去细小液滴，经换热器加热升温后排入烟囱。脱硫石膏浆经脱水装置脱水后回收。由于吸收浆液循环利用，脱硫吸收剂的利用率很高。石灰石/石膏湿法脱硫主要特点如下：
优点： 脱硫效率高达 95%，引进技术早，技术成熟，可靠性高。国外火电厂石灰石/石膏湿法脱硫装置投运率可达98%以上。该工
艺适用于任何含硫量煤种的烟气脱硫，但是在对含硫量低于1%的低硫煤，会存在资源大量浪费的情况。吸收剂石灰石在我国资源丰富，价格便宜。脱硫副产物（二水石膏）主要用于建材产品和水泥缓凝剂，脱硫副产物综合利用，不仅可以增加电厂效益、还可延长灰场使用年限。
缺点： 系统复杂，占地面积较大，一次性建设投资相对较大。后期处理复杂，二次污染严重。该工艺需要配置废水处理系统，烟气再热系统 GGH，烟道和烟囱必须防腐蚀等，均是石灰石/石膏湿法脱硫工艺无法避免的。
B: CFB（ 烟气循环流化床）
该工艺由吸收剂制备、吸收塔、脱硫灰再循环、除尘器及控制系统等部分组成。一般采用干态的消石灰粉作为吸收剂。锅炉排出的未经处理的烟气从底部进入吸收塔，烟气经吸收塔底文丘里结构加速后与加入的消石灰、循环灰及水发生反应，除去烟气中的 SO2 等气体。烟气中夹带的吸收剂和脱硫灰，在通过吸收塔下部的文丘里管时，受到气流的加速而悬浮起来，形成激烈的湍动状态，携带大量吸收剂和反应产物的烟气从吸收塔顶部侧向下行进入脱硫除尘器，进行气固分离，经气固分离后的烟气含尘量不超过50mg/Nm3。烟气循环流化床（ CFB） 工艺特点：
①综合造价低，系统简单，维护工作量低，维护费用占总投资的1%。
②不需要考虑防腐。烟气循环流化床脱硫工艺脱除了几乎全部的HCl、HF和SO3，烟气温度高于露点25℃以上，因此不存在腐蚀问题。
③工艺简单可靠，不受燃煤含硫量限制。
C: 新型一体化干法脱硫（ NID）
工艺特点：
NID 工艺是 ALSTOM公司于90 年代中期开发的一种干法脱硫工艺。其主要利用石灰或消石灰为脱硫剂，把电除尘器捕集下来的飞灰和加入的脱硫剂进行混合、增湿后，作为吸收剂注入除尘器入口烟道，使之均匀地分布在烟气中。通过烟气的冷却、增湿，烟气中的SO2、HCl 等在随后的烟道和除尘器中被吸收，最终生成 CaSO3·1/2H2O 和 CaCl2 ·4H2O。被除尘器捕集下来的终产物和未反应的吸收剂，再部分注入混合增湿装置，并补充新鲜吸收剂后进行再循环，达到提高吸收剂利用率的目的。
NID 脱硫工艺的主要技术特点如下：
①工艺流程简单，设备组成少，投资省，占地面积小。
②运行费用低。约占流化床脱硫工艺 80%。
③维护工作量小。
④能耗低。电耗、 水耗均低于石灰石/石膏湿法和流化床脱硫工艺。
⑤不受燃煤含硫量限制，不需要考虑防腐。
D 氨法脱硫（FGD）
氨法脱硫（FGD）系统，是当今最先进的 SO2 排放控制技术。它不但脱除烟气中 95%以上的 SO2，而且生产出高附加值的硫酸铵化肥产品。该系统利用浓度为 15%含量的氨水作为脱硫剂，生成的硫酸铵浆液，输送到浓缩脱水处理系统。硫酸铵结晶体在脱硫塔中被饱和的硫酸铵浆液结晶出来，生成 3- 5%重量比左右的悬浮粒子。
氨法脱硫（FGD） 工艺特点：
①技术成熟，运行可靠性好，该脱硫工艺副产品为硫酸铵化肥。
②脱硫化学吸收反应速度快，脱硫效率高。可以采用较小液气比，降低能耗和操作运行费用，并可减少设备尺寸。
③原材料来源丰富，吸收剂配制系统简单，工艺流程紧凑。
④该脱硫工艺在脱硫的同时，也可以除氮，具有20%以上的除氮效率。
2、 山东淄博电厂采用的两种脱硫工艺比较
A:2 台 410 吨煤粉锅炉采用 NID（即新型循环干法烟气脱硫技术），该项目于 2006 年完工并移交生产，由武汉凯迪蓝天科技有限公司总承包，是该技术引进国内后的首次业绩：
运行参数： 脱硫效率 > 90%
出口烟气含尘量浓度<100 mg/Nm3
脱硫剂耗量 2.6 t /h
脱硫用水耗量 <23.5 t /h
脱硫系统总功率 <1220 Kw
经测算，单台机组脱硫年正常运行成本为 1362.58 万元， 折算电成本为 0.019 元/kwh。
该脱硫除尘系统简单，自动化程度高，维护量小，投停方便快速，对主系统影响很小，项目实施中未发生过因脱硫系统故障导致主系统波动的情况,是目前国内运行最好的 NID 脱硫装置。
B:CFB 脱硫工艺
2 台 410 吨煤粉锅炉采用循环流化床常温半干法脱硫工艺，2006 年 6 月移交生产。
运行参数： 脱硫效率 >90%
出口烟气含尘量浓度<50mg/Nm3
脱硫剂耗量 2.83 t /h
脱硫用水耗量 <18.4t /h
脱硫系统总功率 <3290Kw
单台机组脱硫年正常运行成本为 1613.74 万元，折算电成本为0.0224 元/kwh
该项目为控制系统未能做到全部引入 DCS 控制，脱硫系统投停对主系统影响较大。脱硫系统能耗高，脱硫风机电机功率高达1400kw。
两种正在运行的脱硫系统比较:
CFB 脱硫工艺由于采用布袋除尘器，除尘效果很明显，达到50mg/Nm3。NID 脱硫工艺采用电除尘器， 除尘效果稍差，达到 100mg/
Nm3以下，也可满足国家标准。
NID 脱硫工艺可靠的达到 90%的脱硫率，可以长周期运行并保持SO2 排放达到小于 400mg/NM3的标准。CFB 脱硫工艺稳定性稍差。
NID 脱硫工艺采用先进的 NIDIC 工艺包，所有操作全部实现DCS 控制，脱硫各参数设置详细，连锁到位，操作简单，工艺上很少
出现波动，NID 脱硫工艺运行能耗低，可降低生产成本。
3、 结论及建议
通过实际运行感到目前国内干法脱硫装置在消和系统的设计和设备制造方面与国外相比还存在一定的差距。消和系统能否长期稳定正常运行是制约脱硫系统正常运行的“ 瓶颈” 。
由于烟气脱硫系统的投资和今后的运行、维护费用较高，因此如何因地制宜地选择相适应的脱硫工艺，以降低投资和运行费用是非
常重要的。上述的 NID（ 即新型循环干法烟气脱硫技术）、CFB 脱硫工艺以及氨法脱硫（FGD）都是应用较广的火电脱硫技术，当然，根据各自的实际情况，选择一种能耗低、吸收剂消耗量小，二次污染物少，排放指标符合国家环保标准的脱硫工艺是技术选择遵循的基本原则。
使用微信“扫一扫”功能添加“谷腾环保网”
