电厂脱硫技术概述
摘 要:文章简要介绍了电厂湿法烟气脱硫工艺、半干法烟气脱硫工艺、干法脱硫工艺三种脱硫技术。
根据控制SO2 排放的工艺在煤炭燃烧过程中的位置,可将脱硫技术分为燃烧前、燃烧中和燃烧后三种。燃烧前脱硫主要是选煤、煤气化、液化和水煤浆技术;燃烧中脱硫指的是低污染燃烧、型煤和流化床燃烧技术;燃烧后脱硫也即所谓的烟气脱硫技术。烟气脱硫技术是目前在世界上惟一大规模商业化应用的脱硫方式,其他方法还不能在经济、技术上与之竞争。
世界各国研究开发和商业应用的烟气脱硫技术估计超过200 种。按脱硫产物是否回收,烟气脱硫可分为抛弃法和再生回收法,前者脱硫混合物直接排放,后者将脱硫副产物以硫酸或硫磺等形式回收。按脱硫产物的干湿形态,烟气脱硫又可分为湿法、半干法和干法工艺。
1 湿法烟气脱硫工艺
湿法烟气脱硫工艺绝大多数采用碱性浆液或溶液作吸收剂,其中石灰石或石灰为吸收剂的强制氧化湿式脱硫方式是目前使用最广泛的脱硫技术。石灰石或石灰洗涤剂与烟气中SO2 反应,反应产物硫酸钙在洗涤液中沉淀下来,经分离后即可抛弃,也可以石膏形式回收。目前的系统大多数采用了大处理量洗涤塔,300MW机组可用一个吸收塔,从而节省了投资和运行费用。系统的运行可靠性已达99 % 以上,通过添加有机酸可使脱硫效率提高到95 %以上。其他湿式脱硫工艺包括用钠基、镁基、海水和氨作吸收剂,一般用于小型电厂和工业锅炉。以海水为吸收剂的工艺具有结构简单、不用投加化学品、投资小和运行费用低等特点。氨洗涤法可达到很高的脱硫效率,副产物硫酸铵和硝酸铵是可出售的化肥。
2 半干法烟气脱硫工艺
喷雾干燥法属于半干法脱硫工艺。该工艺于 70 年代初至中期开发成功,第一台电站喷雾干燥脱硫装置于1980 年在美国北方电网的河滨电站投入运行,此后该技术在美国和欧洲的燃煤电站实现了商业化。该法利用石灰浆液作吸收剂,以细雾滴喷入反应器,与SO2 边反应边干燥,在反应器出口,随着水分蒸发,形成了干的颗粒混合物。该副产物是硫酸钙、硫酸盐、飞灰及未反应的石灰组成的混合物。
喷雾干燥技术在燃用低硫和中硫煤的中小容量机组上应用较多。当用于高硫煤时石灰浆液需要高度浓缩,因而带来了一系列技术问题,同时由于石灰脱硫剂的成本较高,也影响了其经济性。但是近年来,燃用高硫煤的机组应用常规旋转喷雾技术的比例有所增加。喷雾干燥法可脱除70 %～ 95 %的 SO2 ,并有可能提高到98 % ,但副产物的处理和利用一直是个难题。
3 干法脱硫工艺
干法脱硫工艺主要是喷吸收剂工艺。按所用吸收剂不同可分为钙基和钠基工艺,吸收剂可以干态、湿润态或浆液喷入。喷入部位可以为炉膛、省煤器和烟道。当钙硫比为2 时,干法工艺的脱硫效率可达50 %～70 % ,钙利用率达50 %。这种方法较适合老电厂改造,因为在电厂排烟流程中不需要增加什么设备,就能达到脱硫目的。
再生工艺有些已具有商业可行性,但尚未被广泛采用。由于反应后的吸收剂需经加热和化学反应后重新使用,产物需要回收,因此成本较高,工艺复杂。
SO2/ NOx 联合脱除工艺多数处于开发阶段,只是在一些燃中硫或低硫煤电厂得以商业应用。这类工艺可分为固体吸收/ 再生法,气固催化法,电子束法,喷碱法,湿式SO2/ NOx 联合脱除技术等。这里要特别提到的是烟气循环流化床脱硫工艺。该技术在最近几年中已有所发展,不但用户增多,同时单机的烟气处理能力也比过去增大了很多。该工艺已达到工业化应用的水平,主要是由德国Lurgi 公司、德国Wulff 公司和丹麦F. L. Smith 公司开发的。该工艺流程主要是由吸收剂制备系统、吸收塔吸收系统、吸收剂再循环系统、除尘器以及仪表控制系统等部分组成。锅炉排出的未处理的烟气从流化床的底部进入吸收塔。烟气经过文丘里管后速度加快,并与很细的吸收粉末互相混合。经脱硫后带有大量固体颗粒的烟气由吸收塔的顶部排出。排出的烟气进入吸收剂再循环除尘器中,大部分烟气中的固体颗粒都被分离出来,然后返回吸收塔中被循环使用。该工艺在德国Solvay 公司的自备电厂和Siersdorf 电厂使用,运行良好。该工艺的主要特点是系统简单可靠性高、脱硫效率高与湿法相当、占地小,特别适用于电厂的改造。
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