火力發電廠控制煙氣二氧化硫的技術工藝分析
摘要：通過對燃煤發電廠進行煙氣脫硫技術工藝的分析對比，為火力發電廠的環保管理和脫硫技術選擇提供依據和決策服務。
關鍵詞：煙氣脫硫, 運行分析
我國空氣污染問題的形成與二氧化硫排放總量居高不下密切相關，中國排放二氧化硫的90%、氮氧化物的70%來自燃煤，而其中的50%左右來自火電廠。中國目前一年的 SO2 的年排放量為 2000 多萬噸，如果不采用控制措施，2010 年，SO2 的排放量將達到3300 萬噸。為此國家頒布了新的《大氣污染防治法》， 并劃定了 SO2 污染控制區及酸雨控制區，安裝在線監測系統，并且開始實行 SO2 排放收費制度。同時，國家出臺了脫硫加價政策，規定脫硫電廠上網電價每千瓦時提高1.5 分錢。因此控制SO2 的排放量，探索適合中國國情的低費用、低耗本的脫硫技術。已成為當代科技研究的重要課題之一。
1、 目前主要脫硫工藝介紹
世界燃煤電廠控制 SO2 排放最有效、應用最廣的技術為燃后脫硫即煙氣脫硫，該法可達到很高的脫硫率，技術比較成熟。而煙氣脫硫工藝達數百種，以下介紹幾種國內擁有運行業績的煙氣脫硫工藝。
A: 石灰石/石膏濕法脫硫工藝
石灰石/石膏濕法脫硫工藝采用石灰石或石灰做脫硫吸收劑，石灰石經破碎磨細成粉狀與水混合攪拌成吸收漿液，石灰粉經消化處理后加水攪拌制成吸收漿。在吸收塔內，吸收漿液與煙氣接觸混合，煙氣中的二氧化硫與漿液中的碳酸鈣以及鼓入的氧化空氣進行
化學反應被脫除，最終反應產物為石膏。脫硫后的煙氣經除霧器除去細小液滴，經換熱器加熱升溫后排入煙囪。脫硫石膏漿經脫水裝置脫水后回收。由于吸收漿液循環利用，脫硫吸收劑的利用率很高。石灰石/石膏濕法脫硫主要特點如下：
優點： 脫硫效率高達 95%，引進技術早，技術成熟，可靠性高。國外火電廠石灰石/石膏濕法脫硫裝置投運率可達98%以上。該工
藝適用于任何含硫量煤種的煙氣脫硫，但是在對含硫量低于1%的低硫煤，會存在資源大量浪費的情況。吸收劑石灰石在我國資源豐富，價格便宜。脫硫副產物（二水石膏）主要用于建材產品和水泥緩凝劑，脫硫副產物綜合利用，不僅可以增加電廠效益、還可延長灰場使用年限。
缺點： 系統復雜，占地面積較大，一次性建設投資相對較大。后期處理復雜，二次污染嚴重。該工藝需要配置廢水處理系統，煙氣再熱系統 GGH，煙道和煙囪必須防腐蝕等，均是石灰石/石膏濕法脫硫工藝無法避免的。
B: CFB（ 煙氣循環流化床）
該工藝由吸收劑制備、吸收塔、脫硫灰再循環、除塵器及控制系統等部分組成。一般采用干態的消石灰粉作為吸收劑。鍋爐排出的未經處理的煙氣從底部進入吸收塔，煙氣經吸收塔底文丘里結構加速后與加入的消石灰、循環灰及水發生反應，除去煙氣中的 SO2 等氣體。煙氣中夾帶的吸收劑和脫硫灰，在通過吸收塔下部的文丘里管時，受到氣流的加速而懸浮起來，形成激烈的湍動狀態，攜帶大量吸收劑和反應產物的煙氣從吸收塔頂部側向下行進入脫硫除塵器，進行氣固分離，經氣固分離后的煙氣含塵量不超過50mg/Nm3。煙氣循環流化床（ CFB） 工藝特點：
①綜合造價低，系統簡單，維護工作量低，維護費用占總投資的1%。
②不需要考慮防腐。煙氣循環流化床脫硫工藝脫除了幾乎全部的HCl、HF和SO3，煙氣溫度高于露點25℃以上，因此不存在腐蝕問題。
③工藝簡單可靠，不受燃煤含硫量限制。
C: 新型一體化干法脫硫（ NID）
工藝特點：
NID 工藝是 ALSTOM公司于90 年代中期開發的一種干法脫硫工藝。其主要利用石灰或消石灰為脫硫劑，把電除塵器捕集下來的飛灰和加入的脫硫劑進行混合、增濕后，作為吸收劑注入除塵器入口煙道，使之均勻地分布在煙氣中。通過煙氣的冷卻、增濕，煙氣中的SO2、HCl 等在隨后的煙道和除塵器中被吸收，最終生成 CaSO3·1/2H2O 和 CaCl2 ·4H2O。被除塵器捕集下來的終產物和未反應的吸收劑，再部分注入混合增濕裝置，并補充新鮮吸收劑后進行再循環，達到提高吸收劑利用率的目的。
NID 脫硫工藝的主要技術特點如下：
①工藝流程簡單，設備組成少，投資省，占地面積小。
②運行費用低。約占流化床脫硫工藝 80%。
③維護工作量小。
④能耗低。電耗、 水耗均低于石灰石/石膏濕法和流化床脫硫工藝。
⑤不受燃煤含硫量限制，不需要考慮防腐。
D 氨法脫硫（FGD）
氨法脫硫（FGD）系統，是當今最先進的 SO2 排放控制技術。它不但脫除煙氣中 95%以上的 SO2，而且生產出高附加值的硫酸銨化肥產品。該系統利用濃度為 15%含量的氨水作為脫硫劑，生成的硫酸銨漿液，輸送到濃縮脫水處理系統。硫酸銨結晶體在脫硫塔中被飽和的硫酸銨漿液結晶出來，生成 3- 5%重量比左右的懸浮粒子。
氨法脫硫（FGD） 工藝特點：
①技術成熟，運行可靠性好，該脫硫工藝副產品為硫酸銨化肥。
②脫硫化學吸收反應速度快，脫硫效率高。可以采用較小液氣比，降低能耗和操作運行費用，并可減少設備尺寸。
③原材料來源豐富，吸收劑配制系統簡單，工藝流程緊湊。
④該脫硫工藝在脫硫的同時，也可以除氮，具有20%以上的除氮效率。
2、 山東淄博電廠采用的兩種脫硫工藝比較
A:2 臺 410 噸煤粉鍋爐采用 NID（即新型循環干法煙氣脫硫技術），該項目于 2006 年完工并移交生產，由武漢凱迪藍天科技有限公司總承包，是該技術引進國內后的首次業績：
運行參數： 脫硫效率 > 90%
出口煙氣含塵量濃度<100 mg/Nm3
脫硫劑耗量 2.6 t /h
脫硫用水耗量 <23.5 t /h
脫硫系統總功率 <1220 Kw
經測算，單臺機組脫硫年正常運行成本為 1362.58 萬元， 折算電成本為 0.019 元/kwh。
該脫硫除塵系統簡單，自動化程度高，維護量小，投停方便快速，對主系統影響很小，項目實施中未發生過因脫硫系統故障導致主系統波動的情況,是目前國內運行最好的 NID 脫硫裝置。
B:CFB 脫硫工藝
2 臺 410 噸煤粉鍋爐采用循環流化床常溫半干法脫硫工藝，2006 年 6 月移交生產。
運行參數： 脫硫效率 >90%
出口煙氣含塵量濃度<50mg/Nm3
脫硫劑耗量 2.83 t /h
脫硫用水耗量 <18.4t /h
脫硫系統總功率 <3290Kw
單臺機組脫硫年正常運行成本為 1613.74 萬元，折算電成本為0.0224 元/kwh
該項目為控制系統未能做到全部引入 DCS 控制，脫硫系統投停對主系統影響較大。脫硫系統能耗高，脫硫風機電機功率高達1400kw。
兩種正在運行的脫硫系統比較:
CFB 脫硫工藝由于采用布袋除塵器，除塵效果很明顯，達到50mg/Nm3。NID 脫硫工藝采用電除塵器， 除塵效果稍差，達到 100mg/
Nm3以下，也可滿足國家標準。
NID 脫硫工藝可靠的達到 90%的脫硫率，可以長周期運行并保持SO2 排放達到小于 400mg/NM3的標準。CFB 脫硫工藝穩定性稍差。
NID 脫硫工藝采用先進的 NIDIC 工藝包，所有操作全部實現DCS 控制，脫硫各參數設置詳細，連鎖到位，操作簡單，工藝上很少
出現波動，NID 脫硫工藝運行能耗低，可降低生產成本。
3、 結論及建議
通過實際運行感到目前國內干法脫硫裝置在消和系統的設計和設備制造方面與國外相比還存在一定的差距。消和系統能否長期穩定正常運行是制約脫硫系統正常運行的“ 瓶頸” 。
由于煙氣脫硫系統的投資和今后的運行、維護費用較高，因此如何因地制宜地選擇相適應的脫硫工藝，以降低投資和運行費用是非
常重要的。上述的 NID（ 即新型循環干法煙氣脫硫技術）、CFB 脫硫工藝以及氨法脫硫（FGD）都是應用較廣的火電脫硫技術，當然，根據各自的實際情況，選擇一種能耗低、吸收劑消耗量小，二次污染物少，排放指標符合國家環保標準的脫硫工藝是技術選擇遵循的基本原則。
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環保網”
