1、燃煤火电厂烟气脱硫产业发展进程燃煤火电厂烟气脱硫产业发展进程中国是燃煤大国，煤炭约占一次能源消费总量的75。根据环境状况评估报告，我国煤炭排放的二氧化硫已经连续多年超过2000万吨，居世界首位。二氧化硫使我国的酸雨污染逐年加重，酸雨面积不断扩大，每年酸雨和二氧化硫污染造成农作物、森林和人体健康等方面的经济损失约为1100多亿元，已接近当年国民生产总值的2，成为制约我国经济和社会发展的重要因素。燃煤火电厂的二氧化硫排放量约占全国总排放量的40，为遏制酸雨污染的进一步发展，国家颁发了火电厂大气污染物排放标准（GB132231996），出台了一系列促进火电厂二氧化硫控制的法律、法规和政策，并采用多种
2、措施加快二氧化硫治理。一、 国内烟气脱硫产业发展及政策导向烟气脱硫是当今燃煤火电厂控制二氧化硫排放的主要措施。国务院在国务院关于酸雨控制区和二氧化硫污染控制区有关问题的批复（国函【1998】5号文）中规定：新建、改建燃煤含硫量大于1的火电厂，必须配套建设脱硫设施；现有燃煤含量大于1的火电厂，必须在2010年前分期分批建成脱硫设施或采取其它降低二氧化硫排放量的措施。该批复附件中还明确：长江以南、四川与云南以东的14个省、市和自治区总面积为109万平方公里（占国土面积的11.4）的区域规划为酸雨和二氧化硫两控区，在此两控区内，将对工业污染源二氧化硫排放实行分阶段控制。在火电厂烟气脱硫建设初期，国内
3、产业化发展相对滞后。由于技术方面的原因，当时国内烟气脱硫工程所用的设备绝大多数从国外进口，国内负责土建和安装，平均造价高达10002000元人民币/千瓦，严重影响了烟气脱硫工程建设的发展，而且已建成的采用国外进口设备工程在运行中备品备件都需要从国外进口，这样不但增加运行成本，液因备品备件不能及时更换而影响设备的正常运行。为降低烟气脱硫成本，技术和设备国产化十分必要。2000年2月国家经贸委在关于印发的通知（国经贸资源【2000】156号文）中指出:“烟气脱硫关键技术与设备国产化是降低工程造价、加快火电厂二氧化硫治理速度，提高机电制造企业竞争能力，培育新的经济增长点的需要。”随着产业的发展，目前
4、大部分相关设备已可以国内制造，但关键设备仍需要进口。为促进产业更快发展，2005年5月，国家发展改革委提出了加快火电厂烟气脱硫产业发展的主要任务，即通过三年努力，建立健全火电厂烟气脱硫产业化市场监管体系，完善火电厂烟气脱硫技术标准体系和主流工艺设计、制造、安装、调试、运行、检修、后评估等技术标准、规范；主流烟气脱硫设备的本地化率达到95以上，烟气脱硫设备的可用率达到95以上；建立有效地中介服务体系和行业自律体系。2006年2月正式发布的我国国家中长期科学和技术发展规划纲要对环境保护领域的科学研究和技术开发给予高度重视。国家“十一五规划”也强调加大环境保护力度，防治大气污染。关于环境治理重点工程
5、，将燃煤电厂烟气脱硫放在重要位置，强调加快现有燃煤电厂脱硫设施建设，增加现有燃煤电厂脱硫能力，新建燃煤电厂必须根据排放标准安装脱硫装置，使90的现有电厂达标排放。二 国内烟气脱硫科研开发及主要应用技术我国烟气脱硫控制技术的研究开发始于60年代初，对燃煤电厂、燃煤工业锅炉和冶金废气开展了烟气脱硫工艺研究、设备研制，取得了实验室小试和现场中试结果。80年代以来，开展了一系列研究、开发和产业化工作。原国家科委组织了“七五”和“八五”公关项目，对国际上现有脱硫技术主要方法进行了研究和实用性工程装置实验；国家自然科学基金委员会设立课题支持脱硫技术的基础研究，取得了很多成绩。国家科技部在“九五”期间，组织
6、“中小锅炉实用脱硫防尘技术与装备研究及产业化”攻关课题，其中包括针对燃煤电厂烟气脱硫技术，采用脉冲电晕等离子体烟气脱硫新技术研究；与此同时，引进了脱硫技术项目，进行示范规模实验和工厂化运行应用。“十五”期间，国家对烟气脱硫提出严格要求，企业大规模引进脱硫技术，烟气脱硫产业快速发展。目前电厂脱硫主要采用下列两种方式:燃烧时加入石灰石进行固硫:这种脱硫方法只能应用于循环流化床燃煤锅炉。流化床锅炉几乎可以燃烧各种煤（如泥煤、褐煤、烟煤、贫煤、无烟煤），以及洗矸、煤矸石、焦碳、油页岩等劣质燃料，向循环流化床内直接加入石灰石、白云石等脱硫剂，可以脱去燃料在燃烧过程中生成的二氧化硫。目前在国内外受到重视，
7、得到迅速发展。根据燃料中含硫量的大小确定加入的脱硫剂量，可以达到90的脱硫效率。这时所需钙硫比值CA/S（摩尔比）在22.5之间，即石灰石耗量较大。燃烧后的烟气脱硫:目前对烟气进行脱硫，世界上应用广泛、技术成熟的是“石灰石石膏湿法脱硫工艺”，脱硫效率达90以上，所需钙硫比值CA/S(摩尔比)约为1.0左右，石灰石耗量不算大。国内一些电厂的烟气脱硫装置大部分是从欧洲、美国和日本引进技术。近几年，在国外技术基础上，我国研制了一些适合国情的脱硫技术，已成熟应用的主要有：1.石灰石石膏法烟气脱硫工艺：石灰石石膏法烟气脱硫工艺是世界上应用最广泛的一种脱硫技术，日本、德国、美国的火力发电厂采用的烟气脱硫装
8、置约90采用此工艺。该工艺是将石灰石粉加水制成浆液作为吸收剂泵入吸收塔与烟气充分接触混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及从塔下部鼓入的空气进行氧化反应生成硫酸钙，硫酸钙达到一定饱和度后，结晶形成二水石膏。经吸收塔排出的石膏浆液经浓缩、脱水，使其含水量小于10，然后用输送机送至石膏贮仓堆放，脱硫后的烟气经过除雾气除去雾滴，在经过换热器加热升温后，由烟囱排入大气。由于吸收塔内吸收剂浆液通过循环泵反复循环与烟气接触，吸收剂利用率很高，钙硫比较低，脱硫效率可大于95。2.旋转喷雾干燥烟气脱硫工艺：喷雾干燥法脱硫工艺以石灰石为脱硫吸收剂，石灰经消化加水制成消石灰乳，消石灰乳由泵打入位于吸收塔内的雾
9、化装置，在吸收塔内，被雾化成细小液滴的吸收剂与烟气混合接触，与烟气中的SO2发生化学反应生成CaSO3,烟气中的二氧化硫被脱除。与此同时，吸收剂带入的水分迅速被蒸发而干燥，烟气温度随之降低。脱硫反应产物及未被利用的吸收剂以干燥的颗粒物形式随烟气带出吸收塔，进入除尘器被收集下来。脱硫后的烟气经除尘器除尘后排放。为了提高脱硫吸收剂的利用率，一般将部分除尘器收集物加入制浆系统进行循环利用。该工艺有两种不同的雾化形式可供选择，一种为旋转喷雾轮雾化，另一种为气液两相流。喷雾干燥法脱硫工艺具有技术成熟、工艺流程较为简单、系统可靠性高等特点，脱硫率可达到85以上。该工艺在美国以及西欧一些国家有一定应用范围（
10、8）。脱硫灰渣可用作制砖、筑路，但多为抛弃至灰场或回填废旧矿坑。3.磷铵肥法烟气脱硫工艺：磷铵肥法烟气脱硫技术属于回收法，以其副产品为磷铵而命名。该工艺过程主要由吸附（活性炭脱硫制酸）、萃取（稀硫酸分解磷矿萃取磷酸）、中和（磷铵中和液制备）、吸收（磷铵液脱硫制肥）、氧化（亚硫酸铵氧化）、浓缩干燥（固体肥料制备）等单元组成。它分为两个系统：烟气脱硫系统烟气经高效除尘器后使含尘量小于200mg/Nm3，用风机将烟尘压升高到7000Pa，先经文氏管喷水降温调湿，然后进入四塔并列的活性炭脱硫塔组（其中一只塔周期性切换再生），控制一级脱硫率大于或等于70，并制得30左右浓度的硫酸，一级脱硫后的烟气进入二
11、级脱硫塔用磷铵浆液洗涤脱硫，净化后的烟气经分离雾沫后排放。肥料制备系统在常规单槽多浆萃取槽中，同一级脱硫制得的稀硫酸分解磷矿粉（P2O5含量大于26），过滤后获得稀磷酸（其浓度大于10），加氨中和后制得磷铵，作为二级脱硫剂，二级脱硫后的料浆经浓缩干燥制成磷铵复合肥料。4. 炉内喷钙尾部增湿烟气脱硫工艺:炉内喷钙加尾部烟气增湿活化脱硫工艺是在炉内喷钙脱硫工艺的基础上在锅炉尾部增设了增湿段，以提高脱硫效率。该工艺多以石灰石粉为吸收剂，石灰石粉由气力喷入炉膛8501150温度区，石灰石受热分解为氧化钙和二氧化碳，氧化钙和烟气中的二氧化硫反应生成亚硫酸钙。由于反应在气固两相之间进行，受到传质过程的影响
12、，反应速度较慢，吸收剂利用率较低。在尾部增湿活化反应器内，增湿水以雾状喷入，与未反应的氧化钙接触生成氢氧化钙进而与烟气中的二氧化硫反应。当硫钙比控制在2.02.5时，系统脱硫率可达到6580。由于增湿水的加入使烟气温度下降，一般控制出口烟气温度高于露点温度1015，增湿水由于烟温加热被迅速蒸发，未反应的吸收剂、反应产物呈干燥态随烟气排出，被除尘器吸收下来。该脱硫工艺在芬兰、美国、加拿大、法国等国家得到应用，采用这一脱硫技术的最大单机容量已达30万千瓦。5.烟气循环流化床脱硫工艺：烟气循环流化床脱硫工艺由吸收剂制备、吸收塔、脱硫灰在循环、除尘器及控制系统等部分组成。该工艺一般采用干态的消石灰粉作
13、为吸收剂，也可采用其它对二氧化硫有吸收反应能力的干粉或浆液作为吸收剂。由锅炉排出的未经处理的烟气从吸收塔（即流化床）底部进入。吸收塔底部为一个文丘里装置，烟气流经文丘里管后速度加快，并在此与很细的吸收剂粉末互相混合，颗粒之间、气体与颗粒之间剧烈摩擦，形成流化床，在喷入均匀水雾降低烟温的条件下，吸收剂与烟气中的二氧化硫反应生成CaSO3和CaSO4。脱硫后携带大量固体颗粒的烟气从吸收塔顶部排出，进入再循环除尘器，被分离出来的颗粒经中间灰仓返回吸收塔，由于固体颗粒反复循环达百次之多，故吸收剂利用率较高。此工艺所产生的副产物呈干粉状，其化学成分与喷雾干燥法脱硫工艺类似，主要由飞灰、CaSO3/CaS
14、O4和未反应的吸收剂Ca(OH)2等组成，适合作废矿井回填、道路基础等典型的烟气循环流化床脱硫工艺，当燃煤含硫量为2左右，钙硫比不大于1.3时，脱硫率可达90以上，排烟温度约为70。此工艺在国外目前应用于在1020万千瓦等级机组。由于其占地面积少，投资较省，尤其适合于老机组烟气脱硫。6.海水脱硫工艺：海水脱硫工艺是利用海水的碱度达到脱除烟气中的二氧化硫的一种脱硫方法。在脱硫吸收塔内，大量海水喷淋洗涤进入吸收塔内的燃煤烟气，烟气中的二氧化硫被海水吸收而除去，净化后的烟气经除雾气器除雾、经烟气换热器加热后排放。吸收二氧化硫后的海水与大量未脱硫的海水混合后，经曝气池曝气处理，使其中的SO32-被氧化
15、成稳定的SO42，并使海水的PH值与COD调整达到排放标准后排入大海。海水脱硫工艺一般适用于靠海边、扩散条件较好。用海水做冷却水、燃用低硫煤的电厂海水脱硫工艺在挪威比较广泛应用于炼铝厂、炼油厂等工业炉窑的烟气脱硫，先后有二十多套脱硫装置投入运行。近几年，海水脱硫工艺在电厂的应用取得了较快的进展。此种工艺最大问题是烟气脱硫后可能产生的重金属沉积和对海洋环境的影响需要长时间的观察才能得出结论，因此在环境质量比较敏感和环保要求较高的区域需慎重考虑。7.电子束法脱硫工艺：该工艺流程有排烟预除尘、烟气冷却、氨的冲入、电子束照射和副产品收集等工序所组成。锅炉所排放的烟气，经过除尘器的粗虑处理之后进入冷却塔
16、，在冷却塔内喷射冷却水，将烟气冷却到适合于脱硫、脱硝处理的温度（约70）。烟气的露点通常约为50，被喷射呈雾状的冷却水在冷却塔内完全得到蒸发，因此，不产生废水。通过冷却塔后的烟气流进反应器，在反应器进口处将一定的氨水、压缩空气和软水混合喷入，加入氨的量取决于SOx浓度和Nox浓度，经过电子束照射后，SOx和Nox在自由基作用下生成中间生成物硫酸（H2SO4）和硝酸（HNO3）.然后硝酸和硫酸与共存的氨进行中和反应，生成粉状微粒（硫酸氨（NH4）2SO4）与硝酸氨（NH4NO3）的混合粉体。这些粉状微粒一部分沉淀到反应器底部，通过输送机排出，其余被副产品除尘器所分离和捕集，经过造粒处理后被送到副产品仓库储藏。净化后的烟气经脱硫风机由烟囱向大气排放。8.氨水洗涤法脱硫工艺:该脱硫工艺以氨水为吸收剂，副产硫酸氨化肥。锅炉排出的烟气
