魏跃凤火电厂脱硫技术进术综述.docx

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魏跃凤火电厂脱硫技术进术综述

火电厂脱硫技术综述

Advancesindesulfurizationofthermalpowerplant

保定电力职业技术学院魏跃凤

摘要：

概述了火电厂的几大脱硫技术以及脱硫技术对火电厂的影响和作用，探讨了火电厂脱硫技术所存在的问题，更加清楚全面的论述了我国火电厂脱硫的现状和采用的工艺流程，并且对火电厂脱硫技术提出了更好的建议，还引入了几种新型的脱硫技术。

Abstract:

theeffectofthermalpowerplantdesulfurizationtechnologyandseveraldesulfurizationtechnologyofthermalpowerplantandeffect,anddiscussestheexistingthermalpowerplantdesulfurizationtechnologyissuesmoreclearly,acomprehensiveexpositionofthestatusofdesulfurizationofthermalpowerplantsinChinaandtheuseoftheprocess,andbettersuggestionsareputforwardonthedesulfurizationtechnologyofthermalpowerplant,alsointroducedseveralnewdesulfurizationtechnology.

关键词:

脱硫必要性脱硫工艺新型技术

1.火电厂脱硫的必要性

1.1火电厂SO2排放对人体和环境的影响

目前，三个备受关注的全球性大气环境问题，温室效应、酸雨和臭氧层破坏均与燃烧矿物燃料有关，其中酸雨问题最为严重。

我国酸雨控制区的面积为80万km2，占国土面积的8.4%，SO2污染控制区的面积为29万km2占国土面积的3%。

SO2对人体健康产生了一定的影响,它对人体的结膜和上呼吸道粘膜有强烈刺激性，可损伤呼吸器管可致支气管炎、肺炎，甚至肺水肿呼吸麻痹。

短期接触二氧化硫浓度为0.5毫克/立方米空气的老年或慢性病人死亡率增高，浓度高于0.25毫克/立方米，可使呼吸道疾病患者病情恶化。

长期接触浓度为0.1毫克/立方米空气的人群呼吸系统病症增加。

自1952年以来，伦敦发生过12次大的烟雾事件，祸首是燃煤排放的粉尘和二氧化硫。

烟雾逼迫所有飞机停飞，汽车白天开灯行驶，行人走路都困难，烟雾事件使呼吸疾病患者猛增。

1952年12月那一次，5天内有4000多人死亡，两个月内又有8000多人死去。

SO2是形成酸雨的重要物质，可使植物叶片变黄甚至枯死，它还使得湖泊酸化、鱼类死亡、农田土壤酸化、有毒重金属的污染，蔬菜瓜果大面积减产，建筑物腐蚀，SO2的排放对我们的身体和我们周边的环境造成了极大的危害。

1.2火电厂SO2排放的控制 的危急性

 中国是世界上最大的煤炭生产国。

2001年底，全国发电量的80％来自火电，预计到2030年这一比例仍达60％以上。

中国火电中有相当一部分是中低压小机组，煤耗高，效率低，污染重。

  为控制二氧化硫排放，近年来，中国电力公司所属企业采取了换烧低硫煤、关停老小机组、实施排烟脱硫等措施。

从1998年以来，我国SO2年排放量超过美国，连续多年居世界首位。

而燃煤产生的SO2排放量占SO2排放总量的90%以上。

从21世纪以来我国SO2排放总量不断增长，火电厂SO2排放量占全国SO2排放总量的比例相对较大。

1995年，我国SO2总排放量达到了2370万吨，排放量位居世界第一位。

1995年以后，国家意识到环境的重要性，开始对其污染物进行监控，SO2的排放量出现下降趋势。

但随着我国经济快速的发展，燃煤的消耗量持续增加，2012年的SO2排放量达到2185.1万吨，与1995年的排放量差距不大，这就意味着我国必须加大对SO2的控制力度，SO2排放量很有可能在以后呈增长趋势因此，作为燃烧矿物燃料的主要工业部门之一的火力发电企业，控制其生产过程中SO2的排放，是十分紧迫的任务。

年份

2003

2005

2010

预计2012

发电装机容量（亿千瓦）

3.9

5

6.5

10

火电装机容量（亿千瓦）

2.9

3.4

4.8

6

耗煤量（亿吨）

9

10

14

15

排放SO2（（万吨）

1316

1800

2300

2500

2.我国环境保护的要求：

1995年修订的《中华人民共和国大气污染防治法》提出：

在“两区”内的火电厂新建或已建项目不能采用低硫煤的，必须建设配套脱硫、除尘装置国家污染物排放的要求

《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-1996）,对1997年1月1日起新、扩、改建火电厂，在实行全厂排放总量控制的基础上，增加了烟囱SO2排放浓度限制。

我国建立“两控区”控制火电厂机组SO的排放，并且还制定了《两控区酸雨和二氧化硫污染防治“十五”计划》。

计划中特别对火力发电厂制定了更加严格的减排方案，即除以热供电的热电厂外，禁止在大中城市城区及近郊区新建燃煤火电厂；到2000年底达标排放。

新建、改造燃煤含硫量大于1%的电厂，在2010年前分期分批建成脱硫设施或采取其它具有相应效果的减排SO措施。

3.火电厂脱硫的工艺分类

目前，火电厂脱硫技术有三种途径：

燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫。

燃烧前脱硫，主要是采用物理法对没进行洗选；燃烧中脱硫，主要是采用流化床方式燃烧；燃烧后脱硫，即烟气脱硫，是目前火电厂应用广泛而有效的脱硫方式。

3.1燃烧前脱硫

　　燃烧前脱硫就是在煤燃烧前把煤中的硫分脱除掉，燃烧前脱硫技术主要有物理洗选煤法、化学洗选煤法、煤的气化和液化、水煤浆技术等。

洗选煤是采用物理、化学或生物方式对锅炉使用的原煤进行清洗，将煤中的硫部分除掉，使煤得以净化并生产出不同质量、规格的产品。

微生物脱硫技术从本质上讲也是一种化学法，它是把煤粉悬浮在含细菌的气泡液中，细菌产生的酶能促进硫氧化成硫酸盐，从而达到脱硫的目的；微生物脱硫技术目前常用的脱硫细菌有：

属硫杆菌的氧化亚铁硫杆菌、氧化硫杆菌、古细菌、热硫化叶菌等。

煤的气化，是指用水蒸汽、氧气或空气作氧化剂，在高温下与煤发生化学反应，生成H2、CO、CH4等可燃混合气体（称作煤气）的过程。

煤炭液化是将煤转化为清洁的液体燃料（汽油、柴油、航空煤油等）或化工原料的一种先进的洁净煤技术。

水煤浆（CoalWaterMixture，简称CWM）是将灰份小于10%，硫份小于0.5%、挥发份高的原料煤，研磨成250~300μm的细煤粉，按65%~70%的煤、30%~35%的水和约1%的添加剂的比例配制而成，水煤浆可以像燃料油一样运输、储存和燃烧，燃烧时水煤浆从喷嘴高速喷出，雾化成50~70μm的雾滴，在预热到600~700℃的炉膛内迅速蒸发，并拌有微爆，煤中挥发分析出而着火，其着火温度比干煤粉还低。

　　燃烧前脱硫技术中物理洗选煤技术已成熟，应用最广泛、最经济，但只能脱无机硫；生物、化学法脱硫不仅能脱无机硫，也能脱除有机硫，但生产成本昂贵，距工业应用尚有较大距离；煤的气化和液化还有待于进一步研究完善；微生物脱硫技术正在开发；水煤浆是一种新型低污染代油燃料，它既保持了煤炭原有的物理特性，又具有石油一样的流动性和稳定性，被称为液态煤炭产品，市场潜力巨大，目前已具备商业化条件。

　　煤的燃烧前的脱硫技术尽管还存在着种种问题，但其优点是能同时除去灰分，减轻运输量，减轻锅炉的沾污和磨损，减少电厂灰渣处理量，还可回收部分硫资源。

3.2燃烧中脱硫

煤燃烧过程中加入石灰石或白云石粉作脱硫剂，它们受热分解后再与烟气中的SO反应生成硫酸盐，随灰分排出，从而达到脱硫的目的。

在我国，燃烧中脱硫的方法主要有型煤固硫、循环流化床燃烧脱硫等循环流化床燃烧脱硫是重要的燃烧中脱硫技术

　燃烧中脱硫，又称炉内脱硫

　　　炉内脱硫是在燃烧过程中，向炉内加入固硫剂如CaCO3等，使煤中硫分转化成硫酸盐，随炉渣排除。

其基本原理是：

　　CaCO3→CaO＋CO2↑

　　CaO＋SO2→CaSO3

　　CaSO3＋1／2×O2→CaSO4

（1）　LIMB炉内喷钙技术

　　早在本世纪60年代末70年代初，炉内喷固硫剂脱硫技术的研究工作已开展，但由于脱硫效率低于10%～30％，既不能与湿法FGD相比，也难以满足高达90%的脱除率要求。

一度被冷落。

但在1981年美国国家环保局EPA研究了炉内喷钙多段燃烧降低氮氧化物的脱硫技术，简称LIMB，并取得了一些经验。

Ca／S在2以上时，用石灰石或消石灰作吸收剂，脱硫率分别可达40%和60%。

对燃用中、低含硫量的煤的脱硫来说，只要能满足环保要求，不一定非要求用投资费用很高的烟气脱硫技术。

炉内喷钙脱硫工艺简单，投资费用低，特别适用于老厂的改造。

（2）　LIFAC烟气脱硫工艺

　　LIFAC工艺即在燃煤锅炉内适当温度区喷射石灰石粉，并在锅炉空气预热器后增设活化反应器，用以脱除烟气中的SO2。

芬兰Tampella和IVO公司开发的这种脱硫工艺，于1986年首先投入商业运行。

LIFAC工艺的脱硫效率一般为60%～85％。

　　加拿大最先进的燃煤电厂Shand电站采用LIFAC烟气脱硫工艺，8个月的运行结果表明，其脱硫工艺性能良好，脱硫率和设备可用率都达到了一些成熟的SO2控制技术相当的水平。

我国下关电厂引进LIFAC脱硫工艺，其工艺投资少、占地面积小、没有废水排放，有利于老电厂改造。

型煤固硫、循环流化床燃烧脱硫等循环流化床燃烧脱硫是重要的燃烧中脱硫技术

3.3燃烧后脱硫

　其中燃烧后脱硫，又称烟气脱硫（Fluegasdesulfurization，简称FGD）,在FGD技术中,按脱硫剂的种类划分,可分为以下五种方法：

以CaCO3（石灰石）为基础的钙法，以Mgo为基础的镁法，以Na2SO3为基础的钠法，以NH3为基础的氨法，以有机碱为基础的有机碱法。

世界上普遍使用的商业化技术是钙法，所占比例在90%以上。

按吸收剂及脱硫产物在脱硫过程中的干湿状态又可将脱硫技术分为湿法、干法和半干（半湿）法。

湿法FGD技术是用含有吸收剂的溶液或浆液在湿状态下脱硫和处理脱硫产物，该法具有脱硫反应速度快、设备简单、脱硫效率高等优点，但普遍存在腐蚀严重、运行维护费用高及易造成二次污染等问题。

干法FGD技术的脱硫吸收和产物处理均在干状态下进行，该法具有无污水废酸排出、设备腐蚀程度较轻，烟气在净化过程中无明显降温、净化后烟温高、利于烟囱排气扩散、二次污染少等优点，但存在脱硫效率低，反应速度较慢、设备庞大等问题。

半干法FGD技术是指脱硫剂在干燥状态下脱硫、在湿状态下再生（如水洗活性炭再生流程），或者在湿状态下脱硫、在干状态下处理脱硫产物（如喷雾干燥法）的烟气脱硫技术。

特别是在湿状态下脱硫、在干状态下处理脱硫产物的半干法，以其既有湿法脱硫反应速度快、脱硫效率高的优点，又有干法无污水废酸排出、脱硫后产物易于处理的优势而受到人们广泛的关注。

按脱硫产物的用途，可分为抛弃法和回收法两种。

3.4脱硫的几种工艺

　　3.4.1石灰石——石膏法烟气脱硫工艺

　　石灰石——石膏法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置约90%采用此工艺。

　　它的工作原理是：

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器除去雾滴，再经过换热器加热升温后，由烟囱排入