張海巖 劉晶敏

摘要：在已有文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，本文對(duì)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的鍋爐煙氣硫含量技術(shù)現(xiàn)狀系統(tǒng)總結(jié)，著重介紹了濕法脫硫技術(shù)，并明確了適合我國(guó)國(guó)情的鍋爐煙氣硫含量控制技術(shù)。

關(guān)鍵詞：煙氣脫硫

0引言

隨著工業(yè)的發(fā)展，大氣污染日益加重，而煙氣中的二氧化硫帶來的大氣污染問題越來越嚴(yán)重。中國(guó)是燃煤大國(guó)，SO₂排放量連續(xù)多年超過20百萬噸。我國(guó)酸雨問題變得越來越嚴(yán)重。華南、西南酸雨區(qū)，已成為與西歐、北美并列的世界三大酸雨區(qū)之一，同時(shí)又形成了華中、華東沿海和青島酸雨區(qū)，給生態(tài)環(huán)境國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來了嚴(yán)重的危害。據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅西南、華南酸雨區(qū)而造成的林木死亡，農(nóng)業(yè)減產(chǎn)。金屬腐蝕等的經(jīng)濟(jì)損失每年達(dá)140億元。我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十一個(gè)五年規(guī)劃綱要中，2010年節(jié)能減排目標(biāo)對(duì)二氧化硫排放置做出了明確規(guī)定：二氧化硫排放量由2005年的25.49百萬噸減少到22.95百萬噸。

2000年至2006年，我國(guó)原煤產(chǎn)量由9.51億噸增加到23.25億噸，二氧化硫排放量也相應(yīng)由19.95百萬噸上升到25.9百萬噸。2008年上半年全國(guó)二氧化硫排放總量12.13百萬噸，與2007年同期(1263.4萬噸)相比下降3.96％。從主要減排工程措施看，全國(guó)有4060萬千瓦燃煤脫硫機(jī)組建戒投產(chǎn)，淘汰小火電機(jī)組裝機(jī)容量836萬千瓦。因此建設(shè)燃煤脫硫機(jī)組，淘汰小火電機(jī)組成為減少二氧化硫排放量的有效途徑。

燃煤工業(yè)鍋爐SO₂污染防治，成為當(dāng)今全社會(huì)共同關(guān)注的熱點(diǎn)。煙氣中硫含量控制技術(shù)目前主要有采用低硫燃料和清潔能源替代、燃料脫硫、燃燒過程脫硫、末端尾氣脫硫的脫硫方式等。

在已有文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，本文對(duì)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的煙氣中硫含量控制技術(shù)現(xiàn)狀系統(tǒng)總結(jié)，著重介紹了濕法脫硫技術(shù)，并明確了適合我國(guó)國(guó)情的鍋爐煙氣硫含量控制技術(shù)。

1采用低硫燃料煤

煤的含硫量決定了煙氣中二氧化硫的濃度。含硫量≤0.5％的是特低硫煤，在0.51～1.0％的是低硫煤，1.0～1.5％的是低中硫煤，1.51～2.0％的是中硫煤，2.01～3.0％的是中高硫煤，3.0％以上是高硫煤。采用低硫燃料煤，可以在根本上降低煙氣中二氧化硫的濃度。

2用清潔能源替代

清潔能源是不排放污染物的能源，包括核能、“可再生能源”、常規(guī)能源的清潔利用以及新能源(如氫燃料)的開發(fā)。

核能雖然屬于清潔能源，但因消耗的鈾燃料不可再生，投資較高，而且?guī)缀跛械膰?guó)家都不能保證核電站的絕對(duì)安全，所以目前發(fā)達(dá)國(guó)家都在緩建或逐漸關(guān)閉核電站。

可再生能源是指原材料可以再生的能源(如太陽(yáng)能、風(fēng)能、水能、海洋能、地?zé)崮?、生物?，是最理想的能源，不受能源短缺的影響，但受自然條件的影響，投資和維護(hù)費(fèi)用高，效率低，發(fā)電成本高。目前科學(xué)家正在積極研究提高利用可再生能源效率的方法。

煤炭通過氣化、液化可以轉(zhuǎn)換為清潔能源。為了提高煤炭利用率和保護(hù)環(huán)境，對(duì)煤進(jìn)行脫碳或加氫改變其原有的碳?xì)浔?，通過氣化和液化將煤轉(zhuǎn)化為清潔的二次燃料，將煤炭轉(zhuǎn)化為清潔燃料，成為科學(xué)研究的方向。

氫燃料的發(fā)熱值為同等重量碳的4倍，燃料產(chǎn)物是水，對(duì)環(huán)境無污染，是未來理想的清潔能源。有氫源的企業(yè)可利用氫氣作為燃料。

3燃料脫硫技術(shù)

煤炭含有多種礦物質(zhì)，其中硫含量約為1％?？梢酝ㄟ^選煤降硫、型煤固硫降低煙氣含硫量。

《中華人民共和國(guó)大氣污染防治法》對(duì)防治燃煤產(chǎn)生的大氣污染作了規(guī)定：國(guó)家推行煤炭洗選加工，采取有利于煤炭清潔利用的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)政策和措施。明確了國(guó)務(wù)院有關(guān)部門和地方各級(jí)人民政府應(yīng)當(dāng)采取措施，改進(jìn)城市能源結(jié)構(gòu)，推廣清潔能源的生產(chǎn)和使用。因此推廣潔凈煤和清潔能源的使用，可以在燃料這一源頭上有效地控制煙氣中的硫含量，而且符合國(guó)家的法律要求。

4燃燒過程脫硫技術(shù)

燃燒過程脫硫技術(shù)常用流化床燃燒脫硫技術(shù)和爐內(nèi)噴鈣尾部增濕煙氣脫硫工藝。

4.1流化床燃燒脫硫技術(shù)該技術(shù)是目前較為先進(jìn)的燃燒方式。在鍋爐流化燃燒過程中向爐內(nèi)噴入石灰石或白云石粉末，在1050℃高溫下，石灰石分解成石灰，并和燃燒氣體中SO₂反應(yīng)生成可回收的石膏CaSO₄。根據(jù)燃料中含硫量的大小確定加入的脫硫劑量，鈣硫比值Ca／s(摩爾比)在2～2.5之間可以達(dá)到90％的脫硫效率。

4.2爐內(nèi)噴鈣尾部增濕煙氣脫硫工藝該工藝是在爐內(nèi)噴鈣脫硫工藝的基礎(chǔ)上在鍋爐尾部增設(shè)了增濕段，以提高脫硫效率。流程簡(jiǎn)單，脫硫率70％，鈣硫比2，脫硫渣目前尚不能利用，成分為煙塵和Ca的混合物，適用于燃燒中、低硫煤鍋爐。以石灰石粉為吸收劑。該脫硫工藝在芬蘭、美國(guó)、加拿大、法國(guó)等國(guó)家得到應(yīng)用，采用這一脫硫技術(shù)的最大單機(jī)容量已達(dá)30萬千瓦。

5末端尾氣脫硫技術(shù)

末端尾氣脫硫技術(shù)即為從排煙中去除二氧化硫的技術(shù)，簡(jiǎn)稱煙氣脫硫。煙氣脫硫的方法有80多種，按使用的吸收劑或吸附劑的形態(tài)和處理過程，分為干法和濕法兩大類。

5.1干法排煙脫硫干法煙氣脫硫投資費(fèi)用較低：脫硫產(chǎn)物呈干態(tài)，并與飛灰相混；無需裝設(shè)除霧器及煙氣再熱器：設(shè)備不易腐蝕，不易發(fā)生結(jié)垢及堵塞。吸收劑的利用率低于濕式煙氣脫硫工藝；脫硫效率較低：飛灰與脫硫產(chǎn)物相混可能影響綜合利用：對(duì)干燥過程控制要求很高。目前干法脫硫裝置占全世界煙氣脫硫裝置容量的15％左右。干法脫硫時(shí)煙氣不會(huì)冷卻，有利于煙羽的大氣擴(kuò)散。缺點(diǎn)是煙氣和固體吸附劑接觸時(shí)間短，吸附劑利用率低。設(shè)備費(fèi)和維護(hù)費(fèi)較高。

5.2濕法煙氣脫硫(WFGD)，整個(gè)脫硫系統(tǒng)位于燃煤鍋爐煙道的末端、除塵系統(tǒng)之后，脫硫過程在溶液中進(jìn)行，脫硫劑和脫硫生成物均為濕態(tài)，脫硫以后的煙氣一般需再加熱才能從煙囪排出。其脫硫反應(yīng)速度快，脫硫效率高，適合于大型燃煤鍋爐的煙氣脫硫。目前，濕法脫硫技術(shù)占世界安裝煙氣脫硫的機(jī)組總?cè)萘康?5％。濕法脫硫沒有干法的缺點(diǎn)，但在處理煙氣時(shí)必須冷卻到濕球溫度，這對(duì)煙羽的擴(kuò)散是有影響的。

6電子束法脫硫工藝

電子束氨法脫硫＞煙氣脫硫脫硝技術(shù)(簡(jiǎn)稱EA-FGD技術(shù))是利用電子束(電子能量為800keY～1MeV)輻照，將煙氣中的SO₂和NOx轉(zhuǎn)化成硫酸銨和硝酸銨的一種脫硫脫硝新工藝。該技術(shù)采用的是煙氣降溫、增濕、加氨、電子束輻照和副產(chǎn)物收集的工藝流程。

7結(jié)語(yǔ)

采用低硫燃料煤和潔凈煤是控制燃煤鍋爐煙氣含硫量的首要途徑。我國(guó)煤炭質(zhì)量情況不一，采用循環(huán)流化床脫硫燃燒技術(shù)適合我國(guó)國(guó)情。老機(jī)組可選用脫硫劑易得、經(jīng)濟(jì)的濕法脫硫中的鈣法工藝。燃用高硫煤鍋爐適合選用濕法脫硫中磷銨肥法煙氣脫硫工藝(PAFP法)。