火电厂脱硫技术应用现状及发展

张亮

摘 要：在利用煤炭能源发电过程中，会排放出二氧化硫、氮氧化物等有害气体，对环境造成严重的污染。如何能经济有效地去除和减少这些有害气体，是我国燃煤电厂急需解决的问题。该文通过对外火电厂不同脱硫方式的介绍，分析了目前我国火电厂脱硫技术应用现状，并针对我国火电厂脱硫过程存在的问题和不足提出了建议。

关键词：火电厂 脱硫技术 一体化 发展趋势

中图分类号：TM62 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）06（a）-0029-02

煤炭是当今世界上利用最普遍的不可再生资源，并且是火电厂使用的焦点能源。中国是一个能源使用的大国，通过燃烧煤炭发电所产生的废气大多包含很多的二氧化硫和氮氧化物等有害气体，这些有害氣体是造成大气污染的首当其冲，也是造成酸雨、光化学烟雾的重要因素。目前我国对于环境污染非常的重视，因此，很多火电厂开始针对在燃烧过程中产生的污染物质进行处理，使用脱硫技术处理二氧化硫。我国火电厂的脱硫技术随着科学技术的迅速发展，脱硫技术方面也有较大的进步，烟气循环硫化床法、半干法、脱硫除尘一体化法、海水脱硫法、石灰石-石膏湿法、活性焦吸附法、炉内喷钙尾部烟气增湿活化法等都具有较好节能效果，脱硫效率较高的办法也不断被采用[1]。因此，为了实现环保节能，使火电厂发电成为可持续发展的目标，防止造成的环境污染问题，火电厂脱硫问题应该受到重视，去研究提高切实可行的脱硫技术，提升火电厂经济效益、使企业稳定发展。

1 我国火电厂脱硫方式基本介绍

（1）燃烧前脱硫技术：是煤炭脱硫，运用物理、化学或生物方法，由于成本较高、投资大，企业并不积极。但随着我国科学技术发展，提出了从源头上控制二氧化硫的洗煤方法和整体煤气联合循环技术（IGCC）。在20世纪整体煤气化联合循环技术被开发，煤炭的气化，燃烧轮机通过气体燃烧驱动发电。其技术成熟、热效率高，98%的硫可以在煤中脱掉，并且可以回收二氧化碳，固体渣产生较少，可以大规模地进行生产。在发达国家80%～90%的煤炭已经采用了燃烧前脱硫，能够增强资源利用率并且减少煤中硫的含量。

（2）燃烧中脱硫是燃烧与脱硫同步进行的一种脱硫技术，在这一过程中不仅能够降低硫排放，还能够在一定程度上提高锅炉的热燃效率。火电厂多采用循环流化床脱硫技术。在床内加入具有一定粒度的石灰石等脱硫剂，在800 ℃～900 ℃的低温燃烧过程中，首先碳酸钙分解成氧化钙和二氧化碳，氧化钙与燃烧过程中产生的二氧化硫或三氧化硫发生反应生成硫酸钙，达到了固硫的目的。

（3）燃烧后脱硫是一种脱硫效率较高的技术，它是将炉气中的二氧化硫脱掉的一个过程。目前我国多数火电厂积极应用的脱硫技术是石灰石-石膏湿法脱硫技术，占脱硫装机容量的83%左右。石灰石-石膏湿法脱硫属于燃烧后脱硫技术，该脱硫技术经过多年的应用已经日渐成熟，具有很高的脱硫效率，在设备的运行费用方面成本较低，运行的过程相对稳定。

烟气系统、排放系统、浆液制备系统、石膏脱水系统和吸收氧化系统属于石灰石-石膏湿法脱硫工艺。其脱硫技术工艺的主要流程如下：首先使用电除尘器对锅炉烟气进行除尘，在通过设备降温后进入吸收塔的烟气流动方向是向上流动，同时循环浆液在塔内的流动方向是向下流动，在塔内，二者会进行逆流接触，在二者逆流接触的过程中烟气被洗涤，目的去除氟化氢、氯化氢、三氧化硫和二氧化硫等物质。同时，生成物与被鼓入的空气在吸收塔内通过“强制氧化工艺”反应后最终形成副产品石膏——即二水硫酸钙，然后石膏被综合利用。如何能都达到气体和液体能够充分地接触，则需要通过循环泵将吸收塔循环浆液输送到喷淋层内，经过喷嘴将其雾化即可完成。石膏进入脱水系统是通过石膏排出泵完成，烟气净化后再通过除雾器进行除雾，并按照规定的程序进行冲洗除雾器，以确保除雾器达到更好的除雾效果。在吸收塔的出口处烟气将会被冷却为冷凝水，温度在46 ℃～55 ℃被水蒸气饱和。以上全部工序完成以后，洁净的烟气标准已经达到，可以排出到大气中，直接通过烟道进入烟囱排出。

2 脱硫脱硝一体化技术趋势

谈到火电厂的超低排放控制，除了对二氧化硫排放控制之外，还有对氮氧化物的排放控制。就火电厂而言，脱硫和脱硝是两个重要的控制工艺。锅炉煤炭燃烧的过程产生的大量二氧化硫和氮氧化合物，如果安装两套调控设备，不仅增加企业的投资，还会占用很大面积的土地。脱硫脱硝一体化技术恰恰是解决这一问题的有效对策。烟气脱硫脱硝一体化工艺是一种具有较高脱硫效率的工艺，它是借助氨气和氮氧化物发生化学反应变成水和氮气，再经过脱硫与石灰反应形成石膏，分离处理后得到可以二次使用的粉煤灰，大大提高了火电企业的脱硫脱硝工作效率。基于此，很多火电企业积极应用脱硫脱硝一体化技术，这也为该技术的发展提供了广阔的空间。

该技术包含联合和同时脱硫脱硝两大工艺，前者是将脱硫和脱硝两种工艺有机合一，后者是一个过程完成两步反应，现分别加以介绍。

（1）联合脱硫脱硝工艺。该工艺具有数10种技术手段，最具使用价值的是SNOX技术方法，它适用于各种型号的锅炉，这是由于它发生化学反应不受设备尺寸的影响。该技术在进行脱硫脱硝时使用氨气作为化学试剂，脱硫脱硝成本高，但具有较高的工作效率。对于排放标准较高的大型火电企业，这项技术非常适合。

（2）同时脱硫脱硝工艺。首要的方式有干法和湿法两种方式。干法电子束照射法：它是喷雾干燥来同时完成脱硫和脱硝过程的，具有较高的工作效率，且操作简便，不会产生化学污染物。湿法氯酸氧化法：具有95%的脱氨效率，在进行转化的过程中，同时可以吸附气体中的有毒物质。湿法配合吸收方法：通过使用湿法洗涤体系的联合脱硫方法，能够达到清除超过60%的氮氧化合物以及超过90%的二氧化硫。[2]这种脱硫脱硝还处于不断深入探索研究的阶段。

3 目前我国火电企业脱硫过程存在的问题和不足

（1）脱硫产物的出路及成本问题。在国内和国外进口的“石灰石-石膏法”，“旋转喷雾干燥法”，或者是国内简单的脱硫除尘一体化技术产品没有出路，其主要问题是烟气脱硫装置工厂建设及运营成本较高，需要较大的资金投入。

（2）尽管我国对于脱硫技术的投资很大，但还没有开发出自主知识产权的脱硫技术，虽然对很多脫硫方式完成了实验及示范工作，但对技术的推广力度不够，没有建成规范而卓有成效的技术推广体系，使得很多技术没能转化成生产力，没能形成科研与效益的良性循环。

（3）脱硫系统主要设备以及加工能力与先进国家相比还存在着差距，并且主要设备没有根据国内地域差异进行规划、设计、施工、造成部分地区设备故障率高、原材料使用受限等。

4 对策

（1）实现脱硫技术设备的国产化，建立火电厂脱硫实验基地和示范站，同时必须形成脱硫工艺专用及配套设备的生产体系，从而能够完全自主开发适合我国国情的脱硫工艺和设备。

（2）增大科研投入，必须对脱硫新技术加大投入，以开发出自主知识产权的技术工艺。增强科研技术的推广力度，使脱硫技术迅速投入应用并产生效益，形成产研紧密结合良性循环体系。

（3）我国各地经济发展不平衡，因次对于不同地区的火电厂应选择合适的脱硫工艺。高参数、大容量火电机组是当前和今后相当时间内火电厂发展的方向，大机组脱硫技术是火电厂烟气脱硫的重点。因此开发更高容量机组的脱硫技术以及对脱硫脱硝一体化深入研究，是今后脱硫技术发展的重要方向。

5 结语

总之，大气是人类赖以生存的基本环境要素，它给人类制造出了一个适宜的生活环境，抵挡大量的紫外线照射到地球，保护人类和生物生存的基本条件[3]。我们应当重视有害物质对于环境的污染。随着经济全球化的迅速发展，能源消耗成为我国的建设的重点关注对象，在环境上也要求的越来越高，在火电厂污染的这一问题中，应当运用新的脱硫脱硝技术，促进我国火电厂的可持续发展，并在经营成本上有效的降低。随着我国人民群众环保意识的日益提高，国家对火电厂的环节能保也将逐渐提出更加严格的要求，这对火电企业而言无疑是新的挑战。只有在脱硫脱硝过程中不断采用新的环保节能技术，火力发电企业满足国家节能减排政策的要求，才能得到持续稳定的发展，并收到环保节能为企业带来的实实在在的效益。

参考文献

[1] 罗鹏.火电厂脱硫节能降耗技术的改进[J].科技与创新，2014（5）：10-11.

[2] 黄映群.火电厂脱硝技术与应用以及脱硫脱硝一体化发展趋势[J].今日科苑，2015（4）：99.

[3] 王刚.火电厂脱硫节能降耗技术的改进[J].科技创新与应，2016（25）：162.