水泥厂自备电站烟气脱硫技术路线之探讨

王凤荣

摘 要：自备电站锅炉烟气脱硫系统，应将脱硫系统纳入主工艺系统一并研究，将脱硫系统与主工艺系统有效结合，实现整体优化，方能保证在满足日益严格的环保排放的前提下，实现企业整体的节能增效要求。文章介绍了目前几种典型脱硫方式，提出了水泥厂脱硫工艺系统技术路线。

关键词：水泥厂 自备电站 技术路线选择

中图分类号：X773 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）10（b）-0108-04

近来，全国大面积雾霾天气的持续加重，有关部门加大了对燃煤电站烟气处理的管理力度。2015年11月30日，国家发改委、国家能源局下发了《关于加强和规范燃煤自备电厂监督管理的指导意见》，明确“推进环保改造：自备电厂应安装脱硫、脱硝、除尘等环保设施，确保满足大气污染物排放标准和总量控制要求，并安装污染物自动监控设备，与当地环保、监管和电网企业等部门联网。污染物排放不符合环保要求的自备电厂要采取限制生产、停产改造等措施，限期完成环保设施升级改造。对于国家要求实施超低排放改造的自备燃煤机组，要在规定期限内完成相关改造工作。鼓励其他有条件的自备电厂实施超低排放改造”。水泥、钢铁等行业的自备电厂与电力系统燃煤电站一道，其环保排放纳入环保部门的监控行列。

1 典型脱硫系统简介

目前，电站锅炉烟气脱硫的方法有石灰石-石膏法湿法脱硫（Wet FGD）、石灰石-石膏法干法脱硫（Dry FGD）、氨法脱硫技术、海水脱硫、炉内喷钙炉后活化脱硫以及电子束法工艺等。

石灰石-石膏湿法脱硫、熟石灰-石膏干法脱硫、氨法脱硫、海水脱硫等工艺均可以达到95%以上的脱硫效率，循炉内喷钙炉后活化脱硫效率一般在左右80%。鉴于电子束法目前尚不成熟，且应用业绩极少；循炉内喷钙炉后活化脱硫效率较低，且应用业绩少，以下仅对目前应用最为广泛的4种脱硫工艺原理及特点进行简要介绍。

1.1 石灰石-石膏湿法脱硫技术

1.1.1 系统简介

石灰石-石膏湿法脱硫技术是目前世界上技术最为成熟、应用业绩最多的脱硫工艺，应用该工艺的机组容量约占电站脱硫装机总容量的95%以上，应用的单机容量已达1050MW。其脱硫副产物——石膏一般有抛弃和回收两种方法，主要取决于市场对脱硫石膏的需求、石膏质量以及是否有足够的堆放场地等因素。典型石灰石-石膏法脱硫工艺流程图见图1。

1.1.2 技术特点

（1）采用块状或者粉状CaCO3作为还原剂，价格低廉，资源丰富，运输、储存安全可靠。（2）脱硫副产品为石膏，其成份完全满足建材（水泥）、空心砖以及石膏板综合利用的需要。（3）脱硫效率高，最高可以达到99.7%。（4）脱硫剂利用率高，达90%以上。Ca/S比低（1.03～1.05）。（5）运行业绩多，且有运行近20年的商业运行经验。

该工艺原理简单，吸收剂的利用率高，脱硫效率高，在Ca/S=1.03时，脱硫效率高达99.7%，能够适应各种煤种，适应各种容量机组，运行可靠，可用率高，副产品石膏具有商业价值。

1.2 熟石灰-石膏干法脱硫技术

1.2.1 系统简介

熟石灰-石膏干法脱硫技术也是应用业绩较多的脱硫工艺，应用该工艺的机组容量约占电站脱硫装机总容量的1%～2%以上，应用的单机容量已达200MW。由于其脱硫副产物——石膏中的CaO较高，一般不宜综合利用，多采用排放至电厂灰场储存。典型流程图见图2。

1.2.2 技术特点

（1）脱硫还原剂采用CaO或者Ca（OH）2。（2）还原剂消耗量较大，Ca/S≈2.5。（3）整个装置结构紧凑、占用空间小，运行可靠。装置的负荷适应性好。（4）脱硫付产物為干态，系统无污水产生。（5）脱硫后烟气不必再加热，可直接排放，脱硫后烟气温度为70℃～75℃，高于水露点15℃以上，烟囱出口无“白烟”和“石膏雨”现象，对烟道、烟囱系统无腐蚀。（6）脱硫效率高，保证脱硫效率达90%以上。

1.3 氨法脱硫技术

1.3.1 系统简介

氨法脱硫技术也是较为成熟的一种脱硫工艺，其脱硫效率可以达到95%。但受制于还原剂需要液氨或者氨水，大型电厂应用很少，基本上在化工等自备电厂是使用，同时，其脱硫副产物为硫酸铵，当作为肥料应用到农业生产时，容易使土地产生板结，故副产物的应用受到影响。典型氨法脱硫工艺流程图，见图3。

1.3.2 技术特点

（1）属于回收法，将烟气中的SO2作为资源，回收生产使用价值较高的硫铵。（2）还原剂可以采用液氨、氨水、废氨水，还可以采用化肥级碳铵。（3）系统较为复杂，既有脱硫吸收塔，还需要硫酸铵加工工艺。（4）脱硫副产品——硫酸铵运输和储存较为方便。

1.4 海水法脱硫技术

1.4.1 系统简介

海水脱硫技术也是较为成熟的一种脱硫工艺，其脱硫效率可以到到95%。但受制于还原剂需要海水，应用收到限制，业绩一般均为滨海电厂。同时，由于脱硫副产物排入大海中，极易对附近海域造成化学以及热污染。随着对排放越来越严格，该工艺的应用越来越受到限制。典型海水脱硫流程图见图4。

1.4.2 技术特点

（1）海水作为还原介质；（2）工艺系统较简单；（3）没有固体副产物排放；（4）系统脱硫率可达90%以上；（5）投资及运行费用较低。

2 水泥厂自备电厂脱硫工艺的选择

2.1 水泥原材料组成情况

水泥行业一般来讲生产的是硅酸盐水泥。硅酸盐水泥是一种细致的、通常为灰色的粉末，它由钙（来自石灰石）、硅酸盐、铝酸盐（黏土）以及铁酸盐组成。石灰石是水泥生产的主要原料，每生产1t熟料大约需要1.3t石灰石，占生料的80%以上。石膏占水泥生产原材料的4%左右。endprint

2.2 脫硫工艺的选择

水泥厂自备电厂作为为水泥厂提供热源、电源的一个动力车间，其脱硫方式的选择应该与主生产工艺相结合，依托其主工艺的现有条件，优化系统，同时为主工艺系统服务的原则进行。

根据对目前常用的4种脱硫系统技术路线的分析可以得知：几种常用的脱硫工艺，其脱硫效果均能满足水泥厂自备电站SO2排放的要求。但从与主工艺系统衔接来看，氨法脱硫的还原剂为氨水或者液氨，产品为硫酸氢铵；海水脱硫的还原剂为海水，与水泥厂主体工艺没有衔接性。而石灰石-石膏法湿法（WFGD）或者熟石灰-石膏干法（DFGD）的脱硫副产品为石膏，为生产水泥的原材料之一，与主工艺的相关性大。

石灰石-石膏湿法脱硫与熟石灰-石膏干法脱硫相比，虽然其副产品均为石膏，但石灰石-石膏湿法脱硫技术的还原剂为石灰石，与生产水泥的主要原材料相同，且主工艺相同中，已经有各种粒径的石灰石粉（湿法脱硫需要石灰石粒径为28～44μm）和储存措施（石灰石储存场和石灰石粉仓），无需独立设置石灰石储存仓和石灰石粉仓，也无需设置石膏库，仅设置一个石膏装卸点即可。如果采用熟石灰-石膏干法（DFGD）脱硫工艺，需要单独的CaO或者Ca（OH）2来源，且需要设置独立的储存场地，系统设置复杂，还原剂的利用率低（Ca/S为2.5左右）。

3 结语

鉴于以上分析，水泥厂自备电站的脱硫系统建议采用石灰石-石膏湿法脱硫技术路线，这样即可以有效地将脱硫系统与水泥厂主工艺有效结合，简化了脱硫还原剂制备以及石膏储存系统，同时又将脱硫副产品直接作为制造水泥的原材料，降低了水泥生产成本（1t石灰石进入WFGD后，可产生～1.8t石膏），实现了脱硫系统与水泥主工艺一体化，在有效降低投资成本的同时，降低了水泥的生产成本。

随着国家环保政策、节能要求越来越高，尤其是在电站锅炉烟气采用超低排放后，对系统配置、运行的要求越来越高，单一从一个设备、一个点可优化量越来越艰难，建议把脱硫系统纳入主体系统，将脱硫系统与主工艺系统有效结合，实现整体优化，方能保证在满足日益严格的环保排放的前提下，实现企业整体的节能增效要求。

参考文献

[1] 缪明烽，于耘.湿式逆流喷淋脱硫塔中SO2吸收特性的研究[J].环境工程学报，2010（4）：887-892.

[2] 杨爱勇，韦飞，祝业青，等.影响湿法脱硫烟气系统电耗的因素[J].节能与环保，2010（3）：41-42.

[3] 周晓辉，骆文波，廖永进.火电机组烟气脱硫装置运行分析及优化建议[J].广东电力，2009（8）：52-56.

[4] 郭欣.降低湿法脱硫系统的电耗分析[J].山西电力，2009（3）：19-20.

[5] 钟毅，高翔，王惠挺，等.基于CFD技术的湿法烟气脱硫系统性能优化[J].中国电机工程学报，2008（32）18-23.endprint