探讨火电厂脱硫节能降耗技术应用

郑帆

（百色百矿发电有限公司，广西百色 533000）

0 引言

火力发电是我国电力行业发展的重要组成，火力发电形式中重要能源物质是煤炭。随着煤炭发电事业的发展，越来越多的二氧化硫排放到大气当中，给各地区自然环境和生态保护，造成了极大的负面化影响。为进一步减少二氧化硫的排放量，火电厂往往需要脱硫技术，提前对二氧化硫危害物质进行处理。在整个脱硫过程中，对于能源能量的损耗，对于火电厂生产成本的增加，都是十分巨大的。唯有做好火电厂脱硫节能降耗技术改进更新，才可以保证火电厂生产效益。

1 火电厂脱硫节能降耗的重要性

我国地大物博物产丰富资源能源分布广泛，煤炭资源是我国重要的资源能源物质。从各地区煤炭资源利用来看，大部分的煤炭资源，往往是被用来发电。煤炭发电在我国电力行业发展中，占据着极为重要的地位。然而，煤炭资源发电属于火力发电类型，火力发电不可避免会带来二氧化硫污染问题。根据国家相关部门数据统计，2020 年我国废气中二氧化硫排放量为11.69 万t。以煤炭资源为主导的火力发电，对于自然环境和生态环境的破坏是极为严重的。火力发电厂脱硫环节，往往会伴随着大量的能源能量消耗，会直接增加火力发电厂的生产成本。由此而来，我国各地区发力发电厂，都在进行脱硫节能降耗技术创新和应用，想方设法做好二氧化硫物质的处理。可持续发展时代背景下，加强对火电厂脱硫节能降耗技术应用的研究，有着重要的时代价值和现实意义[1]。实现火电厂脱硫节能降耗目标，可以极大程度上促进市场经济的可持续和可循环发展，更好地促进自然资源利用和生态环境维护，同时还可以极大降低火力发电企业电力生产成本，促进火力发电企业健康可持续发展。

2 火力发电厂脱硫现状

以煤炭资源为重要能源物质的火力发电形式，不可避免的会带来二氧化硫污染物。而二氧化硫污染物，则是加重各地区酸雨危害的罪魁祸首，更是各地区水污染和大气污染的主要污染源头。无论是水污染、大气污染，还是酸雨污染和危害，都会对区域内各种动植物带来巨大危害。例如，以二氧化硫为主要物质的酸雨不仅会腐蚀建筑物，而且还会给绿地植被带来毁灭性打击，甚至会直接导致区域性生物物种减少，破坏土壤的正常酸碱度，造成土壤肥力的大量流失，最后会为各地区广大基层群众的生产和生活、为人类的生存和生活环境带来直接性不良影响。与此同时，随着酸雨破坏力的持续性提升，酸雨还会威胁到人们的身体健康，例如，刺激人们的眼角膜、刺激人们的呼吸道，甚至会诱发人们的呼吸道感染、眼角膜炎及慢性咽炎等疾病，极其不利于人们的身体健康和安全。

在我国发电事业发展中，火力发电在我国电力供应中，占比超过了50%。通过火电厂脱硫节能降耗技术创新应用，每年可以节约近4000t 标准煤，而且还可以减排二氧化硫近6 万t。随着新时期火电厂脱硫节能降耗技术创新，我国各地区在火电厂脱硫技术应用方面取得了巨大的进步[2]。例如，炉内喷钙尾部烟气增湿活化法、脱硫除尘一体化法、烟气循环流化床法、石灰石-石膏法、半干法、海水脱硫法、活性焦吸附法等，都可以取得良好的节能减排效果，取得巨大的社会效益。

3 当前我国火电厂脱硫工艺中重点考虑的问题

从全世界范围来看，我国的火电厂脱硫工艺起步较晚，大约是在20 世纪60、70 年代开始，我国各地区火力发电厂，已经开始陆续进行烟气脱硫设备引进。从目前来看，当前我国火电厂脱硫工艺中考虑的问题较多，其中重点的核心问题主要是以下两个。

（1）对于火力发电厂而言，则更加看重的是脱硫的成本问题和电力产品的产出问题。目前各地区的火力发电厂，其建厂成本极高，而且运营成本也较高。一旦安装上了烟气脱硫装置，则会进一步提高了火力发电厂成本，大大减低了火力发电厂企业盈利效益。同时，各地区在脱硫技术当中，更多使用湿式石灰石-石膏法烟气脱硫技术和旋转喷雾干燥脱硫技术。此类脱硫技术相对简单容易操作，但脱硫品质也较低。对于火力发电厂而言，提前考虑电力产品出路问题，也是必要的运营考虑方向和途径[3]。

（2）我国早期的烟气脱硫技术，最早是由国外进行引进而逐渐发展起来的。烟气脱硫技术在实现本地化过程中，需要进一步提高烟气脱硫效率。对此，本地化的烟气脱硫技术，需要及时进行改进和创新发展应用。通过新型和现代化脱硫技术的创新应用，可以进一步减少脱硫设备的投资成本，进而降低火力发电厂的脱硫和能耗成本。

4 火电厂脱硫节能降耗主要技术与改进对策

进入21 世纪以来，我国二氧化硫的排放总量目前依然在不断增加。而火电厂的二氧化硫排放总量在全国总排放量中所占比例也不断增加。可持续发展时代背景下，加强火电厂烟气脱硫排放的管理和脱硫技术提升是十分必要的。现阶段，我国火电厂脱硫工艺主要包括湿法脱硫工艺、干法脱硫工艺和半干法脱硫工艺3 种主要类型。3 种主要类型中的细化脱硫技术形式如表1 所示。

表1 我国火电厂主要脱硫工艺技术罗列

4.1 湿式石灰石-石膏法烟气脱硫技术

4.1.1 湿式石灰石-石膏法烟气脱硫技术原理

湿式石灰石-石膏法烟气脱硫技术具有脱硫率高、适应性好和装置运行可靠性强的特点。湿式石灰石-石膏法烟气脱硫技术的基本运作原理如下：该工艺直接利用吸收塔进行脱硫加工，使得烟气中的二氧化硫，直接与吸收液中的石灰石进行反应，形成亚硫酸钙颗粒，从而实现脱硫目的。湿式石灰石-石膏法烟气脱硫技术的主要化学反应公式具体如下：

4.1.2 湿式石灰石-石膏法烟气脱硫系统工艺流程

湿式石灰石-石膏法烟气脱硫系统主要由石膏脱水系统、浆液制备系统、烟气系统、吸收氧化系统以及排放系统等组成。该工艺设备运行费用低，运行过程稳定且脱硫效率较高，是目前在全国范围内，都普遍应用的脱硫技术。湿式石灰石-石膏法烟气脱硫技术主要是以石灰和石浆料为原材料，对火电厂塔内烟气进行吸收和洗涤，在烟气的不断筛选和洗涤中，逐渐起到二氧化硫祛除的作用。采取湿式石灰石-石膏法烟气脱硫技术时，需要注意以下事项：对于粉尘烟气要自上而下吸入塔内，避免出现烟气吸入倒置现象；要将二氧化硫与石灰浆和石灰进行连锁化学反应，使得反应所得到的硫化物，可以直接沉淀到池底当中。所沉淀的硫化物往往具有水压硫酸钙，操作过程中很容易形成尘垢不好处理[4]。操作人员要对尘垢及时进行人工消除处理，保证硫化物聚集的顺畅性。湿式石灰石-石膏法烟气脱硫技术的节能降耗价值主要体现在：①高速气流设计加强了物质传递能力，降低了脱硫系统成本和能耗。②该工艺还实现了压降和二氧化硫祛除之间的关系平衡，使得脱硫系统反应效率更高。③该工艺运行过程中所得到的脱硫副产品可以实现回收二次利用，大大提高了环保和节能效果。

4.1.3 湿式石灰石-石膏法烟气脱硫技术节能措施

为进一步提高湿式石灰石-石膏法烟气脱硫技术的节能降耗效率，该技术的应用可以从如下角度入手。

（1）可以减少吸收塔循环泵运行台数。一般火电厂FGD 设计裕量较大，可以保证3 台吸收塔循环泵运行，脱硫效率往往可以达到90%以上。而部分地区的火电厂，对FGD 性能进行考核时，通过2 台吸收塔循环泵运行实验，发现其脱硫率可以达到95%以上。通过适当减少吸收塔循环泵运行，可以在一定程度上提高脱硫率，而且还降低企业电费和其他运营费用支出，达到极好的节能降耗目的。

（2）对FGDT 艺术源进行改造。湿式石灰石-石膏法烟气脱硫工艺中，维持FGDT 正常运转需要消耗大量的工艺水。除10%左右的工艺水被石膏直接带走外，其余全部通过烟囱排入大气当中[5]。通过进行FGDT 艺术源改造，设计安装变频调速泵，在降低泵的电耗量同时，可以实现对FGDT 工艺用水的改造，实现对冷却水的回收在利用，进而达到节能降耗的目的。

（3）采取品质较好且可磨系数较低的石灰石。通过选取品质较好且可磨系数较低的石灰石，可以降低石灰石磨性单耗，同时也可以减少脱硫剂的使用量，降低了湿式石灰石-石膏法烟气脱硫工艺的运行成本。

4.2 回流式循环流化床烟气脱硫技术

回流式循环流化床烟气脱硫技术的脱硫工艺和脱硫形成与湿式石灰石-石膏法烟气脱硫技术极为相似。主要操作要点如下：对没有进行处理的烟气回收，将烟气直接输送到回收塔当中，在来回循环中实现烟气加速处理，进而形成流化床，使得灰粉末与二氧化硫之间形成摩擦，加速化学反应效率。与此同时，对于形成的流化床，要快速降低其反应的温度，使得烟体中的颗粒物和二氧化硫进行反应，从而实现颗粒物分离，以此来净化烟气。对于净化好的烟气可以直接排放到空气中，实现对空气环境的保护和净化。回流式循环流化床烟气脱硫技术，操作形式相对简单，是目前在全国各地区火力发电厂脱硫技术中比较常用选择[6]。

4.3 旋转喷雾干燥脱硫技术

旋转喷雾干燥脱硫技术的基本脱硫原理是将石灰石当做硫化剂进行使用，通过石灰石使用中形成的烟气，来实现脱硫目的。旋转喷雾干燥脱硫技术使用之前，要提前对石灰石进行消化，并将其直接转换为石灰浆。实际脱硫过程中，需要借助快速离心喷雾机，将石灰直接转变为细小的喷雾，并与空气中的二氧化硫发生反应，从而形成具有固定性的物质。然后，借助除尘器对颗粒物质进行收集，最终完成实际脱硫工作。旋转喷雾干燥脱硫技术，目前使用效率极高，而且应用极为成熟，技术操作范围也极为广泛。对于最终的物质产物，可以直接抛洒到空气当中，不会对空气产生二次污染和破坏，是极为成熟且效果极好的脱硫形式。

4.4 炉内喷钙与尾部增湿活化技术

此脱硫技术要保持燃煤锅炉适当的温度，要在一定温度前提下，对粉状石灰石进行区域性喷洒。要在锅炉后的烟道中，设置好对应的活性化学反应器，在反应器出入口位置，也要进行脱硫喷洒水操作。通过两轮喷洒水环节操作，可以使得反应器中的水蒸气，与烟道中的烟气进行氧化钙反应，进而生成氢氧化钙物质。这种物质不仅可以作为脱硫使用，而且还可以生成亚硫酸钙，最终生成硫酸钙。内喷钙与尾部增湿活化技术应用时间较长久，在老机组投入改造中极为常见。

4.5 变频器脱硫节能降耗技术

从火力发电厂整个脱硫系统来看，增压风机所消耗电量，可以占到整个电能消耗量的1/2 以上。由此可见，要想提高火电厂脱硫效率，可以从变频器脱硫节能环节入手，极大提高节能降耗水准。增压风机运行时，往往需要采取节流调节形式，控制好风机出入口风量，从而改变管道的特性曲线。变频调节过程中，主要是利用改变风机转速，实现风机速度调节作用。在变频管道不变前提下，可以利用风机转速的幂次方与耗电量正比关系处理，可以得到良好节能降耗目的。

5 结语

综上所述，在经济全球化以及国内市场快速发展的今天，各行各业对于电力能源需求量日益增加。发展的同时，也需要保护自然环境和生态环境。我国具有极为丰富的煤炭资源，而且大部分的煤炭资源往往用来进行火力发电。火力发电过程中不可避免会出现二氧化硫污染问题。在可持续发展理念下，唯有不断更新火电厂脱硫节能降耗技术，提高火电厂脱硫效率和减少能源消耗量，才可以极大程度上降低火力发电成本，保护自然生态环境，实现火力发电事业经济效益和社会效益的双赢目标，促进社会主义和谐社会宏伟蓝图的实现。