燃煤電廠(chǎng)脫硫工藝及工藝選擇要素思考

王曉冬

摘要：隨著(zhù)我國經(jīng)濟的發(fā)展，各行各業(yè)對電能的需求量不斷增大，而燃煤電廠(chǎng)作為我國主要發(fā)電單位，近年來(lái)也得到了飛速發(fā)展，但這些燃煤電廠(chǎng)在為人們提供電能的同時(shí)，其排放的二氧化硫對環(huán)境也造成了嚴重污染。為有效降低燃煤電廠(chǎng)二氧化硫的排放量，很多電廠(chǎng)都在積極研究煙氣脫硫技術(shù)。在介紹了燃煤電廠(chǎng)脫硫必要性的基礎上，分析了燃煤電廠(chǎng)煙氣脫硫技術(shù)與技術(shù)原理，并研究了如何選擇燃煤電廠(chǎng)煙氣脫硫工藝。以期能有效減少燃煤電廠(chǎng)二氧化硫排放量，讓燃煤電廠(chǎng)實(shí)現長(cháng)期健康可持續發(fā)展。

關(guān)鍵詞：燃煤電廠(chǎng);脫硫工藝;原理;工藝選擇

引言：

人為排放到大氣中的二氧化硫和NOx主要來(lái)源于化石燃料燃燒產(chǎn)生的煙氣。長(cháng)期以來(lái)，在中國能源的生產(chǎn)與消費結構中，煤炭一直占主導地位，這種格局在比較長(cháng)的一段時(shí)間內不會(huì )改變。隨著(zhù)國民經(jīng)濟的增長(cháng)，人民生活水平的不斷提高，家用電器大量涌入家庭，從而使電力需求不斷增長(cháng)。據調查，我國最新的電力消費為居民、工業(yè)、商業(yè)、農業(yè)等電力消費類(lèi)型。而在一定時(shí)間內，工業(yè)等用電消費相對穩定，只有居民生活消費用電波動(dòng)幅度較大，占總用電量的比例也越來(lái)越大。據統計，2000年，燃煤電廠(chǎng)煤炭消費量為5.4億t，二氧化硫排放量為1100萬(wàn)t，全國二氧化硫排放總量為2163萬(wàn)t，燃煤電廠(chǎng)排放二氧化硫占總排放量的50.86%。2010年，我國燃煤電廠(chǎng)火電裝機容量可達0.37Gkw，二氧化硫排放量占全國的67.00%，2000-2010年，90%的煤炭增加量用于發(fā)電。由此可見(jiàn)，燃煤電廠(chǎng)的脫硫處理是我國二氧化硫總量控制的重點(diǎn)。

一、燃煤電廠(chǎng)脫硫的必要性

燃煤電廠(chǎng)的生產(chǎn)過(guò)程是以原煤為原料實(shí)現能源的二次轉換，這一過(guò)程對環(huán)境的影響主要是煙塵和二氧化硫污染。燃煤電廠(chǎng)是二氧化硫的排放大戶(hù)，大量的二氧化硫和其他有害氣體進(jìn)入空氣中經(jīng)過(guò)一系列作用形成酸雨。酸雨嚴重影響農作物的生長(cháng)，腐蝕各種設備，損害人類(lèi)健康。據試驗，當大氣中二氧化硫質(zhì)量濃度超過(guò)500ug/m3時(shí)，該地區的松樹(shù)生長(cháng)速度平均降低48%。醫學(xué)上也證明，人體長(cháng)期接觸硫酸鹽會(huì )患呼吸系統疾病，如支氣管炎、肺氣腫和哮喘等。我國是世界上二氧化硫排放量最多的國家，由此造成的酸雨區面積占國土面積的1/3。在酸雨區域內，湖泊酸化、漁業(yè)減產(chǎn)、森林衰退、土壤貧瘠、糧菜減產(chǎn)及建筑物受到腐蝕等，對生態(tài)平衡及經(jīng)濟發(fā)展造成嚴重影響，因此采取有效措施控制二氧化硫的排放量及酸雨的形成迫在眉睫。

二、燃煤電廠(chǎng)煙氣脫硫原理

現代化建設中，燃煤電廠(chǎng)是我國電力行業(yè)的重要組成部分，并且，用于發(fā)電的煤炭量達到了總量的90%，因此，必須加大燃煤電廠(chǎng)脫硫技術(shù)的研發(fā)力度，優(yōu)化脫硫工藝，以有效控制煤炭燃燒帶來(lái)的環(huán)境污染。隨著(zhù)脫硫工藝的不斷改進(jìn)，在燃煤電廠(chǎng)中，煙氣脫硫成為了目前使用最多的脫硫方法，它的基本原理是：煤炭燃燒后產(chǎn)生的二氧化硫為中強度酸性氧化物，與鈣離子、鎂離子等堿性元素在一起，可以生產(chǎn)難溶的化合物;二氧化硫具有較強的氧化性，當還原劑一氧化碳、二硫化氫等物質(zhì)存在時(shí)，會(huì )被還原成S，而在水中可以生成較穩定的鹽或者不易揮發(fā)的硫酸;二氧化硫還具有很強的還原性，與相關(guān)催化劑、強氧化劑等接觸，很容易被氧化，因此，可以用相應的吸收劑將其吸收。

三、燃煤電廠(chǎng)煙氣脫硫技術(shù)

目前，燃煤電廠(chǎng)煙氣脫硫技術(shù)正在不斷研究與應用，其技術(shù)趨于成熟。煙氣脫硫技術(shù)主要運用物理與化學(xué)方法實(shí)現對煙氣中硫的固定與脫除?，F階段，脫硫方法中最為典型的是：石灰石法、電子束法與循環(huán)硫化床法等。根據脫硫的位置，對二氧化硫的控制主要分為三種，即：燃燒前、燃燒中與燃燒后的脫硫。在燃燒前，通過(guò)在原煤的洗選與煤氣化等技術(shù)實(shí)現脫硫;在燃燒中，通過(guò)在爐內加入石灰石，實(shí)現對硫的吸收，從而生成二氧化硫;在燃燒后，主要對其煙氣進(jìn)行脫硫，主要方法為干法與濕法。

四、脫硫工藝選擇的重要性

其重要性主要體現在：（1）脫硫工藝種類(lèi)繁多，在火力發(fā)電廠(chǎng)應用過(guò)的200種，其中能長(cháng)期穩定運行、技術(shù)成熟、經(jīng)濟理合的工藝有20多種。（2）每個(gè)工藝都有其自身的優(yōu)缺點(diǎn)。這些優(yōu)缺點(diǎn)是相對的，一個(gè)工藝的特點(diǎn)也許對某個(gè)電廠(chǎng)而言是最大的優(yōu)點(diǎn)，對另一個(gè)電廠(chǎng)可能就不是優(yōu)點(diǎn)，或許是致命的缺點(diǎn)。因此，脫硫工藝的適應性在很大程度取決于電廠(chǎng)的具體情況。（3）脫硫工藝的選擇在很大程度上還取決于與之相配合的電廠(chǎng)及機組具體情況，必須因地制宜、按照一定全國火電100MW級機組技術(shù)協(xié)作會(huì )第五屆年會(huì )論文集鍋爐的準則，采用合理的方法選擇“相對最優(yōu)”的脫硫工藝，即不是去追求絕對最優(yōu)的工藝，而是從非劣工藝中選擇最滿(mǎn)意、最適用的工藝。

五、脫硫工藝選擇應注意的要素

（一）脫硫技術(shù)情況

在進(jìn)行煙氣脫硫工藝選擇時(shí)，要考慮脫硫效率、鈣硫比情況和對機組與生產(chǎn)運行造成的影響等因素，根據相關(guān)規定，控制二氧化硫的排放量，如果鈣硫比較高，則脫硫效率很高，需要投入的成本也叫較高。上述脫硫工藝對設備和機組運行造成的影響各不相同，因此，要考慮脫硫過(guò)程中，壓力不斷增加對鍋爐各結構的影響，如果機組承受的負荷過(guò)大，則機組運行過(guò)程所受的熱沖擊力較強，所以，必須根據機組的整體結構和實(shí)際運行要求，選擇合適的脫硫工藝。煤炭燃燒的供應過(guò)程比較復雜，在發(fā)電過(guò)程中產(chǎn)物的物質(zhì)成分具有差異性，因此，要盡量選擇對設備腐蝕程度低、水量需求較少的方法，以減少設備和機組運行后的維護工作量。

（二）脫硫環(huán)境情況

在進(jìn)行煙氣脫硫處理時(shí)，設備的噪音、脫硫產(chǎn)生的廢水和煙氣等，可能對環(huán)境造成污染，要根據實(shí)際發(fā)電情況和燃煤電廠(chǎng)的發(fā)電供應量，需要充分考慮各種脫硫工藝對環(huán)境造成的影響，避免二次污染產(chǎn)生，保證脫硫工藝的環(huán)境效益和社會(huì )效益。

（三）經(jīng)濟要素

目前，沒(méi)有一種脫硫工藝投資費用和運行費用都是最低的。投資高的脫硫工藝，其運行費用較低：一些投資較低的簡(jiǎn)易工藝，在相同脫硫效率低下的吸收劑耗量增加，造成運行費用增大。對于新建電廠(chǎng)的煙氣脫硫系統來(lái)說(shuō)，希望降低運行費用;而對于現有電廠(chǎng)的煙氣脫硫系統來(lái)說(shuō)，往往會(huì )選用投資低、運行費用高的工藝方案。經(jīng)濟選擇的主要指標有總投資、單位容量造價(jià)、年運行費用、壽命期間脫除每噸二氧化硫的成本和售電電價(jià)的增加值5個(gè)指標。對于現有機組，還有一個(gè)重要經(jīng)濟指標，即無(wú)量綱參數改造因子，改造因子的變化范圍是一點(diǎn)九到三點(diǎn)零。在技術(shù)選擇和經(jīng)濟選擇的基礎上，對脫硫工藝進(jìn)行適用性的綜合排序，并據此向業(yè)主推薦相對最優(yōu)的脫硫工藝。

結束語(yǔ)

脫硫工藝的選擇是火電廠(chǎng)脫硫工程建設的關(guān)鍵，從技術(shù)和經(jīng)濟兩個(gè)方面，提出應當重點(diǎn)考慮的選擇原則、選擇指標和選擇方法，對新擴改建脫硫工程建設時(shí)，根據工程具體的建設要求和條件，科學(xué)合理地選擇符合實(shí)際的脫硫工藝具有指導價(jià)值。煙氣治理的技術(shù)與裝置必然要與中國特色的市場(chǎng)經(jīng)濟相適應，這不僅要完善脫硫技術(shù)的發(fā)展，更要建立和健全管理制度，克服自卑的心態(tài)，樹(shù)立自己的品牌，確保環(huán)保市場(chǎng)有序而健康地發(fā)展。經(jīng)過(guò)煙氣凈化工程評估，用綜合經(jīng)濟效益打造的煙氣凈化技術(shù)與裝置，一定能實(shí)現產(chǎn)業(yè)化，達到煙氣排放物的總量控制，為地球村做出我們應用的貢獻。

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