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　　火電廠脫硫概述
　　縱觀現(xiàn)階段的火電廠SO2污染控制技術(shù)，火電廠為實(shí)現(xiàn)減排SO2而采取的措施主要有：燃用低硫煤、煤炭洗選、潔凈煤燃燒技術(shù)和煙氣脫硫。
　　SO2的控制途徑有：燃燒前脫硫、燃燒中脫硫、燃燒后脫硫，即煙氣脫硫（FGD）。目前，煙氣脫硫被認(rèn)為是控制SO2排放量最行之有效的途徑。脫硫技術(shù)的選擇必須綜合考慮脫硫效率、經(jīng)濟(jì)性、可靠性等因素，選擇的基本原則是：
　　1.脫硫效率高，但不要盲目追求{gx}率，因?yàn)樘岣呙摿蛐蕦⒃黾釉O(shè)備投資。有資料統(tǒng)計(jì)，脫硫效率為60％的脫硫設(shè)備，若效率提高到70％——80％，則單位設(shè)備投資將會(huì)增加0.9——1.2倍，脫硫率提高到85%時(shí)要高1.64倍。因此只要SO2排放濃度和脫硫效率能滿足國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)盡量選用初始投資低的脫硫工藝；
　　2.投資少，脫硫裝置投資{zh0}不超過電廠總投資的15％；
　　3.技術(shù)成熟，運(yùn)行可靠，工藝流程簡(jiǎn)單；
　　4.運(yùn)行費(fèi)用低，脫硫劑質(zhì)優(yōu)價(jià)廉，有可靠穩(wěn)定的來(lái)源；
　　5.對(duì)煤種及機(jī)組容量適應(yīng)性強(qiáng)，并能夠適應(yīng)燃煤含硫量在一定范圍內(nèi)的變化；
　　6.脫硫副產(chǎn)品均能得到處置和利用，對(duì)環(huán)境不造成二次污染。
　　脫硫工程中最主要的物料就是石灰石粉（一般要求細(xì)度為325目90％通過或250目95％通過）。
　　現(xiàn)有火電廠脫硫技術(shù)
　　衡量和考察一種脫硫工藝主要應(yīng)從以下幾個(gè)方面來(lái)分析和比較，即脫硫效率、運(yùn)行的穩(wěn)定程度、運(yùn)行費(fèi)用、投資、系統(tǒng)的可擴(kuò)充和可升級(jí)性能。與前所指出的，濕法、爐內(nèi)噴鈣尾部增濕、干法或半干法是在我國(guó)各種不同容量的機(jī)組上主要采用的幾種脫硫工藝。濕法脫硫工藝的效率比較高，一般都可穩(wěn)定運(yùn)行在95%以上。而其它簡(jiǎn)易脫硫工藝的效率大多在80%以下，如果進(jìn)一步提高脫硫效率，脫硫劑的耗量和飛灰的再循環(huán)量都要增加，運(yùn)行費(fèi)用大幅度上升。現(xiàn)對(duì)各主要脫硫工藝分別進(jìn)行闡述。
　　1.濕法石灰石——石膏煙氣脫硫法（最為常用的技術(shù)方法）
　　該法具有脫硫效率高、運(yùn)行穩(wěn)定、運(yùn)行費(fèi)用低、無(wú)二次污染等特點(diǎn)。所以，濕法脫硫工藝應(yīng)用最為廣泛。脫硫劑以CaCO3最為普及。濕法脫硫系統(tǒng)的效率都很高，正常情況下都在95％以上。濕法（石灰石——石膏法）脫硫系統(tǒng)，它包括煙氣換熱系統(tǒng)、吸收塔脫硫系統(tǒng)、脫硫劑漿液制備系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)和廢水處理系統(tǒng)。濕法脫硫系統(tǒng)可加裝于鍋爐的尾部，對(duì)現(xiàn)有的鍋爐系統(tǒng)包括除塵系統(tǒng)沒有任何影響。
　　a.煙氣換熱系統(tǒng)：
　　用原煙氣的熱量加熱脫硫后的干凈煙氣，不僅可以增加煙氣的排放溫度，同時(shí)也減少了脫硫裝置尾部的腐蝕，并且提高了環(huán)保效益。脫硫負(fù)荷可以通過啟停循環(huán)泵的數(shù)目來(lái)靈活調(diào)節(jié)；
　　b.脫硫系統(tǒng)：
　　一般還裝有除霧器，以除掉脫硫后煙氣中的液滴，進(jìn)一步減輕尾部的腐蝕；
　　c.石膏脫水系統(tǒng)：
　　一般分為離心式和真空式兩種，離心式的脫水率可達(dá)95%，而真空式的脫水率一般在90%左右。為了平衡整個(gè)脫硫系統(tǒng)的Cl——離子濃度，必須要有一部分石膏漿液逸出脫硫系統(tǒng)至廢水處理系統(tǒng)，進(jìn)行處理；
　　d.廢水處理的工藝：
　　包括中和反應(yīng)和絮凝沉淀，該工藝可降低外排廢水的pH值和懸浮物的含量。化學(xué)表達(dá)式如下：
　　反應(yīng)（1）：SO2 H2O→H2SO3
　　反應(yīng)（2）：CaCO3 2H2SO3→Ca （HSO3）2 CO2 H2O
　　反應(yīng)（3）：Ca （HSO3）2 O2 2H2O→CaSO4·2H2O H2SO4
　　反應(yīng)（4）：CaCO3 2H2SO4 H2O→CaSO4·7H2O  CO2
　　反應(yīng)（1）、（2）發(fā)生在吸收塔上部，即SO2溶入噴入的吸收液中，然后與其中的CaCO3反應(yīng)；反應(yīng)（3）、（4）發(fā)生在吸收塔下部的循環(huán)氧化槽中，即亞硫酸鈣被鼓入的空氣強(qiáng)制氧化為硫酸鈣，并隨即生成二水石膏結(jié)晶析出。
　　2.干式循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)
　　以石灰漿作為脫硫劑，鍋爐煙氣從循環(huán)流化床底部進(jìn)入反應(yīng)塔，與石灰漿進(jìn)行脫硫反應(yīng)去除SO2。然后將脫硫劑與煙氣相分離，{zh1}經(jīng)除塵后將煙氣排入大氣。該法的特點(diǎn)是：
　　a.脫硫效率高（當(dāng)燃煤含硫量為2 %，C/S =1.1時(shí)，脫硫率可達(dá)85%以上）；
　　b.經(jīng)濟(jì)性能好，脫硫劑可以循環(huán)使用；
　　3.液柱煙氣脫硫除塵系統(tǒng)
　　由脫硫反應(yīng)塔、脫硫劑制備系統(tǒng)、脫硫劑產(chǎn)物處理系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和煙道系統(tǒng)組成。煙氣從脫硫反應(yīng)塔下部進(jìn)入，在上升過程中與脫硫劑接觸，將SO2除去。而脫硫劑也由反應(yīng)塔下部向上噴射，在上部散開，充分與煙氣接觸反應(yīng)。該法的特點(diǎn)是：
　　a.系統(tǒng)在C /S = 1時(shí)，脫硫率大于90%，脫硫劑的利用率在90%以上，運(yùn)行成本低；
　　b.副產(chǎn)品CaSO4可用于建筑材料和鹽堿地的改造。
　　4.噴霧半干法
　　噴霧干燥法的工作原理為將熟化的30%石灰漿液在高速旋轉(zhuǎn)的離心噴霧機(jī)作用下，以霧狀噴入到脫硫反應(yīng)塔內(nèi)，吸收劑霧滴吸收煙氣中二氧化硫。反應(yīng)式如下：
　　Ca （O H） 2 SO2＋1/2O2 3/2 H2O →CaSO4·2H2O
　　該法的運(yùn)行費(fèi)用約為石灰石法的80%。噴霧干燥法只適用于中低硫煤種的煙氣脫硫。噴霧干燥法由于脫硫效率較低（70%），不宜在大中型機(jī)組上推廣。
　　5.爐內(nèi)噴鈣尾部增濕活化法
　　爐內(nèi)噴鈣尾部增濕活化法是將石灰石于鍋爐的1000℃左右段噴入，石灰石迅速分解成氧化鈣并和煤氣中的硫反應(yīng)，未反應(yīng)完全的氧化鈣進(jìn)入尾部的活化器中，增濕活化成氫氧化鈣，進(jìn)一步和二氧化硫反應(yīng)。反應(yīng)方程式如下：
　　2SO2＋2CaO O2 →2CaSO4
　　2CaO   2 H2O   2SO2 O2 →2CaSO4 2 H2O
　　該工藝需對(duì)鍋爐進(jìn)行一定的改造，否則會(huì)造成鍋爐熱效率下降，所以不適用于大型機(jī)組脫硫；對(duì)脫硫效率要求不高，而又沒有脫硫場(chǎng)地的中小機(jī)組比較適用。該法是燃煤含硫量不高的中小型鍋爐（新建或改造）的{sx}脫硫工藝。
　　6.電子束照射法
　　電子束照射法是利用高能量電子產(chǎn)生的活性氧化基團(tuán)將煙氣中的SO2和NOx 氧化成中間產(chǎn)物H2SO4和HNO3，這些中間產(chǎn)物和注入的氨吸收劑反應(yīng)，生成硫酸銨和。反應(yīng)式如下：
　　SO2  O2  H2O 2NH3→（NH4）2SO4
　　NOx  O2 H2O NH3→NH4NO3
　　到目前為止，電子束照射法僅在日本、美國(guó)進(jìn)行過一些小型工業(yè)試驗(yàn)，尚沒有在大型機(jī)組應(yīng)用的實(shí)例。根據(jù)成都熱電廠運(yùn)行情況，副產(chǎn)品硫銨和硝銨物料在電除塵極板上粘結(jié)和腐蝕問題較大，而且存在液氨泄露的危險(xiǎn)，建議{zh0}是等該工藝有一定業(yè)績(jī)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)后予以考慮。
　　7.海水脫硫法
　　海水脫硫是利用海水中碳酸氫鈣和碳酸氫鎂等堿性物質(zhì)來(lái)吸收煙氣中的二氧化硫，經(jīng)空氣氧化，使其成為穩(wěn)定的SO42-，然后排入大海。反應(yīng)式如下：
　　2SO2   4HCO3- O2→2H2O 4CO2↑ 2SO42-
　　該工藝只適用于燃中低硫煤的海邊電廠，電廠的燃煤含硫量不宜過高，約1%為宜，除塵效率要求較高，否則會(huì)對(duì)海洋造成污染。
　　8.荷電干式噴射法
　　荷電干式噴射脫硫工藝是將帶電的微細(xì)吸收劑噴入煙道，與煙氣中的二氧化硫發(fā)生反應(yīng)，達(dá)到脫硫目的。反應(yīng)式如下：
　　2CaO   2SO2＋O2→2CaSO4
　　該法脫硫效率低，特別是對(duì)于高硫燃料，脫硫效率更差。
　　9.循環(huán)流化床煙氣脫硫法
　　循環(huán)流化床煙氣脫硫工藝是用石灰作為吸收劑，將鍋爐尾部出來(lái)的煙氣引入循環(huán)流化床反應(yīng)塔中，增濕的石灰和煙氣中的二氧化硫反應(yīng)，生成亞硫酸鈣，未反應(yīng)完全的吸收劑顆粒經(jīng)除塵器收集再回到循環(huán)硫化床循環(huán)利用。主要反應(yīng)如下：
　　Ca （OH） 2 SO2 1/2O2→CaSO4·H2O
　　該法是開發(fā)較晚發(fā)展較快的脫硫工藝，約占世界FGD容量的0.5%。其主要優(yōu)點(diǎn)是投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用比石灰石——石膏法低30%。
　　10.旋轉(zhuǎn)噴霧法
　　該法的應(yīng)用原理為：將吸收漿霧化，在吸收塔內(nèi)與煙氣混合接觸，一方面煙氣被絕熱冷卻，吸收劑中的水份被蒸發(fā)干燥；另一方面，吸收劑與煙氣中SO2反應(yīng)生成亞硫酸鈣來(lái)達(dá)到脫硫的目的。該裝置運(yùn)行可靠，但腐蝕較嚴(yán)重，副產(chǎn)品一般不用。
　　11.磷氨復(fù)合肥法（PAR法）
　　該法的應(yīng)用原理為：活性炭吸附一級(jí)脫硫，解吸得30% H2SO4 。稀H2SO4分解為磷礦石，生成10%以上的磷酸液與氨的中和液進(jìn)行二次脫硫，再將漿料濃縮干燥得磷氨復(fù)合肥。該法的優(yōu)點(diǎn)是副產(chǎn)品可做化肥使用；缺點(diǎn)是工藝比較復(fù)雜，一次性投資較高，運(yùn)行維護(hù)工作量大。
　　12.氨-硫氨法（NADS）。
　　氨-硫氨法是由日本NKK公司開發(fā)的工藝，1976年建立了兩套裝置，分別處理76萬(wàn)M/h和123萬(wàn)M/h的煙氣。他的副產(chǎn)品是化肥，該法的投資額相對(duì)較大，工藝復(fù)雜。
　　13.石灰石濕法簡(jiǎn)易脫硫除塵法（PXJ——D）
　　本法在石灰石濕法基礎(chǔ)上以犧牲利用副產(chǎn)品和降低脫硫率來(lái)實(shí)現(xiàn)工藝簡(jiǎn)化和成本降低，是國(guó)產(chǎn)技術(shù)中{wy}有420 t鍋爐業(yè)績(jī)的技術(shù)，比較適合國(guó)情，特別是適合老廠上脫硫除塵裝置或把原有除塵設(shè)備改造成脫硫除塵裝置。初投資為進(jìn)口技術(shù)的十分之一左右，運(yùn)行費(fèi)為三分之一左右，除塵率大于99％，脫硫率為70%——80%。采用無(wú)噴嘴噴淋系統(tǒng)，解決了堵塞問題，采用特殊防腐措施解決了腐蝕問題；無(wú)廢水排放，工藝簡(jiǎn)單，占用場(chǎng)地小。
　　表1是幾種常見脫硫工藝主要參數(shù)指標(biāo)比較：

工    藝	石灰石	海水洗滌	電子束	LIFAC	RCFB	半干法	荷電干法
適用機(jī)組	大中	大中	中小	中小	中小	中小	中小
適用煤種	無(wú)限值	硫＜1.5％	硫＜2％	硫＜2％	硫＜2％	硫＜2％	硫＜1％
脫硫成本元/噸SO2	900～1500	500～1000	900～1200	700～1000	500～900	800～1100	900
脫硫效率	90％以上	90％以上	90％以上	60％以上	90％以上	70％以上	70％
吸附劑	石灰石	海水	液氨	石灰石	硝石灰	石灰	熟石灰
設(shè)備投資	1	3/5	4/5	1/3	2/3	2/3	1/4
占地面積	3/2	1	1/3	1/3	2/3	1/4	——
副產(chǎn)品	石膏	無(wú)	硫酸銨	亞硫酸	亞硫酸	亞硫酸	硫酸銨
電耗	較高	高	高	低	低	低	高
水耗	高	無(wú)	低	低	低	低	低

　　表2是幾種常見的煙氣脫硫裝置的綜合比較：
　　表2 煙氣脫硫裝置的綜合比較

脫硫方法	簡(jiǎn)易濕法	進(jìn)口濕法	國(guó)產(chǎn)濕法	海水法	CDSI	RCFB	DCL
機(jī)組容量/MW	2×125	300	2×125	300	50	210	60
脫硫效率（％）	81	95	90	90	65	85	50～65
工藝流程	較復(fù)雜	復(fù)雜	復(fù)雜	較復(fù)雜	簡(jiǎn)單	較復(fù)雜	很簡(jiǎn)單
Ca/S	1.05	1.03	1.03	———	1.5	1.3	1.5～2.5
吸收劑	石灰石粉	石灰石粉	石灰石粉	紅海水	Ca(OH)2粉	CaO粉	固硫劑
單位投資/（元/kW）	510	913	512	587	208	571	120
脫硫成本/（元/tSO2）	1779.0	5718.9	4522.1	4925.2	3168.7	2932	2300
電價(jià)增量元/kW·h	0.0322	0.0389	0.0246	0.0182	0.0180	0.0188	0.0184
操作條件	一般	復(fù)雜	復(fù)雜	一般	簡(jiǎn)便	一般	簡(jiǎn)便
對(duì)環(huán)境的影響	較大	較大	較大	影響海水	無(wú)	較小	無(wú)

　　三、脫硫后的廢水處理
　　脫硫廢水主要是石膏漿液經(jīng)脫水后排出的濾液，排放量約7t/h。脫硫廢水中主要污染因子為氯離子、SS、汞、銅、鉛、鎳、砷、鈣、鎂、鋁、鐵以及氟離子、硫酸根、碳酸根等，水體的pH值較低。脫硫廢水中的雜質(zhì)主要來(lái)自煙氣、脫硫劑（目前濕法脫硫的脫硫劑大多用石灰石）和工藝水。其中，污染成分主要來(lái)自煙氣，而煙氣中的雜質(zhì)又來(lái)源于煤的燃燒。煤中含有包括重金屬在內(nèi)的多種元素，這些元素在燃燒后生成多種化合物，其中氣體化合物會(huì)隨煙氣進(jìn)入脫硫系統(tǒng)，溶解于吸收漿液中。脫硫廢水中的雜質(zhì)主要包括懸浮物、高濃度的亞硫酸鹽、硫酸鹽、氟化物以及重金屬。
　　脫硫后的廢水處理系統(tǒng)包括：水處理系統(tǒng)和污泥處理系統(tǒng)， 其中水處理系統(tǒng)又分為中和、沉降、絮凝、濃縮澄清幾個(gè)工序。