電廠煙氣脫硫技術及國內脫硫市場的開拓
1 前言
目前，電廠煙氣脫硫已成為人們十分關注的問題，也是我國環境保護十分艱巨的任務之一。筆者根據手頭現有的資料和力所能及的調訪情況，進行綜合整理后，對電廠煙氣脫硫技術和國內脫硫市場的開拓，提出以下一些看法。
2 環境保護與電廠煙氣脫硫技術
我國是一個以煤炭為主要能源的國家，煤炭在我國一次能源的生產和消耗中，一直占70%以上 。隨著國民經濟的發展，我國煤炭消耗量逐年增加。據有關資料介紹，從1990年的0.6億t增加到1996年的13.1億t。然而我國大多數燃用高硫煤的電站沒有脫硫設施，工藝落后，煤耗高；二氧化硫排放量大的中小型電站和工業窯爐還很普遍；到目前為止一些城市的居民爐灶仍燃用散煤。這些情況，導致我國二氧化硫排放量呈逐年增加之勢。我國半數以上的城市在“八五”期間二氧化硫的年日均濃度超過國家二級標準，日均濃度超過國家三級標準，可見我國城市二氧化硫污染相當嚴重 。
大量二氧化硫的排放是我國降水呈酸性的主要原因，降水中硫酸根與硝酸根的當量濃度之比大致在10∶1。我國的酸雨發展迅速，已成為世界上繼北美和歐洲后的第三大酸雨污染的國家和地區 。
我國學者對生態系統最敏感部分——不造成長期危害的酸沉降量最高允許標準，即酸沉降臨界負荷進行了長期的研究，并得出了我國酸沉降臨界負荷分布。由于我國二氧化硫排放量日益增加，許多地區的酸沉降超過生態系統所能承受的臨界負荷。據有關單位研究的結果，到2000年，我國酸沉降超臨界負荷地區將達到260萬km2，占國土面積的27.1%。
二氧化硫污染和酸雨的危害面極廣，包括農業、工業、交通運輸、建筑物、人身健康等諸多方面，造成的經濟損失是巨大的。據有關資料統計，由于酸雨污染所造成的直接經濟損失達到數百億元人民幣。
由于酸雨和二氧化硫對人類環境造成了嚴重的危害，世界各國和世界衛生組織紛紛提出了大氣質量標準，一些發達的工業國家研究開發治理電廠煙氣的技術，并且取得了一些成功的經驗。
1995年8月我國全國人大常委會通過了新修訂的《中華人民共和國大氣污染防治法》，旨在努力實現環境保護目標及總量控制規劃。隨著國民經濟的不斷發展，我國政府于今年再次出臺了《大氣污染防治法》等一系列有關的法律、法規，電廠煙氣脫硫技術正在受到普遍關注，環保產業正在逐步形成。
3 電廠煙氣脫硫技術的一般情況
最早的電廠煙氣脫硫技術是在本世紀初出現的。近二十年來，人們對煙氣的脫硫、脫硝進行了大量的研究。在發達的工業國家，電廠煙氣脫硫裝置的應用發展很快，如日本，1970年安裝各類煙氣脫硫裝置不到100套，但到1998年，建成的大型煙氣脫硫裝置就達到了1400臺套，煙氣處理量達1.3億Nm3/h。美國和西歐一些國家紛紛投入人力、財力研究、開發煙氣脫硫技術，并且形成各自的特點。到1998年，在美、日、德等國已建成數千套煙氣脫硫裝置。通過這些裝置的建設，煙氣脫硫逐漸形成了產業，各國每年用于煙氣脫硫的投資逐漸增加。
我國目前的經濟條件和技術條件還不允許象發達國家那樣投入大量的人力和財力，并且在對二氧化硫的治理方面起步很晚，至今還處于摸索階段，國內一些電廠的煙氣脫硫裝置大部分是國外的技術，或者是試驗性的，且設備處理的煙氣量很小，還不成熟。
目前，世界上煙氣脫硫技術的種類達數百種之多，而按脫硫的方式、產物的處理形式來劃分,電廠煙氣脫硫技術總體上可分為干法、半干法和濕法三大類。
所謂干法煙氣脫硫技術，就是脫硫吸收和產物處理均在干的狀態下進行，具有流程短、無污水廢酸排出、凈化后煙氣溫度高利于煙囪排氣擴散、設備腐蝕小等優點，但存在脫硫效率低，設備龐大等問題。
半干法煙氣脫硫技術是結合了濕法和干法脫硫的部分特點，吸收劑在濕的狀態下脫硫，在干燥狀態下處理脫硫產物。也有在干狀態下脫硫、在濕狀態下處理脫硫產物的。
濕法煙氣脫硫技術是液體或漿狀吸收劑在濕的狀態下脫硫和處理脫硫產物，具有脫硫反應速度快、設備簡單、脫硫效率高等優點，但普遍存在腐蝕嚴重、運行維護費用高及易造成二次污染等問題。
4 幾種較為成熟的脫硫技術
根據有關資料和調訪情況，并結合我國國情，筆者認為以下幾種脫硫技術適合國內引進、推廣和應用。
4.1 石灰石—石膏法
這是一種成熟的煙氣脫硫技術，它用石灰和石灰石漿液除去煙氣中的SO2。這項工藝的關鍵在于控制煙氣流量，漿液的pH值。該項技術的優點是：脫硫效率高(90%以上)、工藝成熟、設備運行可靠；其缺點是：設備腐蝕嚴重、有酸性廢水的二次污染存在、石灰石或石灰耗量大、如果石膏不能利用則需要場地堆放處理、運行費用較高。
目前，在接觸到的幾家外商中，筆者認為日本川崎公司和奧地利能源及環境公司的濕式石灰石—石膏法技術具有工藝成熟、造價較低的特點，比較適合我國國情，有一定的推廣價值。
4.2 NID脫硫技術
ABB公司為了開拓亞洲和東歐地區的新興市場，開發了低投資的煙氣脫硫技術(FGD)——NID技術。采用此種技術不受燃煤中的硫含量多少的限制，脫硫效率可達90%以上，是一項先進的治理電廠煙氣中二氧化硫排放污染的技術。較之其它煙氣脫硫工藝，具有系統結構緊湊、占地面積小、投資費用少(ABB公司總部有關人員到中國東方電氣集團公司介紹NID煙氣脫硫技術時，稱該技術的造價低于濕法石灰—石膏法脫硫技術的1/2)等特點，較適合老的電廠進行技術改造和目前中國的國情 ，且該系統適用于已建項目的改造，另外在不增加投資的情況下，還可以提高除塵效率，排出的凈化煙氣不須再加熱，即可通過已有的煙囪排出，因此，NID脫硫技術的造價比較低，在國內外有著廣闊的市場前景。
4.3 循環流化床反應器脫硫工藝
這種技術是將粉狀的Ca (OH)2和水分分別噴入循環流化床反應器中，吸收劑被增濕活化，并且能充分地循環利用，而大顆粒吸收劑被其余粒子碰撞破碎，為脫硫反應提供更大反應面積。這種工藝的優點是脫硫效率高(93%以上)、造價和運行費用較低、占地面積較小、適合老電廠的改造；其缺點是副產品無用處，要廢棄，增加灰場的面積。
丹麥FLS公司在這項技術的研究、開發方面有著自己的特點，比較適合我國國情，有發展前途 。
4.4 其它脫硫技術
此外，還有一些已在我國境內進行試驗性研究的脫硫技術，這里也列舉幾種如下：
4.4.1 電子束輻照脫硫法
該工藝的基本原理是：根據煙氣中的SO2及NOX的濃度加入微量的氨，然后將混合氣體送入反應器中，經電子束照射，SO2及NOX受電子束的強烈氧化，在很短時間內(約十萬分之一秒)被氧化成硫酸(H2SO4)和硝酸(H2NO3)分子，并與周圍的氨反應生成微細的粉粒(硫酸銨和硝酸銨的混合物)，粉粒經集塵裝置收集后，清潔的氣體排入大氣。
日本荏原制作所目前在成都熱電廠建造的電子束脫硫裝置，用于20萬kW機組，處理的煙氣量為30萬Nm3／h，約占總煙氣量的46%，脫硫效率為80%。該裝置是目前世界上處理煙氣量最大的裝置，且屬于試驗性的，因而該技術還沒有處理大容量煙氣的業績。
電子束脫硫工藝的特點是可以同時脫除煙氣中的SO2及NOX，副產品(硫酸銨和硝酸銨)可以做肥料(用于適宜的土壤)從而降低運行費用。其缺點是造價高，電子束發生裝置運行時會產生對人體有害強度的電離放射線(X線)和臭氧等，操作環境需注意安全防護。
4.4.2 磷銨肥法煙氣脫硫技術
這是國內自行開發的一項脫硫技術，是利用天然磷礦石和氨做原料，在煙氣脫硫過程中直接生成磷銨復合肥料的一種脫硫方法。
“七五”期間，四川豆壩電廠建成了一套煙氣處理量為5000Nm3／h的中試裝置，據有關資料反映，運行情況尚不夠良好。
4.4.3 海水煙氣脫硫工藝
這項技術的基本原理是，海水通常呈堿性，使得海水具有天然的酸堿緩沖能力及吸收SO2的能力，煙氣經海水洗滌后SO2被海水吸收，再經處理后流回到海中。我國廣東西部電廠脫硫采用該工藝，據說國家海洋管理部門和環境保護部門對其是否會造成海水污染問題持保留意見。
4.4.4 爐內噴鈣尾部增濕脫硫技術
這項技術分為兩個主要工藝階段，即爐內噴鈣和爐后增濕活化，也就是將脫硫劑(石灰石)制成粉末，于鍋爐適當位置(一般為850～1150℃)噴入爐內，起到固硫作用；在尾部煙道的適當位置(一般在空氣預熱器和除塵器之間的煙道中)，裝設增濕活化反應器，使爐內末反應的CaO和水合成Ca (OH)2，進一步提高脫硫效率，一般認為可使脫硫效率提高10%～15%。
該技術的優點是占地小、系統簡單、投資和運行費用相對較低、無廢水排放等。缺點是脫硫效率低，只能達到60%～85%。我國南京下關電廠就是引進芬蘭的該項技術。
煙氣脫硫的技術種類非常多，無法也沒有必要一一列舉。這里只是介紹幾種典型并且在我國國內已經進行試驗應用的脫硫工藝。
5 國內市場和脫硫技術國產化問題
如上所述，大氣污染對我國國民經濟造成的損失和影響越來越大，引起了國家和社會的廣泛關注，國家越來越重視對環境污染的控制，并且逐步加大對環境保護的力度。環保產業已經開始在我國國內形成，有可能成為投資熱點和新的經濟增長點。
筆者認為，目前可以針對國內的具體項目，有選擇地引進國外的先進技術，逐步進行消化吸收 ，實現國產化，抓住機遇，積極開拓國內國際兩個市場。
脫硫技術國產化應當達到以下幾個目標：
(1)技術先進可靠。根據分析研究，筆者認為石灰石—石膏法、NID脫硫技術和循環流化床反應器脫硫工藝應是我國引進吸收的首選技術(上面已做了簡要介紹)，并且我們同日本川崎公司、ABB公司、丹麥FLS公司和奧地利能源及環境公司均有良好的接觸，雙方有合作意向。
(2)經濟性。項目的經濟性包括兩個方面：
①建設投資。脫硫裝置的建設投資主要由以下費用組成：
·設備費。包括工藝設備、供配電、暖通、給排水、控制監測儀表等的費用。
·土建工程費。
·安裝工程費。
·建設期資金利息。
②運行/維護費用。運行/維護費用包括：
·原材料費用。如吸收劑(石灰、石灰石、氨等)、工業水(工藝用水和沖渣水)、動力、蒸汽 、燃料等。
·勞動力費用。包括生產人員和管理人員的工資。
·維護費用。即每年檢修或大修費用。
筆者認為，上述推薦的幾種工藝在投資費用和運行費用上都比較低，具有較強的競爭力。
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