電廠脫硫技術概述
摘 要:文章簡要介紹了電廠濕法煙氣脫硫工藝、半干法煙氣脫硫工藝、干法脫硫工藝三種脫硫技術。
根據控制SO2 排放的工藝在煤炭燃燒過程中的位置,可將脫硫技術分為燃燒前、燃燒中和燃燒后三種。燃燒前脫硫主要是選煤、煤氣化、液化和水煤漿技術;燃燒中脫硫指的是低污染燃燒、型煤和流化床燃燒技術;燃燒后脫硫也即所謂的煙氣脫硫技術。煙氣脫硫技術是目前在世界上惟一大規模商業化應用的脫硫方式,其他方法還不能在經濟、技術上與之競爭。
世界各國研究開發和商業應用的煙氣脫硫技術估計超過200 種。按脫硫產物是否回收,煙氣脫硫可分為拋棄法和再生回收法,前者脫硫混合物直接排放,后者將脫硫副產物以硫酸或硫磺等形式回收。按脫硫產物的干濕形態,煙氣脫硫又可分為濕法、半干法和干法工藝。
1 濕法煙氣脫硫工藝
濕法煙氣脫硫工藝絕大多數采用堿性漿液或溶液作吸收劑,其中石灰石或石灰為吸收劑的強制氧化濕式脫硫方式是目前使用最廣泛的脫硫技術。石灰石或石灰洗滌劑與煙氣中SO2 反應,反應產物硫酸鈣在洗滌液中沉淀下來,經分離后即可拋棄,也可以石膏形式回收。目前的系統大多數采用了大處理量洗滌塔,300MW機組可用一個吸收塔,從而節省了投資和運行費用。系統的運行可靠性已達99 % 以上,通過添加有機酸可使脫硫效率提高到95 %以上。其他濕式脫硫工藝包括用鈉基、鎂基、海水和氨作吸收劑,一般用于小型電廠和工業鍋爐。以海水為吸收劑的工藝具有結構簡單、不用投加化學品、投資小和運行費用低等特點。氨洗滌法可達到很高的脫硫效率,副產物硫酸銨和硝酸銨是可出售的化肥。
2 半干法煙氣脫硫工藝
噴霧干燥法屬于半干法脫硫工藝。該工藝于 70 年代初至中期開發成功,第一臺電站噴霧干燥脫硫裝置于1980 年在美國北方電網的河濱電站投入運行,此后該技術在美國和歐洲的燃煤電站實現了商業化。該法利用石灰漿液作吸收劑,以細霧滴噴入反應器,與SO2 邊反應邊干燥,在反應器出口,隨著水分蒸發,形成了干的顆；旌衔。該副產物是硫酸鈣、硫酸鹽、飛灰及未反應的石灰組成的混合物。
噴霧干燥技術在燃用低硫和中硫煤的中小容量機組上應用較多。當用于高硫煤時石灰漿液需要高度濃縮,因而帶來了一系列技術問題,同時由于石灰脫硫劑的成本較高,也影響了其經濟性。但是近年來,燃用高硫煤的機組應用常規旋轉噴霧技術的比例有所增加。噴霧干燥法可脫除70 %～ 95 %的 SO2 ,并有可能提高到98 % ,但副產物的處理和利用一直是個難題。
3 干法脫硫工藝
干法脫硫工藝主要是噴吸收劑工藝。按所用吸收劑不同可分為鈣基和鈉基工藝,吸收劑可以干態、濕潤態或漿液噴入。噴入部位可以為爐膛、省煤器和煙道。當鈣硫比為2 時,干法工藝的脫硫效率可達50 %～70 % ,鈣利用率達50 %。這種方法較適合老電廠改造,因為在電廠排煙流程中不需要增加什么設備,就能達到脫硫目的。
再生工藝有些已具有商業可行性,但尚未被廣泛采用。由于反應后的吸收劑需經加熱和化學反應后重新使用,產物需要回收,因此成本較高,工藝復雜。
SO2/ NOx 聯合脫除工藝多數處于開發階段,只是在一些燃中硫或低硫煤電廠得以商業應用。這類工藝可分為固體吸收/ 再生法,氣固催化法,電子束法,噴堿法,濕式SO2/ NOx 聯合脫除技術等。這里要特別提到的是煙氣循環流化床脫硫工藝。該技術在最近幾年中已有所發展,不但用戶增多,同時單機的煙氣處理能力也比過去增大了很多。該工藝已達到工業化應用的水平,主要是由德國Lurgi 公司、德國Wulff 公司和丹麥F. L. Smith 公司開發的。該工藝流程主要是由吸收劑制備系統、吸收塔吸收系統、吸收劑再循環系統、除塵器以及儀表控制系統等部分組成。鍋爐排出的未處理的煙氣從流化床的底部進入吸收塔。煙氣經過文丘里管后速度加快,并與很細的吸收粉末互相混合。經脫硫后帶有大量固體顆粒的煙氣由吸收塔的頂部排出。排出的煙氣進入吸收劑再循環除塵器中,大部分煙氣中的固體顆粒都被分離出來,然后返回吸收塔中被循環使用。該工藝在德國Solvay 公司的自備電廠和Siersdorf 電廠使用,運行良好。該工藝的主要特點是系統簡單可靠性高、脫硫效率高與濕法相當、占地小,特別適用于電廠的改造。
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