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我国燃煤锅炉尾气脱硫技术现状

 

    我国由于受到社会经济发展水平等因素的影响,尚未实行大面积的集中供热,燃煤工业锅炉(主要是中小型锅炉)数量多,分布广,污染治理难度大。燃煤电厂锅炉的尾气脱硫工作则受到
投资的限制,同时尾气脱硫技术也有待突破。
 
1、我国中小型燃煤锅炉尾气脱硫技术现状
 
我国现有燃煤工业锅炉40多万台,每年煤炭消耗量为0.4亿吨,是全国煤炭消耗总量的30%,S02的年排放量达到768万吨,已成为我国SO2污染的第二污染源。我国燃煤工业锅炉容
量小,70%以上的是4t/h以下的低压小容量锅炉。针对中小锅炉占全国燃煤锅炉70%的国情,我国在探索中小型燃煤锅炉SOz污染控制的多种途径,如低硫燃料、型煤固硫等技术的同时,针对中小锅炉特点,开发了一批简易尾气脱硫技术。目前这类技术申请的专利已达几十种,应用数百套。简易尾气脱硫除尘技术一般是在各类除尘设备的基础上,采用石灰、冲渣水等碱性浆液为吸收剂,应用水膜除尘、文丘里除尘、旋风除尘的机理和漩流塔、筛板塔、鼓泡塔、喷雾塔吸收等机理相结合同时除尘脱硫。已形成冲击旋风除尘脱硫技术、湿式旋风除尘脱硫技术、麻石水膜除尘脱硫技术、脉冲供电除尘脱硫技术、多管喷雾除尘脱硫技术、喷射鼓泡除尘脱硫技术等在同一设备内进行除尘脱硫的尾气脱硫技术。其共同特点是设备少、流程短、操作简便,一般除尘效率70%~90%,脱硫效率30%~80%。
 
2、我国燃煤电站锅炉尾气脱硫技术现状
 
1995年,我国火电装机容量达1.6亿kW,S02排放量830万吨,约占全国的35%,到2000年火电装机容量达2.2亿kW,其SO:排放量占全国总排放量的50%左右,预计到2010年火电
装机容量3.7kW,其S0:排放量占全国的2/3。由于“九五”期间75%、2000~2010年间90%的煤炭增加量将用于发电,因此,我国的SO2排放总量控制,尤其是酸雨控制区和SO2污染控
制区削减SO2总量的重点应放在燃煤电厂。我国燃煤电厂尾气脱硫的研究始于20世纪70年代初,先后研究了亚纳循环法、催化氧化法、典活性法、石灰石一石膏法、喷雾干燥法和磷铵复肥
法等。但由于经济、技术和环境管理等方面的原因,上述技术不但未得到广泛的推广应用,而且已建的工业规模试验装置部分已停止运行,还有部分装置时开时停。我国燃煤电厂尾气脱硫技术尚有待突破。

为了加快推动我国燃煤电厂锅炉尾气脱硫工作,国家发展计划委员会和科技部会同电力和环保等部门。经过“七五”、“八五”、。九五”攻关研究,自主开发了一些新技术。下面列举了再我国已中试、示范应用或在建的几个有代表性的尾气脱硫技术。

2.1 石灰石-石膏法

国内采用此工艺的电厂主要有:重庆珞璜电厂一期、重庆珞璜电厂二期、太原第一热电厂、重庆电厂、杭州半山电厂、北京第一热电厂、陕西韩城第二电厂等。

传统的湿式石灰石洗涤工艺存在投资大,脱硫产物难以处置等问题,但近年来日本、德国对其作了重大改进。原地强制氧化技术的采用,使其生产出纯度较高的石膏,解决了脱硫产物的利
用问题。工艺系统的简化,使投资及运行费用大大降低,从而使这一工艺在电厂脱硫市场中更具竞争力。该法是目前世界上应用最广泛、技术最成熟的跽排放控制技术。全球大约有124GW
容量发电机组上装设了该工艺装置。

该工艺的特点是原理简单,脱硫效率和吸收剂利用率高(一些机组Ca/S接近1,脱硫效率超过90%),能够适应大容量机组、高浓度SO。含量的烟气条件,可用率高(超过90%),吸收剂价廉易得,副产品石膏具有综合利用的商业价值。

2.2 喷雾干燥法(SDA)

喷雾干燥法(SDA)烟气脱硫是利用喷雾干燥的原理,在对吸收剂进行喷雾干燥的过程中完成对烟气中二氧化硫的脱除。七五”期间,北京市劳动保护科学研究所等在通过开展2 000m3/h烟气量的工艺试验和在引进技术和关键设备的消化吸收基础上,建成了一套处理烟气量为50000m3/h,由国内配套的旋转喷雾干燥烟气脱硫的工业性装置,并连续运行了500h,进行低硫煤烟气脱硫试验。同期,能源部西南电力设计院在四川白马电厂建成了烟气处理量为70 000m3/h的中型试验装置,效果很好。目前这套装置已可直接应用于50MW及以下的机组。20世纪90年代初,山东黄岛电厂100MW烟气脱硫工程是日本政府“绿色援助计划”项目,该项目采用旋转喷雾干燥法,设备运行情况良好。哈尔滨环保制氢公司引进了美国JOY公司的喷雾干燥烟气脱硫设备制造许可证,可为单机容量140MW的电站锅炉提供烟气脱硫设备,使脱硫设备投资降至10%以下,经济上已能承受为喷雾干燥法的推广应用创造了条件。正是喷雾干燥法工艺具有投资较低,占地面积较小的特点,为我国燃煤电厂脱硫工业的发展,特别使老厂设备改造提供了许多有益的经验。

2.3 炉内喷钙加尾部增湿活化法(LIFAC)

此法是芬兰IV0公司和Tampella公司联合开发的LIFAC(Limestone Injection into the Furnace and Activation of Calcium Oxide)工艺,是在炉内喷钙的基础上发展起来的。LIFAC法更适合于目前的小型粉煤电站锅炉。“八五”期间,国家环保局组织了“喷钙脱硫成套技术开发”的攻关研究,在贵州轮胎厂一台20t/h的层燃炉上完成了工业示范工程。1996年,辽宁抚顺电厂引进芬兰的炉内喷钙技术,效果良好。1998年,南京下关电厂引进的芬兰2×125MW的全套设备,并投入运行。1999年,浙江省电力公司的钱清电厂125MW机组引进的LIFAC系统投入运行。国内目前有清华大学、西安热工所和华中理工大学等单位都在积极研究开发这一技术。

2.4 海水脱硫法
 
国内目前采用海水脱硫法的只有深圳西部电厂。该法特点是采用天然海水作为吸收剂,节省吸收剂制备系统,工艺简单,无结垢、堵塞现象,可用率高,元脱硫灰渣生成,脱硫效率高(>90%),燃用高、中、低硫煤均可适用。

2.5 荷电干式喷射法

自1993年CDSI系统介绍到中国以来,已在德州热电厂及杭州钢铁厂自备热电厂上安装了两套CDSI装置,第一套已于1995年下半年投入运行,第二套在1996年底投入运行。此外,广265州造纸厂公司自备电厂和兰州化工乙烯改造工程热电厂的220t/h锅炉、北京电子动力公司供热工程的75t/h锅炉均计划安装CDSI系统。该工艺特点为占地很小,利用现有烟道,投资很少,运行费用低,脱硫效率中等,反应速度快,适用于中、低硫煤锅炉。

2.6 电子束氨法

1999年,日本荏原公司与四JiI省电力局合作,在国家发展技术委员会支持下,在四川成都热电厂建成了30×10‘Ill3/h的试验装置。该方法以高能加速的电子束辐照烟气产生高反应活性的臭氧等,使S02氧化为S03,并加入氨气,生成硫酸铵。该技术的特点是不产生废渣,可达到90%以上的脱硫和80%以上的脱硝率;系统简单,操作方便,过程易于控制;副产品为硫铵和硝铵混合物,可以用作化肥。缺点是投资和运行费用非常高。

2.7  NADS氨-B8法

NADS氨一肥法是一种新的氨法。“九五”期间,华东理工大学在国家发展计划委员会和国家科技部的支持下,提出了NADS氨一肥法,在四川省内江发电总厂建成了10×10‘m3(STP)/h的试验装置,并结合银山化工集团股份有限公司,将烟气中的S02回收,生产了浓度达到98.3%(质量)的浓硫酸和磷铵化肥。该技术将SOz回收生产工业浓硫酸,并可根据不同的具体条件,可联产硫酸铵、磷酸铵或硝酸铵化肥。“十五”期间,NASD氨一肥法计划建成200MW机组,烟气处理量为80×10‘m3(STP)/h的工业化装置。
 
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