燃煤电厂锅炉烟气湿法脱硫技术的现状与展望

作者:吕雪飞;甘树坤;吕颖; 刊名:吉林化工学院学报 上传者:蒋文卓

【摘要】燃煤锅炉烟气脱硫是控制大气污染排放,有效预防酸雨的重要措施.目前国内外研究开发的烟气脱硫技术达200多种,其中湿法烟气脱硫技术因工艺成熟、效率高被燃煤锅炉广泛应用.分析了常用的两种方法,即石膏法脱硫(以废制废)与氨法脱硫(以废制用)的技术工艺现状,并对存在的问题进行了探讨.

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近年来,世界各国在燃煤烟气脱硫方面均取得很大进展.美国、日本等发达国家在21世纪前已基本完成烟气脱硫.随着我国经济快速发展,使得SO2的排放量也在不断增加.为控制大气污染物的排放,减少雾霾,提高人们的生活质量,国家提出超低排放,即火电厂燃煤锅炉在发电运行,末端治理等过程中,采用多种污染物高效协同脱除集成系统技术,使其大气污染物排放浓度基本符合燃气机组排放限值,即烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度(基准含氧量6%)分别不超5、35和50 mg/m3,比《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)中规定的燃煤锅炉重点地区特别排放限值分别下降75%、30%和50%,是燃煤发电机组清洁生产水平的新标杆[1-3]. 1 湿法脱硫工艺及特点 湿法脱除烟气中的SO2的工艺很多,大部分在20世纪70年代初由美国和日本开发,多用于处理炼油厂和锅炉的加热炉烟气.湿法烟气脱硫技术的最大优点是脱硫率高达95%,运行可靠性高,操作简单,SO2吨处理成本低.世界各国现有的烟气脱硫技术中,湿法脱硫技术约占85%左右,我国燃煤锅炉烟气脱硫常用的两种方法即石灰石-石膏法与氨法脱硫. 1.1 石灰石-石膏法 石灰石-石膏法又称湿法钙法.采用石灰石或石灰浆液吸收烟气中的 SO2,副产为石膏.石膏作为脱硫产物以固体形式排出,经过脱硫产物处理后可循环利用.根据脱硫产物是否回收,可分为抛弃法、回收法和双循环湿式法,该技术又可称以废制废技术,工艺流程如图1所示. 石膏法主要包括两个化学反应过程:(1)吸收过程,即二氧化硫吸水成亚硫酸根离子,与石灰石溶解过程形成的钙离子发生反应生成亚硫酸钙;(2)强制氧化,即通过加入过量氧气与生成的亚硫酸钙进一步反应,生成两水硫酸钙(石膏),总反应如式(1)~(2)所示[4]: 吸收反应: 氧化反应: 湿法钙法的技术特点是整个脱硫系统位于烟道的末端,即除尘系统之后;吸附剂和脱硫生成物均为湿态,脱硫过程在溶液中进行.钙法的试剂费用相对比较低廉,但固体产物量大、吸收效率低、装置投资大、占地规模大、故障率高,并且过程会有废水排放、配套安装建设废水处理系统及易造成管路系统容易结垢.目前,湿法钙法在锅炉脱硝应用市场的占有率80%以上. 1.2 氨法脱硫 氨法烟气脱硫,简称氨法,是以氨基物质作吸收剂脱除烟气中的SO2并回收副产物(如硫酸铵等)的湿式烟气脱硫工艺,一般采用废氨水或液氨作为吸收剂,氨法烟气脱硫技术是世界上商业化应用的脱硫方法之一.该工艺既可高效脱硫又可以部分脱除烟气中的氮氧化物,副产物为硫酸铵可作为化肥,从而实现资源回收利用,是控制酸雨和二氧化硫污染最为有效和环保的湿法烟气脱硫技术,工艺流程图如图2所示. 氨法主要包括两个基本的化学反应过程:吸收,SO2被吸收形成亚硫酸铵;氧化,亚硫酸铵被氧化成硫酸铵.反应方程式如式(3)~(6)所示[ 5]: 吸收反应: 氧化反应: 氨法脱硫特点是液气反应,接触面积大,反应动力强,脱硫效率高,可达98%以上;烟气条件适应性强,可以实现气量及浓度的较大幅度波动;脱硫剂来源稳定,对有合成氨和焦化制气的企业可实现以废治用;脱硫副产物应用市场大、附加值高、技术成熟、运行可靠、运行费用低;无废水、废渣及CO2排放的二次污染;无须设置废水、废渣处理处置单元、处理烟气塔顶直排、无须单独设置湿烟囱或砼防腐处理、投资省[6,7]. 2 工艺分析对比及探讨 燃煤电厂锅炉烟气脱硫方面,目前技术较为成熟,在燃煤电厂烟气脱硫中有一定应用业绩的脱硫工艺主要有钙祛湿法脱硫、氨法

参考文献

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