環(huán)境保護與電廠煙氣脫硫技術(shù)1

1、環(huán)境保護與電廠煙氣脫硫技術(shù)蔡 玲（長沙電力職業(yè)技術(shù)動力工程系，湖南長沙 410131）內(nèi)容摘要：火電廠排放的二氧化硫形成的酸雨已嚴重危害人類生存環(huán)境，國家把解決煙氣脫硫問題納入國家大計之中，強制要求火電廠必須安裝煙氣脫硫裝置。文章分析了二氧化硫排放和控制現(xiàn)狀，論述了火電廠煙氣脫硫的各種技術(shù)應(yīng)用及其進展情況。關(guān)鍵詞：大氣污染；二氧化硫；環(huán)境保護；煙氣脫硫Environmental protection and flue gas desulfurization technology in power plantCAI Ling(Changsha Electric Power Professiona

2、l College Power engineeringdepartment ，Changsha 410131）Abstract:Power plant discharges sulfur dioxide and it forms Sour rain. Sour rain has already gravely endangered human being living environment. Resolving flue gas desulfurization problem has been brought into the state plans. The country re

3、quires power plant must assemble flue gas desulfurization devices. This paper analyses current situation of discharging and controlling sulfur dioxide. It discusses the various technology applications and developing condition of flue gas desulfurization in power plant.Keywords: air pollution；sulfur

4、dioxide； environmental protection；flue gas desulfurization1 前言環(huán)境保護是我國的基本國策。隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展與國民環(huán)保意識的提高，人們對大氣質(zhì)量的要求越來越高。我國是一個以煤炭為主要能源的國家，我國煤炭占一次能源消費總量的75，煤在燃燒過程中將產(chǎn)生大量的灰渣、二氧化硫、氮氧化物等污染物。燃煤產(chǎn)生的大氣污染物占污染物排放總量的比例較大，其中二氧化硫占87、氮氧化物占67、一氧化碳占67、煙塵占60。隨著煤炭消費的不斷增長，燃煤排放的二氧化硫連續(xù)多年超過2000萬噸，居世界首位，造成我國酸雨和二氧化硫污染日益嚴重。2006年更達到歷史新高

5、2594.4萬噸,2008年有可能突破2700萬噸，2010年可能是3200萬噸。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(dāng)量濃度之比大致在101。目前我國13的國土面積被酸雨覆蓋，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(qū) 。二氧化硫污染和酸雨的危害面極廣，包括農(nóng)業(yè)、工業(yè)、交通運輸、建筑物、人身健康等諸多方面，造成的經(jīng)濟損失是巨大的。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，每年因酸雨和二氧化硫污染造成的損失高達1100億元。2 電力的發(fā)展與二氧化硫的排放我國的環(huán)境問題（尤其是環(huán)境污染）與經(jīng)濟發(fā)展存在著一定程度的正相關(guān)性。即經(jīng)濟越發(fā)展，對環(huán)境的壓力就越大，環(huán)境問題也越嚴重。經(jīng)濟

6、的快速增長導(dǎo)致電力需求的迅猛增長，今年全社會用電量增長率將在百分之十五左右?！笆濉逼陂g，火電裝機年均增長率為10.5；“十五”以來，火電裝機年均增長12.59；截至2007年底，全國發(fā)電設(shè)備容量達到71822萬千瓦，同比增長15.15，其中火電為55607萬千瓦，同比增長14.93。預(yù)計2010年我國火電裝機規(guī)模將達64000萬千瓦左右。在發(fā)電能源結(jié)構(gòu)中，煤仍然占主導(dǎo)地位，這當(dāng)然要拉動煤炭的需求。煤炭每年增長2億噸，2005年是21億噸，今年24億噸，2010年將達到30億噸。煤炭燃燒是造成大氣污染的主要原因，燃煤電廠更是二氧化硫排放的主要來源。我國二氧化硫排放量的50左右來自火電廠，火力發(fā)

7、電廠作為SO2的主要排放源之一，所面臨的環(huán)保壓力也越來越大，控制住火電廠的污染就算是抓住了二氧化硫污染治理的關(guān)鍵問題。2004年火電行業(yè)二氧化硫排放總量高達1300多萬噸，專家認為只有當(dāng)全國的二氧化硫排放總量控制在1400萬噸左右，我國酸雨污染局面才能被扭轉(zhuǎn)，而現(xiàn)實情況是，光火電廠一類污染源的二氧化硫的排放量就突破了這個數(shù)量級。如果以目前的脫硫比例，“十一五”末期，全國電力的二氧化硫排放總量將超過2000萬噸，到時候電力一個行業(yè)二氧化硫排放量就相當(dāng)于目前全國二氧化硫排放的總量。 3 我國對污染物采取的控制措施我國政府對二氧化硫和酸雨污染十分重視。在近十多年內(nèi)，頒布了一系列有關(guān)燃煤發(fā)電

8、廠SO2污染控制法規(guī)、條例及排放標(biāo)準(zhǔn)。嚴格的法規(guī)和排放標(biāo)準(zhǔn)，是治理SO2污染和控制的重要推動力。 1990年12月，國務(wù)院環(huán)委會第19次會議通過了關(guān)于控制酸雨發(fā)展的意見；1992年國務(wù)院批準(zhǔn)在貴州、長沙等九大城市開展征收工業(yè)燒煤二氧化硫排污費和酸雨結(jié)合防治試點工作。1995年8月，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，規(guī)定在全國劃定酸雨控制區(qū)和二氧化硫控制區(qū)，并在“兩控區(qū)”內(nèi)強化對二氧化硫和酸雨的污染控制。1998年1月，國務(wù)院正式批準(zhǔn)酸雨控制區(qū)和二氧化硫控制區(qū)劃分方案。為了實現(xiàn)兩控區(qū)的控制目標(biāo)，國務(wù)院文件還具體規(guī)定：新建、改造燒煤含硫量大于1%的電廠，必須建設(shè)脫硫的設(shè)施。

9、現(xiàn)有燒煤含硫量大于1%的電廠，要在2010年前分期分批建成脫硫設(shè)施或采取其他相應(yīng)結(jié)果的減排SO2的措施。2003年12月聯(lián)合發(fā)布了新修訂的國家污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB13223-2003火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。新標(biāo)準(zhǔn)分三個階段對不同時期的火電廠建設(shè)項目分別規(guī)定了對應(yīng)的大氣污染物排放控制要求。除提高環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)外，國家也逐步提高了排污的收費，使企業(yè)排污成本增加，從而排污變得不經(jīng)濟。2003年1月通過的排污費征收使用管理條例已從該年的7月1日起開始實施，2007年5月制定了節(jié)能減排綜合性工作方案。目前二氧化硫污染控制方面，實施的經(jīng)濟政策是排污收費制度；結(jié)合電力體制改革開展了環(huán)保折價標(biāo)準(zhǔn)研究；同時，有些省市

10、開展了排污權(quán)交易的試點研究。中國控制二氧化硫排放的任務(wù)仍十分艱巨。國家"十一五"規(guī)劃綱要要求，到2010年，全國主要污染物排放總量要比"十五"期末減少10%，相應(yīng)需要削減二氧化硫排放總量10%以上。尋求解決這一污染措施，是目前及未來相當(dāng)長時間內(nèi)我國環(huán)境保護的重要課題之一。二氧化硫污染控制頗多，諸如關(guān)停污染嚴重的小火電機組、合理布局電廠、改善能源結(jié)構(gòu)、燃煤脫硫等，其中燃煤脫硫有3種方式:一是鍋爐燃燒前脫硫，如潔凈煤技術(shù)；二是燃燒過程中(爐內(nèi))脫硫，如循環(huán)流化床燃燒技術(shù)；三是燃燒后脫硫，即煙氣脫硫技術(shù)。由于燃燒前和爐內(nèi)脫硫的效率較低，難以達到較高的環(huán)保要求，

11、因此目前火電廠，特別是大型火電機組煙氣脫硫，主要采用爐后煙氣脫硫工藝。煙氣脫硫技術(shù)是控制SO2和酸雨危害最有效的手段之一,是控制二氧化硫污染的重要措施，正在受到普遍關(guān)注。4 火電廠煙氣脫硫技術(shù)概述目前，世界上煙氣脫硫技術(shù)的種類達數(shù)百種之多，而按脫硫的方式、產(chǎn)物的處理形式來劃分,電廠煙氣脫硫技術(shù)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(shù)，就是脫硫吸收和產(chǎn)物處理均在干的狀態(tài)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(shè)備腐蝕小等優(yōu)點，但存在脫硫效率低，設(shè)備龐大等問題。 半干法煙氣脫硫技術(shù)是結(jié)合了濕法和干法脫硫的部分特點，吸收劑在濕的狀態(tài)下脫硫，在干燥狀態(tài)

12、下處理脫硫產(chǎn)物。也有在干狀態(tài)下脫硫、在濕狀態(tài)下處理脫硫產(chǎn)物的。濕法脫硫是采用液體吸收劑洗滌SO2煙氣以脫除SO2。常用方法為石灰石/石膏吸收法、鈉堿法、鋁法、催化氧化還原法等，濕法煙氣脫硫技術(shù)以其脫硫效率高、適應(yīng)范圍廣、鈣硫比低、技術(shù)成熟、副產(chǎn)物石膏可做商品出售等優(yōu)點成為世界上占統(tǒng)治地位的煙氣脫硫方法。但由于濕法煙氣脫硫技術(shù)具有投資大、動力消耗大、占地面積大、設(shè)備復(fù)雜、運行費用和技術(shù)要求高、易造成二次污染等缺點?；痣姀S煙氣脫硫工藝選擇應(yīng)遵循經(jīng)濟有效，安全可靠，資源節(jié)約，綜合利用的總原則，因地制宜選取最優(yōu)工藝。我國目前大型火電廠煙氣脫硫主要采用國外應(yīng)用較成熟、業(yè)績較多的濕法(石灰石/石膏法)脫硫

13、工藝。這是一種成熟的煙氣脫硫技術(shù)，它的工作原理是：將石灰石粉加水制成漿液作為吸收劑，泵入吸收塔與煙氣充分接觸混合，煙氣中的二氧化硫與漿液中的碳酸鈣以及從塔下部鼓入的空氣進行氧化反應(yīng)生成硫酸鈣，硫酸鈣達到一定飽和度后，結(jié)晶形成二水石膏。經(jīng)吸收塔排出的石膏漿液經(jīng)濃縮、脫水，使其含水量小于10%，然后用輸送機送至石膏貯倉堆放，脫硫后的煙氣經(jīng)過除霧器除去霧滴，再經(jīng)過換熱器加熱升溫后，由煙囪排入大氣。由于吸收塔內(nèi)吸收劑漿液通過循環(huán)泵反復(fù)循環(huán)與煙氣接觸，吸收劑利用率很高，鈣硫比較低，脫硫效率可大于95% 。5 國內(nèi)外脫硫技術(shù)的應(yīng)用情況隨著環(huán)境問題在全球范圍內(nèi)越來越突出，各國也紛紛加大了環(huán)境治理的力度。在工

14、業(yè)發(fā)達國家，工業(yè)煙氣脫硫裝置的應(yīng)用發(fā)展很快。目前國際上較為成熟的煙氣脫硫技術(shù)包括石灰石-石膏法、海水脫硫法、噴霧干燥法、噴鈣增濕法和電子束法等5種，分別為瑞典ABB、日本三菱重工、日本日立、德國WULF等公司所掌握。日本1970年安裝各類煙氣脫硫裝置不到100套，但到了1987年就達到了500多套，1990年更是達到1800套，處理煙氣量能力為1.7億m3/h。其中火力發(fā)電廠脫硫設(shè)備83套，煙氣處理7000萬m3/h，占全部的41%，每套平均處理能力為84萬m3/h（28萬kW）。其它工業(yè)鍋爐煙氣脫硫設(shè)備640套，每套平均能力約為8萬m3/h，包括電廠鍋爐脫硫在內(nèi)占全部的89%。1800套煙氣

15、脫硫設(shè)備中重油燃料占1600套，燒煤發(fā)電鍋爐煙氣脫硫占38套，其它工業(yè)鍋爐脫硫設(shè)備10套，另外為金屬冶煉、硫酸制造等。另外城市垃圾焚燒爐小規(guī)模煙氣脫硫裝置還有1000套。美國是世界上采用脫硫系統(tǒng)最多的國家。美國早期建造的大約1100個燃煤發(fā)電廠是沒有脫硫設(shè)備的，SO2任其排放，只有少數(shù)燃油火電廠裝有脫硫設(shè)備。自1970年美國大氣清潔法實施以來，為減少大氣污染物排放的總投資達2250億美元，其中多數(shù)是用于火力發(fā)電廠污染控制。1975年至1986年減少發(fā)電廠SO2排放的費用為620億美元，其中煙氣脫硫170億美元，煤炭精制110億美元（發(fā)電用煤的35%是經(jīng)過精制的），高硫煤轉(zhuǎn)化到低硫煤340億美元

16、。火力發(fā)電使用煤的含硫平均值從1975年的2.2%減到1985年1.4%。到1998年止，美國投產(chǎn)了相當(dāng)于裝機容量150 GW的電廠煙氣脫硫裝置。德國至1988年7月已運行的電廠FGD系統(tǒng)共135套，裝機容量為41000MW。我國對煙氣脫硫技術(shù)的研究與開發(fā)，始于70年代。國內(nèi)各科研單位和高等院校都在積極研究與探索，開發(fā)高效、低投資的符合我國國情的工藝技術(shù)。到90年代，已進行了四種煙氣脫硫的試驗研究（活性炭磷銨肥法、旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法、簡易石灰噴霧法和石灰石三相硫化床法的中試規(guī)模）。國內(nèi)“七·五”期間開發(fā)的旋轉(zhuǎn)噴霧干燥，磷銨肥法（PAFP）等脫硫工藝已完成了中試研究，堿式硫酸鋁法

17、，濕式除塵脫硫一體化等技術(shù)也已開始進行工業(yè)性應(yīng)用。近年來我國也加大煙氣脫硫國產(chǎn)化的力度，并已取得了突破性進展。2007年底，我國火電廠煙氣脫硫裝機容量超過2.7億千瓦，約占火電裝機總?cè)萘康?0%。當(dāng)年投運100MW及以上火電機組脫硫裝置1.16億千瓦，比2006年增長14%。2007年排名前20的脫硫公司合同容量占全國總量的90%，投運容量占全國總量的75%，當(dāng)年投運容量占全國總量的81%。與2006年相比，前10名的脫硫公司變化不大，清華同方環(huán)境有限責(zé)任公司、中國大唐集團科技工程有限公司進入前10名。截至2005年底，全國針對火電廠煙氣脫硫的工程公司有100多家。其中，擁有10萬千瓦及以上煙

18、氣脫硫工程總承包業(yè)績的公司將近50家，合同容量超過200萬千瓦的有17家，超過1000萬千瓦的有7家。目前國內(nèi)煙氣脫硫技術(shù)的引進、開發(fā)及實施狀況 ： （1） 北京國電龍源環(huán)保公司引進了德國斯坦米勒公司的全套脫硫技術(shù)，并和該公司承擔(dān)了北京第一熱電廠、杭州半山電廠和重慶電廠三個脫硫示范項目的實施。這些項目是脫硫工程全過程技術(shù)引進，涉及到基本設(shè)計、詳細設(shè)計、設(shè)備采購、組件制作、設(shè)備監(jiān)造、土建和安裝、調(diào)試和驗收。通過消化吸收，總結(jié)經(jīng)驗，公司建立了FGD冷態(tài)試驗基地，自主開發(fā)，開展針對性的研究，具備一年內(nèi)承接多個火電廠脫硫項目的能力。  （2）浙江菲達公司是電除塵器領(lǐng)域的骨

19、干企業(yè)，引進瑞典ABB公司的NID脫硫工藝，完成 了浙江巨州化學(xué)工業(yè)公司自備電廠70 MW機組(中型機組)的脫硫項目，設(shè)備投入運行后，工 作狀況一直相當(dāng)穩(wěn)定。由于公司在煙氣脫硫領(lǐng)域多年，經(jīng)驗豐富，綜合競爭力較強。  （3）福建龍凈環(huán)保公司是我國環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)的重點骨干企業(yè)，位居電除塵器行業(yè)前10強，在煙氣處理（除塵）方面經(jīng)驗豐富，2001年引進了德國魯奇·能捷斯·比曉夫公司脫硫工藝?，F(xiàn)公司主要從事脫硫、除塵設(shè)備的設(shè)計制造、咨詢服務(wù)及工程承包業(yè)務(wù)，承擔(dān)著1999年國債專項資金建設(shè)的燃煤電站煙氣除塵脫硫裝置國產(chǎn)化項目。  （4）武漢凱迪電力公司從德國WULF公司引進RCFBFGD干法煙氣脫硫技術(shù)，生產(chǎn)與單機容量為300 MW以下的電站鍋爐相配套的脫硫裝置，并擁有國內(nèi)第一臺具有全部自主知識產(chǎn)權(quán)的旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法煙氣脫硫試驗裝置。2000年7月19日，凱迪電力等6家單位聯(lián)合組成的武漢市煙氣脫硫環(huán)保產(chǎn)業(yè)基地正式掛牌成立。該公司現(xiàn)已引進濕法脫硫技術(shù)，擴大承接煙氣脫硫領(lǐng)域的范圍。  （5）九龍電力公司主營電力生產(chǎn)及電力技術(shù)服務(wù)。該公司控股的重慶遠達環(huán)保公司進入煙氣脫硫行業(yè)，采用的是日本三菱重工的石灰石-石膏濕法脫硫技術(shù)，組織實施國家計委總投資為165億元的“煙氣脫硫技