煙氣脫硫方案的比較與分析
一、引言
隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速增長，電力工業(yè)已成為經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的主力，而設(shè)備投運(yùn)燃煤產(chǎn)生的煙氣對大氣的污染也越來越嚴(yán)重，怎樣解決燃煤后產(chǎn)生的有害氣體、溶液等物資成為迫切需要。SO2是煙氣中最主要的污染氣體，控制它主要有三個(gè)途徑：(1) 減少煤中的含硫量，即采用低硫煤；(2) 采用清潔煤燃燒技術(shù)，在燃燒階段盡量減少SO2的生成；(3) 煙氣脫硫技術(shù)。而投入煙氣脫硫裝置（簡稱FGD）成為當(dāng)今燃煤鍋爐控制二氧化硫排放的主要措施。
煙氣脫硫(FGD)技術(shù)是目前國際、國內(nèi)應(yīng)用最多的方法。煙氣脫硫方法很多，成熟的技術(shù)主要分為三類：濕法、干法、半干法，另外還有循環(huán)硫化床法、氨法、鎂法、海水脫硫、電子束輻射法等。
以下重點(diǎn)介紹滇東電廠和黃島電廠的煙氣濕法脫硫和海水脫硫的原理、技術(shù)流程、安裝方法等，由此來對比、分析研究脫硫技術(shù)的應(yīng)用。
二、工程概述
石灰石-石膏濕法工藝是當(dāng)今世界各國應(yīng)用最多且最為成熟的工藝。云南滇東發(fā)電廠新建工程4×600MW機(jī)組煙氣脫硫工程，產(chǎn)品由北京博奇電力科技有限公司引進(jìn)日本技術(shù)設(shè)計(jì)，采用濕法煙氣脫硫，吸收系統(tǒng)采用日本技術(shù)鼓泡塔型式，整體布置在引風(fēng)機(jī)出口煙道的后側(cè)，布置緊湊。
GGH框架總高度為44米，煙風(fēng)道有1300噸，GGH本體500噸，鋼結(jié)構(gòu)600噸，吸收塔400噸，進(jìn)口出口煙道支架150噸，在原煙氣進(jìn)口處配備2臺增壓風(fēng)機(jī)，2臺氧化風(fēng)機(jī)、3臺煙氣冷卻泵、4臺大型吸收塔攪拌機(jī)等。
黃島工地2×660MW，5#、6#機(jī)組煙氣海水脫硫系統(tǒng)是采用挪威Alstom公司技術(shù)，采用純海水法工藝方案。整體布置在引風(fēng)機(jī)出口煙道的后側(cè)，其系統(tǒng)煙風(fēng)道重550噸，鋼結(jié)構(gòu)130噸，吸收塔6層，在煙氣擋板門處配備2臺密封風(fēng)機(jī)、1臺電加熱器，2臺海水增壓泵、2臺曝氣風(fēng)機(jī)等。脫硫煙道分別由煙道鋼支架、吸收塔原煙道、凈煙道組成。吸收塔原煙道重192.389噸，布置在引風(fēng)機(jī)與吸收塔之間；凈煙道重279.557噸，布置在吸收塔與煙囪之間。除塵后的鍋爐煙氣從引風(fēng)機(jī)排出后，通過原煙道后進(jìn)入吸收塔通過海水噴淋進(jìn)行脫硫處理，脫硫處理后的煙氣經(jīng)凈煙道，由煙囪排出。
三、技術(shù)原理
濕式石灰石/石灰—石膏法
該工藝采用石灰石或石灰漿液為吸收劑，脫硫副產(chǎn)物為石膏(CaSO4*2H2O)。它包括石灰石輸送系統(tǒng)、吸收劑漿液配制系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)、SO2 吸收系統(tǒng)、煙氣除霧再熱系統(tǒng)、石膏脫水及貯存和石膏拋棄系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)、脫硫控制系統(tǒng)。滇東電廠濕式石灰 /石灰石漿液脫硫系統(tǒng)在運(yùn)行過程中 ,從鍋爐引風(fēng)機(jī)引出的煙氣全部進(jìn)入ＦＧＤ系統(tǒng) ,首先通過德國巴克•杜爾生產(chǎn)的氣氣熱交換器(ＧＧH)對未脫硫煙氣進(jìn)行降溫 ,再自上而下進(jìn)入吸收塔進(jìn)行脫硫反應(yīng) ,完成脫硫后的凈化煙氣經(jīng)溢流槽及兩級除霧后 ,再通過ＧＧH熱交換器的煙氣吸熱側(cè) ,被重新加熱到 88℃以上。煙氣中SO2 的脫除是在吸收塔內(nèi)完成。當(dāng)煙氣中的SO2 在吸收塔填料格柵界面上與吸收劑漿液接觸時(shí) ,借助于氣液兩相濃度梯度 ,通過擴(kuò)散過程把SO2 傳質(zhì)到液相 ,形成H2 SO3 ,并電離成H+、HSO- 3 與SO2-3 ,部分SO2-3 被煙氣中的氧氣氧化形成SO2-4,而漿液中的CaCO3 在低 ｐH值條件下電離的Ca2+與其反應(yīng)形成穩(wěn)定的二水石膏 ,部分SO2-3 先與Ca2+反應(yīng)生成CaSO3 ,然后被煙氣中氧氣，氧化形成石膏，以達(dá)到脫除煙氣中SO2的目的。
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圖一：煙氣濕法脫硫工藝流程圖
海水脫硫工藝
本系統(tǒng)是采用挪威Alstom公司先進(jìn)的海水脫硫技術(shù)。海水脫硫工藝是利用天然海水的堿度達(dá)到脫除煙氣中SO2目的的一種脫硫方法。在脫硫吸收塔內(nèi),大量海水噴淋洗滌進(jìn)入吸收塔內(nèi)的燃煤煙氣,煙氣中的SO2被海水吸收而除去,凈化后的煙氣經(jīng)除霧器除霧后排放。吸收SO2后的海水在曝氣池中與海水混合,曝氣處理,使其中不穩(wěn)定的亞硫酸根被氧化成為穩(wěn)定的硫酸根,并使海水的PH值與COD等指標(biāo)恢復(fù)到海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)后排入大海。
海水本身呈現(xiàn)堿性，具有很強(qiáng)的吸收和中和SO2之類酸性氣體的能力。SO2被吸收在海水中后的最終產(chǎn)物是溶解硫酸鹽，而溶解硫酸鹽就是海水的主要成分之一。
海水吸收煙氣中的SO2是在一次通過的過程中完成的，吸收塔排出的水進(jìn)入海水處理裝置，空氣也被鼓入海水處理裝置，將被吸收的SO2氧化成硫酸鹽離子。經(jīng)處理的海水最終仍流回海洋。
該工藝主要原理如下：
煙氣中的SO2在吸收塔中被海水吸收生成亞硫酸根(SO32－)和氧離子(H＋)：
SO2(氣)→SO2(液)
SO2(液)＋H2O→SO32－＋2H＋
在吸收SO2的海水中通入大量空氣 ，使SO32－與空氣中的氧反應(yīng)生成硫酸根離子(SO42－)：
SO32－＋ O2(氣)→SO42－
同時(shí)，利用海水中的碳酸根和碳酸氫根離子(CO32－、HCO3－)中和氫離子(H＋)使海水pH得以恢復(fù)：
CO32－＋H＋→HCO3－
HCO3－＋H＋→CO2(氣＋液)＋H2O
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圖二：海水脫硫工藝流程圖
四、施工方案、運(yùn)行、工藝特點(diǎn)、環(huán)保、成本控制分析對比
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因此，石灰石濕法工藝是應(yīng)用最廣泛的脫硫方式，但系統(tǒng)復(fù)雜，工作量大，成本高；而海水法煙氣脫硫工藝是純海水煙氣脫硫，環(huán)保綠色，成本較低，但受到地域的限制，只能在靠近海域的電廠設(shè)置。
五、結(jié)束語
濕法煙氣脫硫是當(dāng)今世界上采用的脫硫主導(dǎo)工藝。這種工藝在80年代就已經(jīng)相當(dāng)成熟，運(yùn)行非？煽浚摿蛐矢哌_(dá)95%以上。鈣的利用率高，對煤種的適應(yīng)性好，尤其適用于高硫煤，副產(chǎn)品石膏可以作為建材使用。但它的一次性投資很大(約占總投資的15%～20%)，占地面積較大。
海水脫硫工藝是有一定適用范圍的。首先，海邊電廠才具備海水充足的條件；其次，海水脫硫工藝主要分為SO2吸收和海水水質(zhì)恢復(fù)兩大部分，其中SO2吸收系統(tǒng)能力較大，但水質(zhì)恢復(fù)系統(tǒng)要受SO32－→SO42－轉(zhuǎn)換能力和pH值保證的限制。因此，燃料含硫量應(yīng)控制在1%左右；另外，海水脫硫要求燃料中重金屬元素含量低，除塵器效率高。
海水法火電脫硫工藝具有脫硫率高、可靠性高的特點(diǎn)，同時(shí)可以大大降低火電脫硫建設(shè)和運(yùn)行成本，節(jié)約大量淡水和礦石資源，該技術(shù)如果在沿；痣姀S得到推廣應(yīng)用，將有效減少二氧化硫排放量，減緩我國近年酸雨污染日益嚴(yán)重的趨勢。
參考文獻(xiàn)：
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2、《火力發(fā)電廠煙氣脫硫設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范》（DL/T5196）
3、中國電力出版社電力工程建設(shè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)叢書《機(jī)務(wù)》，中國電力企業(yè)聯(lián)合會、電力建設(shè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)咨詢中心編制
4、挪威Alstom公司技術(shù)說明書
5、山東電建主要施工機(jī)械性能手冊（山東電力二公司編）
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