燃煤电厂脱硫.doc

旋流板塔技术 旋流板塔技术的发展 旋流板塔是浙江大学谭天恩教授为首的研究小组开发的、曾获国家发明奖的一种高效通用型传质设备专利号ZL94210374.2，具有气液流通量大、压降低、操作弹性宽、除尘效率高、不易堵、效率稳定等优点，其综合性能优于目前国内外普遍使用的其它脱硫塔。 旋流板塔自1974年首次用于衢州化工公司碳铵干燥尾气回收氨以来，已广泛用作中小氮肥厂的半水煤气脱硫H2S塔、饱和热水塔，除尘、冷却、冷凝塔等，也用于环保行业脱除烟气和废气中的飞灰、SO2、NOx、H2S及铅、汞蒸汽等，取得了巨大的环境效益和社会效益，获得1978年全国科学大会奖和1984年国家发明奖。至90年代，在国家自然科学基金和省自然科学基金各二次的资助下，以谭天恩教授为首的研究小组又对旋流塔板上的气液运动、传质效率、放大效应等进行了深入的研究，并获得化工部1993年科技进步二等奖、国家教委1996年科技进步三等奖、1999年浙江省环境保护科技进步二等奖。 从80年代前期开始，旋流板塔开始用于小型锅炉的烟气脱硫研究，在实验室的基础上对同时脱硫、除尘、除雾相关的工程性问题进行了深入研究。旋流板塔石灰/石灰石法、以及双碱法、电石渣和废碱液脱硫技术作为实用可靠的脱硫除尘技术，具有投资和运行费用低、操作弹性大、管理和维护方便等特点，现已逐渐推广应用于电力、化工、矿冶、轻工等行业的烟气脱硫除尘和其它工业废气治理。在“九五”期间，浙江大学环境工程研究所承接了国家“九五”重点科技攻关项目，对旋流板塔脱硫除尘一体化技术进行了工艺优化、设备结构优化、防腐耐磨材料、成套化、系列化等方面的研究在工业应用上获得了巨大的成功，并于2000年12月通过国家环保总局召开的国家“九五”重点科技攻关项目“旋流板塔湿法烟气脱硫除尘技术与装备研究”成果鉴定会，鉴定委员会一致认为“该技术与装备达到国际先进水平，建议国家有关部门大力支持和加快该成果的推广和应用”。 旋流板塔工作原理 旋流板塔为圆柱形塔体，塔内根据需要装设各种不同类型的旋流塔板。工作时，烟气由塔底切向进塔，在塔板叶片的导向作用下使烟气旋转上升，并在塔板上将逐板下流的液体喷成雾滴，增大气液间的接触面积；液滴被气流带动旋转，产生的离心力强化气液间的接触，并被甩到塔壁上，然后沿塔壁流下，通过溢流装置到下一层塔板上，再次被气流雾化而进行气液接触。所以，即使在同等液气比的状态下，随着塔内塔板数的增加，其脱硫除尘效率将不断提高；同时，液体在与气体充分接触后又能有效地利用离心力作用进行气液分离避免了雾沫夹带现象，其气液负荷比常用塔板大一倍以上。又因塔板上液层薄、开孔率大而使压降较低，达同样效果时的压降比常用塔板约一半，因此，综合性能优于常用塔板。 由于塔内提供了良好的气液接触条件，气体中的SO2被碱性液体吸收脱硫的效果好；气体中的尘粒也易被水雾粘附而除去，此外，尘粒及雾滴受离心力甩到塔壁后，亦使之被粘附而除去，从而使气流带出塔的尘粒和雾滴很少。旋流板塔上部装有组合除雾装置，减少塔出口烟气带水的危害。 旋流板塔脱硫除尘技术的应用 近年来，浙江大学谭天恩教授为首的科研小组开发的旋流板塔脱硫除尘一体化技术已得到了广泛的应用，是我国自行开发的最为成功的烟气脱硫技术之一。由施耀博士和谭天恩教授负责设计的浙江嘉兴锦江热电有限公司两台130t/h锅炉烟气脱硫除尘一体化工程已稳定运行4年多，各项指标均达到设计要求，经浙江省环境监测中心站监测（设计中无文丘里），平均脱硫、除尘效率分别达到79.9和97.7，全塔压降1035Pa。另外该技术已分别在其它锅炉的脱硫除尘工程中进行了广泛的应用。 脱硫的技术 脱硫的技术大致分以下三大类 湿法脱硫氨法；钠碱法；石灰/石灰石湿式洗涤法；海水脱硫法等。 半干法脱硫循环流化床烟气脱硫技术；喷雾干燥法等； 干法脱硫活性碳吸附法；氧化铜法；催化氧化和还原法等。 我国烟气脱硫技术进展 1 引 言 我国大气污染以煤烟型为主，首要污染物是二氧化硫。 我国二氧化硫年排放量2000万吨以上，居世界首位。主要由 二氧化硫排放所致的硫酸型酸雨污染危害面积达国土面积 30％，全国因此每年损失上千亿元。二氧化硫污染已成为制 约我国经济、社会可持续发展的重要因素，控制二氧化硫污 染势在必行。 烟气脱硫（FlueGasDesulfurization，FGD）是目前世 界上唯一大规模商业化应用的脱硫方式，是控制二氧化硫污 染的主要技术手段。国外烟气脱硫技术研究始于19世纪50年 代。本世纪60年代以来，美国、德国、日本等国开始了对烟 气脱硫技术的大规模研究开发与应用，目前已有数百种烟气 脱硫技术问世，有数千套烟气脱硫装置投入运行。在成功地 控制了二氧化硫污染的同时，各发达国家已形成烟气脱硫相 关环保产业，正进军亚洲和全球的巨大市场。 我国烟气脱硫技术的发展正面临大好机遇与严峻挑战。 本文在概述我国烟气脱硫技术研究、开发和应用现状基础上 抛砖引玉，探讨发展我国烟气脱硫的道路。 2 我国烟气脱硫技术应用现状 2．1 高浓度二氧化硫烟气脱硫技术大规模工业化应用，在 脱硫同时回收大量硫资源 SO2含量高于3％的烟气，通常称为高浓度二氧化硫烟气。 此类烟气可采用钒催化剂接触催化制硫酸等方法脱硫回收利 用硫资源。50年代我国有色金属冶炼等生产过程这类烟气的 脱硫制酸研究即有初步成果。1953年，葫芦岛锌厂首次在国 内建成冶炼烟气脱硫制酸装置。此后，沈阳冶炼厂、富春江 冶炼厂、铜陵有色金属公司、贵溪冶炼厂等企业实现了冶炼 烟气脱硫制酸的工业化。目前，我国有色金属冶炼行业的高 浓度二氧化硫烟气基本上都已采用催化转化法脱硫制酸，不 仅有效地控制了二氧化硫污染，而且使冶炼烟气二氧化硫成 为重要的硫资源，补充了我国缺乏的硫资源，企业也取得较 大经济效益。每年冶炼烟气脱硫制得的硫酸占全国硫酸年产 量10～15％，如1997年冶炼烟气制酸量即达2.78Mt。 2．2 低浓度二氧化硫烟气脱硫技术工业化应用尚处于起步 阶段 SO2含量低于3％的烟气，通常称为低浓度二氧化硫烟气。 我国2亿千瓦机组火电厂锅炉烟气及钢铁、有色、建材等部 门50万台工业锅炉、18万台工业窑炉排放的主要是这类烟气。 由于烟气中的二氧化硫浓度低（一般仅为0.1％～0.5％）， 采用传统的接触法脱硫制酸等方法，技术经济上难度大。目 前我国这类烟气的脱硫技术工业化应用程度还很低，已应用 的主要是引进的国外烟气脱硫装置和中小锅炉简易除尘脱硫 装置。 2．2．1 国外烟气脱硫装置的引进 我国从70年代后期开始从国外引进烟气脱硫装置，已投 入运行的有 1978年，南化公司从日本引进的2160t锅炉烟气的“氨 硫铵法”烟气脱硫装置，设备投资530万美元。 1981年，南京钢铁厂从日本引进的处理烧结烟气 5104Nm3／h的“碱式硫酸铝法”烟气脱硫装置，总投资280 万美元。 1993年，重庆珞璜电厂从日本引进的处理2360MW机组锅 炉烟气的“湿式石灰石石膏法”烟气脱硫装置，设备投资 3660万美元。 1994年，山东黄岛电厂从日本引进的处理100MW电厂锅炉烟 气的“旋转喷雾干燥法”脱硫装置，日本投资36.5亿日元，中 方提供1.5亿元配套。 1996年山西太原第一发电厂从日本引进的简易石灰石石 膏法脱硫装置。 1997年，成都热电厂从日本引进的处理100MW电厂锅炉烟气 的“电子束辐照法”装置，投资1.04亿元。 另外，北京第一热电厂（2410t／h）、重庆（2200MW） 、浙江半山电厂（2125MW）、南京下关电厂（2125MW）、 重庆珞璜电厂二期（2360MW）、深圳西部电厂（300MW）等烟 气脱硫装置也正在建造中。一大批烟气脱硫装置的引进，为我 国烟气脱硫吸收国外先进、成熟的技术奠定了基础。 2．2．2 中小型锅炉简易烟气脱硫技术的应用 针对中小锅炉占全国燃煤锅炉70％的国情，我国在探索中小 型燃煤锅炉二氧化硫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，开发了一批简易烟气脱硫 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 烟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 除尘的机理和旋流塔、筛板塔、鼓泡塔、喷雾塔吸收等机理相结 合同时除尘脱硫。已形成冲激旋风除尘脱硫技术、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 行除尘脱硫的烟气脱硫技术。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％。 2．3 烟气脱硫技术在我国应用的主要问题 我国从70年代开始引进国外烟气脱硫成套装置，但迄今为止， 仅有不到1％装机容量的火力电厂和少数中小型锅炉实施烟气脱硫。 为什么在国外发达国家成功地控制了二氧化硫污染的烟气脱 硫技术在中国发展应用如此缓慢，是中国不需要烟气脱硫技术么 不是。那么，影响中国烟气脱硫技术应用的障碍是什么呢 2．3．1 影响烟气脱硫技术在我国应用的主要障碍之一是脱 硫成本和产物出路问题 由国外引进的烟气脱硫装置，目前存在的主要问题是装置建设 和运行费用高，如我国重庆珞璜电厂2360MW机组锅炉引进日本“ 石灰石石膏法”烟气脱硫装置，装置投资约4000万美元，每年还 需运行费4000万元人民币。脱硫运行成本达1100元／tSO2，装置建 设费用占电厂投资16％。 另一方面，国内外目前应用的主要烟气脱硫技术，无论是国外 引进的“石灰石石膏法”、“旋转喷雾干燥法”，还是国内的简 易脱硫除尘一体化技术，都存在因产物无出路，不得不作为固体废 弃物抛弃的问题。如重庆珞璜电厂一期工程，每年就有25万吨固体 物排放。 “建不起，用不起，还有越来越重的包袱背起”，使国内许多 企业在应用烟气脱硫技术时望而却步。 2．3．2 将国外烟气脱硫技术国产化是发展我国烟气脱硫技术 的重要途径，但并不是唯一道路，应当避免走入“引进引进再引进 ”和盲目照搬国外烟气脱硫技术道路的误区 近年来，我国在发展烟气脱硫技术方面有了较快进展。提倡以 “湿式石灰石石膏法”为主引进国外烟气脱硫技术并通过国产化 制造烟气脱硫装置，降低烟气脱硫装置建设投资，减小脱硫成本的 呼声甚高。我们认为，通过国外先进烟气脱硫技术的国产化来加速 我国烟气脱硫的进程是必要的，但不是唯一的选择。应当避免在烟 气脱硫的发展道路上走入两个误区。 2．3．2．1 避免走入“引进引进再引进”的误区 国内外技术发展的经验告诉我们，发展中国家由于技术落后于 发达国家，往往采取“从国外发达国家购买产品从国外购买引进生 产装置将引进生产装置国产化”的道路。这种一度被认为是提高发 展中国家技术水平的正确道路，有一显著的负效应，它导致发展中 国家的技术陷入“引进引进再引进”的困境，技术水平永远落后于 发达国家半拍、一拍。落后就要陷入被动，就要在技术上经济上受 制于人，在竞争中处于下风。我国烟气脱硫的技术发展能避免走这 样的路吗 2．3．2．2 避免走入盲目照搬国外烟气脱硫技术道路的误区 国外发达国家成功应用烟气脱硫技术解决了各国的二氧化硫污 染问题。但不容否认的是，他们实行的是高投入高消耗解决二氧化 硫污染的模式，烟气脱硫装置投资达150～280美元／Kw，脱硫成本 350～600美元／t.SO2。我国是在人均GNP仅几百美元，只相当于加 拿大1／40，美国1／50，日本1／65的经济条件下面对二氧化硫污 染问题的。我国的经济状况决定了我国不能照搬国外发达国家高投 入高消耗的烟气脱硫模式。 另外，发达国家各自也有自己国情，他们在烟气脱硫技术道路 的选择上，实际上都有自己的特色。如日本、德国主要采用“石灰 石石膏法”脱硫成功，其重要原因是两国都缺乏天然石膏资源， 因此他们把“石灰石石膏法”烟气脱硫副产石膏作为重要石膏资 源，既解决了本国石膏缺乏的问题，又解决了烟气脱硫副产品出路 问题，并相应降低了脱硫成本。而美国天然石膏较为丰富，烟气脱 硫副产石膏无出路，由于美国地域较为宽广，故一般采取抛弃的方 法，每年烟气脱硫产生固体废弃物约三千万吨。而我国人均土地资 源有限，又是一个硫磺等资源缺乏，但天然石膏资源丰富的国家， 因而美、日、德等发达国家脱硫副产物出路的解决方式难以在我国 应用。 2．3．3 在充分利用借鉴国外烟气脱硫经验基础上，走中国 自己的烟气脱硫道路 我们认为，由于我国国情，我国烟气脱硫不能走国外发达国家 高投入高消耗解决问题的道路。国外先进的烟气脱硫技术可以引进， 可以国产化，更重要的是我国应当加强创新，走出“引进引进再引进 ”的困境，探索中国自己的烟气脱硫道路。探索中国烟气脱硫道路 涉及观念创新、技术创新、机制创新等多方面问题。近二十年来， 为探索中国自己的烟气脱硫道路，无数科技工作者和企业、政府各 界人士付出了艰辛努力，已有许多宝贵的建议、经验、成果、教训， 如能认真总结，将可能使我们明确中国烟气脱硫道路的正确方向， 走出自己成功的路。 3 我国烟气脱硫技术研究开发进展 3．1 我国烟气脱硫技术研究开发进展 我国从70年代开始，经过“七.五”、“八.五”、“九.五”攻 关等研究开发，对国际上现有烟气脱硫技术的主要类型都进行了研 究试验，并且自主开发了一些新的技术，其中较典型的成果有 3．1．1 旋转喷雾干燥法（LSDP） 西南电力设计院等单位经过“七.五”攻关，已建成自动化水平 较高、全套设备国产化用于中高硫煤的70000Nm3／h中试装置，应用 于四川内江白马电厂燃煤锅炉烟气处理，烟气中SO2含量0.35％，脱 硫率80％，每年减少SO2排放量3300t。 3．1．2 电子束辐照法（EBAP） 电子束辐照法是利用电子加速器产生的电子束辐照烟气，在有氨 存在的条件下将烟气中SO2和NOx转化成硫铵和硝铵。我国在“七.五” 期间由上海原子核研究所等完成了25Nm3／h的小试，目前中国工程物 理研究院等单位正在建设10000Nm3／h的试验装置。与成都热电厂引进 的30104Nm3／h示范装置的建设运行经验相结合，对我国消化吸收电 子束辐照法技术，必将产生有益作用。 3．1．3 脉冲电晕等离子法（PPCP） 该技术利用高电压脉冲在烟气中电晕放电，使SO2和NOx分子同注 入的NH3反应生成硫铵和硝铵，可实现烟气脱硫脱硝，既具有电子束辐 照法的全部优点，一次性投资更低，因而受到国内外广泛关注。四川 大学进行了400Nm3／h的试验，目前中国工程物理研究院、大连理工大 学等单位正在四川建设20000Nm3／h的试验装置。 3．1．4 磷铵肥法（PAFP） 该法是我国自主开发的一种烟气脱硫技术，其特点是利用天然磷 矿石和氨为原料，在烟气脱硫过程中副产磷铵复合肥料，其工艺由四 部分组成活性炭一级脱硫制稀硫酸；稀硫酸萃取磷矿制磷酸；磷酸 和氨的中和液二级脱硫；料浆浓缩干燥制磷铵复肥。四川省环科院、 四川大学、西安热工所、大连化物所等单位经过“七.五”攻关，在四 川豆坝电厂已完成5000Nm3／h中试，系统总脱硫率＞95％，副产 （N＋P2O5）＞35％的磷铵复合肥料。目前，在该技术基础上，已建成 100000Nm3／h装置。 3．1．5 活性炭纤维法（ACFP） 在“七.五”磷铵肥法烟气脱硫技术攻关同时，四川大学开发了活 性炭纤维脱硫催化剂及烟气脱硫技术，并在“八.五”、“九.五”期 间连续受国家自然科学基金资助进行了有关催化过程机理、反应动力 学等方面基础研究工作。研究结果表明，与传统的粒状活性炭（GAC） 脱硫相比，该技术采用新材料、新设备、新工艺，脱硫率可达95％以 上，单位脱硫剂处理能力高于活性炭脱硫一个数量级以上（一般GAC处 理能力为102Nm3／h.t，而ACF可达104Nm3／h.t）。由于工艺过程简单， 设备少，操作容易，投资和运行成本低，且能在消除SO2污染同时回收 利用硫资源，因而可在电厂锅炉烟气、钢铁厂烧结烟气各种大中型锅 炉和窑炉的烟气SO2污染控制中采用。 另外，我国还在解决“石灰石石膏法”副产石膏的出路方面， 进行了利用石膏制复合肥料的研究，在“氨法”烟气脱硫方面，进行 了利用烟气脱硫副产亚硫铵生产磷铵、硫铵、硝铵等肥料的研究，并 在生物法脱硫、电化学脱硫等多种技术脱硫方面做了大量研究开发工 作。 3．2 高效化、资源化、综合化、经济化是我国烟气脱硫技术发展的 重要方向 我国烟气污染控制技术正在加强创新，试图通过“高效化”、 “资源化”、“综合化”、“经济化”走适合中国国情的道路。通过 燃煤烟气污染控制工艺和装置的“高效化”以减少设备投资和原材料 费用；通过污染控制过程中产物的“资源化”以减少二次污染，同时 用副产品的收益冲抵部分污染控制费用；通过变对现有各种污染物分 别进行单一的处理为“综合化”的脱硫、脱氮、脱碳、除尘的系统优 化的处理也将使燃煤烟气污染控制装置的建造和运行费用大为降低。 通过“高效化”、“资源化”、“综合化”将可能最终实现烟气脱硫 低成本的“经济化”目标。这是目前世界各国烟气净化技术发展的大 势，是烟气脱硫用高新技术取代与改造传统技术的必然选择。我们应 当把握这一大趋势，力争我国烟气脱硫建立在高新技术的高起点上， 充分利用国内外先进技术和方法，使我国烟气脱硫走出自己的道路。 高硫容干法脱硫技术 简介 3018干法脱硫剂是中国科学院大连化学物理研究所独创的干法催化氧化脱硫新技术。该脱硫剂无毒、高效、高硫容。常温操作，无需二次脱硫、脱硫产物为单质硫，环境友好。 本技术具有国际领先水平。1999年，获得中国科学院技术发明二等奖。2001年获得国家技术发明二等奖。 催化剂物性 型号 3018 外观 圆柱状颗粒 粒度（φ1-2mm） ≥ 90 强度 ≥ 85 堆密度 0.68-0.78kg/L 工作硫容 ≥30（随操作条件而定） 操作条件 操作空速 1000-3000 h-1（随净化指标而定） 操作温度 5-50℃ 操作压力 不限 出口硫含量 0.1-20mg/Nm3 适用范围 本技术可以用天然气、石油伴生气、炼厂气、煤制气及其它工业气体中无机硫和有机硫的脱除，也可代替氧化锌预脱硫，并可用于垃圾，废水处理过程尾气的脱硫。 应用情况 本技术自1997年至今，已相继成功地用于中国第一条陕-京天然气输气工程（硫容高达65）、新疆克拉玛依油田伴生气脱硫工程、大庆油田伴生气脱硫工程、中原油田天然气精脱硫工程、化肥企业煤制气脱硫工程等，工程规模24-240万Nm2/天。 煤炭脱硫技术设备与工艺 为响应国家大力发展洁净煤的政策，保护我们赖以生存的地球环境，本公司开发了先进的煤炭脱硫技术，该技术采用重介质旋流器为主要脱硫设备，配以先进合理的工艺流程，脱硫效果好，适合于脱除煤炭中的无机硫，在一定程度上可代替浮选。设备具体参数参见产品介绍网页。欢迎选用。 本公司可提供从煤质分析化验、脱硫可行性研究、选煤厂（脱硫厂）工程设计、选煤脱硫设备制造和成套、安装施工、人员培训、生产调试等一条龙、全方位的工程总承包服务（即“交钥匙工程”）。 煤炭脱硫先进设备之一 有压三产品重介质旋流器 煤炭脱硫先进设备之二 无压三产品重介质旋流器 煤炭脱硫工艺流程之一 大、小直径无压三产品重介质旋流器联合选 煤炭脱硫工艺流程之二 大、小直径有压三产品重介质旋流器联合选 氨法脱硫的发展历史 70年代初，日本与意大利等国开始研制氨法脱硫工艺并相继获得成功。氨法脱硫工艺主体部分属化肥工业范筹，对电力企业而言比较陌生，这是氨法脱硫技术未得到广泛应用的主要因素。随着合成氨工业的不断发展以及厂家对氨法脱硫工艺自身的不断完善和改进，进入90年代后，氨法脱硫工艺渐渐得到了应用。 国外研究氨法脱硫技术的企业主要有美国GE、Marsulex、Pircon、Babcock Wilcox；德国Lentjes Bischoff、Krupp Koppers；日本NKK、IHI、千代田、住友、三菱、荏原；等等。不同工艺的氨法脱硫自20世纪80-90年代开始应用，日本NKK（日本钢管公司）在70年代中期建成了200MW和300MW两套机组，目前已累计运行二十多年。美国GE（通用环境系统公司）于1990年开始建成了多个大型示范装置，规模从50MW至300MW。德国Krupp Koppers（德国克虏伯公司）也于1989年在德国建成65MW示范装置，目前已累计运行十多年。据不完全统计，全世界目前使用氨法脱硫的机组大约在10000MW左右。 但是，氨法脱硫技术长时间存在着气溶胶、氨损、副产品稳定性的问题，加上氨法起步晚、业绩少，这些都是制约氨法在烟气脱硫上推广的因素，一直没有被企业和环保部门完全接受。1995年国家计委和科技部将氨法脱硫技术作为国家重点科技攻关项目并列入“十五“863项目，经过一些科研机构和企业的多年烟法和工业试验，逐渐形成了适合我国国情的氨回收法脱硫技术并树立了工程业绩。目前国内氨法脱硫最大的业绩是镇江江南环保工程建设有限公司在天津碱厂建设的60MW机组氨回收法烟气脱硫装置，该装置的成功应用，彻底解决了困扰氨法脱硫技术在锅炉烟气脱硫工程上使用的难题，为氨法脱硫技术在我国的全面应用拉开了序幕。 我国烟气脱硫技术与应用 我国烟气脱硫控制技术的研究开发始于60年代初，对燃煤电厂、燃煤工业锅炉和冶金废气开展了烟气脱硫工艺研究、设备研制，取得实验室小试和现场中试结果。80年代以来，开展了一系列研究、开发和产业化工作。原国家科委组织了“七五”和“八五”攻关项目，对国际上现有脱硫技术主要方法进行研究和实用性工程装置实验；国家自然科学基金委员会设立课题支持脱硫技术的基础研究，取得了很多成绩。目前我国自行研究开发的烟气脱硫方法，尚处在工业化示范试验阶段。国家科技部在“九五”期间，组织“中小锅炉实用脱硫防尘技术与装备研究及产业化”攻关课题，其中包括针对燃煤电厂烟气脱硫技术，采用脉冲电晕等离子体烟气脱硫新技术研究；与此同时，引进了脱硫技术项目，进行示范规模试验和工业化运行应用。 我国电厂烟气脱硫技术起步于1961年，科研院所和高等院校相继投入研究开发力旦，进行于法、湿法和半干法等等的烟气脱硫的探索研究，国家科技部原国家科委“七五” “八五”和“九五”的脱硫专项支持取得极好进展。但目前我国自行开发的烟气脱硫工程，尚处在小试、中试阶段。工业化、产业化技术不多。 1．旋转喷雾干法烟气脱硫中试 1983年，在四川白马电厂建成了处理烟气量3500Nm3/h小型试验装置基础上，在该电厂进行70000Nm3/h中试装置。经过近一年的调试和2000小时连续运转考查，使用石灰为脱硫剂，处理高硫煤硫含量为3.5烟气，在钙硫比为1.4时脱硫率约为80％。 脱硫剂喷人吸收塔以后，与烟气中SO2发生反应，生成固体灰渣，固体灰渣在塔内下落时不断干燥，最终形成干燥固体粉尘，一部分在塔内分离排出，另一部分随烟气进入电除尘器除去。 工艺流程包括吸收剂制备，吸收剂浆液雾化，接触混合反应，液滴蒸发与SO2吸收和废渣排出。 主要设备 1喷雾机RN10T型，转速1000r/min，雾化浆液10t/h。 2吸收塔φ8m，圆筒体高6m。 3电防尘器双室双电场，有效截面积215.8m，单电场长4.5m。 4引风机Y473NO18D型，转速960r/h，容量143920m3/h，压力3300Pa。 5石灰消化器φ6004500mm，容量3-5t/h。 6湿式球磨机MXQG1500型，φ15003000mm，出力2-7t/h干料。 主要技术问题，高速旋转喷头磨强，影响雾化质量形成结垢，浆液输送泵的耐久性等。 2. 旋转喷雾干法烟气脱硫工艺试验研究 1987年开始，为引进丹麦Niro公司旋转喷雾干法烟气脱硫设备运行积累操作经验，在北京市橡胶六厂6.5t/h锅炉上引出部分烟气，建立处理2000Nm3／h烟气量的试验装置，开展前期工艺试验。 CaOH2浆液的雾化以及与烟气充分混合反应脱硫装民包括干燥吸收塔、高速离心喷算机、气流分布器和终产物收集器。干燥吸收塔直径2m，高5m，高速离心喷雾机转速为1700027200r/min，浆液流率为50kg/h。Ca0H2由生石灰在消化槽制成，烟气入口温度150℃．被处理S02浓度1000-2000ppm。绝热饱和温度值为24.6℃、钙硫比1.21.8时，脱琉串为66-79。 3．湖北松木坪电厂建成5咖KIn3／h烟气水洗再生活性炭脱硫中试 1987年建成，用含碘O.5％的活性炭为脱硫剂，填装在并列的4座填充脱疏塔中，烟气通过脱硫塔时，SO2被活性炭吸附并催化氧化成硫酸。饱和后的脱硫塔用不同浓度的稀硫酸随和水分五级依次洗涤再生，炭中残留的硫酸浓度降至约3左右，然后用蒸汽干燥再投入脱硫运行。第一、二级洗出为20稀硫酸产品，20稀硫酸经浓缩制得70硫酸。最长单塔累计运行时间约2000h，最长的全流程连续运行15天。入口S02浓度大于3000PPm，出口S02浓度小于350Ppm，脱硫率88。 催化活性物碘的流失和稀硫酸浓缩是该法的严重问题、致命弱点，阻碍了扩大应用。 4．四川豆坝电厂5000Nm3/h烟气磷铵肥料脱硫中试 1982年西安热工研究所首先探索本方法，1983年至1985年初热工所与四川环保科研所合作进行3m3/h小试，确定了该法的基本流程。1986年磷铵肥法烟气脱琉被遴选为国家“七五”重点攻关专题，在四川豆坝电厂建成5000Nm3/h中试装置，于1990年底连续运行2000h以上．经国家组织的验收签定确认该法流程合理可行。中试时S02浓度为1600-2700Ppm的烟气，总脱硫效率维持在95，磷矿粉萃取率90，获得有效成分为37的氮磷复台肥料数十吨。 经高效除尘后的烟气含尘浓度200mg／Nm3，经喷水降温调湿后进入4塔并列的新型活性炭脱硫塔组，3塔运行、1塔再生。采用稀硫酸及三级洗涤再生，获得浓度为30左右的硫酸，活性炭脱琉后的烟气进入二级脱硫塔，用磷铵溶液洗涤，净化后的烟气排放，在常规单槽多桨萃取槽中用脱硫制得的琉鞍分解磷矿粉萃取获得的稀磷鞍加氨中和得磷铵，作为二级脱琉的洗涤液。二级脱琉后的肥料桨经氧化、浓缩、干燥，获得固体氮磷复合肥料。 5．喷钙脱硫成套技术与示范工程 在贵阳市贵州轮胎厂一台20t/h层燃炉进行示范。钙粉用水泥罐车运至脱硫装置进粉管处、用气动输送方式经三根进粉管道送至主料斗。主料斗设有粉使测量装置，还设有过滤装置以除去气动输送排气中的粉尘。主料斗设有四个出料口同时出料，经振动电机振动进入二次料斗，然后经加粉器均匀进入到四台混合器中，加粉器由调速电机的转速来控制加粉量。由高压空气鼓风机送来的空气将粉料于四个不同部位喷入锅炉炉膛，在炉内高温作用下，碳酸钙粉炬烧分解成为氧化钙，同时部分氧化钙与烟气中的So反应生成亚硫鞍钙和硫鞍钙；未反应的氧化钙铅随烟气进入文丘里管，文丘里管前端设有一个水雾化喷头，氧化钙粉与水雾滴碰撞，生成CaOH2，进一步与烟气中的SO2反应生成亚硫鞍钙和硫酸钙。颗粒物在水膜除尘器中与飞灰一并除去，脱琉后的烟气经引风机人烟囱排出。 当Ca/S＝1.5时，系统脱硫率达80，钙利用率为53.3，其中包括文丘里管中喷入少量水及水膜除尘等，有20脱硫率。 烟气脱硫技术 一、概况 根据控制SO2排放的工艺在煤炭燃烧过程中的位置，可将脱硫技术分为燃烧前、燃烧中和燃烧后脱硫三种。燃烧前脱硫主要是指选煤、煤气化、液化和水煤浆技术；燃烧中脱硫指的是低污染燃烧、型煤和流化床燃烧技术；燃烧后脱硫也即所谓的烟气脱硫技术。 表1-1 燃煤的主要脱硫技术 燃烧阶段 技术名称 脱硫效率 燃烧前 煤炭洗选技术 4060 煤气化技术 85以上 水煤浆技术 50 燃烧中 型煤加工技术 50 流化床燃烧技术 70 烟气脱硫 湿法 石灰石石灰/石膏法 95以上 简易石灰石石灰/石膏法 7080 海水烟气脱硫 6070 烟气磷铵复肥法（PAFP） 5080 碳酸钠、碳酸镁和氨做吸收剂工艺 6080 半干法 喷雾干燥法（LSD） 7095 干法 吸收剂喷射法 5070 电子法 电子束辐照技术 5070 其它 脱硫除尘一体化技术 4070 二、燃烧前及燃烧中脱硫技术介绍 1、煤炭洗选技术 选煤是除去或减少原煤中所含的硫分、灰分等杂质，并按不同用户对煤质的不同要求，实行对路供应。选煤技术分物理法、化学法和微生物法三种。 目前在我国广泛采用的是物理选煤方法，其中跳汰占59、重介质选煤占23、浮选占14。物理选煤可除去原煤中60的灰分和1/31/2的黄铁矿硫。各种燃煤设备使用品种质量和粒度符合工艺要求的选煤，可提高热效率和可靠性。 1995年，我国共有煤炭洗选能力3.8亿吨，煤炭入洗量为2.8亿吨，占全国煤炭生产量的22，共除去硫分101万吨，相当少排放了202万吨的二氧化硫。但中国选煤生产和技术都比较落后，发展缓慢，近几年煤炭入洗率一直在20左右。 2 、煤气化技术 煤气化是把经过适当处理的煤送入反应器，在一定的温度和压力下，通过气化剂空气或氧和蒸汽以一定的流动方式移动床、流化床或携带床转化成气体。中国的煤气化用途主要分为工业和民用二大类，其中工业用途主要是生产化工合成原料气、燃料气。中国已成功地掌握了年产8万吨合成氨的德士古炉设计、制造及运行技术；燃料气主要用于冶金、建材工业，采用的气化技术有固定床和二段空气气化炉。城市居民用气主要依赖于炼焦副产煤气和煤的气化来实现，我国引进鲁奇气化炉技术成功地完成了产气量160万m3/hr的依兰煤气工程和产气量54万m3/hr的兰州煤气工程。 3、水煤浆技术 水煤浆是70年代发展起来的一种以煤代油的新型燃料。它是把灰分很低而挥发分高的煤，研磨成微细煤粉，按煤水合理的比例，加入分散剂和稳定剂配制而成，可以象燃料油一样运输贮存和燃烧。 生产水煤浆的原料煤，灰分一般小于8，硫分小于5，并且燃烧效率高，烟尘和SO2排放远低于烧原煤；另外，水煤浆燃烧时火焰中心温度比烧煤和烧油低，故氮氧化物的生成量低。目前我国共有六个制浆厂，制浆能力已超过了年产60万吨。至今已成功地完成了20t/hr、35t/hr工业锅炉、轧钢加热窑炉的应用工作，230t/hr电站锅炉应用水煤浆工程也已进行调试和试生产。 4、 型煤加工技术 型煤加工是用粉煤或低品位煤制成具有一定强度和形状的煤制品，可分为民用型煤和工业型煤两类。前者有煤球和蜂窝煤，后者包括用于工业锅炉、窑炉和蒸汽车的型煤。型煤加工一般需加粘结剂和固硫剂，以提高成型率和在燃烧中固硫。 型煤的固硫率一般在50左右，并可节煤和减少烟尘排放。我国近十几年来对工业型煤固硫技术开展了大规模的研究工作，相继在重庆、洛阳、贵阳、北京、太原等地建设了工业型煤厂；集中成型基础上开发的集中配煤、炉前成型技术已在兰州、北京、天津等地部分推广。目前工业型煤的生产总能力达550万吨，较多的是用于中小锅炉上。 5、 流化床燃烧技术 流化床燃烧是把煤和吸附剂石灰石加入燃烧室的床层中，从炉底鼓风使床层悬浮，进行流化燃烧。循环流化床锅炉由于湍流混合充分，燃烧效率可达8590，而层燃炉只有70；在加入石灰石的钙硫比达2.0时脱硫率可达70。较低的燃烧温度使NOx生成量大大减少，其排放比层燃炉少70以上。 近年来，电厂循环流化床锅炉有很大发展，目前国外已有240台在运行，总容量约10GW，最大单机容量达250MW。 我国自六十年代初开始研究和开发循环流化床燃烧锅炉，已经历了四个阶段第一阶段，研究开发中小型流化床工业锅炉，目前全国在用量达3000多台；第二阶段，研究开发电站用循环流化床锅炉，目前我国已有大约68MW机组在正常运行；第三阶段，研制煤气与蒸汽联产的锅炉，1994年我国投入运行了一台35t/hr的示范锅炉；第四阶段，研制以流化床气化和燃烧为基础的燃气蒸汽联合循环发电技术，目前已在徐州贾旺电厂进行示范。我国CFB锅炉在使用时绝大多数还未加脱硫剂。 三、烟气脱硫技术FGD 表1-2 脱硫技术应用情况 类 别 脱硫率（） 主要特点 缺 点 适用范围 湿法 钠吸收法 废弃法 ≥95 是所有烟气脱硫方法最经济者 未能回收硫资源，且造成二次污染 日、美等国用于火力发电厂 直接利用法 ≥95 吸收SO2后的吸收液NaSO3得以利用 多用于造纸、纺织、食品工业等 回收亚硫酸钠、硫酸钠法 9095 流程简单，操作方便，副产品得以利用 投资高于废弃法 多用于燃油锅炉、硫酸厂尾气 韦尔曼-洛德法 9095 流程简单，投资费用较低，回收SO2纯度高 目前产品亚硫酸钠需求量有限 硫酸尾气及有色冶炼烟气脱硫 双碱法 9095 可得纯度高的石膏、设备不易堵塞、结垢 碱耗量大，脱硫费用高 多用于大中型燃煤锅炉 碱性硫酸钠-石膏法 9899 流程简单，操作方便，原料价廉可得优质石膏 吸收液再生困难 该工艺在日本应用较多 氨吸收法 氨-酸法 9095 流程简单、技术最成熟、投资省 耗氨、耗酸量大 我国最早应用于冶炼烟气脱硫 二段氨-酸法 9598 流程简单、技术成熟、硫回收率高 我国多用于中小型硫酸厂、冶炼厂 亚胺法 9098 不耗酸、气、压缩空气、流程简单，投资省 产生白色烟雾，溶液对设备有腐蚀作用 用于硫酸厂、有色冶炼厂烟气脱硫 氨-石膏法 9095 可得结晶良好的石膏产品 耗氨量大、产生白色烟雾 多用于钢厂，可用于一般锅炉烟气脱硫 石灰石或石灰乳吸收法 生成物废弃法 7090 流程简单、投资省、见效快 未能回收硫资源，易造成二次污染 国内外应用于一般锅炉烟气脱硫 石灰、石灰石-石膏法 7090 原料便宜来源方便，可得石膏产品 石膏结晶堵塞设备，操作费用高 日本等多用于火力发电厂 稀硫酸催化氧化法 9098 流程简单、无堵塞磨损问题、运转费用低可得副产品石膏和稀硫酸 多用于有稀硫酸或石膏用户者或无适当吸收剂的工厂 氧化镁法 ≥90 吸收剂便宜、吸收效率比石灰、石灰石-石膏法高，堵塞结垢问题小，可回收资源 多用于大中型火力发电厂及集中供热锅炉烟气脱硫 干法 活性氧化锰吸收法 ≥90 吸收剂不易失去活性、再生温度低，无需加温可得副产品硫铵 活性炭吸附法 ≥90 操作简单，运行可靠、可得副产品稀硫酸 设备装置庞大，占地面积大投资费用高、动力消耗大 适用于对单转化制酸流程的硫酸厂尾气脱硫 1、石灰石石灰/石膏法 在现有的电厂烟气脱硫工艺中，湿式石灰石石灰洗涤工艺技术最为成熟，运行也最可靠，吸收剂利用率高，一般Ca/S等于1.2时，脱