资源描述：
， 啐 国 {； 勰户 铷 j 串 、j 境矧题之一 。 据统计 ， 目前我国酸雨 覆盖面 积 已 占到 中国国土面积的约 4 0 ％，酸雨主 要 前体物二氧化硫 的排 欣趋势在 西欧 和北 美等地 已得到有力控制 ， 而在我国 ， 则仍在 以较快速度增长着 。 1 9 9 5年， 我国二 氧化硫 的排放量达 2 3 7 0万 t ， 已超过美国的 2 1 0 0 万 t 而位居世 界第一 。最近 国内的研究表 明 ，我国二氧化硫的排放绝大 部分沉降 在 我 国大陆境 内，大量 酸性物质 的沉 降已经 导致我国环境酸化 长江 以南酸雨 区域 已 连成一片 ， 并 向长江以北蔓延 全国降水 的 酸度平 均升高 2倍 ～8倍 ，出现 了世 界罕 见的降水 p H年均值低 于 4的地区 。 最近几 年的研究 结果还表明 ，我国酸雨区 内的酸 沉降对农业 、林业和材料破坏造成的经济 损失每年达二百多亿元 ，对人体健康也造 成严重危害。 我国 的酸 雨类型 属硫酸 型 ， S O 与 N O 3 的比值在 41 1 5l 范围内 ，这 主 要与我 国以煤炭 为主的一次能 源消费结 构 有关 1 9 9 5 年为 7 5 ％ 我国用煤的平均含 硫 量为 1 1 2 ％ ，在 其 使 用过 程 中 ，又 有 8 0 ％用于直接燃烧 ，因燃煤而排放 的二氧 化硫 占其 总排 放量的 7 4 ， 6 ％ 1 9 9 4年 。 针对 煤 炭燃 烧 所 造 成 的严 重 环 境 问 题 ，我 国政府根据具体 国情制定 丁相应 的 政策 l 9 9 5年 8月 2 9日， 政 府颁布 了新修 订的 中华人民共和国大气污染 防治法 简称 大气法 ， 与 1 9 8 2 年公布的 大气 法相比，着重强调丁燃煤污染的防治问 题 ，并从单纯煤 的烟尘控制扩大到燃煤产 生的 s Q，N O , 等多因子控 制。为了与其相 适 应 ，国家环保局也正在制定一系列的单 项法规 和标 准 ，如 1 9 9 7年 1月 1日的实施 规定 了 1 9 9 7年 1月 1日以后 蛐最高允许 排 放浓度 表 1 J ，而且各地还有最高允许 排 敬量 的控制。 根 据新标准 ， 对 于新 建的火 电厂 ， 当煤 中台硫量超过 1 ％时 ， 就必须加 装 脱硫设备 才能符台法规要求 此外 ， 目前 在 两省九 市 征收 S f h排 污 费 2 0 0元 吨 s b 的试点工 作也将逐步 推广至酸雨控 制 区和二 氧化硫 污染控制 区 表 】 S O 最高允许排放浓度 m g ／ m I 燃 科 的 古 醢 量 ／ ％ ≤ 】 ． 0 『 ≥ 】 ． 0 最高 值 2 1 0 0 f 1 2 船 日趋严重 的 s 污染形势 、不断严格 的污染排放标准以及环保政策对污染控制 的鼓励等 ，使得在不远的将来我国大规模 地 推 行 s 减 量 化具 备 了必 要 的 外在 条 件。 因此 ， 对 中国国内目前 所拥有的各种燃 煤二氧化硫污染控制技术进行一番分析是 十分必要 的 对于煤 中所含 硫分 及其 燃烧 所产 生的 二氧化硫污染钧的控制 技术 ，可以分为燃 前处理 、燃 烧过程处理 技术和烟气脱硫 三 大 类 。 1燃前 处 理技 术 1 1 动 力煤洗选加工 动力煤洗选加工 可降低灰分 、 硫分 ， 提 高热值 ， 用于电站锅炉可以降低发电煤耗 ， 延长 锅炉及辅 机的寿命 ；用 于工业锅炉和 窑炉 可以提高燃烧 效率 ，同时可 以减 少烟 尘和 SO 排放量 。在煤炭质 量要求严格的 国家 ， 为了控制用煤的灰分和硫 分， 各煤矿 一 般 都配套有 煤洗 选措施。 德 、 法 、 澳、 日等 国用煤人 洗率 都在 9 o ％以上 。在中国 ，原 7 用 及 术 技 洲 一 的 染 污 硫 氧 一一 煤 伽 维普资讯 煤 的 人 洗 率 较 低 ，只 有 2 2 ％ ， 约 2 ． 8 亿 t 煤 ．设 备 容 量 也 只 能 达 到 3 ． 8亿 t { 1 9 9 5 年 。现 阶段 ． 我国的洗 煤主要用于冶金用 煤 ，动力用 煤只是对 含硫量高 的煤才 采用 洗选 ，其人选 比重仅为 6 ． 3 ％左 右。因此 ， 洗选煤的发展在 中国还存在极 大潜力 国 务院 已批准将其列 入 中国洁净煤技术“ 九 五 计划和 2 0 1 0年发展纲要 ， 预计到 2 0 0 0 年 ．我国煤炭人洗 率能提高 到 3 0 ％左右 “ 九五”期间 国内正着重 于研 究解 决大型 选煤 设 备和 自动 检测 技 术 的 可靠 性 等 问 题 ． ． I 2型 煤 加 工 将粉煤加工成型煤 ，比燃烧散煤 节约 能 源 2 0 ％ ～3 0 ％ ，减少 烟 尘 排 放量 4 O ％ ～ ∞ ％ ． 还 能 提 高 锅 炉 出力 1 0 ％ ～3 { ％ ， 加 入 适 量 的 旧硫 剂 后 ．燃 烧 时 崛 尘 和 排 放 都 比燃烧散煤时减少 4 0 ％ ～6 0 ％，针对菝 国城市居民燃料消费状况 ，在煤气 尚未普 及的地区 ，发展固硫型煤代替散煤 的燃烧 可 以 变 城 市 污染 状 况 圈 内 多 年 实 践 已 证 明 ，型 煤 加工 技 术 在 经 济 k是 合理 的 ， 而 且环 境 、 社 会 效 益显 著。 无 沱是 民用型煤还是工业型煤 ， 都存在 着巨大的市场潜力 。 在我 国， 民用型煤加工 已有成熟技 术 ，但工业型煤的发展 比较缓 慢 ，其技术 开发仍处于 分散的低水平重复 状 态 ，对 于其 推广 还 缺 乏 统 一 规 划 和 良好 的组 织管理 。 目前 市场上每吨 【 业型煤价 格 比原煤 高 5 元 ～8 0元 ， 因而用户普遍缺 乏使 用积极 性 总之 ， 如何让工业型煤技术 尽快 而充分地发挥其经 济 、环保和社会效 益还 是 一 个 很 大 的 课题 。 1 ． 3水煤 浆技 术 水煤浆是一 种煤 基液 流态燃料 ，可 以 代油燃烧 由于在水煤 浆的制备 过程中 ， 必 须墨历对煤 的洗选过程 ．因而 采用水煤 浆 燃料后 ．可 以降低 蛐的排 放量 达 8 o ％以 上 我 匡 i 对7 R 煤 浆的制备与燃烧技 术的试 8 - 验 研究开始于 8 o年代初 ， 同世界 上其它 国 家 一样 ，最初 的主要 目的是希望摆脱对进 口石 油的依赖 。国内现有技术已具备 了商 业 化水平 ， 制浆技术达到 国际水平 但是在 电厂锅炉及工业炉窑的试用表 明，水煤浆 燃烧技 术的应 用和 推广 存在较大的经济性 问题 。 根据 我国能源政策 ， 燃油锅炉有逐渐 被取代 的趋势 ． 但对于现有燃油锅炉 ， 只有 当石油 的价 格与水 煤浆 价格 比为 2 ． 2 5时 1 9 9 0年可 比价 ，在经济性 上才合算 目 前 ， 水煤 浆技术在 电厂还很难推广 ， 在工业 窨 炉上 的应用存在一定潜力。 1 4 利用微 生物脱硫技术 利用某些细菌 以硫 化物 为能源 ，并使 硫元素 的存在形态发生改变的性质 ，可以 进行微生物脱硫 。 般用氧化亚铁硫杆蔼 去除煤 中约 占 2 ／ 3的无机硫 F e B1 ， 用硫化 叶菌去除有机硫 ，效率分别可 以达 到 4 0 ％ 和 3 0 ％左 右国 内 已能 分 离 出 可脱 除 有 机 硫 的 微 生 物 ． 脱硫 率 可 达 2 1 ％ ～4 7 ％ ， 而 对 于 黄 铁 矿 的 脱 除 方 法 则 需 要 更 进 一 步 的 改 进 。 微生物法脱硫具有反应条件温和 、 成本 低 、 能耗省 、 无煤流失等优点 ． 是一种很有 前 途 的 方 法 一 2 燃烧 过程 中 的处理技 术 2 ． 1 流化床 燃烧 工艺 F B C 流化床燃烧 脱硫通过向床 { 炉 1 内加入 石 灰 石 或 白 云石 ，在 燃 烧 温 度 8 5 0 ℃ ～ 9 0 0 ℃下 ，石灰石分解产生 氧化钙 ，与烟 气 中存 在 的 s q 发 生 反应 ，达 到 脱硫 的 目 的。因为流化床晟佳操作 温度 范围也正好 是 最有利于 C a C O 3 分 解的温度 范围 ，所 以 流 化床燃 烧 系统 一 般具 有 较 高 的脱 硫效 率 从 6 0年代 以来 ， 我国玺历 了流化床燃 烧工 艺发 展的三个 阶段 第 一阶段致力 于 小、中型的鼓 泡流化床 锅炉 A F B C ， 现今 1 0多个锅炉厂家每年生产 2 0 0余 台这样的 维普资讯 锅 炉 ， 迄今 为止 共有 3 0 0 0余 台第一代 流化 床锅 炉 ，最 大蒸发 量 1 3 O r ／h ，热效率达到 8 3 ％ ～8 6 ％， 脱硫率 8 3 ％ ～9 3 ％ ， 为了进一 步提 高床 内的脱硫 效率 ，采用飞灰循环不 失 为 一 种 行 之 有 效 的方 法 。 第二 阶段 是 从 8 O年代 以来 太力 发展 的常 压循环流化床锅炉 A C F B 1 ， 燃烧效率 达到 9 8 ％ ～9 9 ． 5 ％，脱硫 率达 9 0 ％以上 ． 现 已较多地被用作 电站锅 炉 国 内目前建 成 或在建的 2 2 0 A1 配 5 0 M W 机 组 l 的锅炉 已超 过 l 0台 ， 一台 l 0 O MW 的 A C F B已 于 1 9 9 6年 上 半 年 投 入 运 行 ，四 川 内 江 电 厂 还 从 芬 兰 引 进 了 一台 4 2 0 t ／ h的流 化 床 锅 炉。就经济性而言 ， A C F B的成本基本接近 于粉煤电厂加上烟气脱硫装置的成本 第三阶段 主要研究并发展燃 煤增 压流 化床 P F B C燃气 蒸 汽 联合 循 环 发 电技 术 。 1 9 9 4年 ， 在国内已有一套 3 5 t ／ h的示范 装置投入运 行。国外现 已达到商业验证 阶 段 其主要优点在于发 电效率 比常规蒸汽 电站 高 3 ％ ～4 ％，节煤达 1 0 ％ ～1 5 ％ ，发 电效率 可达 4 6 ％ 以上 ．s 和 N q 排放均 低 于 环 保 部 门 规 定 的 指 标 ， 脱 除 率 可 达 9 9 ％ 装 置所需投 资几乎与 常规蒸汽 电站 相 当 。 目前 ，我国正在研究开发较大规模的 P F B C ， 并计 划于本世 纪内建成 一套 1 5 0 Mw 的 P F B C示 范装置 。 2 2 煤气化联 合循环 系统 f I G C C 在 I G C C系统 中， 煤与气化 剂首先在气 化炉 内反应生 成燃 料气 ，然后送人燃气轮 机系统燃烧 。在气化时 ， 煤 中的硫及氮 、 氯 等分别生成 S ， N ， S ， HC 1 ， 经过常规 的方法 可以脱除至非常 低的水平 。煤气燃 烧后 以高 于 P F B C的烟 气温度 进入 燃气轮 机。 气化炉可采用流化庶气化炉 、 气流床气 化炉 、 固定床气化 炉三类 。 目前 ， I G C C在 国外 已进入商业化示范 阶段 ，预计 2 0 1 0年 左右可进入 实用 阶段 ， 单机规模 达到 3 0 0 “ ～4 0 0 MW，热效率 可 望达到 5 3 ％， 与 A C F 8及 P F B C相比 ， I G C C 的投 资最 大 ，而所得的高效率难 以抵偿其 附加的费用。 因此 ， 今后 降低 总系统的费用 和进一步提高效率 ，使其具有经济吸 引力 是未来 几年内的发展 方 向。我国政府 已把 I G C C及 P F B C共 同列入 “ 2 l 世纪议程” ， 并 计 划于 2 0 0 0年前 在 国 内建成一 座单机 容 量 2 0 0 l W ～4 0 0 MW 的 1 G C C示 范 电 厂 ．． 3 烟气脱硫工艺 F GD 烟 气脱硫 是 目前 世界上 控制燃 煤 S t Y _ 排放应用最广和最有效 的技术 ，经工业化 应用的成熟工艺有 十几种 ，根据脱硫 剂的 类型可分为湿法 、 半干法 、 干法。湿法效率 最高 ，半干法次之 ，而 干法处理废 渣较 方 便 。对于副产物 的处理又有 回收利 用和抛 弃 两 种 。 由于燃煤锅 炉种类的多样性 以及各具 特 点的 自身条件 ．很难找到一种适台 全局 通用的脱硫方 案 ，这就为各种脱硫方法的 争奇 斗艳提供 r广阔 的空间。 我国早 在 7 0年代 就开 始 了这 方 面的 研究工作 ， 几乎与 美国同时起步 ， 涉及各类 方法。但 由于经 济方面 以及缺 乏相应政策 的推动 ， 进 展缓 慢 ， 大部分技术 尚停 留在 中 试甚至小试 阶段 ，仅有 的几项经 过 中试应 用的技术也还未能大范围推 广。 3 ． 1 国内 F G D技术研究发展 状况 3 、 1 、 1 完成 中试或通过鉴定的成熟技 术 1 石灰石 一石膏湿法 早在 7 0年代 中期 ． 上 海闸北 电厂就完成 r 2 5 0 0 N ／h 烟气的 中问试验。 由于当时石膏缺乏销路 ， 未能用于生产 不 过 ， 以其为代 表的各种湿 法洗涤装置得到了较大发展 ，并 占据 r国 内中小型锅炉烟气脱硫 市场 的主流 活性炭 一硫酸法 。“ 六五” 期间 ． 湖 北松木 坪电厂建立 丁规模 5 0 0 0 N ／ h的 中试装 置 。用含碘 0 ． 5 ％的活性炭 吸附浓 9 维普资讯 度为 3 0 0 0 1 0 ～～4 0 0 01 0 的 s 0 2 ， 再水 洗得到 2 0 ％的稀硫酸 ，脱硫率 达到 9 0 ％ 以 上 3 J 磷 铵肥法。 七五” 期间 ， 西安热工 所和 四川 I 环保 所在 四川 I 豆坝 电厂 中试 取得 成 功。 首先用活性炭一次 陈硫得到稀硫 酸 ， 分解 国产磷 灰石 ，再加氨获 得磷 铵并作为 二 次脱 硫 剂 ．所 得 的 溶 液 经 干燥 造 粒 可 得 磷铵复 合肥料。脱硫率达 9 5 ％以 上。所攻 关 报告预测 ， 这是 可 以盈利 的脱硫方案 。 4 1 旋转喷雾半干 法 国家“ 六五 ” 、 “ t 五” 重点 开展 r高硫煤的烟气 脱硫试验研 究 ，并在 四川 内江 白马 电厂建成 厂一套 7 O O O O N m ／ h的旋转 喷雾 半干法脱硫装置 ， 可 连续运转 2 0 0 0 h 。 脱硫 剂采 用石 灰粉 ， 钙硫 比为 】 ． 4时 ， 脱硫率在 8 0 ％以上 。 整套装置 全部采用 国产设备和 仪表 ，1 9 9 1 年通 过 了 国家环保局 鉴定 ，并获得能 源部科技 进步 一 等奖 该技 术在国 内已具备 了设计 2 0万 k W 机组 脱硫装置 的能力 。 5 喷钙脱硫成套技术 “ 七五” 、“ 八 五” 期间 ， 国家环 保局组织 了 “ 喷钙 脱疏成 套技术开发” 的科技攻 关 。 哈尔滨电站设备 成套设计 研究 所等 单位 完成 了该工 艺主要 技术环节 的试验 研究及 2 0 t ／h锅炉的工业 性示 范试验 ， 效果 良好。 此外 ，还 有南 京化工研究 所开 发的碱 式硫酸铝 液体二 氧化硫工 艺 ．浙江省 环保局研制成功 的曾应用于 4 t ／ h ， 6 5 t ／ h ， 1 0 t ／ h工业锅 炉的简易双碱法 ， 以及可以因 地制宜地应用于 中小 锅炉的废碱液 一亚硫 酸钠法 、回收 S 来 太规模生 产硫酸 的亚 钠循环 法等 。 3 ． 1 ． 2 其它 正处于 中试 阶段或 仍 需进一 步完善的技术 1 三相流化床烟 气脱硫。 该技术采用 气液 固三相流化床作为脱硫 塔 ，塔 内设三 层格 栅 ， 其问充填固体球粒 ， 脱硫剂浆液在 塔的上部进行 喷淋。该法属于湿法脱硫 ， 8 o l 0 - 年代 以来 ，武汉永 利电力大学一 直在进行 该技术研究 ，现中试规模 已达到 1 5 O 0 0 ／ h ． 脱硫率能够达到 7 0 ％。 2 多组分粒子流化床半湿 式烟 气脱 硫 一 该技术应用多组分粒子 流化床 ， 有效地 综 合 厂干 、湿式烟气 脱硫和多组 分粒子流 化床的优点 在该系统中 ， 脱硫剂浆液采用 滴淋或简易喷雾方式 ，经 过载 { _丰 流化大颗 粒的中介作 用 ， 与 发生反应 ， 脱硫产物 呈干态粉末 被输送 出反应器 “ 九五” 期问 ， 中科 院广州能 源研究所着手对这一技 术进 行 丁研究 ， 进 展 迅 速 ， 现 已 进 人工 业 化 验证 阶段 。 3 l 3其 它 的烟 气脱硫 试验 近年来 ，国内学者还对一些较有 前途 的烟 气脱 硫 工艺进 行 了一 系列 的 试 验 研 究 ， 主要有简易干法 、 烟道喷浆法、流化床 C u O法 、活性 飞灰 脱硫 以及利用褐煤粉煤 灰 、 碱性造纸废水 ， 试图降低运行成本 的方 法 等 。 3 ． 引进 F G D装置 9 0年代 以来 ，我国引进 了一批国外先 进的成熟技 术 ，为 F ED在我 国的太量推广 积累 了丰富的经验 。 1 9 0年代初重庆珞璜电厂 2 3 6 0 MW 机组引进 日本三菱公司的石灰石 一石膏湿 法脱硫装置 ，处理烟气量2 1 0 8 7 0 0 0 N ／ h ， 脱硫率 9 5 ％。 2 1 9 9 5年山东德州电厂 7 5 t ／h煤粉 锅炉 、1 9 9 7年杭州市钢铁 厂 3 5 t ／链条 炉 l 进 了美 国阿 兰柯 A L ,-t N C O公司的荷电干 吸收剂喷射 法 ， 脱硫 率 6 o ％ 一7 0 ％， 吸收剂 采 用 石 灰 。 3 1 9 9 5 年 ， 山东省黄岛电厂 、 潍纺化 工厂分别 引进 了 日本三菱公 司的简 易喷 干 燥法和简易石灰 一石 膏法 ，其 脱硫 率都 为 7 0 ％ ，处理 烟 量分 别 为 3 0 0 0 0 0 N m] ／ h及 1 0 0 0 0 0 N ／ h 。 4 1 9 9 6年， 太原发电厂引进 日本 日立 维普资讯 公司的小型 高速 平流式 脱硫装置 ，采用石 灰石作为脱 硫剂 ， 处理烟 量 6 O O 0 0 0 1 ／ h ， 脱 硫 率 8 0 ％ l 5 1 9 9 7年 ， 南京 下关 电厂 引进芬兰 I ． v o公 司的一套 炉 内喷钙 增湿 活化脱 硫装 置投运行 ， 处理量 7 9 5 0 0 0 N m 3 ／ h ， 脱硫率 7 5 ％ ， 吸收剂为石 灰石 。 6 J 9 9 7年 ， 成 都 热 电 厂 引 进 r 日本 荏 原制 作 所 的电 子 束 法 脱硫 装 置 ，采用 M 作 为 吸 收剂 ，脱 硫 率 8 O ％ ，处理 量 3 0 0 0 0 ／ h 此外 ，撮近还有上海 四方锅炉厂引进 丹麦的 角管锅炉 喷钙技术 ，用 于 3 5 1 ／h 炉上 ；我国南方的广 州造 纸』 一也正在 着手 实施 3 2 2 0 t ／ h锅 炉烟 气脱硫装置的引进 ， 采 用 A L A ． N C O 公 司 的 荷 电 干 吸 收 剂 喷 射 法 ； 深 圳 西 部 电 厂 2 机 组 【 3 0 0 NW 也 在 酝 酿 国内首家海水姻气脱硫 的示范工程 4 结束 语 世界上 ． 美 、 日、 德等 国早在 8 0 年 代就 控 制 住 了 S 增 长 的 势 头 这 些 国家 F G D 技术的迅猛 发展几乎都在颁 布 新的环境 法规 以后 ， 一般不用 1 0年就在全国普遍配 备 脱硫措 施 ，而且都着重 立足于本国技 行 。 对于动力煤洗选 、 型煤加工 、 煤气化等 燃前处理技 术 ，在脱硫的 同时一般都伴随 着经济性的改善 ， 技术成熟度高 ， 应从长远 的观点在政策上大力加 以提倡 ，并在实际 中进行市场 的引导与规范管理 ， 缓解烟 气脱硫的压力 燃 烧过 程处理技术对于新建锅炉 ，尤 其是各种流化床燃煤 系统 十分有效 。 对于娴 气脱硫 ， 实践证 明， 引进技术固 然很 好 ， 但成本过高 ， 而国产技术存在辅助 系统 配套不足 的问题 ，且多 数还 仅适 用于 中小锅炉 。 从 目前情况看来 ， 我国的烟 气脱 硫应分步进行 J 在现有经济条件下 ， 不 宜追 求过 高的脱硫 效率 。即使脱 硫率 仅为 5 0 ％ ， 也可大幅度地改善酸雨问题 ， 但 因此 却可以使技术大 为简化，从 而大 幅降低投 资成 本。因而 ， 在未来几年之 内， 可 以重 电 考虑开发 简易 、 低成本的脱硫技术 ， 以解决 当前众多锅炉还没有 配套烟气脱硫措施 的 问题 f 2 问题 的最终解决还得 开发适台我 国国情 的、 适合各种燃煤工 艺、 具有较高技 术含量 的脱硫技术 ，以作 为技术储备配套 于新 建 锅 炉 ， 同时 ， 还 要立 法规 定 无 烟 气 脱 地半焦 俗称 蓝炭 的生产 ， 尤其在晋陕蒙 三省交界地带 ，丰富优质 的侏罗纪煤是生 产铁合金焦的理想原料 。由于需求 量不断 增加 ， 在当地机焦生产不足的情况下 ， 出现 r大量土法烧 制和小焦炉 生产的半焦 。这 种生产方式消耗大 、 污染严重 ， 并且废弃的 半焦焦粉既浪 费资源又污染环境 ，估 计每 年仅在陕西榆林地 区这 种废弃物就在 7万 要依法取缔土焦和小焦炉 ，但 由于这种生 产规模小 、 时间场地不固定 ， 且多处于偏僻 的山区 ， 查访工作难度大 ， 在一定 时期 内仍 将存 在。 本文 以治理 这种废弃物为 出发点 ， 结合原料性 质进 行 了制 作活性 炭的研 究 ， 同时在产品质量指 标和孔 隙结构上 与煤 质 炭进行 TX J 比，并 且认为它们有不 同的 活 化 机理 1 I 维普资讯
展开阅读全文
