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燃煤锅炉脱硫技术与方法浅析 第六图书馆 分析了燃煤所产生SO2的原因及危害,介绍了燃煤锅炉燃烧前、燃烧中和燃烧后各种比较常见的脱硫方式,分析了其优缺点和 适用范围。给出了选用的指导意见。分析了燃煤所产生SO2的原因及危害,介绍了燃煤锅炉燃烧前、燃烧中和燃烧后各种比较 常见的脱硫方式,分析了其优缺点和适用范围。给出了选用的指导意见。燃煤锅炉 脱硫 污染山西能源与节能王广慧 王智广 [1]华北电力大学能源与动力工程学院,河北保定071003 [2]河北唐山新区热电厂,河北丰润0640002007第六图 书馆 第六图书馆 2 0 0 7 年第 1 期 总第 4 4 期 山西董■与节董 S H A N I E N E R G Y A N D C 0 N S E R V A T 1 0 N 2 0 0 7年 3月 出版 燃煤锅炉脱硫技术与方法浅析 王广慧 ， 王智广 1 ． 华北电力大学能源与动力工程学院， 河北保定0 7 1 0 0 3 ； 2 ． 河北唐山新区热电厂， 河北丰润0 6 4 0 0 0 摘要 分析了燃煤所产生 S Ol 的原因及危害， 介绍了燃煤锅炉燃烧前、 燃烧 中和燃烧后各种比较常见 的脱硫方式， 分析了其优缺点和适用范围。 给出了选用的指导意见。 关键词 燃煤锅炉； 脱硫； 污染 中图分类号 T K 2 2 9 ． 6 文献标识码 A 由于我国能源资源特点和经济发展水平的制约， 决定了 以煤炭为主的能源结构在我国将长期存在。 大量燃用煤炭等 化石燃料的结果 ， 使得我国的大气污染十分严重。 【 l 1 1 9 9 7年 ， 我国的二氧化硫排放总量为 2 3 4 6万 t 。二氧化硫排放量的 不断增加， 将对人体健康、 农作物生长和增产、 工业产品的质 量提高以及建筑和文物的保护等诸多方面有很大的危害， 造 成较大的经济损失。为了控制酸雨污染， 进一步推广和发展 烟气脱硫技术尤为重要。脱硫技术和方法大体上可分三大 类 。 即炉前脱硫、 炉内脱硫和烟气脱硫。 1 燃烧前脱硫技术 1 ． 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，实行对路供应的有效方法。 发展煤炭洗选， 是从源头上减少污染的有效措施。选煤技术 分物理法、 化学法和微生物法 3 种。 1 ． 1 ． 1 物理及化 学选煤 法 物理选煤可除去原煤中的部分灰分和黄铁矿硫 ， 是 目 前 我国广泛采用的一种选煤方法。其中跳汰占5 9 ％、 重介质选 煤占2 3 ％、 浮选 占 1 4 ％。化学选煤是借助化学反应使煤中有 用成分富集或除去杂质和有害成分的工艺过程。 机械浮洗法 M F 是目前用得最多的一种炉前脱硫方法。它利用煤和含 无机硫煤密度差分离， 浮选剂用水， 采用跳汰机和摇床联合 作业， 脱硫率 4 o ％一 5 0 ％， 脱灰率 3 0 ％- -4 0 ％。我国煤炭的人 洗率现在已超过 3 0 ％。 1 ． 1 ． 2 微生物脱硫技术 微生物脱硫是把煤粉悬浮在含细菌的气泡液中。细菌产 生的酶促使硫氧化为硫酸盐， 从而达到脱硫的目的。用于脱 除煤中硫化物的微生物种类较多 ， 但主要的种类是氧化亚铁 收稿日期 2 0 0 6 0 7 0 9 作者筒介 王广慧 1 9 7 8 一 ， 女， 河北秦皇岛人， 毕北电力 大学硕士研究生。 硫杆菌和氧化硫杆菌。这一方法具有脱硫反应条件温和、 成 本低、 能耗省、 没有煤流失等优点。当前还应用有浸出法 、 空 气搅拌式浸出法、 表面氧化法等。 1 ． 2 强磁分选I H MS 和微波辐射法I MOD 煤系黄铁矿适合用强磁分离法 H M S 除硫。 煤系黄铁矿 中无机硫呈顺磁性， 而煤质呈逆磁性， 因而可以利用强磁场将 煤中顺磁性的无机硫与反磁性的煤质分离。用超导材料制成 磁选机， 在 2 万高斯磁场下可实现脱硫， 总脱硫率可达4 5 ％。 微波辐射法 MC D 是用一定波长电磁波照射经水、 碱 或 r d ； L 等盐类处理过 5 0 1 0 0℃煤粉 ，能使煤中的 F e _ - s ， C _ s化学键共振裂解，形成游离 S并与 H， 0反应生成 H2 s ， s o , 或含氧、 硫低分子气体从煤中逸出， 脱硫率可达 7 0 ％。 1 ． 3 煤气化技术 煤气化是把经过适当处理的煤送人反应器， 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。煤气化联合循 环发电 I G C C 是目前世界发达国家大力开发的一项高效、 低污染清洁煤发电技术。它不仅能满足 日 趋严格的环保要 求， 而且发电效率可达4 5 ％以上， 极有可能成为 2 1 世纪主要 的洁净发电方式之一。 1 ． 4 水煤浆技术 水煤浆是上世纪 7 O 年代发展起来的一种低污染 、高效 率、 流动性强的代油煤基型流体燃料。它是把灰分很低而挥 发分很高的煤， 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 ，可以像燃料油一样运输贮存和燃 烧。水煤浆可分为高浓度水煤浆 C WM 、 普通浓度水煤浆 C WS 、 煤泥浆 C WS 、 精细水煤浆等。 2 燃烧 中脱硫 2 ． 1 烟气循环流化床脱硫技术 烟气循环流化床脱硫技术是上世纪 8 0年代发展起来的 新一代脱硫技术，由于流化床内的燃烧温度较低 8 5 0 - 9 0 0 ℃ ， 所以可在床层内直接添加石灰石脱硫剂， 在燃烧过程 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 2 2 山西筐漫与节筐 2 0 0 7 年3 月 中完成有效的脱硫。同传统脱硫技术相比， 流化床内脱硫剂 与烟气中 S O 间的反应环境 反应温度、停留时间和传质 等 十分有利于脱硫反应的进行。循环流化床是目前电力行 业中、 小容量发电锅炉的首选炉型之一。 2 ． 2 A G R型脱硫技术 煤中含有有机硫和无机硫两类， 但在煤粉炉的高温燃烧 中， 无机硫能够分解为 S O 。煤在充分燃烧过程中， 所有的可 燃硫都会释放出来， 氧化生成 S O ， 排人大气。 A G 一 2 型脱硫剂 关键是加人一定量的催化剂 ， 改变了传统脱硫剂的物理和化 学特性， 大大提高了脱硫剂吸收S O 的能力。反应式可写为 氧化过程 S O， 里 塑 丝 ． S O， 脱硫剂燃烧分解为 M 的过程 脱硫剂 M, O 硫酸盐化过程 S O2 o M y M, S O4 二 脱硫剂储存在置于锅炉零米的脱硫剂储仓内， 通过空气 将脱硫剂送人锅炉喷射点附近的炉前小料仓内， 给料机均匀 地将脱硫剂提供给压缩空气，喷嘴将脱硫剂啖人炉膛内， 与 烟气充分混合、 分解、 催化， 并与 S O 作用， 生成硫酸盐， 达到 脱硫的目的。A C ． - R型脱硫系统具有投资低， 占地面积小， 运 行成本少， 操作方便灵活和可调节性强等优点。 3 燃烧后脱硫 3 ． 1 循环悬浮式半干法 半干法兼有干法与湿法的一些特点， 是脱硫剂在干燥状 态下脱硫在湿状态下再生 如水洗活性炭再生流程 ， 或者 在湿状态下脱硫在干状态下处理脱硫广 物 如喷雾干燥法 的烟气脱硫技术。特别是在湿状态下脱硫， 在干状态下处理 脱硫产物的半干法， 以其既具有湿法脱硫反应速度快 、 脱硫 效率高的优点 ， 又具有干法无污水废酸排出、 脱硫衍产物易 于处理的好处而受到人们广泛的关注 适斤 j 于3 0 0 Mw燃煤 锅炉机组的烟气脱硫。 3 ． 2 炉 内喷钙尾部增湿活化法 虽然炉内喷钙尾部增湿脱硫的基本 I 艺鄙是将 C a C O 粉 末喷人炉内， ] 脱硫剂在高温下迅速分解产生 C a O， 同时与烟 上接第 2 0页 如上所述在将炉壁减薄的同时采用了 导热性好的高密度硅砖， 使炭化室炉壁的导热率Ⅱ 『 提高至原 焦炉的 1 ． 7倍。 只是相邻燃煤室之间的接合部， 从保护炉体结 构的强度出发未予减薄， 从而保证了预热煤的快速干馏。 5 总体设备的工试 从 1 9 9 8年开始干馏炉的设计 ， 1 9 9 9年起用 2 年时间建成 了工试设备。 其能力如上所述为中试设备的2 0倍和实用机的 1 ／ 2 0 。 只是低温出炉后焦炭的升温改质和熄焦， 已于 1 9 9 4年至 1 9 9 9 年利用现有的干熄焦设备完成了试验，不再纳入此次T 气中的 S 2 反应生成c a S ， 。 由于单纯炉内喷钙脱硫效率往往 不高 在 2 0 ％一 5 0 ％之间 ， 脱硫剂利用率也较低， 因此炉内喷 钙还需与尾部增湿配合以提高脱硫效率。炉内喷钙尾部增湿 活化脱硫工艺系统简单 ， 脱硫费用低， 适用于老锅炉的改造， 但脱硫效率不高， 而且对锅炉燃烧效率和运行有一定影响。 3 ． 3 海水烟气脱硫技术 这是一种投资省、 运行费用低、 易管理的脱硫技术， 适用于 燃煤含硫不高， 并以海水为循环冷却水的电厂。 已投运或工程 建设中的国家有挪威、 西班牙、 印度尼西亚、 委内瑞拉和瑞典。 英 国也计划在大型燃煤电站实施海水脱硫工艺。现已有 2 O 多套 商业运行系统， 烟气处理总量达 6 - 5 8 91 0 6 m 3 ／ h ， 相当于装机容 量2 1 5 0 M W。这是一种符合我国国情并值得在海边电厂试点 的脱硫技术。 ,g i l 西部电厂海水脱硫项目已经投入运行。 3 ． 4 电子束烟气脱硫技术 这是一种由日本开发正在西方国家中试验， 不产生二次 污染并能实现资源综合利用的脱硫技术。它将烟气中的 H 0 和O 离解后生成活性原子， S O ， N O 氧化后喷氨而生成副产 品原料， 其工艺流程简单。并且能同时脱硫、 脱硝， 脱除率分 别为 9 0 ％和 8 0 ％以上 ，而 目前任何一种其他烟气脱硫方法 一 次只能脱除其中一种。 4 结束语 随着人们环境意识的提高和法制观念的增强， 排烟脱硫 技术已逐步被重视， 世界各国都在积极研究开发脱硫新技术 如 利用增压流化床技术、 静电技术等 。因此 ， 我们应该加 强脱硫技术的开发和应用，选择既经济又实用的脱硫技术， 充分降低 S O 排放量， 保护我们生存的环境。 参考文献 [ 1] 张基伟． 国外燃煤电厂烟气脱硫技术综述[ J] ． 中国电 力， 1 9 9 9 ， 7 6 1 - 6 5 ． [ 2 ] 黄小平． 锅炉烟气脱硫技术浅析[ J] ． 石油化工环境保 护， 2 0 0 4 ， 2 4 2 - 4 4 ． [ 3 ] 周一工． 国外大型循环流化床锅炉的发展与问匙[ J ] ． 能源通讯， 1 9 9 9 ， 3 1 2 - 1 6 ． 。 [ 4 ] 毛健雄． 煤的清洁燃烧[ M] ． 北京 科学出版社， 2 0 0 0 ． [ 5 ] 樊泉桂， 阎维平． 锅炉原理 [ M] ． 北京 中国电力出版 社， 2 0 0 4 ． 试。 煤预热处理系统用的主要设备规格均按实用机 1 ／20的 规模选用和参照中试结果设计。干馏炉采用 1 台， 亦按照上 述燃烧最佳化试验的结果， 并考虑今后实用时符合环保要求 的条件设计 ， 炉体形状按炉高、 炉宽用实用机和炉长为实用 机 的 l ／2 ， 即 分 别 为 7 5 m 善 i。 4 h 、 m m Y X m 经 2 0 0 1 年建成并工试后，均达到了以上所述的预定 目 标， 整个项 目经有关部门验收评审合格， 现正积极准备实用 化 [ 程的设计 中。 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆