我國(guó)燃煤電廠排放的二氧化硫占全國(guó)二氧化硫總排放量約50%,預(yù)計(jì)2010年電廠二氧化硫排放量占總排放量的三分之二,因此我國(guó)的二氧化硫總量控制重點(diǎn)是燃煤電廠。近年來(lái),國(guó)內(nèi)外燃煤電廠脫硫技術(shù)取得較大發(fā)展,把這些新技術(shù)介紹如下。
控制燃煤電廠污染大氣途經(jīng)有三種,即燃燒前控制、燃燒中控制和燃燒后控制。
1、 燃燒前脫硫技術(shù)
以前燃燒前脫硫是采用物理、化學(xué)或生物方法將煤中硫脫除,工藝投資大、成本高,尚未積極推廣應(yīng)用。近幾年隨科學(xué)技術(shù)發(fā)展,人們提出要從源頭控制二氧化硫,主要方法是洗煤和集成煤氣聯(lián)合循環(huán)技術(shù)(IGCC)。
1998年1月,國(guó)務(wù)院在"關(guān)于酸雨控制區(qū)和二氧化硫污染控制區(qū)有關(guān)問(wèn)題的批復(fù)"中提出禁止新建煤層含硫份大于3%的礦井,同時(shí),對(duì)已建成的生產(chǎn)煤層含硫份大于3%的礦井,逐步實(shí)行限產(chǎn)或關(guān)停。新建、改造含硫份大于1.5%的煤礦,應(yīng)當(dāng)配套建設(shè)相應(yīng)規(guī)模的煤碳詵選設(shè)施。這就是說(shuō)高硫煤禁止開(kāi)采,中硫礦必須詵選,這是從源頭解決脫硫問(wèn)題,可有效控制二氧化硫。發(fā)達(dá)國(guó)家80%-90%的煤炭都經(jīng)詵選,一方面脫掉煤中硫,另一方面提高資源利用,減少運(yùn)輸量。我國(guó)一年生產(chǎn)的12億噸煤炭中僅22%-25%經(jīng)過(guò)詵選,為了控制二氧化硫,國(guó)家應(yīng)全力支持煤礦建設(shè)詵煤廠,同時(shí)要促使用戶(hù)用詵精煤代替原煤,減少燃煤電廠對(duì)周?chē)h(huán)境的污染。
20世紀(jì)未開(kāi)發(fā)的集成煤氣聯(lián)合循環(huán)技術(shù),將煤氣化,然后煤氣燃燒推動(dòng)燃?xì)馔钙竭M(jìn)行發(fā)電。這種技術(shù)優(yōu)點(diǎn):熱效率高,煤中硫可脫掉98%,二氧化碳可以回收,產(chǎn)生固渣很少,同時(shí)技術(shù)上成熟,可以大規(guī)模生產(chǎn)(裝置可達(dá)30萬(wàn)kW規(guī)模),發(fā)電成本與常規(guī)粉煤蒸汽鍋爐差不多。只是投資貴一些。因脫硫效果好是發(fā)展方向,美國(guó)的Wabasb Rcver和Tampa、荷蘭的Demkolec、西班牙的Paertolfano等。已建成4座大型IGCC電站,分別采用水煤漿加壓氣化和干粉進(jìn)料加壓噴流床氣化技術(shù),裝置規(guī)模在25-30kW。
我國(guó)浙江大學(xué)岑可清萊入提高的多聯(lián)產(chǎn)煤綜合利用系統(tǒng)是一個(gè)獨(dú)創(chuàng)的熱力循環(huán)系統(tǒng),它將煤的氣化爐和粉煤燃燒鍋爐聯(lián)合組成一套流化床循環(huán)系統(tǒng),其鍋爐燃燒效率可達(dá)88%,并用蒸汽透平取代燃?xì)馔钙?,是一?xiàng)煤清潔生產(chǎn)工藝。
2、 燃燒中脫硫技術(shù)
燃燒中脫硫是指燃燒與脫硫同時(shí)進(jìn)行。它除了脫硫減少二氧化硫排放,還能提高熱效率,降低燃料消耗,目前比較成熟有硫化床燃燒脫硫技術(shù)和爐內(nèi)噴鈣技術(shù)。
流化床燃燒脫硫技術(shù)分循環(huán)流化床燃燒技術(shù)(CFBC)和增壓流化床燃燒技術(shù)(PFBC)。CFBC是將煤從吸附床加入燃燒室的床層,在常壓下從爐底鼓風(fēng)成流化燃燒,增壓流化床原理與常壓流化床類(lèi)似,只是燃燒室內(nèi)壓力為8-15個(gè)大氣壓。爐內(nèi)噴鈣技術(shù)工藝簡(jiǎn)單、費(fèi)用低,脫硫率高。這兩項(xiàng)技術(shù)近幾年在不斷改進(jìn),正愈來(lái)愈受到重視。日本,西歐和美國(guó)新建電廠在控制二氧化硫和氮氧化物污染物方面都選擇上述技術(shù)。我國(guó)流化床燃燒技術(shù)研究已取得較大進(jìn)展,有待于國(guó)產(chǎn)化成熟后推廣應(yīng)用。
中國(guó)科學(xué)院研究員朱雪芳發(fā)明一種"凈化燃燒、一爐兩用"新技術(shù),在燃煤中添加適當(dāng)比例的"AMC"摻燒劑,可在燃燒過(guò)程中將煤灰全部直接轉(zhuǎn) 化為優(yōu)質(zhì)水泥熟料,并將煤中的硫固結(jié)到水泥產(chǎn)品中。這項(xiàng)技術(shù)曾在吉林熱電廠完成連續(xù)運(yùn)行72小時(shí)的工業(yè)化試驗(yàn),并在河南省孟莊電廠建成一條示范生產(chǎn)線,完成了連續(xù)240小時(shí)的運(yùn)行試驗(yàn)。經(jīng)專(zhuān)家們鑒定,一致認(rèn)為這是一項(xiàng)領(lǐng)先世界的獨(dú)創(chuàng)性成果,中科院已向美國(guó)、德國(guó)、加拿大、法國(guó)等25個(gè)國(guó)家和地區(qū)中請(qǐng)了發(fā)明專(zhuān)利,國(guó)內(nèi)也有100多家企業(yè)要求合作開(kāi)發(fā)應(yīng)用。
3、 燃燒后脫硫技術(shù)
燃燒后脫硫技術(shù)是指對(duì)燃燒裝置排出的煙氣脫去二氧化硫的技術(shù)。這類(lèi)方法很多,國(guó)際上一些發(fā)達(dá)國(guó)家積極開(kāi)展煙氣脫硫新技術(shù),該技術(shù)脫硫率高,運(yùn)行可靠,便于工業(yè)化。隨著技術(shù)發(fā)展,脫硫裝置的費(fèi)用不斷降低,工藝日益完善,占地減少,成為先進(jìn)、高效、低價(jià)的脫硫技術(shù)。據(jù)B &W公司介紹,目前濕法脫硫裝置的費(fèi)用只有10年前的1/2-1/3,故煙氣脫硫技術(shù)被廣泛應(yīng)用。
3.1濕法脫硫技術(shù)
一些發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)發(fā)電廠煙氣脫硫大都用濕法脫硫 技術(shù),例日本、美國(guó)和德國(guó)煙氣脫硫工藝中,90%以上用濕法脫硫技術(shù)。濕法脫硫技術(shù)大部分用石灰-石膏法,占濕法脫硫技術(shù)36.7%。其優(yōu)點(diǎn)1、脫硫效率高;2、吸收劑利用率高;3、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)效率高。新的一代濕式石灰-石膏法工藝有三大特點(diǎn):1、采用控制氧化法,即采用強(qiáng)化氧化和抑制氧化兩種手段來(lái)控制亞硫酸鹽的氧化率,可大大減少堵塞,結(jié)垢和腐蝕等問(wèn)題。2、提高煙氣流速,使煙氣流速提高到5.5-6.0m/s,比常規(guī)煙囪流速加快約一倍,這樣可增加脫硫過(guò)程的傳質(zhì)速率,使全套工藝的設(shè)備,能耗和占地都比原來(lái)減少。3、開(kāi)拓新型的噴淋設(shè)備,新設(shè)計(jì)的噴嘴其有低壓降、高密度特性,由此可減少?lài)婌F層數(shù),降低吸收塔的高度,減少成本。
目前正在進(jìn)一步開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)化工藝系統(tǒng)新工藝,將煙氣流速提高到10m/s。并采用新型吸收塔體積小,占地少,更適合老機(jī)組改造。這種新工藝系統(tǒng)稱(chēng)為簡(jiǎn)易式石灰石-石膏脫硫工藝,該系統(tǒng)工藝明顯簡(jiǎn)化,脫硫效率可達(dá)80%,投資低,是現(xiàn)有電廠脫硫工藝的選擇最佳方案。我國(guó)黃島電廠和太原第一熱電廠均采用新項(xiàng)技術(shù)。
3.2海水煙氣脫硫技術(shù)
建在海邊的發(fā)電廠在處理煙氣中二氧化硫過(guò)程中常采用海水煙氣脫硫技術(shù)。此技術(shù)用海水作為吸收劑,由于海水的堿度能吸收二氧化硫,海水的堿度越高,吸收二氧化硫量就越多。吸收二氧化硫后海水經(jīng)空氣曝氣處理,吸收液呈一定酸性,用pH8的海水中和后可直排入海中,對(duì)海域生態(tài)環(huán)境不造成二次污染。該工藝脫硫率高,易于操作,脫硫費(fèi)用低,有實(shí)用性。
挪威、英國(guó)、日本、澳大利亞等國(guó)都建有海水法煙氣脫硫的工業(yè)裝置。我國(guó)華東理工大學(xué)和華東電力集團(tuán)公司開(kāi)展海水煙氣脫硫技術(shù)研究和實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn),并在舟山電廠進(jìn)行小試,效果很好,二氧化硫脫除率達(dá)80%。
1993年7月通過(guò)專(zhuān)家鑒定,但尚未見(jiàn)產(chǎn)業(yè)化。深圳西部電力公司選用ABB公司此類(lèi)工藝技術(shù)建立一套海水脫硫裝置。
3.3電子束煙氣脫硫技術(shù)
電子束煙氣脫硫技術(shù)是利用電子加速器產(chǎn)生的電子束幅照煙氣,在有氨存在條件下,將煙氣中二氧化硫和氮氧化物轉(zhuǎn)化為硫氨、硝氨,脫除率分別為90%和80%以上。此項(xiàng)工藝流程簡(jiǎn)單,運(yùn)行可靠,操作方便,無(wú)堵塞、腐蝕和泄漏等問(wèn)題。它是一種不產(chǎn)生二次污染的新脫硫技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)最早由日本荏原(EBARA)公司開(kāi)發(fā)成功,后來(lái)日本與美國(guó)、波蘭、德國(guó)有關(guān)部門(mén)對(duì)工藝進(jìn)行廣泛研究分別進(jìn)行了中試建立工業(yè)示范廠,使一些關(guān)鍵技術(shù)不斷突破,從而使電子束煙氣脫硫技術(shù)趨于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化,造價(jià)便宜、單臺(tái)功率更大。荏原公司在上海科技節(jié)環(huán)保專(zhuān)題報(bào)告會(huì)上也曾作交流發(fā)言。
煙氣脫硫技術(shù)還有噴霧干燥煙氣脫硫技術(shù),國(guó)外已有很多應(yīng)用實(shí)例。它屬于半干法脫硫技術(shù),技術(shù)成熟、投資低于濕法工藝。
責(zé)任編輯: 江曉蓓