SO2 控制技術(shù)的研究從 20 世紀(jì)初至今已有 90 多年歷史。自 20 世紀(jì) 60 年代起,一些工業(yè)化國家相繼制定了嚴(yán)格的法律和法規(guī),限制煤炭燃燒過程中 SO2 等污染物排放。這些措施極大地促進(jìn)了 SO2 控制技術(shù)的發(fā)展。進(jìn)入 70 年代以后, SO2 控制技術(shù)逐漸由實(shí)驗(yàn)階段轉(zhuǎn)向應(yīng)用階段。據(jù)美國環(huán)保署( EPA ) 1984 年統(tǒng)計(jì),世界各國開發(fā)、研究使用的 SO2 控制技術(shù)已達(dá) 184 種,而目前的數(shù)量已超過 200 種。這些技術(shù)概括起來可分為三大類:
● 燃燒前脫硫。
● 燃燒中脫硫。
● 燃燒后脫硫(即煙氣脫硫 FGD )。
1 .燃燒前脫硫
燃燒前脫硫技術(shù)主要包括煤炭的洗選、煤炭轉(zhuǎn)化(煤氣化、液化)、水煤漿技術(shù)等。
洗選煤是采用物理、化學(xué)或生物方式對鍋爐使用原煤進(jìn)行清洗,將煤中的硫部分除掉,使煤得以凈化并產(chǎn)生出不同質(zhì)量、規(guī)格的產(chǎn)品。
由于該技術(shù)效率較低,越來越難適應(yīng)愈加嚴(yán)格的環(huán)保要求。
煤氣化是指用水蒸氣、氧氣或空氣作為氧化劑,在高溫高壓下與煤發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成 H2 、 CO 、 CH4 等可燃混合氣體的過程。可燃?xì)怏w在燃燒前進(jìn)行脫硫,該技術(shù)可以獲得高純度的硫磺和較高的脫硫效率。城市煤氣的脫硫便是采用該技術(shù)。
2 .燃燒中脫硫
燃燒過程中脫硫主要是指當(dāng)煤在鍋爐內(nèi)燃燒的同時(shí),向鍋爐內(nèi)噴入脫硫劑(常用的有石灰石、白云石等),脫硫劑一般利用爐內(nèi)較高溫度進(jìn)行自身煅燒,煅燒產(chǎn)物(主要有 CaO 、 MgO 等)與煤燃燒過程中產(chǎn)生的 SO2 、 SO3 反應(yīng),生成硫酸鹽和亞硫酸鹽,以灰的形式排出爐外,減少 SO2 、 SO3 向在煙氣中的排放量,達(dá)到脫硫的目的。主要有型煤固硫技術(shù)、煤粉爐直接噴鈣脫硫技術(shù)、流化床燃燒脫硫技術(shù)等。該脫硫技術(shù)的脫硫效率約在 70% 左右。
3 .燃燒后脫硫
國內(nèi)煙氣脫硫技術(shù)起步于 1961 年,當(dāng)時(shí)僅為防止鍋爐尾部受熱面的低溫腐蝕,采用在過熱器前噴入白云石粉的措施,以減少煙氣中的 SO2 ,降低煙氣酸露點(diǎn),保護(hù)低溫段空氣預(yù)熱器不受腐蝕。
1973 年,我國正式成立環(huán)保機(jī)構(gòu),火電廠 FGD 工作受到有關(guān)方面的重視,進(jìn)入正式開發(fā)研究階段。主要進(jìn)行的脫硫試驗(yàn)研究工作有:
( 1 ) 1974~1976 年,上海閘北電廠完成了 2500m3/h (標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)煙氣的石灰石 / 石膏法中間試驗(yàn)。
( 2 ) 1974~1976 年,上海南市電廠鐵離子液相催化脫硫回收法 [ 煙氣量 2500m3/h (標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下) ] 中間試驗(yàn)。
( 3 )湖南電廠 [1972~1980 年從 10000~50000m3/h (標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下) ] 及上海楊樹浦電廠 [1975~1976 年 2500m3/h (標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下) ] 亞鈉循環(huán)法中試。
( 4 ) 1976~1981 年,湖北松木坪電廠建立了 5000m3/h (標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)的活性碳-硫酸法中試裝置。
( 5 ) 80 年代末,四川豆壩電廠建成了 2500m3/h (標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)的磷銨肥法中試裝置,脫硫率達(dá) 95 %以上, 1991 年通過了國家組織的鑒定和驗(yàn)收, 1994 年該項(xiàng)目被列為四川省重點(diǎn)工業(yè)性試驗(yàn)項(xiàng)目,又建成了 10000m3/h (標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)的工業(yè)性試驗(yàn)裝置,并于 1998 年 7 月通過了四川省科委主持的技術(shù)鑒定。國家發(fā)改委和國家科學(xué)技術(shù)部在制訂的 1999 年度“優(yōu)先發(fā)展的高科技產(chǎn)業(yè)化重點(diǎn)領(lǐng)域指南”中,已將該技術(shù)列入逐步實(shí)現(xiàn)成套化、大型化的目標(biāo)。
( 6 )作為“七五”計(jì)劃攻關(guān)項(xiàng)目,從 1984 年起,在四川白馬電廠進(jìn)行了 5000~7000m3/h (標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)的旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法煙氣脫硫中試裝置,燃用含硫量 3.5 %的四川芙蓉高硫煙煤,在 Ca/S (物質(zhì)的量之比)= 1.4 時(shí),取得了 80 %以上的系統(tǒng)總脫硫效率。
( 7 )“八五”計(jì)劃期間,在貴州輪胎廠一臺 20t/h 層燃爐上完成了噴鈣脫硫的工業(yè)示范裝置,鍋爐尾部增濕活化功能利用鍋爐原配有的文丘里-水膜除塵器來實(shí)現(xiàn)。
( 8 )為加快我國煙氣脫硫的產(chǎn)業(yè)化步伐,我國在自行開發(fā)煙氣脫硫技術(shù)的同時(shí),也開始引進(jìn)國外先進(jìn)的 FGD 技術(shù),如石灰石 / 石膏濕法、旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法、電子束、海水法、 LIFAC 法等 FGD 技術(shù)。在引進(jìn)國外脫硫工藝的同時(shí),國內(nèi)各科研單位和高等院校都在積極研究與探索,進(jìn)行消化吸收,開發(fā)高效、低投資的符合我國國情的工藝技術(shù)。
盡管我國對國際上現(xiàn)有的 FGD 技術(shù)的主要類型都進(jìn)行了各種試驗(yàn)研究,并且開發(fā)了一些新技術(shù),但是大部分尚停留在小試或中試階段,有的技術(shù)雖已有工業(yè)性試驗(yàn),但都局限于容量較小的鍋爐上,在 50MW 以上的電廠鍋爐上很少應(yīng)用。目前在火力電廠大型機(jī)組 FGD 技術(shù)上,我國采取了聯(lián)合設(shè)計(jì)、引進(jìn)技術(shù)等方式,正逐步掌握設(shè)計(jì)參數(shù)、主要設(shè)備選型、工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)等關(guān)鍵 技術(shù)。
責(zé)任編輯: 江曉蓓