燃煤电厂脱硫与环保探讨
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摘 要：随着高新科技的不断发展，人们对能量的需求越来越大，据统计"十一五"末期全国火电厂的装机容量相比较于"十五"的末期翻了一倍。我国是一个产煤大国，目前，全国的发电站依然是以燃煤火力发电为主，国内的很多的煤矿之中含有大量的硫化物和氧化物，如果不对煤炭进行脱硫处理，会给生态环境带来巨大的污染，影响人与自然环境的构建。文章就国内国外的脱硫技术进行阐述、比较和分析，并对干法脱硫技术、半干法脱硫技术、湿法脱硫技术法脱硫三种脱硫方法。对这种煤炭硫元素的萃取方法进行综合的分析和探讨，最终得出湿法脱硫是最适合煤炭进行脱硫的方法，且这种方法能够有效的降低生产的成本，且用石灰石-石膏湿法脱硫工艺的效率极高，反应速率也是相当的高，被我国大多数的煤电企业所采用。此方法的副产物为脱硫石膏，与普通的石膏相比无论在物理性质还是化学性质方面都是极为类似的，可以被合理的利用。但是，我国目前的湿法脱硫技术依然存在很多问题，比如脱硫效率低、脱硫石膏利用率低等问题，还有很大的提升空间。
中图分类号：TM621.2 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）29-01179-02
1 概 述
随着大数据时代的到来，人们的生活节奏越来越快，人们对电的需求量也越来越高，在我国发电普遍采用燃煤火力发电。2012年，全国发电机总装机容量为11.47亿kW，其中，火电装机8.20亿kW；全国的绝大多数的电量的供应都是燃煤发电所产生的，在保持相同发电量的同时为了减少煤炭的消耗，就需要充分提高煤炭的燃烧效率降低煤炭的热量的损耗。然而，我国的大部分煤矿行脱硫处中均含有大量的硫和其他杂质，如果不对煤进理，燃煤产生的烟气中会含有二氧化硫、NOx、CO2以及其他有毒气体。从2005～2010年，我国的电力二氧化硫排放量占到了二氧化硫总排放量的近50%，如图1所示。二氧化硫是国家严格控制排放的有毒气体，如果进入大气会产生酸雨、颗粒物、污染水源、污染地下水等严重的环境问题，所以燃煤电力发电必须进行脱硫处理。本文将详细阐述主要的脱硫技术，比如石灰石-石膏湿法脱硫，海水脱硫，氨水脱硫等。
2 脱硫技术简述
2.1 干法、半干法、湿法脱硫技术
一般来说，脱硫方法是以脱硫剂进入脱硫系统的水溶状态来进行分类的，总体可分三类，即干法、半干法和湿法三种。
其中，煤炭的脱硫的技术方法有着极高的化学反应的要求，干法脱硫技术是指利用不同状态和不同形态的液体与固体的相性催化剂来对煤炭中的硫元素进行大范围的吸附，从而去除煤炭中的硫元素。与其他的方法相比较，煤炭干法脱硫技术有着巨大的成本和形式控制的优势，操作简单，流程简单，无污染等。半干法脱硫方法是指在在巨大的溶液的池塘中用破碎的石灰和其他的介质的浆液进行充分的混合然后与煤炭发生置换反应，在高温高压的条件下进行蒸发处理。常用的技术有喷雾置换和半干化的置换。半干法的优点是显而易见的，没有过多的废弃物，操作简单，反应效率高等。
湿法置换的脱硫方法也有着较大的应用的空间，混合浆液是催化的反应催化剂，与煤炭的废气的烟雾进行充分的反应。主要是钙和硫不同程度的比例置换而已；当钙硫比例为1时，脱硫效率能达到90%以上，所以湿法是应用最为广泛的一种脱硫方法，特别适合大型的燃煤电力发电厂。我国燃煤电力发电厂采用的脱硫方法与所占比例，见表1。从表1可以看出，92%的脱硫技术采用的都是石灰石-石膏湿法。
2.2 国内外现有脱硫技术综述
2.2.1 石灰石-石膏湿法脱硫
石灰因其价格低廉切分布广泛，是理想的脱硫剂，石灰石-石膏脱硫方法中，烟气中的二氧化硫与石灰石浆液发生的反应如下：
石灰石-石膏脱硫法对煤种的适应性极广，无论硫含量多少，一般脱硫率都能达到90%以上。其产物脱硫石膏与天然二水石膏无论在组成、性质、脱水性质都相同，其中，脱水石膏的分解情况，如图2所示。
2.2.2 氨法脱硫工艺
本方法采用氨水作为吸收剂，并在脱硫的同时产生硫酸铵化肥。
燃煤烟气经除尘后二次冷却温度降至90～100 ℃，预洗涤器洗去HCl和HF，这时烟气温度已经降至80 ℃以下。液滴分离器将气液分离，烟气进入前置洗涤器，烟气中的二氧化硫与氨水反应被吸收除去。再次经过液滴分离器，残留的烟气再一次经过氨水的吸收和洗涤，经过这个阶段后，95%的二氧化硫都能被除去，最终烟气温度降至50 ℃。
由于烟气温度过低，所以必须进行二次加热至70 ℃以上才能排放。氨气脱硫法共能产生约30%的硫酸铵溶液，可制成硫酸铵化肥，变废为宝。其中，美国，德国均有燃煤电厂使用氨气法脱硫。
2.2.3 海水脱硫法
海水含有较高浓度地氯化纳、硫酸盐、可溶性碳酸盐，总体呈碱性，是很强的中和剂，可以有效的吸收二氧化硫。
烟气在吸收塔内，被喷淋出的大量海水吸收、洗涤去除二氧化硫，与氨气法相同，但是海水法的脱硫烟气也因为烟气温度过低而无法排放，必须经过二次加热。
海水资源价格低廉、分布广泛，可以说取之不尽用之不竭，且海水脱硫法的工艺简单、运行可靠，也不会产生堵塞、结垢等问题，反应后的海水经过一定的简单处理就可以排入大海，不需要设置专门的处理场。其脱硫效率可达90%以上，但是其对地域要求比较高，需要在靠海边、扩散条件好的地方。
3 影响脱硫效率的主要因素
脱硫效率是由多方面因素决定的，其中影响脱硫效率的主要因素有：烟气流速、烟气中的SO2浓度、石灰石浆液的品质和数量、PH值、含氧量、钙和硫的比例、工艺水质、烟尘浓度、烟气温度。
4 脱硫石膏的综合利用
“十一五”提出了大力发展循环经济的策略方针，如何变废为保，如何从烟气中得到的石膏获得利润，成为了脱硫工程师面临的新问题。2007年，CCTV年度经济人物--白云峰，即是从烟气中捞到了自己的第一桶金。2005～2010年之间全国脱硫石膏产液量与脱硫石膏综合利用量，可以看出综合利用量乘逐年上升趋势，如图3所示。
日本对脱硫石膏的利用竟达到了100%，见表2。众所周知，日本疆土狭小，矿产资源有限，所以高度重视资源的利用和多次利用。约85%用于石膏板，剩下的部分用于水泥。从图2可以估算我国2012年，脱硫石膏的利用率大约为72%，远低于日本和欧洲。如何提升脱硫石膏的综合利用率，将成为将来面临的新挑战。
5 结 语
随着人口的不断的增长和社会产业规模的不断的扩大，人们对电力的需求也会越来越大。我国作为一个发展中国家，且拥有大量的煤矿，目前，全国的发电站依然是以燃煤火力发电为主，而我国很多煤矿中含有大量的硫和杂质，燃烧会产生二氧化硫、NOx、CO2以及其他有毒气体，如果直接的排放到外部的环境之中，会给人类社会和自然环境造成巨大的污染，给人类带来各种疾病。所以燃煤发电必须经过脱硫处理，本文论述了三种脱硫方法，即干法、半干法和湿法。其中，湿法由于其具有效率高、反应快等明显优势被广泛采用，我国超过90%的脱硫技术采用都是石灰石-石膏脱硫方法，其副产物脱硫石膏可以进行二次利用。
但是，我国目前的湿法脱硫技术依然存在很多问题，比如脱硫效率低、脱硫石膏利用率低等问题，还有很大的提升空间。
参考文献：
[1] 陆诗原.大型燃煤机组脱硫系统节能分析及综合性能评价方法研 究[D].北京：华北电力大学，2011.
[2] 常艳君.燃煤电厂脱硫工艺及工艺选择要素探讨[J].气象与环境学 报，2007，（5）.
[3] 徐正中.我国燃煤电厂脱硫方式的探讨[J].热力发电，1992，（4）.