烟气脱硫的工艺历史

烟气脱硫的工艺历史

燕中凯

一、我国“十二五”烟气脱硫的政策背景

二氧化硫减排是我国“十二五”|主要污染物减排最重要的任务之一。2011年3月，国务院发布的“十二五”规划纲要将二氧化硫作为主要污染物减排总量控制的约束性指标，要达到减少8％的目标。2011年12月，国家“十二五”环境保护规划已经公布，为达到减排8%的目标，二氧化硫排放量由2010年的2267.8万吨要进一步降低到2015年2086.4万吨。与此同时，我国的煤炭消费量预计将由2010年的30亿吨增长到2015年的38亿吨左右。因此，二氧化硫减排任务十分艰巨。

2011年11月，国务院发布了《国务院关于加强环境保护重点工作的意见》（国发〔2011〕35号）提出：对电力行业实行二氧化硫排放总量控制，继续加强燃煤电厂脱硫，新建燃煤机组应同步建设脱硫脱硝设施；对钢铁行业实行二氧化硫排放总量控制，强化水泥、石化、煤化工行业二氧化硫和氮氧化物治理。

火电厂是我国二氧化硫的主要排放源，也是我国二氧化硫减排的主战场。经修订的《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）已于2011年9月颁布，从2012年开始执行。其中规定新建燃煤电厂二氧化硫的排放限值为100mg/m3（高硫煤地区为200 mg/m3）；现有电厂改造执行200mg/Nm3（高硫煤地区执行400）；重点地区的燃煤电厂执行50mg/Nm3对燃煤硫分在国家环保部42有机胺法是在化工行业脱除硫化氢的工艺上发展起来的，也可达到（

1927年英国为了保护伦敦高层建筑的需要，在泰吾士河岸的巴特富安和班支赛德两电厂（共120MW），首先采用石灰石脱硫工艺。

1927年英国为了保护伦敦高层建筑的需要，在泰吾士河岸的巴特富安和班支赛德两电厂(共120MW)，首先采用石灰石脱硫工艺。据统计，1984年有SO2控制工艺189种，目前已超过200种。主要可分为四类：(1)燃烧前控制-原煤净化(2)燃烧中控制-硫化床燃烧(CFB)和炉内喷吸收剂(3)燃烧后控制-烟气脱硫(4)新工艺(如煤气化/联合循环系统、液态排渣燃烧器)其中大多数国家采用燃烧后烟气脱硫工艺。烟气脱硫则以湿式石灰石/石膏法脱硫工艺作为主流。自本世纪30年代起已经进行过大量的湿式石灰石/石膏法研究开发，60年代末已有装置投入商业运行。ABB公司的第一套实用规模的湿法烟气脱硫系统于1968年在美国投入使用。1977年比晓夫公司制造了欧洲第一台石灰/石灰石石膏法示范装置。IHI(石川岛播磨)的首台大型脱硫装置1976年在矶子火电厂1、2号机组应用，采用文丘里管2塔的石灰石石膏法混合脱硫法。三菱重工于1964年完成第一套设备，根据其运转实绩，进行烟气脱硫装置的开发。第一代FGD系统：在美国和日本从70年代开始安装。早期的FGD系统包括以下一些流程：石灰基流质;钠基溶液;石灰石基流质;碱性飞灰基流质;双碱(石灰和钠);镁基流质;Wellman-Lord流程。采用了广泛的吸收类型，包括通风型、垂直逆流喷射塔、水平喷射塔，并采用了一些内部结构如托盘、填料、玻璃球等来增进反应。第一代FGD的效率一般为70%~85%。除少数外，副产品无任何商用价值只能作为废料排放，只有镁基法和Wellman-Lord法产出有商用价值的硫和硫酸。特征是初投资不高，但运行维护费高而系统可靠性低。结垢和材料失效是最大的问题。随着经验的增长，对流程做了改进，降低了运行维护费提高可靠性。第二代FGD系统：在80年代早期开始安装。为了克服第一代系统中的结垢和材料问题，出现了干喷射吸收器，炉膛和烟道喷射石灰和石灰石也接近了商业运行。然而占主流的FGD技术还是石灰基、石灰石基的湿清洗法，利用填料和玻璃球等的通风清洗法消失了。改进的喷射塔和淋盘塔是最常见的。流程不同其效率也不同。最初的干喷射FGD可达到70%~80%，在某些改进情形下可达到90%，炉膛和烟道喷射法可达到30%~50%，但反应剂消耗量大。随着对流程的改进和运行经验的提高，可达到90%的效率。美国所有第二代FGD系统的副产物都作为废物排走了。然而在日本和德国，在石灰石基湿清洗法中把固态副产品强制氧化，得到在某些工农业领域中有商业价值的石膏。第二代FGD系统在运行维护费用和系统可靠性方面都有所进步。第三代FGD系统：炉膛和烟道喷射流程得到了改进，而LIFAC和流化床技术也发展起来了。通过广泛采用强制氧化和钝化技术，影响石灰、石灰石基系统可靠性的结垢问题基本解决了。随着对化学过程的进一步了解和使用二基酸(DBA)这样的添加剂，这些系统的可靠性可以达到95%以上。钝化技术和DBA都应用于第二代FGD系统以解决存在的问题。许多这些系统的脱硫效率达到了95%或更高。有些系统的固态副产品可以应用于农业和工业。在德国和日本，生产石膏已是电厂的一个常规项目。随着设备可靠性的提高，设置冗余设备的必要性减小了，单台反应器的烟气处理量越来越大。在70年代因投资大、运行费用高和存在腐蚀、结垢、堵塞等问题，在火电厂中声誉不佳。经过15年实践和改进，工作性能与可靠性有很大提高，投资和运行费用大幅度降低，使它的下列优点较为突出：(1)有在火电厂长期应用的经验;(2)脱硫效率和吸收利用率高(有的机组在Ca/S接近于1时，脱硫率超过90%);(3)可用性好(最近安装的机组，可用性已超过90%)。人们对湿法的观念，从而发生转变。目前它是应用最广，技术最成熟的工艺，运行可靠、检修周期长，采用经济实用、廉价的石灰石细粉作为吸收剂，与烟气中的SO2反应，经过几个反应步骤，生成副产品石膏。椐统计，全世界现有烟气脱硫装置中，湿法约占85%(其中石灰石/石膏系统为36.7%，其它湿法48.3%)，喷雾干燥系统8.4%，吸收剂再生系统3.4%，烟道内喷吸收剂1.9%。