火電廠脫硫淺析
一、火電廠脫硫概述
縱觀現(xiàn)階的火電廠SO2污染控制，火電廠為實(shí)現(xiàn)減排SO2而采取的措施主要有：燃用硫煤、煤炭洗選、潔凈煤燃燒和煙氣脫硫。
SO2的控制途徑有：燃燒前脫硫、燃燒中脫硫、燃燒后脫硫，即煙氣脫硫(FGD)。目前，煙氣脫硫被認(rèn)為是控制SO2量zui行之有效的途徑。脫硫的選擇考慮脫硫效率、性、可靠性等因素，選擇的基本原則是：
1.脫硫效率，但不要盲目追求率，因?yàn)樘崦摿蛐蕦⒃黾釉O(shè)備。有資料統(tǒng)計(jì)，脫硫效率為60的脫硫設(shè)備，若效率提到70～80，則單位設(shè)備將會增加0.9～1.2倍，脫硫率提到85時(shí)要1.64倍。因此只要SO2濃度和脫硫效率能滿足，應(yīng)盡量選用初始的脫硫工藝；
2.少，脫硫裝置不過電廠總的15；
3.成熟，運(yùn)行可靠，工藝流程簡單；
4.運(yùn)行費(fèi)用，脫硫劑質(zhì)價(jià)廉，有可靠穩(wěn)定的來源；
5.對煤種及機(jī)組容量適應(yīng)性強(qiáng)，并能夠適應(yīng)燃煤含硫量在一定范圍內(nèi)的變化；
6.脫硫副均能得到處置和利用，對不造成二次污染。
脫硫工程中zui主要的物料就是石灰石粉（一般要求細(xì)度為325目90通過或250目95通過）。
二、現(xiàn)有火電廠脫硫
衡量和考察一種脫硫工藝主要應(yīng)從以下幾個(gè)方面來分析和比較，即脫硫效率、運(yùn)行的穩(wěn)定程度、運(yùn)行費(fèi)用、、系統(tǒng)的可擴(kuò)充和可升級性能。與前所指出的，濕法、爐內(nèi)噴鈣尾部增濕、干法或半干法是在我各種不同容量的機(jī)組上主要采用的幾種脫硫工藝。濕法脫硫工藝的效率比較，一般都可穩(wěn)定運(yùn)行在95以上。而其它簡易脫硫工藝的效率大多在80以下，如果進(jìn)一步提脫硫效率，脫硫劑的耗量和飛灰的再循量都要增加，運(yùn)行費(fèi)用大幅度上升。現(xiàn)對各主要脫硫工藝分別進(jìn)行闡述。
1.濕法石灰石－石膏煙氣脫硫法（zui為常用的方法）
該法具有脫硫效率、運(yùn)行穩(wěn)定、運(yùn)行費(fèi)用、無二次污染等特點(diǎn)。所以，濕法脫硫工藝應(yīng)用。脫硫劑以CaCO3zui為普及。濕法脫硫系統(tǒng)的效率都，正常情況下都在95以上。濕法(石灰石－石膏法)脫硫系統(tǒng)，它包括煙氣換熱系統(tǒng)、吸收塔脫硫系統(tǒng)、脫硫劑漿液制備系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)和廢水處理系統(tǒng)。濕法脫硫系統(tǒng)可加裝于鍋爐的尾部，對現(xiàn)有的鍋爐系統(tǒng)包括除塵系統(tǒng)沒有影響。
a.煙氣換熱系統(tǒng)：
用原煙氣的熱量加熱脫硫后的干凈煙氣，不僅可以增加煙氣的溫度，同時(shí)也減少了脫硫裝置尾部的腐蝕，并且提了保效益。脫硫負(fù)荷可以通過啟停循泵的數(shù)目來調(diào)節(jié)；
b.脫硫系統(tǒng)：
一般還裝有除霧器，以除掉脫硫后煙氣中的液滴，進(jìn)一步減輕尾部的腐蝕；
c.石膏脫水系統(tǒng)：
一般分為離心式和真空式兩種，離心式的脫水率可達(dá)95，而真空式的脫水率一般在90左右。為了平衡整個(gè)脫硫系統(tǒng)的Cl`離子濃度，要有一部分石膏漿液逸出脫硫系統(tǒng)廢水處理系統(tǒng)，進(jìn)行處理；
d.廢水處理的工藝：
包括中和反應(yīng)和絮凝沉淀，該工藝可降外排廢水的pH值和懸浮物的含量。化學(xué)表達(dá)式如下：
反應(yīng)(1)：SO2+H2O→H2SO3
反應(yīng)(2)：CaCO3+2H2SO3→Ca (HSO3)2+CO2+H2O
反應(yīng)(3)：Ca (HSO3)2+O2+2H2O→CaSO4·2H2O+H2SO4
反應(yīng)(4)：CaCO3+2H2SO4+H2O→CaSO4·7H2O +CO2
反應(yīng)(1)、(2)發(fā)生在吸收塔上部，即SO2溶入噴入的吸收液中，然后與其中的CaCO3反應(yīng)；反應(yīng)(3)、(4)發(fā)生在吸收塔下部的循氧化槽中，即亞硫酸鈣被鼓入的空氣強(qiáng)制氧化為硫酸鈣，并隨即生成二水石膏析出。
2.干式循流化床煙氣脫硫
以石灰漿作為脫硫劑，鍋爐煙氣從循流化床底部進(jìn)入反應(yīng)塔，與石灰漿進(jìn)行脫硫反應(yīng)去除SO2。然后將脫硫劑與煙氣相分離，zui后經(jīng)除塵后將煙氣排入。該法的特點(diǎn)是：
a.脫硫效率（當(dāng)燃煤含硫量為2 ，C/S =1.1時(shí)，脫硫率可達(dá)85以上）；
b.性能好，脫硫劑可以循使用；
3.液柱煙氣脫硫除塵系統(tǒng)    
由脫硫反應(yīng)塔、脫硫劑制備系統(tǒng)、脫硫劑產(chǎn)物處理系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和煙道系統(tǒng)組成。煙氣從脫硫反應(yīng)塔下部進(jìn)入，在上升過程中與脫硫劑接觸，將SO2除去。而脫硫劑也由反應(yīng)塔下部向上噴射，在上部散開，充分與煙氣接觸反應(yīng)。該法的特點(diǎn)是：
a.系統(tǒng)在C /S = 1時(shí)，脫硫率大于90，脫硫劑的利用率在90以上，運(yùn)行；
b.副CaSO4可用于建筑材料和鹽堿地的改造。
4.噴霧半干法
噴霧干燥法的工作原理為將熟化的30石灰漿液在速旋轉(zhuǎn)的離心噴霧機(jī)作用下，以霧狀噴入到脫硫反應(yīng)塔內(nèi)，吸收劑霧滴吸收煙氣中二氧化硫。反應(yīng)式如下：
Ca (O H) 2+SO2＋1/2O2+3/2 H2O →CaSO4·2H2O
該法的運(yùn)行費(fèi)用約為石灰石法的80。噴霧干燥法只適用于中硫煤種的煙氣脫硫。噴霧干燥法由于脫硫效率較（70），不宜在大中型機(jī)組上。
5.爐內(nèi)噴鈣尾部增濕活化法
爐內(nèi)噴鈣尾部增濕活化法是將石灰石于鍋爐的1000℃左右噴入，石灰石迅速分解成氧化鈣并和煤氣中的硫反應(yīng)，未反應(yīng)的氧化鈣進(jìn)入尾部的活化器中，增濕活化成氫氧化鈣，進(jìn)一步和二氧化硫反應(yīng)。反應(yīng)方程式如下：
2SO2＋2CaO+O2 →2CaSO4
2CaO + 2 H2O + 2SO2+O2 →2CaSO4+2 H2O
該工藝需對鍋爐進(jìn)行一定的改造，否則會造成鍋爐熱效率下降，所以不適用于機(jī)組脫硫；對脫硫效率要求不，而又沒有脫硫場地的中小機(jī)組比較適用。該法是燃煤含硫量不的中小型鍋爐(新建或改造)的*脫硫工藝。
6.電子束照射法
電子束照射法是利用能量電子產(chǎn)生的活性氧化基團(tuán)將煙氣中的SO2和NOx 氧化成中間產(chǎn)物H2SO4和HNO3，這些中間產(chǎn)物和注入的氨吸收劑反應(yīng)，生成硫酸銨和。反應(yīng)式如下：
SO2+ O2 +H2O+2NH3→(NH4)2SO4
NOx+ O2+H2O+NH3→NH4NO3
到目前為止，電子束照射法僅在、美進(jìn)行過一些小型工業(yè)，尚沒有在機(jī)組應(yīng)用的實(shí)例。根據(jù)成都熱電廠運(yùn)行情況，副硫銨和硝銨物料在電除塵板上粘結(jié)和腐蝕問題較大，而且存在液氨泄露的危險(xiǎn)，建議是等該工藝有一定業(yè)績和運(yùn)行后予以考慮。
7.海水脫硫法
海水脫硫是利用海水中碳酸氫鈣和碳酸氫鎂等堿性物質(zhì)來吸收煙氣中的二氧化硫，經(jīng)空氣氧化，使其成為穩(wěn)定的SO42-，然后排入大海。反應(yīng)式如下：
2SO2 + 4HCO3-+O2→2H2O+4CO2↑+2SO42-
該工藝只適用于燃中硫煤的海邊電廠，電廠的燃煤含硫量不宜過，約1為宜，除塵效率要求較，否則會對海洋造成污染。
8.荷電干式噴射法
荷電干式噴射脫硫工藝是將帶電的微細(xì)吸收劑噴入煙道，與煙氣中的二氧化硫發(fā)生反應(yīng)，達(dá)到脫硫目的。反應(yīng)式如下：
2CaO + 2SO2＋O2→2CaSO4
該法脫硫效率，是對于硫燃料，脫硫效率差。
9.循流化床煙氣脫硫法
循流化床煙氣脫硫工藝是用石灰作為吸收劑，將鍋爐尾部出來的煙氣引入循流化床反應(yīng)塔中，增濕的石灰和煙氣中的二氧化硫反應(yīng)，生成亞硫酸鈣，未反應(yīng)的吸收劑顆粒經(jīng)除塵器收集再回到循硫化床循利用。主要反應(yīng)如下：
Ca (OH) 2+SO2+1/2O2→CaSO4·H2O
該法是較晚較快的脫硫工藝，約占FGD容量的0.5。其主要點(diǎn)是費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用比石灰石－石膏法30。
10.旋轉(zhuǎn)噴霧法
該法的應(yīng)用原理為：將吸收漿霧化，在吸收塔內(nèi)與煙氣混合接觸，一方面煙氣被熱冷卻，吸收劑中的水份被蒸發(fā)干燥；另一方面，吸收劑與煙氣中SO2反應(yīng)生成亞硫酸鈣來達(dá)到脫硫的目的。該裝置運(yùn)行可靠，但腐蝕較嚴(yán)重，副一般不用。
11.磷氨復(fù)合肥法（PAR法）
該法的應(yīng)用原理為：活性炭吸附一級脫硫，解吸得30 H2SO4 。稀H2SO4分解為磷礦石，生成10以上的磷酸液與氨的中和液進(jìn)行二次脫硫，再將漿料濃縮干燥得磷氨復(fù)合肥。該法的點(diǎn)是副可做化肥使用；缺點(diǎn)是工藝比較復(fù)雜，一次性較，運(yùn)行維護(hù)工作量大。
12.氨-硫氨法(NADS).
氨-硫氨法是由NKK公司的工藝，1976年建立了兩套裝置，分別處理76萬M/h和123萬M/h的煙氣。他的副是化肥，該法的額相對較大，工藝復(fù)雜。
13.石灰石濕法簡易脫硫除塵法(PXJ－D)
本法在石灰石濕法基礎(chǔ)上以犧牲利用副和降脫硫率來實(shí)現(xiàn)工藝簡化和降，是產(chǎn)中*有420 t鍋爐業(yè)績的，比較適合情，是適合老廠上脫硫除塵裝置或把原有除塵設(shè)備改造成脫硫除塵裝置。初為的之一左右，運(yùn)行費(fèi)為三分之一左右，除塵率大于99，脫硫率為70～80。采用無噴嘴噴淋系統(tǒng)，了堵塞問題，采用防腐措施了腐蝕問題；無廢水，工藝簡單，占用場地小。
表1是幾種常見脫硫工藝主要參數(shù)比較：

表2是幾種常見的煙氣脫硫裝置的比較：

表2 煙氣脫硫裝置的比較

三、脫硫后的廢水處理
脫硫廢水主要是石膏漿液經(jīng)脫水后排出的濾液，量約7t/h。脫硫廢水中主要污染因子為氯離子、SS、銅、鉛、鎳、鈣、鎂、鋁、鐵以及氟離子、硫酸根、碳酸根等，水體的pH值較。脫硫廢水中的雜質(zhì)主要來自煙氣、脫硫劑（目前濕法脫硫的脫硫劑大多用石灰石）和工藝水。其中，污染成分主要來自煙氣，而煙氣中的雜質(zhì)又來源于煤的燃燒。煤中含有包括重金屬在內(nèi)的多種元素，這些元素在燃燒后生成多種化合物，其中氣體化合物會隨煙氣進(jìn)入脫硫系統(tǒng)，溶解于吸收漿液中。脫硫廢水中的雜質(zhì)主要包括懸浮物、濃度的亞硫酸鹽、硫酸鹽、氟化物以及重金屬。
脫硫后的廢水處理系統(tǒng)包括：水處理系統(tǒng)和污泥處理系統(tǒng), 其中水處理系統(tǒng)又分為中和、沉降、絮凝、濃縮澄清幾個(gè)工序。