我國燃煤電廠排放的二氧化硫占全國二氧化硫總排放量約50%,預(yù)計2010年電廠二氧化硫排放量占總排放量的三分之二,因此我國的二氧化硫總量控制重點是燃煤電廠。近年來,國內(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,對已建成的生產(chǎn)煤層含硫份大于3%的礦井,逐步實行限產(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。這就是說高硫煤禁止開采,中硫礦必須詵選,這是從源頭解決脫硫問題,可有效控制二氧化硫。發(fā)達國家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,減少運輸量。我國一年生產(chǎn)的12億噸煤炭中僅22%-25%經(jīng)過詵選,為了控制二氧化硫,國家應(yīng)全力支持煤礦建設(shè)詵煤廠,同時要促使用戶用詵精煤代替原煤,減少燃煤電廠對周圍環(huán)境的污染。
20世紀(jì)未開發(fā)的集成煤氣聯(lián)合循環(huán)技術(shù),將煤氣化,然后煤氣燃燒推動燃氣透平進行發(fā)電。這種技術(shù)優(yōu)點: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,同時技術(shù)上成熟,可以大規(guī)模生產(chǎn)(裝置可達30萬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料加壓噴流床氣化技術(shù),裝置規(guī)模在25-30kW。
我國浙江大學(xué)岑可清萊入提高的多聯(lián)產(chǎn)煤綜合利用系統(tǒng)是一個獨創(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88%,并用蒸汽透平取代燃氣透平,是一項煤清潔生產(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進行。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似,只是燃燒室內(nèi)壓力為8-15個大氣壓。爐內(nèi)噴鈣技術(shù)工藝簡單、費用低,脫硫率高。這兩項技術(shù)近幾年在不斷改進,正愈來愈受到重視。日本,西歐和美國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)。我國流化床燃燒技術(shù)研究已取得較大進展,有待于國產(chǎn)化成熟后推廣應(yīng)用。
中國科學(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。這項技術(shù)曾在吉林熱電廠完成連續(xù)運行72小時的工業(yè)化試驗,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小時的運行試驗。經(jīng)專家們鑒定,一致認為這是一項領(lǐng)先世界的獨創(chuàng)性成果,中科院已向美國、德國、加拿大、法國等25個國家和地區(qū)中請了發(fā)明專利,國內(nèi)也有100多家企業(yè)要求合作開發(fā)應(yīng)用。
3、 燃燒后脫硫技術(shù)
燃燒后脫硫技術(shù)是指對燃燒裝置排出的煙氣脫去二氧化硫的技術(shù)。這類方法很多,國際上一些發(fā)達國家積極開展煙氣脫硫新技術(shù),該技術(shù)脫硫率高,運行可靠,便于工業(yè)化。隨著技術(shù)發(fā)展,脫硫裝置的費用不斷降低,工藝日益完善,占地減少,成為先進、高效、低價的脫硫技術(shù)。據(jù)B &W公司介紹,目前濕法脫硫裝置的費用只有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)達國家對發(fā)電廠煙氣脫硫大都用濕法脫硫 技術(shù),例日本、美國和德國煙氣脫硫工藝中,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1、脫硫效率高;2、吸收劑利用率高;3、設(shè)備運轉(zhuǎn)效率高。新的一代濕式石灰-石膏法工藝有三大特點:1、采用控制氧化法,即采用強化氧化和抑制氧化兩種手段來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減少。3、開拓新型的噴淋設(shè)備,新設(shè)計的噴嘴其有低壓降、高密度特性,由此可減少噴霧層數(shù),降低吸收塔的高度,減少成本。
目前正在進一步開發(fā)簡化工藝系統(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,更適合老機組改造。這種新工藝系統(tǒng)稱為簡易式石灰石-石膏脫硫工藝,該系統(tǒng)工藝明顯簡化,脫硫效率可達80%,投資低,是現(xiàn)有電廠脫硫工藝的選擇最佳方案。我國黃島電廠和太原第一熱電廠均采用新項技術(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,脫硫費用低,有實用性。
挪威、英國、日本、澳大利亞等國都建有海水法煙氣脫硫的工業(yè)裝置。我國華東理工大學(xué)和華東電力集團公司開展海水煙氣脫硫技術(shù)研究和實驗室試驗,并在舟山電廠進行小試,效果很好,二氧化硫脫除率達80%。
1993年7月通過專家鑒定,但尚未見產(chǎn)業(yè)化。深圳西部電力公司選用ABB公司此類工藝技術(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。此項工藝流程簡單,運行可靠,操作方便,無堵塞、腐蝕和泄漏等問題。它是一種不產(chǎn)生二次污染的新脫硫技術(shù)。這項技術(shù)最早由日本荏原(EBARA)公司開發(fā)成功,后來日本與美國、波蘭、德國有關(guān)部門對工藝進行廣泛研究分別進行了中試建立工業(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)簡化,造價便宜、單臺功率更大。荏原公司在上海科技節(jié)環(huán)保專題報告會上也曾作交流發(fā)言。
煙氣脫硫技術(shù)還有噴霧干燥煙氣脫硫技術(shù),國外已有很多應(yīng)用實例。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