锅炉烟气硫含量控制技术发展现状

张海岩 刘晶敏

摘要：在已有文献的基础上，本文对国内外现有的锅炉烟气硫含量技术现状系统总结，着重介绍了湿法脱硫技术，并明确了适合我国国情的锅炉烟气硫含量控制技术。

关键词：烟气脱硫

0引言

随着工业的发展，大气污染日益加重，而烟气中的二氧化硫带来的大气污染问题越来越严重。中国是燃煤大国，SO₂排放量连续多年超过20百万吨。我国酸雨问题变得越来越严重。华南、西南酸雨区，已成为与西欧、北美并列的世界三大酸雨区之一，同时又形成了华中、华东沿海和青岛酸雨区，给生态环境国民经济带来了严重的危害。据统计，仅西南、华南酸雨区而造成的林木死亡，农业减产。金属腐蚀等的经济损失每年达140亿元。我国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要中，2010年节能减排目标对二氧化硫排放置做出了明确规定：二氧化硫排放量由2005年的25.49百万吨减少到22.95百万吨。

2000年至2006年，我国原煤产量由9.51亿吨增加到23.25亿吨，二氧化硫排放量也相应由19.95百万吨上升到25.9百万吨。2008年上半年全国二氧化硫排放总量12.13百万吨，与2007年同期(1263.4万吨)相比下降3.96％。从主要减排工程措施看，全国有4060万千瓦燃煤脱硫机组建戒投产，淘汰小火电机组装机容量836万千瓦。因此建设燃煤脱硫机组，淘汰小火电机组成为减少二氧化硫排放量的有效途径。

燃煤工业锅炉SO₂污染防治，成为当今全社会共同关注的热点。烟气中硫含量控制技术目前主要有采用低硫燃料和清洁能源替代、燃料脱硫、燃烧过程脱硫、末端尾气脱硫的脱硫方式等。

在已有文献的基础上，本文对国内外现有的烟气中硫含量控制技术现状系统总结，着重介绍了湿法脱硫技术，并明确了适合我国国情的锅炉烟气硫含量控制技术。

1采用低硫燃料煤

煤的含硫量决定了烟气中二氧化硫的浓度。含硫量≤0.5％的是特低硫煤，在0.51～1.0％的是低硫煤，1.0～1.5％的是低中硫煤，1.51～2.0％的是中硫煤，2.01～3.0％的是中高硫煤，3.0％以上是高硫煤。采用低硫燃料煤，可以在根本上降低烟气中二氧化硫的浓度。

2用清洁能源替代

清洁能源是不排放污染物的能源，包括核能、“可再生能源”、常规能源的清洁利用以及新能源(如氢燃料)的开发。

核能虽然属于清洁能源，但因消耗的铀燃料不可再生，投资较高，而且几乎所有的国家都不能保证核电站的绝对安全，所以目前发达国家都在缓建或逐渐关闭核电站。

可再生能源是指原材料可以再生的能源(如太阳能、风能、水能、海洋能、地热能、生物能)，是最理想的能源，不受能源短缺的影响，但受自然条件的影响，投资和维护费用高，效率低，发电成本高。目前科学家正在积极研究提高利用可再生能源效率的方法。

煤炭通过气化、液化可以转换为清洁能源。为了提高煤炭利用率和保护环境，对煤进行脱碳或加氢改变其原有的碳氢比，通过气化和液化将煤转化为清洁的二次燃料，将煤炭转化为清洁燃料，成为科学研究的方向。

氢燃料的发热值为同等重量碳的4倍，燃料产物是水，对环境无污染，是未来理想的清洁能源。有氢源的企业可利用氢气作为燃料。

3燃料脱硫技术

煤炭含有多种矿物质，其中硫含量约为1％。可以通过选煤降硫、型煤固硫降低烟气含硫量。

《中华人民共和国大气污染防治法》对防治燃煤产生的大气污染作了规定：国家推行煤炭洗选加工，采取有利于煤炭清洁利用的经济、技术政策和措施。明确了国务院有关部门和地方各级人民政府应当采取措施，改进城市能源结构，推广清洁能源的生产和使用。因此推广洁净煤和清洁能源的使用，可以在燃料这一源头上有效地控制烟气中的硫含量，而且符合国家的法律要求。

4燃烧过程脱硫技术

燃烧过程脱硫技术常用流化床燃烧脱硫技术和炉内喷钙尾部增湿烟气脱硫工艺。

4.1流化床燃烧脱硫技术该技术是目前较为先进的燃烧方式。在锅炉流化燃烧过程中向炉内喷入石灰石或白云石粉末，在1050℃高温下，石灰石分解成石灰，并和燃烧气体中SO₂反应生成可回收的石膏CaSO₄。根据燃料中含硫量的大小确定加入的脱硫剂量，钙硫比值Ca／s(摩尔比)在2～2.5之间可以达到90％的脱硫效率。

4.2炉内喷钙尾部增湿烟气脱硫工艺该工艺是在炉内喷钙脱硫工艺的基础上在锅炉尾部增设了增湿段，以提高脱硫效率。流程简单，脱硫率70％，钙硫比2，脱硫渣目前尚不能利用，成分为烟尘和Ca的混合物，适用于燃烧中、低硫煤锅炉。以石灰石粉为吸收剂。该脱硫工艺在芬兰、美国、加拿大、法国等国家得到应用，采用这一脱硫技术的最大单机容量已达30万千瓦。

5末端尾气脱硫技术

末端尾气脱硫技术即为从排烟中去除二氧化硫的技术，简称烟气脱硫。烟气脱硫的方法有80多种，按使用的吸收剂或吸附剂的形态和处理过程，分为干法和湿法两大类。

5.1干法排烟脱硫干法烟气脱硫投资费用较低：脱硫产物呈干态，并与飞灰相混；无需装设除雾器及烟气再热器：设备不易腐蚀，不易发生结垢及堵塞。吸收剂的利用率低于湿式烟气脱硫工艺；脱硫效率较低：飞灰与脱硫产物相混可能影响综合利用：对干燥过程控制要求很高。目前干法脱硫装置占全世界烟气脱硫装置容量的15％左右。干法脱硫时烟气不会冷却，有利于烟羽的大气扩散。缺点是烟气和固体吸附剂接触时间短，吸附剂利用率低。设备费和维护费较高。

5.2湿法烟气脱硫(WFGD)，整个脱硫系统位于燃煤锅炉烟道的末端、除尘系统之后，脱硫过程在溶液中进行，脱硫剂和脱硫生成物均为湿态，脱硫以后的烟气一般需再加热才能从烟囱排出。其脱硫反应速度快，脱硫效率高，适合于大型燃煤锅炉的烟气脱硫。目前，湿法脱硫技术占世界安装烟气脱硫的机组总容量的85％。湿法脱硫没有干法的缺点，但在处理烟气时必须冷却到湿球温度，这对烟羽的扩散是有影响的。

6电子束法脱硫工艺

电子束氨法脱硫＞烟气脱硫脱硝技术(简称EA-FGD技术)是利用电子束(电子能量为800keY～1MeV)辐照，将烟气中的SO₂和NOx转化成硫酸铵和硝酸铵的一种脱硫脱硝新工艺。该技术采用的是烟气降温、增湿、加氨、电子束辐照和副产物收集的工艺流程。

7结语

采用低硫燃料煤和洁净煤是控制燃煤锅炉烟气含硫量的首要途径。我国煤炭质量情况不一，采用循环流化床脱硫燃烧技术适合我国国情。老机组可选用脱硫剂易得、经济的湿法脱硫中的钙法工艺。燃用高硫煤锅炉适合选用湿法脱硫中磷铵肥法烟气脱硫工艺(PAFP法)。