脱硫培训教材
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燃煤电厂石灰石/石膏湿法烟气脱硫技术
培
训
教
材
中电投远达环保工程有限公司
二○一一年七月前 言
近几年，我国烟气脱硫产业得到了较快发展，建设了相当数量的烟气脱硫设施。随着大量石灰石/石膏湿法烟气脱硫装置投入运行，脱硫装置已经成为除锅炉、汽轮机和发电机外燃煤电站运行人员操作与管理的主要装置，其运行与管理的水平直接影响到电站的经济性与安全性。为满足脱硫运行/维护岗位人员培训的需求，中电投远达环保工程有限公司组织技术人员，在全面总结已投产的57个工程项目117套环保装置的建设、运行经验基础上,编写了这本《燃煤电厂石灰石/石膏湿法烟气脱硫技术》，作为公司内部培训及用户培训的教材。
本书主要包括法规政策、烟气脱硫理论知识、设备运行与维护等内容。本书首先介绍了脱硫装置运行和维护的必备知识，以及岗位技能所具备的专业知识。其次，结合仿真上机操作的辅助教学手段，对石灰石/石膏湿法烟气脱硫系统的运行与维护进行了重点讲解。
在编写过程中，得到了中国电力投资集团公司各级领导、广大同仁的大力支持，在此表示感谢！
由于水平有限，加之时间紧迫，错误在所难免，希各位同行批评斧正。
编者：2011年07月目 录
第一部分 绪论
第一节 我国二氧化硫的排放现状
一、二氧化硫的来源
二氧化硫主要来源于含硫化石燃料如煤和重油的燃烧，其中煤约占全世界与能源有关的二氧化硫排放总量的80%，剩余的20%来自石油，它们所占的比例因各国能源结构而异。城市环境空气中的二氧化硫主要来自火力发电厂、工业锅炉、金属冶炼厂、造纸厂、生活取暖、炊事、垃圾焚烧及柴油机动车的排放等。
我国是一个以煤炭为主要能源的国家，煤炭一直占我国能源的生产和消耗的70%以上，而且在已探明的一次能源储备中，煤炭仍是主要能源。2002年，在我国的一次能源生产和消费中，煤炭分别占总量的%、%，石油分别占总量的%、%，天然气分别占%、%，水电和核电分别占%、%。2004年6月30日，我国《能源中长期发展规划纲要（2004~2020年）》（草案）提出了“以煤炭为主体，电力为中心，油气和新能源全面发展”的战略，据此预测，到2050年，煤在一次能源中所占比例仍在50%以上。因此，我国能源结构的特点决定了二氧化硫主要来自于燃煤排放。
二、我国二氧化硫的排放现状
最近十多年来，我国二氧化硫排放总体呈逐步增长态势。1995年，我国二氧化硫排放量达到2370万t，首次超过欧洲和美国，成为世界二氧化硫排放第一大国。其后，得益于一系列控制减排措施，二氧化硫排放量曾一度得到控制。但随着近年来电力的高速发展，二氧化硫排放量又开始上升，并且自2005年起，我国连续多年二氧化硫的排放总量位于世界第一，且于2006年达到了创纪录的万t，2007年二氧化硫排放量同比有所减少，但仍处高位。图1-1示出了近十几年我国二氧化硫排放量的情况。
图1-1 近些年我国SO2排放量的情况
第二节 我国二氧化硫的污染状况
大量的环境监测资料表明，由于大气层中的酸性物质增加，地球大部分地区上空的云水正在变酸，如不加控制，酸雨区的面积将继续扩大，给人类带来的危害也将与日俱增。现已确认，大气中的二氧化硫和二氧化氮是形成酸雨的主要物质。大气中的二氧化硫和二氧化氮主要来源于煤和石油的燃烧。据统计，全球每年排放进大气的二氧化硫约1亿t，二氧化氮约5000万t，所以，酸雨主要是人类生产活动和生活造成的。美国测定的酸雨成分中，硫酸占60%，硝酸占32%，盐酸占6%，其余是碳酸和少量有机酸。而如前所述，中国的酸雨主要是硫酸型，大都是由于排放二氧化硫造成的。
目前，全球已形成三大酸雨区。我国覆盖四川、贵州、广东、广西、湖南、湖北、江西、浙江、江苏和青岛等省市部分地区，面积达200多万平方公里的酸雨区是世界三大酸雨区之一。世界上另两个酸雨区是以德、法、英等国为中心，波及大半个欧洲的北欧酸雨区和包括美国和加拿大在内的北美酸雨区。我国酸雨区面积扩大之快、降水酸化率之高，在世界上是罕见的。“八五”期间，酸雨污染区己由西南等少数地区扩展到长江以南、青藏高原以东的大部分地区及四川盆地，1995年，年均降水pH值小于的区域已占到国土面积的40%左右，硫沉降量超临界负荷的面积为210万km2，占国土面积的%。1998年我国酸雨区由南向北迅速扩大，已超过国土面积的40%。
当前我国酸雨和二氧化硫的污染状况主要有以下特点：
一、酸雨污染不断加重
酸雨监测结果表明，二十世纪九十年代全国降水酸度总体上保持稳定状态，2000年以后降水酸度呈现出总体升高的趋势，到2005年，降水中的硫酸根和硝酸根的平均浓度分别升高12%和40%。
我国酸雨区主要分布在长江以南，青藏高原以东，包括浙江、江西、福建、湖南、贵州、重庆等省市的大部分地区，以及广东、广西、四川、湖北、安徽、江苏和上海等省市的部分地区，北方部分地区也开始出现酸性降水。重酸雨区的面积由2002年占国土面积的%增加到2005年的%。
图1-2 2006年全国酸雨发生频率区域分布图 1.酸雨影响的城市比例
在2006年524个参加监测统计的城市（县）中，283个城市（县）出现至少1次以上的酸雨，占%。6个市（县）（浙江建德市、象山县、湖州市、安吉县、嵊泗县、重庆江津市）酸雨频率为100%。2006年全国酸雨发生频率区域分布图如图1-5所示。
2.全国酸雨发生频率分布
2006年，全国酸雨发生率在5%以上区域占国土面积的%，酸雨发生率在25%以上区域占国土面积的%（见图1-2）。
3.全国酸雨区域分布
2006年，全国酸雨分布区域主要集中在长江以南，四川、云南以东的区域。主要包括浙江、江西、湖南、福建、贵州、重庆的大部分地区，以及长江、珠江三角洲地区（见图1-3）。
图1-3 全国酸雨区域分布图
4.各地区酸雨强度比较
（1）降水pH值
2006年，全国22个省份受到酸雨影响，其中浙江、湖南、江西、重庆、四川五省市70%以上的城市受到酸雨影响（见图1-4）。
图1-4 各地区降水pH平均值
（2）酸雨发生频率
从酸雨发生频率分析，浙江、江西、湖南、重庆、广东、福建六省市受酸雨影响最重，四川、广西酸雨也较为严重（见图1-5）。
图1-5 各地区酸雨频率>25%的城市比例
二、硫沉降量持续增加
监测和研究结果表明，我国存在五个硫沉降强度高值区：以贵州为中心的西南区、以长三角为中心的华东区、以珠三角为中心的华南区、冀鲁豫地区和京津冀地区。硫沉降强度超过临界负荷的区域占全国陆地面积的20%以上，其中重庆贵州一带、长三角和珠三角地区的硫沉降强度严重超临界负荷。
三、以细颗粒物为主的其他污染问题日益突出
二氧化硫和氮氧化物不仅造成酸雨污染，而且在长距离输送过程中经化学转化形成硫酸盐和硝酸盐粒子，从而引起区域范围的细颗粒物污染。研究表明，目前我国部分地区可吸入颗粒物中硫酸根和硝酸根离子的贡献达到15μg/m3。细颗粒物不仅对人体健康造成危害，也导致了大气能见度降低。在一些大中型城市，大气中的氮氧化物污染还引起了臭氧浓度升高，产生光化学烟雾污染，北京、广州、深圳等城市的大气臭氧浓度时有超标。
四、城市二氧化硫和氮氧化物污染形势严峻
2005年，341个城市空气质量监测结果表明，%的城市空气中二氧化硫年均浓度超过国家二级标准，%的城市超过国家三级标准，约1/3的城市人口生活在空气二氧化硫浓度超标的环境中。“十五”以来，113个大气污染防治重点城市空气中的二氧化氮年均浓度呈现总体升高趋势。北京、广州、上海、杭州、宁波、南京、成都、武汉等大城市空气中二氧化氮浓度相对较高。
第三节 二氧化硫控制的政策法规
我国政府十分重视二氧化硫排放的治理，相继出台了多项法规、政策和措施，并制定了一系列的治理计划。
（1）1987年全国六届全国人民代表大会常务委员会颁布了《大气污染防治法》。1995年，全国人大第一次修订了《大气污染防治法》，并首次提出了划定酸雨控制区和二氧化硫污染控制区（即两控区）的要求。
（2）1996年国家环保总局修订了《火电厂大气污染物排放标准》，在《大气污染防治法》的基础上进一步规定了燃煤电厂二氧化硫排放浓度限值。2003年12月，国家环保总局对该标准又做了进一步修订，规定燃煤电厂的二氧化硫排放要求更高，其中新建机组的二氧化硫排放浓度必需小于400mg/m3。
（3）1998年1月，面对我国二氧化硫排放的严峻形势，公布的《国务院关于酸雨控制区和二氧化硫污染控制区有关问题的批复》，又进一步要求：除以热定电的热电厂外，禁止在大中城市城区及近郊区新建燃煤火电厂；新建、改造燃煤含硫量大于1%的电厂，必须建设脱硫设施；现有燃煤含硫量大于1%的电厂，要在2000年前采取减排二氧化硫的措施，在2010年前分期分批建成脱硫设施或采取其他具有相应效果的减排二氧化硫的措施；化工、冶金、建材、有色等污染严重的企业，必须建设工艺废气处理设施或采取其他减排措施。
（4）2000年全国人大根据我国二氧化硫治理形势，再次修订了《大气污染防治法》，并明确了排污收费、超标违法的原则。
（5）2002年，国家环境保护总局、国家经贸委、科技部根据新修订的《大气污染防治法》，联合发布了《燃煤二氧化硫排放污染防治技术政策》。政策中规定：电厂锅炉、大型工业锅炉和窑炉使用中、高硫份燃煤的，应安装烟气脱硫设施；中小型工业锅炉和炉窑，应优先使用优质低硫煤、洗选煤等低污染燃料或其他清洁能源；城市民用炉灶鼓励使用电、燃气等清洁能源或固硫型煤替代原煤散烧。同年9月19日，国务院批准国家环保总局提出的《两控区酸雨和二氧化硫污染防治“十五”计划》。计划中要求，继续加大两控区二氧化硫污染防治力度，控制火电厂二氧化硫排放，加快建设一批火电厂脱硫设施，新建、扩建和改建火电机组必须同步安装脱硫装置或采取其它脱硫措施。
（6）2003年1月2日，国务院为了落实新修订的《大气污染防治法》中提出的排污收费的制度，发布《排污费征收使用管理条例》，自2003年7月1日起实施。二氧化硫排污费标准2003年7月、2004年7月和2005年7月开始分别为元/kg、元/kg和元/kg。
（7）2006年，国家环保总局又与各省政府、六大电力集团签定污染物削减目标责任书，规定了各省和六大电力公司“十一五”二氧化硫总量目标、控制措施和重点治理项目；还规定国家环保总局每年对执行情况进行考核，将考核结果上报国务院并向社会公布。 目前，国家正在探索一些包括经济上扶持在内的手段，鼓励和支持企业控制二氧化硫排放。
