我国烟气脱硫技术现状与进展1

我国烟气脱硫技术现状与进展

吴忠标刘越余世清

浙江大学环境工程系杭州玉泉３１００２７

摘要本文概述了我［［Ａｌ烟气脱硫技术（ＦＧＤ）的现状和发展趋势，分析了几种主要方法的特点和适

应性，讨论了我国烟气脱硫技术「业应用存在的一些问题，对今后的烟气脱硫技术在我国的应用提出

了一此建议。关键词烟气脱硫＿氧化硫

随着我国经济的飞速发展，能源消耗也急剧增加。我国的能源结构以煤炭为主（ｒ

７５％左右），近年来我国的煤炭年总消耗量超过１２亿吨，１９９８年烟尘总排放量１４５２万

吨，一氧化硫（Ｓ０２）的总排放量达２０９０万吨，居世界前列［Ｐ１。由此造成了大气止氧化硫污染严重，降水严重酸化，强烈地制约着我国的经济和社会的发展。据统计我国年均

降水ｐＨ值低于５．６的酸雨区已占全国面积的３０％，并有继续扩展和加重趋势。酸雨和三氧化硫污染己构成了对自然资源、生态系统、材料、能见度和公众健康的威胁，１９９５年仅“两控区”内造成的农作物、森林和人体健康三方面经济损失已达１１００亿元，约＇Ｉｉ当年全国国民生产总值的２．０％． 近来，为减缓大气污染，我国对烟气脱硫十分重视，引进和自建了大量的烟气脱硫

装置。但如何应用适合我国国情的、技术经济上可行的烟气脱硫技术还值得探讨。

］我国烟气脱硫技术应用现状

我国燃煤Ｌ业锅炉烟气脱硫起步较早，但发展缓慢。在８０年代之前，我国的ＦＧＤ技术研究开发基本处于停滞阶段。到了８０年代末和９０年代，由于我国大气Ｓ０２污染

及酸雨污染日益严重，研究和开发各种烟气脱硫技术日益成为研究热点，先后有６０多

个高校、科研和生产单位对各种脱硫工艺进行了实验研究［２］ｅ　１９９５年３月我国正式出

台了《中华人民共和国大气污染防治法》修改案，ＳＯ：污染防治及酸雨污染防治正式纳入法律条文，以法律形式确保了Ｓ０２污染防治及酸雨污染防治。１９９８年１月国务院以国［Ａ１［１９９８］５号文批复国家环保局制定的《酸雨和二氧化硫污染控制区划分方案》。以上文件对火电厂二氧化硫排放提出了更为严格的要求，促进了我国ＳＯ：的控制跃上了一个新

台阶【３］ａ 然而我国ＦＧＤ技术还远未达到西方发达国家的水平，ＦＧＤ工业化尚处于起步阶段。

虽然我国ＦＧＤ大部分还处于中试和试运行阶段，但近１０年来我国在ＦＧＤ技术方面取得了一定的成绩，一大批烟气脱硫装置的引进，为我国烟气脱硫吸收国外先进、成熟技

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术奠定了基础。目前，我国研究与开发的烟气脱硫技术也已多达５０种以上，相当一部

分关键技术，如防腐、耐腐、防垢、防堵塞、灰水分离、气水分离等均取得了较大进展 表１列出了我国示范应用的主要ＦＧＤ装置。综观我国ＦＧＤ应用情况，目前在我国

已示范及应用的技术主要有： （Ｉ）石灰石／石膏法

该法以价廉的石灰石或不！灰为吸收剂与烟气中二氧化硫反应，反应产物硫酸钙在沉

淀池中沉淀卜来，经分离后可抛弃，也可以石膏形式回收。其技术成熟，脱硫率可高达

９０％以上，目前是我国引进装置中的烟气脱硫主要方法。该法主要缺点是投资大，设备占地面积人，运行费用高。“七五”期间重庆洛磺电厂引进日本二菱重工的与２　Ｘ　３６０Ｍ　Ｗ机组配套２套湿式石灰石／石膏法烟气脱硫技术与设备，率先建成了大型电厂锅炉烟气

脱硫示范｝程，并于１９９２和１９９３年正式投入商业运转，系统脱硫率达９５％以上，副产

品石膏纯度高１－　９０％０

表１我国主要「ＧＤ示范工程Ｇ－＜Ｉ脱硫机组规模 ／ＭＷ见８５８ｃ９５７０７０７０

８０项「１名称南京钢铁１烟气量Ｎｍ＇／ｈ脱硫效率％５１８００采用的脱硫工艺碱式硫酸铝法沈阳黎明发动机｛ 四川自‘１电］ 重庆ｆＹ　ｉｘ电声 山东黄岛电）重庆长寿化下总｛ 山东潍坊化曰５００００ ２５２　Ｘ　３６０ １００３０００００６１０００１００００山１！！ｉ太原第发１川 四川高坝电） 四川）６￥都热电） 豁　；Ｙ－ｆＲｌ　ｆ　｝热电ｊ 深圳两部电） 南京卜关电］ 重庆电］ 浙ＹＩ半山电｛ 北京第热电） ２００ １００ １００２Ｘ２５ ３００２　Ｘ　１２５２Ｘ２００２　Ｘ　１２５２　Ｘ　１００ 喷雾干燥法 旋转喷雾干燥法 石灰石１石青湿法 旋转喷雾千燥法 １ＢＲ喷气沸腾法简易石灰石一石膏法０

简易石灰石／石膏湿法 循环流化床 电子束法 钠钙双碱法 海水脱硫 ＬＩＦＡＣ工艺 石灰石／石青湿法 石灰石／石青湿法 石灰石／石膏湿法８０８（】３９０７５９０投运情况

１９８１年 １９９０年 １９９］年 １９９３年 １９９４年 １９９５年 １９９５年

１９９５年 １９９７年 １９９７年 １９９７年 １９９９年 １９９９年拟２０００年拟２０００年拟２０００年

（２）湿式除尘脱硫一体化技术 近年来，我国也开发了一些并已成功应用于中小型锅炉的烟气脱硫技术，这些技术多以４１灰、冲渣水等碱液为吸收剂，也有采用双碱法工艺的。脱硫设备主要有旋流板塔、

“筛网”式、筛板塔式、双击式及水膜除尘器等。其中浙江大学研究开发的旋流板塔除

尘脱硫一体化技术己成功应用数十台，典型实例浙江嘉兴锦江热电有限公司２台１３０ｔ／ｈ锅炉配套的脱硫除尘系统分别于９７年１月和５月投入运行，脱硫和除尘效率分别为７９．９％和９７．７％，土要技术指标居国内领先水平。

（３、喷雾一「燥法

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该法属半干法脱硫１＿艺，它利用石灰浆液作吸收剂，以细雾滴喷入反应器，与＿氧

化硫反应井同时干燥，在反应器出口，随着水分蒸发，形成了干的颗粒混合物。其工艺

特点是投资较低，设计和运行费用较为简单，占地面积较少，脱硫率一般为６０－８０％．沈阳黎明发动机厂从月麦引进技术并建成一套５００００Ｎｍ＇／ｈ Ｉ．业装置，并对低硫煤（含

硫率０．９７％）烟气进行了脱硫试验，在钙硫比为２．２时，取得８０％的系统总脱硫率。

（４）炉内喷钙尾部增湿活化法（ＬＩＦＡＣ） ＬＩＦＡＣ工＿艺是一种石灰石炉膛喷射Ｉ＿艺，在炉膛中未反应的石灰进入到烟气增湿活

化塔。其Ｉ＿艺简单，占地小，主要适用于中、低硫煤锅炉，脱硫率一般为６０－８０％。其主要缺点是脱硫剂消耗量大，易产生粉灰，使除尘负荷加重。南京下关电厂引进ＬＩＦＡＣ全套技术，配套１２５ＭＷ机组（燃煤含硫率０．９２％），设计脱硫率７５％０

（５）海水脱硫

该法以利用大然纯海水（碱度１．２－２．５ｍｍｏｌ／１）作为烟气中的止氧化硫吸收剂，１艺简单，无结垢、堵塞现象，但产生废弃物对海洋生态的影响尚不清楚。此法己应用于深

圳西部电厂一台２００ＭＷ的机组，在校核工况下，脱硫率〕７０％，曝气池出口排放海水的ｐＦ１＞６．５，　ＦＧＤ系统出口烟气温度）７０｀Ｃ。另外福建后石电厂一期２台６００Ｍ　Ｗ机组利用海水脱硫的可行性研究还在研究中１５１

（６）电子束法 该法是采用高能电子束照射烟气，使烟气中的Ｎ２．　Ｏ：和水蒸气等发生辐射反应，生成大量的离子、自由基、原子、电子和各种激发态的原子、分子等活性物质，它们将

烟气中的ＳＯ：和ＮＯＸ氧化为ＳＯ：和Ｎ０２。这些ＳＯ，和ＮＯＺ与水蒸气反应生成硫酸和硝酸，在与氨反应生成硫酸钱与硝酸钱。改工艺特点是同时脱硫脱硝，无废水排放，运行

操作简单，副产品可用作氮肥，但核心设备加速器昂贵限制其推广应用。成都热电厂 （１００ＭＷ）引进了电子束工艺作为烟气脱硫示范工程。

另外，还有磷按复肥法、荷电干式喷射法、循环流化床ＦＧＤ等，各种方法的工程

应用可参见表１，

２我国烟气脱硫技术研究开发进展 八十年代以来，我国自主开发研究了一些烟气脱硫技术，其中较为典型的有：

（１）旋流板塔烟气脱硫法 该法主要是以旋流板塔为吸收塔，再辅以各种吸收剂的一种脱硫方法。旋流板塔是浙江大学发明的新型塔器，具有负荷高、压降低、不易堵、弹性宽等优点，其综合性能

优于国内外普遍使用的湿法吸收器１６１ 浙江大学环境工程系对旋流板塔烟气脱硫法已有近二十年年的研究，并承担了“七五”、“九五”国家重点科技攻关项目有关脱硫的课题，对旋流板塔法应用各种吸收剂和

添加剂时的脱硫机理和应用进行了大量的研究（７－８１。该技术己在湖南、浙江、江苏、山东等地推广应用了十余套２ｔ／ｈ－１３０ｔ／ｈ不同规模的燃煤锅炉上，采用的工艺有双碱法，４１灰法及使用碱性废液作脱硫剂等，脱硫率达６０＾－９０％，除尘效率达９０＾－９８％，平均塔

阻力约为１０００Ｐａ，

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（２）旋转喷雾干燥法（ＬＳＤＰ）

西南电力设计院等单位经过”七五“攻关，已建造出自动化水平较高、全套设备国

产化，用于高硫煤的中试装置。应用于四川内江白马电厂７００００Ｎｍ＇／ｈ的烟气处理，烟

气中Ｓ０２气体含量３５００ｐｐｍ，脱硫率８０％，每年减少Ｓ０２排放量３３００ｔ． （３）磷按肥法（ＰＡＦＰ）

该法是我国自主开发的一种烟气脱硫技术。其特点是利用天然磷矿石和氨作为原料，在烟气脱硫过程中副产磷按复合肥料。已在四川豆坝电厂建成５０００Ｎｍ＇／ｈ中试装置，

系统总脱硫率＞９５％，副产品磷按复肥含水量＜４％，肥料品位（Ｎ＋Ｐ２０，含量）＞３５％，该技术在国外尚无应用实例。

（４）脉冲电晕等离子法（ＰＰＣＰ）

该技术利用高电压脉冲在烟气中电晕放电，使ＳＯ：和ＮＯｘ分子同注入的ＮＨ，反应生成硫钱和硝按，可实现烟气脱硫脱硝，既具有电子束辐照法的全部优点，一次性投资

低，因而受到国内外１’泛关注。中国１：程物理院也己在四川建成２００００Ｎｍ＇／ｈ的装置。 另外我国还在生物法脱硫、电化学脱硫、电子束辐照法、活性碳纤维法、氧化热化

学法１９１等新脱硫技术方面也进行了一些研究。

３我国烟气脱硫技术研究开发中存在的主要问题

我国从七十年代开始引进国外烟气脱硫装置，但迄今为止，只有很小部分的火电厂和少数中小型锅炉实施烟气脱硫。这土要是因为我国在应用烟气脱硫技术方面还有一些问题和障碍。这些问题主要有： （Ｉ）脱硫的经济可行性问题

由国外引进的烟气脱硫装置，目前存在的主要问题是装置建设和运行费用高，如我国重庆洛磺电厂２　Ｘ　３６０Ｍ　Ｗ机组锅炉引进日本“石灰石一石膏法”烟气脱硫装置，装置投资约４０００万美元，侮年还需运行费４０００万元人民币。脱硫运行成本达１１００元／／ｔＳ０２，装置建设费用占电厂投资１６％１１０１。这样使得厂方的生产成本增加，导致其产品价格在市

场Ｌ竞争力减弱。 （２）脱硫渣再利用问题

国内日前应用的主要烟气脱硫技术，无论是国外引进的“石灰石一石膏法”、“旋转喷雾干燥法”，还是国内的湿式脱硫除尘一体化技术，都存在固体废弃物的再利用问题

如重庆路磺电厂一期Ｉ：程，每年就有２５万吨脱硫渣排放。国内烟气脱硫产生的废渣可

作建材等初级利用。 （３）我国的经济发展水平和资源特点 我国是发展中国家，发达国家高投入高消耗的烟气脱硫方式不适合我国的经济发展

水平。发达国家的烟气脱硫装置投资达１５０－２８０美元／／ＫＷ，脱硫成本３５０－６００美元／／ｔＳ０２，

这是我国人部分企业无法承受的。而我国自土开发的主要脱硫除尘一体化装置的投资和运行费用都要低得多，如旋流板塔法投资约为１００元／ＫＷ，运行费用约５００－６００元／／ｔＳ　０２　－

世界各国在烟气脱硫技术的选择上，大都根据本国国情。如日本、德国等国，人口密度人、资源较缺乏，较多地采用回收法，这样既解决了大气＿氧化硫污染问题，又使

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