火电厂烟气脱硫现状及其工艺浅析

夏 辉

（烟台宇净环保科技有限公司，山东 烟台264000）

0 引言

近年来，我国电力工业迅猛发展。据国家统计局数据显示，2019年全国总发电量为7.5034×1012kW·h，2020年，新型冠状病毒肺炎疫情影响下，全国发电量仍有7.4170×1012kW·h，其中火力发电量为5.2799×1012kW·h，占比71.2%。

经济的快速发展导致了环境污染的日益严重，环境的恶化与能源的消耗反过来制约了经济的发展。火电厂燃烧产生的烟气中，以SO2为代表的硫化物是造成大气污染的主要污染源[1]。为防治火电厂燃煤造成的环境污染、促进火力发电行业的技术进步和可持续发展，我国于1991年首次发布了GB 13223—1991《火电厂大气污染物排放标准》，并进行了多次修订。现行标准中对火电厂排放烟气中的SO2进行了限值规定：燃煤锅炉、燃气锅炉和以气体为燃料的燃气轮机组均为35 mg/m3。采用低硫煤的同时，还需安装烟气脱硫装置，并加强管理才能满足限值的要求[2]。

1 我国现阶段火电厂烟气脱硫工艺的发展现状

我国的燃煤火电厂自20世纪70年代开始进行烟气脱硫实验研究，在20世纪90年代引入大量国外先进工艺的基础上，获得了大量的成功经验，并广泛应用于燃煤火电厂。但是随着国家对环境保护的重视，各项标准的提高，火电厂的烟气排放逐渐不能满足相应的要求，显现出了一些存在的问题[3]。

首先，我国开展烟气脱硫研究已有数十年时间，但是作为环境防治重点研究对象较晚，对SO2等污染源的限值规定经过了数次的变动。企业跟着国家标准不断地进行调整，脱硫工艺的实际应用处于相对被动的局面，跟不上时代和经济的步伐。与此同时，不同的省市地区间没有统一的评判标准，我国在脱硫设备研制方面的不足，专业技术人员的缺乏等因素，都制约着烟气脱硫工艺的创新与发展。

其次，在火电厂烟气脱硫中广泛用到的很多工艺技术，在脱硫效益满足需求的情况下，需要较高的经济成本，综合经济技术不高，部分燃煤电厂过分注重经济效益，选择了不适合的脱硫工艺，或者只从某一生产环节进行脱硫处理，降低了烟气脱硫的效率和质量，导致一部分含硫的烟气排入大气中，造成空气污染，同时还可能由于脱硫产生的废渣和废水处理不当出现对环境的二次污染[4]。

2 火电厂烟气脱硫工艺探讨

2.1 湿法烟气脱硫工艺

湿法脱硫工艺是如今应用最广泛的烟气脱硫技术。常见的湿法脱硫工艺有：石灰石-石膏湿法脱硫、海水脱硫、双碱法脱硫、氨法脱硫等。脱硫过程中采用石灰石浆液、海水、碱性溶液、氨水/尿素溶液等作为脱硫剂吸收烟气中的SO2。湿法脱硫工艺的优点非常明显：脱硫效率和质量都比较好，硫成分脱除率可达90%以上；工艺系统的利用率较高，相对其他脱硫工艺而言，脱硫剂、人力和能源的使用量都比较节约；系统稳定性较高，且适应不同负荷变化的锅炉。但是湿法脱硫工艺也存在一些缺点，如产生的废水需要进行再处理；石灰石-石膏法前期投入成本和运行维护成本高，易产生白烟现象，造成二次污染；双碱法无腐蚀现象，但操作复杂，且需要定时补充碱性溶液；氨法脱硫的腐蚀性较强，当喷氨量控制不好或形成气溶胶时易造成其他风险。

2.2 干法烟气脱硫工艺

干法脱硫，主要指采用喷洒不同类型的固体吸收剂（钙基或者钠基）进行脱硫的工艺，多用干反应剂喷注法进行脱硫。干法脱硫工艺可减少烟气中可凝结颗粒物、可溶解颗粒物排放，使烟气中酸露点大幅度降低，烟羽几乎透明，很容易扩散。同时有利于回收低温热量，提高锅炉热效率，减少能源消耗。干法脱硫工艺的优点有：占地面积小，投资成本也较低，不需增加动力设备，运行操作简单等，而且干法脱硫不会产生脱硫废水，避免了废液的处理。但是干法脱硫工艺在火电厂锅炉烟气的脱硫处理中使用并不广泛，其原因为干法工艺进行脱硫时，吸收剂与烟气的混合效果比较差，导致效率较低，固硫时间短，不稳定，且消耗的反应剂需求量较大，运行成本偏高。

2.3 半干法烟气脱硫工艺

半干法烟气脱硫主要有喷雾干燥脱硫和循环硫化床脱硫两种。喷雾干燥脱硫是以熟石灰浆等碱性溶液以喷雾的形式喷入烟气中，氢氧化物与SO2在这种形式的接触下会发生快速的化学反应，产生不溶于水的沉淀物。在工艺过程中，石灰浆喷雾会在高温的作用下变得干燥，最后随着脱硫后的烟气一起排出。这种脱硫工艺的脱硫效率较高，而且操作简单，投入成本也比较低，可以说是综合了湿法脱硫和干法脱硫的优点。需要注意的是，在烟气中具有高SO2排放浓度时，半干法脱硫的脱硫效率可能存在不满足脱硫效率要求的情况。循环硫化床烟气脱硫工艺将吸收剂以颗粒悬浮的形式与高速流动的烟气进行接触，反应物间的接触表面积大，脱硫效率可达90%以上，且可以很好地把控污染物，同时固体颗粒可循环使用，缺点是易堵塞，前期投入成本高。为了响应国家保护环境，打赢蓝天保卫战的号召，现阶段在火电厂烟气脱硫处理中半干法脱硫工艺应用范围相当广泛。

2.4 火电厂脱硫工艺选择

烟气脱硫工艺的选择指标一般有脱硫效率、产物的利用效率和工艺的影响。火电厂在选择脱硫工艺时，要将脱硫效率放在首位考虑，脱硫效率是直接反映工艺脱硫效果的指标，所选择的工艺系统必须具有较强的脱硫效果，符合标准中SO2的排放限值要求[5]。选择工艺不同，烟气脱硫之后的产物也会不同，如果进行烟气脱硫时，产生物是可以回收的硫黄、石膏等，就能够将其再次利用，减少脱硫废弃物的处理工艺过程，降低烟气脱硫处理的成本。工艺中吸附硫化物的吸收剂往往具有腐蚀性，选择工艺时也要考虑到工艺中吸收剂腐蚀效果的影响，工艺中用到的原料及生成物对生产系统造成的不利影响等。

除此以外，选择脱硫工艺时，还要遵循经济性原则、安全性原则和资源合理利用原则。基于火电厂自身的发展情况，在符合相关政策规定的基础上，合理利用资金，优先选择性价比更高的脱硫工艺。脱硫工艺中的吸收剂吸附硫化物的化学反应属于放热反应，在工艺过程中会产生大量的热，部分脱硫工艺还会产生大量堵塞管道的废渣生成物。选择工艺时要考虑工艺的安全性，尽量选择稳定性高或者配有相应安全装置的工艺系统。在满足经济性和安全性的前提下，选择脱硫工艺时还应重视各类资源的合理利用，避免造成资源浪费。如火电厂在海边时，可以选择海水作为吸收剂进行湿法脱硫；烟气中含有颗粒物、对烟气排放标准要求严格的地区，采用湿法脱硫；水资源缺乏的地区首选干法半干法脱硫等。

3 结语

要深入打好污染防治攻坚战，持续改善环境质量，才能更好地保障火电厂的可持续发展。作为SO2的排放大户，火电厂只有按照环境保护的规定限值对锅炉烟气进行合理的脱硫处理，才能减少空气污染，守护碧水蓝天。现存脱硫工艺在我国应用时间都不算长，需要在我国发展现状的基础上，对现有的脱硫工艺及系统进行升级改造，开发出更加高效易行的脱硫工艺，或者综合传统与新型脱硫法的优点，发展一体化脱硫技术。实际运行时需结合火电厂运营的实际情况，选择合适的脱硫工艺，不断提高烟气脱硫处理质量，促进经济和自然环境的和谐发展。