环境保护与电厂烟气脱硫技术1.docVIP

环境保护与电厂烟气脱硫技术蔡 玲（长沙电力职业技术动力工程系，湖南长沙 410131）内容摘要：火电厂排放的二氧化硫形成的酸雨已严重危害人类生存环境，国家把解决烟气脱硫问题纳入国家大计之中，强制要求火电厂必须安装烟气脱硫装置。文章分析了二氧化硫排放和控制现状，论述了火电厂烟气脱硫的各种技术应用及其进展情况。关键词：大气污染；二氧化硫；环境保护；烟气脱硫Environmental protection and flue gas desulfurization technology in power plantCAI Ling(Changsha Electric Power Professional College Power engineeringdepartment，Changsha 410131）Abstract:Power plant discharges sulfur dioxide and it forms Sour rain. Sour rain has already gravely endangered human being living environment. Resolving flue gas desulfurization problem has been brought into the state plans. The country requires power plant must assemble flue gas desulfurization devices. This paper analyses current situation of discharging and controlling sulfur dioxide. It discusses the various technology applications and developing condition of flue gas desulfurization in power plant.Keywords: air pollution；sulfur dioxide； environmental protection；flue gas desulfurization1 前言环境保护是我国的基本国策。随着国民经济的发展与国民环保意识的提高，人们对大气质量的要求越来越高。我国是一个以煤炭为主要能源的国家，我国煤炭占一次能源消费总量的75，煤在燃烧过程中将产生大量的灰渣、二氧化硫、氮氧化物等污染物。燃煤产生的大气污染物占污染物排放总量的比例较大，其中二氧化硫占87、氮氧化物占67、一氧化碳占67、烟尘占60。随着煤炭消费的不断增长，燃煤排放的二氧化硫连续多年超过2000万吨，居世界首位，造成我国酸雨和二氧化硫污染日益严重。2006年更达到历史新高2594.4万吨,2008年有可能突破2700万吨，2010年可能是3200万吨。大量二氧化硫的排放是我国降水呈酸性的主要原因，降水中硫酸根与硝酸根的当量浓度之比大致在101。目前我国13的国土面积被酸雨覆盖，已成为世界上继北美和欧洲后的第三大酸雨污染的国家和地区 。二氧化硫污染和酸雨的危害面极广，包括农业、工业、交通运输、建筑物、人身健康等诸多方面，造成的经济损失是巨大的。据有关资料统计，每年因酸雨和二氧化硫污染造成的损失高达1100亿元。2 电力的发展与二氧化硫的排放我国的环境问题（尤其是环境污染）与经济发展存在着一定程度的正相关性。即经济越发展，对环境的压力就越大，环境问题也越严重。经济的快速增长导致电力需求的迅猛增长，今年全社会用电量增长率将在百分之十五左右。“十五”期间，火电装机年均增长率为10.5；“十五”以来，火电装机年均增长12.59；截至2007年底，全国发电设备容量达到71822万千瓦，同比增长15.15，其中火电为55607万千瓦，同比增长14.93。预计2010年我国火电装机规模将达64000万千瓦左右。在发电能源结构中，煤仍然占主导地位，这当然要拉动煤炭的需求。煤炭每年增长2亿吨，2005年是21亿吨，今年24亿吨，2010年将达到30亿吨。煤炭燃烧是造成大气污染的主要原因，燃煤电厂更是二氧化硫排放的主要来源。我国二氧化硫排放量的50左右来自火电厂，火力发电厂作为SO2的主要排放源之一，所面临的环保压力也越来越大，控制住火电厂的污染就算是抓住了二氧化硫污染治理的关键问题。2004年火电行业二氧化硫排放总量高达1300多万吨，专家认为只有当全国的二氧化硫排放总量控制在1400万吨左右，我国酸雨污染局面才能被扭转，而现实情况是，光火电厂一类污染源的二氧化硫的排放量就突破了这个数量级。如果以目前的脱硫比例，“十一五”末期，全国电力的二氧化硫排放总量将超过2000万吨，到时候电力一个行业二氧化硫排放量就相当于目前全国二氧化硫排放的总量。3 我国对污染物采取的控制措施我国政府对二氧化硫和酸雨污染十分重视。在近十多年内，颁布了一系列有关燃煤发电厂SO2污染控制法规、条例及排放标准。严格的法规和排放标准，是治理SO2污染和控制的重要推动力。 1990年12月，国务院环委会第19次会议通过了关于控制酸雨发展的意见；1992年国务院批准在贵州、长沙等九大城市开展征收工业烧煤二氧化硫排污费和酸雨结合防治试点工作。1995年8月，全国人大常委会通过了新修订的中华人民共和国大气污染防治法，规定在全国划定酸雨控制区和二氧化硫控制区，并在“两控区”内强化对二氧化硫和酸雨的污染控制。1998年1月，国务院正式批准酸雨控制区和二氧化硫控制区划分方案。为了实现两控区的控制目标，国务院文件还具体规定：新建、改造烧煤含硫量大于1%的电厂，必须建设脱硫的设施。现有烧煤含硫量大于1%的电厂，要在2010年前分期分批建成脱硫设施或采取其他相应结果的减排SO2的措施。2003年12月联合发布了新修订的国家污染物排放标准GB13223-2003火电厂大气污染物排放标准。新标准分三个阶段对不同时期的火电厂建设项目分别规定了对应的大气污染物排放控制要求。除提高环保标准外，国家也逐步提高了排污的收费，使企业排污成本增加，从而排污变得不经济。2003年1月通过的排污费征收使用管理条例已从该年的7月1日起开始实施，2007年5月制定了节能减排综合性工作方案。目前二氧化硫污染控制方面，实施的经济政策是排污收费制度；结合电力体制改革开展了环保折价标准研究；同时，有些省市开展了排污权交易的试点研究。中国控制二氧化硫排放的任务仍十分艰巨。国家十一五规划纲要要求，到2010年，全国主要污染物排放总量要比十五期末减少10%，相应需要削减二氧化硫排放总量10%以上。寻求解决这一污染措施，是目前及未来相当长时间内我国环境保护的重要课题之一。二氧化硫污染控制颇多，诸如关停污染严重的小火电机组、合理布局电厂、改善能源结构、燃煤脱硫等，其中燃煤脱硫有3种方式:一是锅炉燃烧前脱硫，如洁净煤技术；二是燃烧过程中(炉内)脱硫，如循环流化床燃烧技术；三是燃烧后脱硫，即烟气脱硫技术。由于燃烧前和炉内脱硫的效率较低，难以达到较高的环保要求，因此目前火电厂，特别是大型火电机组烟气脱硫，主要采用炉后烟气脱硫工艺。烟气脱硫技术是控制SO2和酸雨危害最有效的手段之一,是控制二氧化硫污染的重要措施，正在受到普遍关注。4 火电厂烟气脱硫技术概述目前，世界上烟气脱硫技术的种类达数百种之多，而按脱硫的方式、产物的处理形式来划分,电厂烟气脱硫技术总体上可分为干法、半干法和湿法三大类。 所谓干法烟气脱硫技术，就是脱硫吸收和产物处理均在干的状态下进行，具有流程短、无污水废酸排出、净化后烟气温度高利于烟囱排气扩散、设备腐蚀小等优点，但存在脱硫效率低，设备庞大等问题。 半干法烟气脱硫技术是结合了湿法和干法脱硫的部分特点，吸收剂在湿的状态下脱硫，在干燥状态下处理脱硫产物。也有在干状态下脱硫、在湿状态下处理脱硫产物的。湿法脱硫是采用液体吸收剂洗涤SO2烟气以脱除SO2。常用方法为石灰石/石膏吸收法、钠碱法、铝法、催化氧化还原法等，湿法烟气脱硫技术以其脱硫效率高、适应范围广、钙硫比低、技术成熟、副产物石膏可做商品出售等优点成为世界上占统治地位的烟气脱硫方法。但由于湿法烟气脱硫技术具有投资大、动力消耗大、占地面积大、设备复杂、运行费用和技术要求高、易造成二次污染等缺点。火电厂烟气脱硫工艺选择应遵循经济有效，安全可靠，资源节约，综合利用的总原则，因地制宜选取最优工艺。我国目前大型火电厂烟气脱硫主要采用国外应用较成熟、业绩较多的湿法(石灰石/石膏法)脱硫工艺。这是一种成熟的烟气脱硫技术，它的工作原理是：将石灰石粉加水制成浆液作为吸收剂，泵入吸收塔与烟气充分接触混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及从塔下部鼓入的空气进行氧化反应生成硫酸钙，硫酸钙达到一定饱和度后，结晶形成二水石膏。经吸收塔排出的石膏浆液经浓缩、脱水，使其含水量小于10%，然后用输送机送至石膏贮仓堆放，脱硫后的烟气经过除雾器除去雾滴，再经过换热器加热升温后，由烟囱排入大气。由于吸收塔内吸收剂浆液通过循环泵反复循环与烟气接触，吸收剂利用率很高，钙硫比较低，脱硫效率可大于95% 。5 国内外脱硫技术的应用情况随着环境问题在全球范围内越来越突出，各国也纷纷加大了环境治理的力度。在工业发达国家，工业烟气脱硫装置的应用发展很快。目前国际上较为成熟的烟气脱硫技术包括石灰石-石膏法、海水脱硫法、喷雾干燥法、喷钙增湿法和电子束法等5种，分别为瑞典ABB、日本三菱重工、日本日立、德国WULF等公司所掌握。日本1970年安装各类烟气脱硫装置不到100套，但到了1987年就达到了500多套，1990年更是达到1800套，处理烟气量能力为1.7亿m3/h。其中火力发电厂脱硫设备83套，烟气处理7000万m3/h，占全部的41%，每套平均处理能力为84万m3/h（28万kW）。其它工业锅炉烟气脱硫设备640套，每套平均能力约为8万m3/h，包括电厂锅炉脱硫在内占全部的89%。1800套烟气脱硫设备中重油燃料占1600套，烧煤发电锅炉烟气脱硫占38套，其它工业锅炉脱硫设备10套，另外为金属冶炼、硫酸制造等。另外城市垃圾焚烧炉小规模烟气脱硫装置还有1000套。美国是世界上采用脱硫系统最多的国家。美国早期建造的大约1100个燃煤发电厂是没有脱硫设备的，SO2任其排放，只有少数燃油火电厂装有脱硫设备。自1970年美国大气清洁法实施以来，为减少大气污染物排放的总投资达2250亿美元，其中多数是用于火力发电厂污染控制。1975年至1986年减少发电厂SO2排放的费用为620亿美元，其中烟气脱硫170亿美元，煤炭精制110亿美元（发电用煤的35%是经过精制的），高硫煤转化到低硫煤340亿美元。火力发电使用煤的含硫平均值从1975年的2.2%减到1985年1.4%。到1998年止，美国投产了相当于装机容量150GW的电厂烟气脱硫装置。德国至1988年7月已运行的电厂FGD系统共135套，装机容量为41000MW。我国对烟气脱硫技术的研究与开发，始于70年代。国内各科研单位和高等院校都在积极研究与探索，开发高效、低投资的符合我国国情的工艺技术。到90年代，已进行了四种烟气脱硫的试验研究（活性炭磷铵肥法、旋转喷雾干燥法、简易石灰喷雾法和石灰石三相硫化床法的中试规模）。国内“七五”期间开发的旋转喷雾干燥，磷铵肥法（PAFP）等脱硫工艺已完成了中试研究，碱式硫酸铝法，湿式除尘脱硫一体化等技术也已开始进行工业性应用。近年来我国也加大烟气脱硫国产化的力度，并已取得了突破性进展。2007年底，我国火电厂烟气脱硫装机容量超过2.7亿千瓦，约占火电装机总容量的50%。当年投运100MW及以上火电机组脱硫装置1.16亿千瓦，比2006年增长14%。2007年排名前20的脱硫公司合同容量占全国总量的90%，投运容量占全国总量的75%，当年投运容量占全国总量的81%。与2006年相比，前10名的脱硫公司变化不大，清华同方环境有限责任公司、中国大唐集团科技工程有限公司进入前10名。截至2005年底，全国针对火电厂烟气脱硫的工程公司有100多家。其中，拥有10万千瓦及以上烟气脱硫工程总承包业绩的公司将近50家，合同容量超过200万千瓦的有17家，超过1000万千瓦的有7家。目前国内烟气脱硫技术的引进、开发及实施状况： （1）北京国电龙源环保公司引进了德国斯坦米勒公司的全套脱硫技术，并和该公司承担了北京第一热电厂、杭州半山电厂和重庆电厂三个脱硫示范项目的实施。这些项目是脱硫工程全过程技术引进，涉及到基本设计、详细设计、设备采购、组件制作、设备监造、土建和安装、调试和验收。通过消化吸收，总结经验，公司建立了FGD冷态试验基地，自主开发，开展针对性的研究，具备一年内承接多个火电厂脱硫项目的能力。 （2）浙江菲达公司是电除尘器领域的骨干企业，引进瑞典ABB公司的NID脱硫工艺，完成了浙江巨州化学工业公司自备电厂70MW机组(中型机组)的脱硫项目，设备投入运行后，工作状况一直相当稳定。由于公司在烟气脱硫领域多年，经验丰富，综合竞争力较强。 （3）福建龙净环保公司是我国环境保护产业的重点骨干企业，位居电除尘器行业前10强，在烟气处理（除尘）方面经验丰富，2001年引进了德国鲁奇能捷斯比晓夫公司脱硫工艺。现公司主要从事脱硫、除尘设备的设计制造、咨询服务及工程承包业务，承担着1999年国债专项资金建设的燃煤电站烟气除尘脱硫装置国产化项目。 （4）武汉凯迪电力公司从德国WULF公司引进RCFBFGD干法烟气脱硫技术，生产与单机容量为300MW以下的电站锅炉相配套的脱硫装置，并拥有国内第一台具有全部自主知识产权的旋转喷雾干燥法烟气脱硫试验装置。2000年7月19日，凯迪电力等6家单位联合组成的武汉市烟气脱硫环保产业基地正式挂牌成立。该公司现已引进湿法脱硫技术，扩大承接烟气脱硫领域的范围。 （5）九龙电力公司主营电力生产及电力技术服务。该公司控股的重庆远达环保公司进入烟气脱硫行业，采用的是日本三菱重工的石灰石-石膏湿法脱硫技术，组织实施国家计委总投资为165亿元的“烟气脱硫技术