国外燃煤电厂烟气脱硫技术综述

国外燃煤电厂烟气脱硫技术综述

【摘要】国外燃煤电厂烟气脱硫技术取得了较大的发展。湿法脱硫技术使用较广，约占85%左右，其它如喷雾干燥式脱硫技术等也有较好的业绩。美国、德国、日本等工业发达国家的燃煤电厂普遍采用了脱硫措施，并制定了严格的环境保护法律、法规；对燃煤电厂规定了烟气的SO2排放标准，减轻了对周围环境的污染。

【关键词】燃煤电厂环境保护脱硫技术烟气SO2

1．国外常用的脱硫技术

近年来，世界各发达国家在烟气脱硫（Flue Gas Desulfurization，FGD）方面均取得了很大的进展，美国、德国、日本等发达工业国家计划在2000年前完成200610MW的FGD处理容量。

目前国际上已实现工业应用的燃煤电厂烟气脱硫技术主要有：

（1）湿法脱硫技术，占85%左右，其中石灰-石膏法约占36.7%，其它湿法脱硫技术约占48.3%；

（2）喷雾干燥脱硫技术，约占8.4%；

（3）吸收剂再生脱硫法，约占3.4%；

（4）炉内喷射吸收剂/增温活化脱硫法，约占1.9%；

（5）海水脱硫技术；

（6）电子束脱硫技术；

（7）脉冲等离子体脱硫技术；

（8）烟气循环流化床脱硫技术等。

以湿法脱硫为主的国家有：日本（约占98%）、美国（约占92%）和德国（约占90%）等。

1.1 湿法石灰石/石灰烟气脱硫工艺技术

这种技术在70年代因其投资大、运行费用高和腐蚀、结垢、堵塞等问题而影响了其在火电厂中的应用，经过多年的实践和改进，工作性能和可靠性大为提高，投资

与运行费用显著减少。突出的优点是：（1）脱硫效率高（有的装置Ca/S=1时，脱硫效率大于90%）；（2）吸收剂利用率高，可大于90%；（3）设备运转率高（可达90%以上）。

目前从设计上综合考虑加强反应控制，强制氧化和加入氧化剂，从而减少吸收塔和附属设备体积、降低电耗，减小基建投资和运行费用；选用耐腐蚀材料，提高吸收塔及出口烟道、挡板、除雾装置等处的使用寿命，提高气液传质效率，建造大尺寸的吸收塔等因素，对此项技术作了进一步改进和提高。

1.2喷雾干燥烟气脱硫技术

这种技术属于半干法脱硫技术，多数采用旋转喷雾器，技术成熟、投资低于湿法工艺。在西欧的德国、奥地利、意大利、丹麦、瑞典、芬兰等国家应用比较多，美国也有15套装置（总容量5000MW）正在运行。燃煤含硫量一般不超过1.5%，脱硫效率均低于90%。

1.3吸收剂再生烟气脱硫工艺

主要有氧化镁法、双碱法、WELLMEN LORD法。虽然脱硫效率可达95%左右，但系统复杂，投资大，运行成本高，仅在特定条件下应用，目前应用不多。双碱法用的石灰可用石灰石代替，使成本降低。加拿大正在建设一个采用此法脱硫的大型电厂。

1.4炉内喷吸收剂/增湿活化烟气脱硫工艺

为寻求有中等脱硫效率、投资和运行费较低的工艺，以减轻脱硫带来的巨大经济压力，这种工艺方法现在又开始受到注意，并在短时期内取得了重大进展。目前，该工艺在德国、法国、奥地利、芬兰等国已有工业运行装置，美国、加拿大等国亦正在研究。为了克服喷射吸收剂后，烟尘比电阻升高，影响除尘效果及脱硫效率不够高的弊端，芬兰IVO公司开发了LIFAC（Limestone Injection into the Furnace and Activation of Calcium）——炉内喷石灰石（钙）/活化脱硫工艺。即在锅炉尾部烟道上安装活化反应器，将烟气增湿，延长滞留时间，使剩余的吸收剂和SO2发生反应。它适用于中、低硫煤锅炉，当Ca/S=2.5时，脱硫效率可达80%，其工艺流程见图1。

图1LIFAC物质平衡（100%最大连续负荷，SO2值按干烟气和6%O2）1.5海水烟气脱硫技术

这是一种投资省、运行费用低、易管理的脱硫工艺，适用于燃煤含硫量不高，并以海水为循环冷却水的电厂。已投运或工程建设中的国家有挪威、西班牙、印度尼西亚、委内瑞拉和瑞典、英国也计划在大型燃煤电站实施海水脱硫工艺（详见表1）。现已有20多套商业运行系统，烟气处理总量达 6.589×106m3/h，相当于装机容量2150MW，其中单项工程最大处理烟气量为 1.125×106m3/h，相当于装机容量375MW。烟气中SO2浓度在21～6500mg/L之间，吸收塔有填料塔和喷淋塔2种，吸收效率达80%～99%。其工艺流程见图2。

文献7通过对国外已投入商业运行的海水脱硫工艺、系统构成、当前应用水平和国外实例工程的论述和分析，阐明了该工艺在火电厂FGD工程中的适用性、工艺排水特征、海洋环境方面的可容纳性及海洋生态领域的研究成果，认为这是一种符合我国国情并值得在国内火电厂试点的脱硫工艺。深圳西部电厂海水脱硫项目已经投入运行。

表1海水脱硫工艺在火电厂的应用概况

序号 工程名称 国家及地区 烟气量对应机组容量/MW 实施阶段

燃煤含硫量/% 系统脱硫效率/% 所在海域 1 Tata （Ⅰ） 印度

4

1

×500 已运行7a

0.35 85 海湾 2 Tata （Ⅱ）

印度

4

1×500 1995年刚投运 0.35 85 海湾 3 Gran Canaria 西班牙 2×80 正调试中 1.50 91 海岛 4 Tenerife 西班牙 2×80 正安装中 1.50 91 海岛 5 Paicon 印度尼西亚 2×670

已签工程合同

0.40

92 海岛 6 Longannet 英国 4×600 已批环境评价、有中试 0.70 90 河口 7

Cogentrix

美国

2×150

已批环境评价

海边

图2 海水脱硫工艺原理图

1.6 电子束烟气脱硫技术

这是一种不产生二次污染并能实现资源综合利用的脱硫技术，主要特征为：（1）能同时脱硫、脱硝，脱除率分别可达90%和80%以上，而目前任何一种其它方法一次只能脱除其中一种。影响脱硫、脱硝的主要原因是辐照剂量和烟气湿度；（2）处理过程为干法，不产生需进一步处理的废水、废渣；（3）副产品硫铵、硝铵可作为化肥使用（注：对此观点有不同意见，因硫铵会造成不可恢复的土地板结）；（4）流程简单、运行可靠、操作方便、无堵塞、腐蚀和泄漏等问题，对负荷变化的适应能力较强；（5）处理后的烟气一般无需再加热，可直接经烟囱排放；占地面积约为常规方法的1/2～1/3，投资及运行费用均低于常规方法；脱硝时不必使用价格昂贵的脱硝催化剂。电子束烟气处理流程和反应机理如图3所示。

本工艺由烟气冷却、氨添加、电子束照射反应和副产品收集处理等部分组成，主要设备有：冷却塔——冷却水喷射式完全蒸发型；反应器——卧式侧面3级照射方式；电子束发生器——800kV （36kV ）×2台；副产品回收装置——干式电除尘器；副产