国外烟气脱硫技术的发展与我国的现状

  摘 要:指出SO2已成为世界第一大污染物,它对人类生存的生态环境造成了严重影响故必须予以脱硫"介绍了目前国外烟气脱硫技术的发展状况以及我国的现状,提出要尽快开发适应我国国情的烟气脱硫装置"

关键词:烟气脱硫;FGD技术;SO2;发展现状

1 概述
        据联合国环境规划署1988年公布的统计资料显示,SO2已成为世界第一大污染物,人类每年向大气排放的SO2达118亿t"我国1995年SO2排放量为2341万t,超过美国当时的2100万t;1998年SO2排放量为2090万t;2000年SO2排放总量为1995万t已成为世界SO2排放第一大国"SO2给人类带来最严重的问题是酸雨它对人类生存的生态环境造成严重影响,酸雨在国外被称为/空中死神0,其潜在的危害主要表明在4个方面"111 对水生系统的危害丧失鱼类和其它生物群落,改变营养物和有毒物的循环,使有毒金属溶解于水中,并进入食物链,使物种减少和生产力下降"据报道,/千湖之国0瑞典因酸雨,从20世纪70年代初到80年代中,有118万个湖泊酸化"国内报道,重庆南山等地水体酸化,pH值小于417,鱼类不能生存,农户多次养鱼,均无收获"

112 对陆地生态系统的危害
       重点表现在土壤和植物"对土壤的影响,包括抑制有机物的分解和氮的固定,淋洗钙!镁!钾等营养元素,使土壤贫瘠化,对植物的影响,酸雨损害新生的叶芽,影响其生长发育,导致森林生态系统的退化"据报道,欧洲每年有6500万hm2森林受害,其中,意大利有9000hm2森林因酸雨而死
亡"我国重庆南山1800hm2松林因酸雨已死亡过半"

113 对人体的影响
          一是通过食物链使汞!铅等重金属进入人体,诱发癌症和老年痴呆;二是酸雾侵入肺部,诱发肺水肿或导致死亡;三是长期生活在含酸沉降物的环境中,诱使产生过多氧化脂,导致动脉硬化!心梗等疾病概率增加"114 对建筑物!机械和市政设施的腐蚀据报道,仅美国因酸雨对建筑物和材料的腐蚀损失每年达20亿美元"据估算,我国仅川黔和两广4省,1988年因酸雨造成森林死亡,农作物减产,金属受腐蚀的经济损失总计在140亿元"因此,各国都在削减SO2的排放量上,投入了大量的资金并加以研究"控制SO2排放的途径有3种,即燃烧前脱硫!燃烧中脱硫!和燃烧后脱硫"燃烧后
脱硫)))即烟气脱硫(FGD),目前被公认为是控制SO2危害最有效的途径"
2 FGD技术的发展现状FGD技术按工艺特点分为湿法!半干法和干法3大类"按副产品是否回收分为抛弃法和回收法"

211 湿法脱硫工艺
        湿法脱硫工艺是世界上应用最多的,占脱硫总装机容量的83102%"其原理是,采用碱性浆液或溶液作为吸收剂在吸收塔内对含有SO2的烟气进行喷林洗涤,使SO2和吸收剂反应生成亚硫酸盐和硫酸盐"常用的湿法工艺有:石灰石/石灰)石膏法!双碱法!氨酸法!钠盐循环法!碱式硫酸铝法!水和稀酸吸收法!氧化镁法以及海水脱硫等"其中石灰石/石灰)石膏法是技术最成熟!应用最多!运行状况最稳定的方法,其脱硫效率在90%以上"副产品石膏可以回收利用,也可抛弃"近年来,由日本千代田公司开发的专利技术)))深度脱硫技术(AdvancedFGD)被美国能源部宣称为开创了FGD的新纪元"该技术的核心是JBR射流沸腾反应器,烟气以沸腾状通过浆液,发生反应,减
少了再循环泵!雾化喷嘴!氧化槽和浓缩装置等,使投资较石灰石)石膏法低50%~70%,脱硫效率在70%~80%"

212 半干法脱硫工艺
        半干法工艺的特点是:反应在气!固!液三相中进行,利用烟气显热蒸发吸收液中的水分,使最终产物为干粉状"以下介绍主要脱硫工艺"

21211 旋转喷雾干燥法(SDA)
       SDA法的原理是通过高速旋转的雾化器,将吸收浆液雾化成细小雾滴,与烟气中的SO2进行传质!传热反应"其转速可达15000~20000r/min,转速与雾化效果及脱硫效率成正比,脱硫效率在80%~85%"被誉为20世纪80年代的FGD技术"21212 炉内喷钙法(LIFAC)该法除了炉内喷石灰石粉外,在空气预热器和除尘器间加装活性反应器,并喷水增湿,使未反应的CaO遇水后生成Ca(OH)2,促进脱硫反应,使最终的脱硫效率达到70%~75%"

21213 烟气循环硫化床脱硫(CFB)
       CFB法是20世纪80年代德国鲁奇公司开发的一种新的脱硫工艺,它以循环硫化床原理为基础,通过吸收剂的多次再循环,延长吸收剂与烟气的接触时间,来提高吸收剂的利用率和脱硫效率"钙硫比(Ca/S)在111~112时,脱硫效率接近湿法脱硫效率"21214 增湿灰循环脱硫(NID)该技术是ABB公司开发的新技术,1996年在波兰Laziska电厂2@125MW机组上脱硫示范工程建成后,目前已有10多套装置在欧洲各国运行"NID法是将CaO粉(粒径在1mm以下)与除尘器收集的大量的循环灰进行混合增湿,然后将含5%水分
的循环灰导入烟道反应器,与烟气进行脱硫反应"大量的脱硫循环灰具有很好的流动性和极大的蒸发表面,在很短的时间里使烟气温度从140e降至70e左右,烟气相对湿度增加到40%~50%,此时有利于SO2分子溶解,对脱硫有利"由于让脱硫灰多次循环,使脱硫剂的利用率大大提高,当Ca/S=111时,脱硫效率大于80%"我国衢州化工厂280t/h锅炉尾气脱硫采用ABB的NID法,
以电石渣作为脱硫剂,脱硫效率为80%,单位脱硫成本为445元/(t#SO2)"此外半干法脱硫技术还有烟道喷射脱硫工艺等"

213 干法脱硫工艺
       干法脱硫工艺的特点:反应在无液相介入的完全干燥的状态下进行,反应产物亦为干粉状态,不存在腐蚀!结露等问题"荷电干式喷射脱硫法(CDSI法)的核心是,吸收剂以高速通过高压静电电晕区,得到强大的静电荷(负电荷)后,被喷射到烟气中扩散形成均匀的悬浊状态,吸收剂离子表面充分暴露,增加了与SO2反应的机会"同时,由于离子表面的电晕,增强了其活性,缩短了反应所需的滞留时间,有效提高了脱硫效率,当Ca/S=115时,脱硫效率
为60%~70%"CDSI法的投资仅为传统湿法的10%,占地也只有湿法的27%,对现有电厂改造尤为实用"等离子体法是20世纪70年代发展起来的同时脱硫脱硝技术,被国际上认为是最有前途的新一代FGD技术"它主要是利用高
能电子使烟气中的SO2,NOX,H2O,O2等分子被激活,电离甚至裂解,产生大量的离子及自由基等活性粒子,由于强氧化性使SO2,NOX被氧化,在注入氨的情况下,生成硫酸铵和硝酸铵化肥"根据高能电子的来源,可分为电子束照射法和脉冲电晕等离子法"电子束照射法(EBA法)是日本荏原制作于20世纪70年代提出的,是用电子束对烟气进行脱硫脱硝的技术"是靠电子加速器产生高能电子(400~800keV),使烟气中的氧和水蒸气等激发转化成氧化能力强的(OH),O,和H2O等游离基,与烟气中的SOX,NoX反应生成硫酸和硝酸,再与加入的氨反应产生硫酸铵和硝酸铵化肥"20世纪80年代,美国完成24000Nm3/h的中试装置实验,目前已在日本!美国!俄罗斯等建立20多套实验装置及示范工程,我国成都热电厂已建成300000Nm3/h示范工程"
脉冲电晕等离子体法(PPCP法)是在EBA法的基础上研制的,是靠脉冲高压电源在普通反应器中形成等离子体,产生高能电子(5-20Ev),由于它只提高电子温度,而不提高粒子温度,能量效率比EBA高2倍"其优点是,设备简单!操作简便!投资仅是EBA法的60%,因此,成为国际上干法脱硫脱硝的研究前沿"

214 目前几种成熟工艺

       目前应用较广的脱硫方法的经济比较,湿法石灰石)石膏法的脱
硫效率最高,但费用也最高"为节省投资和运行费用,一种简易石灰石)石膏法被采用,它以牺牲10%~15%左右的脱硫率为代价,有效降低了投资及运行成本"我国太原第一热电厂就是采用引进简易FGD装置,脱硫效率为80%,发电成本增加01006元/(kW#h),脱除每kgSO2成本为0141元,该
装置为日本/绿色援助0项目"

3 我国FGD技术的现状
        我国于20世纪70年代就开始了FGD技术的研究,与发达国家相比,起步不晚,但进展缓慢"由表2可见,各种脱硫工艺均有研究,但仅停留在小试!中试和工业性试验装置上,未能转化为工业化商品"近年来,我国在一些示范工程上引进一批国外先进的成熟的脱硫工艺,见表3"这些装置,设备先进!运行稳定!自控程度高,但投资和运行费用太高"为此,消化吸收使之设备国产化,降低投资及运行成本,是我们目前研究的课题"同时,我们还要开发研究拥有自己的知识产权的先进!符合中国国情的脱硫工艺"

4 结语
       据统计,我国2000年SO2年排放量约为1995万t,其中90%以上是燃煤排放"SO2污染使我国的酸雨面积达到总面积的30%,成为世界三大酸雨区之一"/十五计划提出,到2005年,全国SO2排放量,在2000年基础上削减10%,/两控区(酸雨和二氧化硫控制区)削减20%"据专家估算,每削减1万tSO2的费用大约在1亿元左右"目前,我国煤炭年消费量高达12亿t,SO2的年排放量为2000万t,预计到2010年,我国的煤炭消费量将达到18亿t,如果不采取控制措施,SO2的排放量将会达到3300万t,即到2010年,要保持现有的SO2排放量,也要投资近千亿元"如果还想削减排放量,投资更大"因此,控制和减少SO2造成的污染,迫切需要的是科研人员开发出适合我国国情的脱硫工艺!设备,并使之产业化"

参考文献:
112吴中标.大气污染控制技术1M2.北京:化学工业
出版社,2002.
122童志权.工业废气的净化与利用1M2.北京:化学
工业出版社,1989.