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1、内蒙古工业大学本科毕业设计说明书1引 言二氧化硫不仅能够在大气中形成酸雨，造成空气污染，而且还会严重腐蚀锅炉尾部设备，影响生产和安全运行。火力发电厂锅炉、我国北方的热力供热锅炉和硫酸厂是我国二氧化硫的主要排放源，它们的特点是 SO2排放量大，但是 SO2浓度低，综合利用难度大。在火力发电厂的烟气脱硫运行费中，脱硫剂的费用占有很高比例。我国发电用煤的平均含硫量高达 1.15%，因此，火力发电厂烟气脱硫对我国来说更为重要。近几年来，通过自主研发和引进、消化吸收、再创新，使我国的烟气脱硫产业取得了重大进展，火电厂烟气脱硫技术国产化技术基本上可以满足“十一五”时期减排二氧化硫的需要。目前，已有石灰石-
2、石膏法、烟气循环流化床法、海水脱硫法、脱硫除尘一体化、半干法、旋转喷雾干燥法、炉内喷钙尾部烟气增湿活化法、活性焦吸附法、电子束法等十多种烟气脱硫工艺技术得到应用。与国外的脱硫技术情况相同，在多种脱硫工艺技术中，石灰石-石膏法烟气脱硫技术仍是当前的主流工艺技术，据权威部门统计数据显示，截止到 2007 年底投运、在建和已经签订合同的火电厂烟气脱硫项目中，石灰石-石膏法脱硫工艺技术所占比重达 90%以上。27我国燃煤二氧化硫控制技术的研究开发始于 20 世纪 60 年代初，其后规模不断扩大；“七五”期间，工业型煤开发、燃煤固硫新型循环床锅炉技术开发、火力发电厂烟气脱硫技术研究等列入国家科技攻关计划
3、；“八五”期间，循环床燃烧脱硫技术完善化及工程配套应用技术研究、工业型煤固硫技术完善化及工业应用研究、湿式脱硫除尘技术研究、喷钙脱硫成套技术开发等列入国家科技攻关计划；“九五”期间，又把燃煤烟气二氧化硫控制关键技术及设备研究列入科技攻关计划。 当前我国脱硫行业存在的问题主要有：1、烟气在线监测仪器未能发挥应有的效能和作用，不能实现对火电厂大气污染物排放情况实现实时监控；2、对脱硫设施的监管尚未全面到位；3、我国已投运的脱硫工艺中以石灰石石膏法为主。脱硫工艺路线单一，对脱硫副产物的处置和消纳尚未引起足够重视；部分电厂已出现堆放和抛弃的处置方式。预计到“十一五”末，我国将有 3 亿千瓦燃煤发电机组
4、配置石灰石石膏法脱硫设施，按 1 台 300MW 机组燃用含硫量为 1的煤种，每年运行50006000 小时计，将产生脱硫石膏 4.55.0 万吨，届时每年将产生 50006000内蒙古工业大学本科毕业设计说明书2万吨脱硫石膏。如此大量的脱硫石膏要得到处置和消纳是不容乐观的。加之，对脱硫石膏的利用在经济政策上与天然石膏相比无优势可言，若任其采用堆放或抛弃的处置方式发展，既浪费了资源，占用了场地，又会产生新的二次污染。对于燃煤烟气净化技术，近年来，我国在基础研究和中小锅炉烟气净化技术方面取得了一定进展。为提高脱硫剂的脱硫效率，在 Ca(OH)2中加入易潮解盐和碱，或用燃烧飞灰和 Ca(OH)2的
5、水合物作吸着剂，或用活性焦或活性炭作吸附剂，在实验室研究中都取得一定成果。适合中小型锅炉的网膜塔除尘脱硫系统、双击式除尘脱硫工艺、旋转喷雾半干法烟气脱硫小型试验装置等都取得初步成效 。27另外，在“九五”国家科技攻关计划中，脉冲电晕法离子体烟气脱硫技术取得了重要进展，完成了 2 万 Nm3/h 中试线建设与试验，脱硫率大于 80%；新型氨法脱硫技术（NADS）通过验收；“利用杭州湾海水脱除电厂烟气中二氧化硫”的中试研究取得突破。内蒙古工业大学本科毕业设计说明书3第一章 总述1.1 二氧化硫的危害 酸雨是困扰全球的环境问题之一。燃煤烟气中的二氧化硫是酸雨形成的主要原因，它们还能引起人体中毒、植物
6、损害、酸雨酸雾等。酸雨的危害最突出的是使湖泊变酸，水质变酸又会使河底沉积物释放出有害的物质，如铅、铬等，导致水生生物死亡；酸雨还侵浸土壤，侵蚀矿物，使重金属沿着基岩裂缝流入水体造成污染；使土壤酸化和贫瘠化，减缓农作物生长，森林植被消失，导致气候出现反常；另外酸雨还使建筑物、文物受到损害。二氧化硫气体是一种无色有刺激性气味的气体，对人体呼吸器官有很强的毒害。空气中二氧化硫浓度高于 0.5ppm 时就对人类健康有潜在性影响，达到 1-3ppm 时使人感到明显刺激，到达 10ppm 刺激加剧，甚至会出现严重的支气管痉挛。流行病学最新发现颗粒物对人体健康造成的损害与燃烧颗粒物极大相关，而与地壳尘埃无关
7、。数据显示，仅电力行业排放的二氧化硫就造成几百万人生命早逝，上千万人生病。家庭环境空气质量的二级标准，2004 年就比 2003年下降 3.4。空气质量不达标城市的人口占统计城市人口数三分之二。人口超过百万的特大型、超大型城市，空气主要污染物二氧化硫和颗粒物超标比例高，空气质量达标比例低。1酸雨和二氧化硫过度排放已成为制约我国经济和社会发展的重要因素，烟气脱硫是我国当前发展经济、解决环境污染重大任务。脱硫是治理大气污染的重中之重，因此，控制燃煤二氧化硫污染，削减燃煤二氧化硫的排放量，已成为我国社会和经济可持续发展的迫切要求。21.2 脱硫技术现状为了有效控制燃煤锅炉向大气中排放二氧化硫，早在
8、19 世纪科学家们就开始进行有关的研究，但大规模开展脱硫技术的研究和应用是从二十世纪 50 年代开始的。经过多年研究目前已开发出 200 余种控制技术。其中长期稳定运行、技术稳定、2SO经济合理的也有十多种。3内蒙古工业大学本科毕业设计说明书41.2.1 国内脱硫现状我国大气污染较发达国家来比污染较为严重，废气排放总量处于较高水平；为了控制污染气体的排放和治理大气污染，我国在污染排放控制技术等方面开展了大量研究开发工作，并且取得了一定的成果和效果，大气污染控制与防治也取得重要进展。在“八五”、 “九五”期间，国家成功研究出专款开展全球气候变化预测、影响和对策，在温室气体排放和温室效应机理、海洋
9、对全球气候变化的影响、气候变化对社会经济与自然资源的影响等方面取得很大进展。近年来，我国环境监测能力有了很大提高，初步形成了具有中国特色的环境监测技术和管理体系，环境监测工作的进展明显。随着我国国民经济的高速发展和终合国力的不断提高，我国的环保科技研究领域也不断拓展，我国早期的环境科学研究偏重单纯研究污染引起的环境问题，而现在已经扩展到全面的研究生态系统、自然资源保护和全球性环境问题，特别是污染物的控制与预防；由工业“三废”（废水、废气、废渣）治理技术，扩展到综合防治技术，由点源的治理技术，扩展到区域性综合防治技术，并开发了无废少废的清洁生产工艺、废物资源化技术等。 近年来我国在大气污染终合防
10、治技术方面取得众多成果（见表 11） ；与此同时，大气污染的治理也取得了很大进展。 表表 1-11-1 近年我国大气污染治理取得的一些进展近年我国大气污染治理取得的一些进展大气污染防治1995 年1996 年1997 年1998 年1999 年2000 年工业废气治理率（%）82.584.486.387.185.189.8建成城市烟尘控制区数（个） 300223192339244623642718烟尘控制区面积（平方公里） 125321296115791137961600018000我国在“九五”期间，全国主要污染物排放总量控制计划已经基本完成，在国内生产总值年均增长 8.3%的情况下， 20
11、00 年全国二氧化硫、烟尘、工业粉尘等项主要污染物的排放总量比“八五”末期分别下降了 1015%。 4为控制和整治大气污染， “九五”以来，我国在煤炭洁净加工开发技术、煤炭洁净高效燃烧技术、煤炭洁净转化技术、污染排放控制技术等方面开展了大量研究和开发，取得了许多新的成果。与此同时，我国大气污染的防治也取得重要进展，酸雨内蒙古工业大学本科毕业设计说明书5和二氧化硫控制区的污染防治工作已深入展开， “两控区”内 175 个地市和电力、煤炭等行业编制了二氧化硫污染防治规划，关停小火电机组 198 台（装机容量 208 万千瓦） ，8 个省、自治区、直辖市开始限制燃煤含硫量。目前， “两控区”年削减二
12、氧化硫排放量近 80 万吨，93 个城市二氧化硫的浓度达到国家环境质量标准。 如果中国的燃煤电站的烟气排放要达到目前发达国家规定的水平，SO2的排放量将从每年 680 万吨下降至 170 万吨，NOX的排放量将从 100下降至 30，CO2也将减排 2500 万吨。中国控制和整治大气污染任重而道远。2目前我国脱硫技术与设备的国产化程度较小，引进往往停留在具体工程项目上，技术的消化、创新和开发能力差，进入了“引进、引进、再引进”的误区。由于技术、管理、经济和环境意识等多方面的原因以及缺乏相应政策的推动，大部分技术尚停留在中试甚至小试阶段，仅有的几项经过中试应用的技术还未能大范围推广。国内自行开发
13、的脱硫工艺多应用于冶金、石化、化工等行业，在大型火电厂脱硫技术的研究上，缺乏拥有自主知识产权的大型脱硫设备及关键技术与发达国家相比，我国的脱硫研究比较落后，且进展缓慢。1.2.2 国外脱硫现状国外烟气脱硫研究始于 1850 年，经过多年的发展，至今为止，世界上已有2500 多套 FGD 装置，总能力已达 200000MW，处理烟气量，每年可脱hMm7003二氧化硫近 10MT，这些装置的 90%在美国、日本和德国。日本是世界上最早大规模应用烟气脱硫技术（Flus Gas Desulfurization，简称FGD）装置的国家，FGD 数量最多的是化工、垃圾焚烧、造纸、纺织和电力等行业，其中电力
14、行业的处理能力最大。日本 FGD 使用的烟气脱硫工艺主要采用湿法和回收法，其中湿法石灰石/石膏法约占总容量的一半，其次是亚铵法、双碱法。80 年代以来，日本对美国、德国及发展中国家出口了大量的 FGD 装置和技术。日本的三菱重工、川崎重工、日立造船、巴威、日立、千代田、石川岛播磨重工、荏原等公司先后向中国介绍了多种脱硫工艺，其中包括湿法石灰石石膏法、喷气沸腾简易脱硫法、高速平流湿法炉内喷钙加湿活化法、气悬浮体吸收法、旋转喷雾法、电子束加氨脱硫法等等。近年来由于燃料结构的改变，原子能、太阳能的应用，使得烟气脱硫设施有减少的趋势。在美国由于否决了高烟囱排放的环境法规，使 FGD 技术取得很大进展。
15、从 20内蒙古工业大学本科毕业设计说明书6世纪 70 年代初开始使用湿式石灰石灰石工艺，至今得到应用的脱硫工艺主要有：石灰/石灰石法、碳酸钠法、双碱法、石灰碳酸钠法、氧化镁法等，其中湿法石灰石/石灰法占 90以上，其次是双碱法和碳酸钠法。80 年代以来，为了降低基本投资和运行费用，积极研究及开发了喷雾干燥烟气脱硫和炉内直接喷射石灰石烟气脱硫技术。例如：E-SOx 和 ADVACAT 技术。美国应用脱硫技术特点是：优先使用脱硫率高、技术成熟的湿式工艺、抛弃法占的比重大、积极开发多种多样的脱硫工艺。德国起步要比美国和日本晚，但由于制定了严格的环保法规促使了 FGD 的发展，德国联邦防污染法规定，热
16、功率 300 MW(相当于电功率 120 MW 的电厂)以上的大型燃烧装置释放的烟气中的含量不得超过，烟气中的硫含量须低2SO3mmg400于燃料含硫量的 15。如今德国的火电厂在政府和法庭的干预下严格执行这一法规，且关键性的监测设备如 CEMS、DAS 等均要取得认证并接受政府部门的检查。德国FGD 技术可分为添加剂法、湿式法和干式法 3 种，湿式法在电厂中的采用率为最高，达到 86，干法和半干法占 11.27。51.3 脱硫方式分类这些技术按脱硫工艺与结合点可分为三大类：即燃烧前脱硫、燃烧中脱硫、燃烧后脱硫。燃烧前脱硫包括洗煤、煤气化、液化或者利用电磁、微波技术和生物技术对煤进行脱硫，前五种方法只能脱去煤中的无机硫，不能从根本上解决的污染问题。2SO而生物脱硫技术占地太大，时间长，无法连续生产，尚在研究阶段。燃烧中脱硫技术包括炉内喷钙，循环硫化床锅炉添加石灰石燃烧等技术(CFB)，LIFAC 和 LIMB 技术等，还有的使用先进的喷燃器或者改变燃烧状况等等。燃烧后脱除即烟气脱除，这是目前控制燃煤锅炉有害物最有
