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1、中国燃煤工业锅炉烟气脱硫的现状及发展趋势 张慧明内容摘要 本文对我国燃煤工业锅炉烟气脱硫技术进行了回顾与展望。90年代我国成功地研究与开发出多种燃媒工业锅炉烟气脱硫技术及设备，在防腐、耐磨、防结垢、防堵塞等方面取得了突破性的进展。我国研究及开发的烟气脱硫技术具有脱硫效率较高，价格低廉，能耗低的特点。近年来，各种烟气脱硫技术已陆续进入市场。未来，我国燃煤工业锅炉烟气脱硫技术的发展趋势是：一种在现有的基础上完善和提高、大型化，自动化，简单化，适应性强，设计及制造规范化的烟气脱硫设备将成为燃煤工业锅炉一种不可缺少的辅机装置。关 键 词 燃煤工业锅炉，煤炭，烟气，二氧化硫，烟气脱硫。 1. 引言 自8
2、0年代初以来，随着我国经济迅速持续地发展，我国大气被SO2严重污染。目前，我国煤炭年消耗量为12亿t，SO2的年排放量为2000多万吨。在SO2污染作用下，我国酸雨污染日益严重，生态环境受到严重破坏。削减SO2的排放量，防治大气SO2污染，已成为当今我国普遍关注的社会热点问题。 我国大气中的SO2，94%来自煤炭燃烧，其中，燃煤工业锅炉SO2的排放量为750万吨，占煤炭燃烧SO2排放量的36.5%。统计表明，燃煤工业锅炉是我国大气SO2污染最大的污染源。显然，控制燃煤工业锅炉大气SO2污染，对控制我国大气污染具有极其重要的意义。 燃煤工业锅炉，是我国量大面广的热能动力设备。目前，我国燃煤工业锅
3、炉拥有60多万台，其特点如下：燃煤消耗量多，SO2排放量大；以燃煤为主，煤炭多为高灰分高硫煤；锅炉容量小，热效率低；烟筒低矮，含硫烟气低空排放；布局分散，遍及全国各地；管理水平低下，机械化及自动化程度低。燃煤工业锅炉排放的含硫烟气，温度高，压力低，组成复杂，含有酸性气体，腐蚀性强，回收的产物目前价值不大，净化操作不经济。可见，控制燃煤工业锅炉大气SO2污染的净化操作十分苛刻，要比控制燃煤发电厂锅炉SO2污染困难得多。 近20多年来，我国对燃煤工业锅炉烟尘污染治理，进行了大量而有效的工作，其烟尘污染基本上得到有效的控制。然而，对燃煤工业锅炉SO2污染综合治理，才刚刚起步，研究与开发燃煤工业锅炉烟
4、气脱硫技术的时间还不到10年。 燃煤工业锅炉S02污染防治的方法颇多，如采用天然气及轻柴油等清洁燃料做燃料，燃用低灰分低硫优质煤及工业固硫型煤等。但是，对于控制燃煤工业锅炉大气S02污染，烟气脱硫也不失为一种好方法，而且是一种最普遍最适用的脱硫技术，它符合我国能源结构以煤为主的特点及煤炭品质不高的国情。尤其在缺乏清洁燃料和优质煤而燃用含硫量1%以上的煤炭时，烟气脱硫技术是控制燃煤工业锅炉的主要途径。 2. 我国燃煤工业锅炉烟气脱硫研究与开发的现状 我国燃煤工业锅炉烟气脱硫起步较早，但发展缓慢。早在50年代初，我国南京永利宁化工厂就在工业锅炉内喷撒石灰，以防治烟气中SO3对锅炉护管及设备的腐蚀，
5、其效果较好。在80年代之前，我国燃煤工业锅炉烟气脱硫的研究及开发，基本上处于停滞阶段。到了80年代末或90年代初，由于我国大气SO2污染及酸雨污染日趋严重，研究与开发燃煤工业锅炉烟气脱硫技术便应运而生。许多部门着手研究及开发燃煤工业锅炉烟气脱硫技术。1995年8月，我国修改后的中华人民共和国大气污染防治法的正式出台，SO2在法规上定义为我国重要的必须治理的大气污染物，SO2污染防治及酸雨污染防治纳入法律条文，以法规形式确保SO2污染防治和酸雨污染防治。随着中华人民共和国大气污染防治法的贯彻和执行，在很大程度上促进了燃煤工业锅炉烟气脱硫的研究与开发。我国相当多的高等院校，中国科学院的院所，各部委
6、的科研机构，地区的科研部门，环保局的科研院所，以及民营科研机构等，对燃煤工业锅炉烟气脱硫技术纷纷进行研究与开发。参加研究与开发的单位之广，人数之多，时间之长，在我国历史上实属罕见。燃煤工业锅炉烟气脱硫以其存在问题多，治理难度大，而成为我国当今令人关注的热点。由中国环境科学学会发起和主办的三届务实和卓有成效的“全国燃煤锅炉烟气脱硫技术交流会”，把我国燃煤工业锅炉烟气脱硫技术研究与开发，从引进、学习、消化、模拟阶段推进到独立自行研究与开发阶段，进一步推进到富有独创的研究与开发阶段。三届技术交流会，极大地促进了科研单位之间烟气脱硫技术的交流与学习，沟通了科研单位和用户之间的产销关系，促进了烟气脱硫技
7、术及设备进入燃煤工业锅护的市场。可以说，中国环境科学学会，在促进我国烟气脱硫技术研究与开发方面功不可抹。 在90年代不到10年内，我国研究与开发的烟气脱硫技术多达50种以上。时间短，种类多，技术广，在人类烟气脱硫研究与开发历史上也不多见。在研究与开发的50多种燃煤工业锅炉烟气脱硫技术中，包括炉内直接喷石灰/石灰石、沸腾床石灰石和喷雾干燥法等干法烟气脱硫，钙碱法、氨碱法、钠碱法及镁碱法等湿法烟气脱硫。湿法烟气脱硫占95%左右，干法烟气脱硫占5%左右。目前，干法烟气脱硫除个别方法外，仍处于研究及中试阶段，尚未工业化，近期内很难推广应用。湿法烟气脱硫趋于成熟，正处于工业化应用，是当前可行的脱硫技术。
8、湿法又分为除尘脱硫组合体化设备，和除尘与脱硫分体组合式设备。在研究与开发的50多种烟气脱硫技术中，运行稳定、安全可靠的烟气脱硫技术大约有10种左右，其脱硫效率均能达到国家允许的排放标准。其性能为脱硫效率较高(7090%)，无二次污染，气水及灰水分离良好，防腐、耐磨，无结垢、无堵塞、运转效率高(90%)，使用寿命长(10年以上)，能耗低，价格低廉，工艺过程及设备结构简单，操作方便，占地面积小。不到10年内，在烟气脱硫研究及开发中，一向被人们认为难以解决的腐蚀、磨损、结垢及堵塞等棘手的问题，取得突破性的解决，脱硫设备的使用寿命在10年以上，运转效率在90%以上。相当部分关键技术，如防腐、耐磨、防结
9、垢、防堵塞、灰水分离、气水分离等，达到或接近国际的先进技术。 3. 我国典型燃煤工业锅炉烟气脱硫技术 在90年代里，我国用不到10年的时间，成功地研究及开发出多种燃煤工业锅炉烟气脱硫技术。我国燃煤工业锅炉部分烟气脱硫技术的特性列于表1。 4. 我国燃煤工业锅炉烟气脱硫技术的特点 我国研究开发的比较理想的燃煤工业锅炉烟气脱硫技术与设备，有其共同的优点，也各有独到的长处。 4.1 脱硫效率较高 我国研究开发的燃煤工业锅护烟气脱硫技术及设备，脱硫效率较高，一般可达到6080%，高的可达到90%以上。净化后烟气中SO2的含量，均符合锅炉污染物排放标准的要求，均能达标排放。 4.2 价格低廉 我国研究及
10、开发的烟气脱硫技术及设备，工艺过程及设备结构简单，耗钢量小，成本低，占地面积小，操作费用低，脱硫除尘一体化。每蒸t总投资为0.71.5万元；t煤脱硫费用：干法为35元，湿法为57元。80年代初，我国在天津安装一台从美国引进的5t/h燃煤工业锅炉烟气脱硫样机，总投资100万元，年操作费用10万元。可见，我国研究开发的烟气脱硫设备，投资及操作费用远比国外低得多，符合国情，用户能够承受。 4.3 防腐耐磨，使用寿命长 烟气中酸性物质的腐蚀及烟气和洗涤液的冲刷作用，使设备受到严重的腐蚀和磨损，这是多年来难以解决的棘手问题之一。近年来，我国在烟气脱硫技术中，防腐和耐磨取得了突破性的进展。一些设备内衬特制
11、的耐高温防腐耐磨材料和涂料，其中以铸石居多；也有的采用陶瓷、不锈钢、玻璃钢等，都具有较好的效果。从而，烟气脱硫设备的使用寿命长达10年以上。 4.4 气水分离技术良好，防止引风机和管道腐蚀净化后离开脱硫设备的气体，常常夹带洗涤液。脱硫后的洗涤液一般呈酸性。气体带水会造成引风机和管道的严重腐蚀。目前，许多脱硫设备都安装了脱水除雾的装置，其效果良好，脱水效率可达9099%。脱水除雾以旋流板最佳，不锈钢节流网次之。为此，大大延长了引风机和管道的使用寿命，不会降低脱硫效率，也不会造成二次污染。 4.5 灰水分离技术良好，不造成二次污染 洗涤液吸收SO2之后的富液，常常含有烟尘，亚硫酸盐和硫酸盐。合理处
12、理富液，也即灰水分离，往往是烟气脱硫技术成败的关键因素之一。灰水分离，既不浪费资源，又不造成二次污染。目前，我国烟气脱硫灰水分离方法较多，有的是在设备内设有刮板式出灰器；有的是在设备内装有转鼓车水式灰水分离器；有的是在设备外借助沉淀池进行灰水分离；也有的借助龙门挖灰机、循环水泵等设施进行灰水分离。灰水进行分离，而不是将灰水未经处理排放掉，既不造成灰水二次污染，废水又可循环应用，分离后的灰渣又可做为建筑材料、填土等。 4.6 废物资源化，用做吸收剂 目前，我国燃煤工业锅炉烟气脱硫，主要以石灰作脱硫剂，占吸收剂总用量的85%以上，其次也有以碳酸钠、氢氧化纳等作脱硫剂，不到5%。此外，有的应用废碱液
13、、废氨水、废碱渣、锅炉飞灰和冲渣水等作为脱硫剂，大约为10%左右。以废治废，废物资源化，大大降低了烟气脱硫操作费用。如天津家碱厂以碱渣作基料，添加催化剂制成粉状的吸收剂，净化1000Nm3含硫烟气的费用仅为0.10.12元。 4.7 吸收液循环使用 我国研究与开发的燃煤工业锅炉湿法烟气脱硫技术及设备，基本上都采用了吸收液循环使用的工艺过程，耗水量较少，仅仅是高温下水的蒸发量，其值约为2028kg/Nm3。有的采用自动补水，以防系统无水运行。表1 我国部粉燃煤工业锅炉烟气脱硫主要特点及使用范围名称脱硫机理脱硫效率%除尘效率（%）脱硫剂液气比（%）钙硫比运转效率（%）特点使用范围使用寿命阻力Pa硫
14、化床脱硫除尘 器双硫法硫化 床809095CaO，NaOHNa2CO32.5311.290无结垢 ，无堵塞，高效优质，脱硫效率高1.0400t/h燃煤锅炉10年12001500测喷离心脱硫器采用旋流器、截荡器、雾化侧喷和膨胀节强化气液传质7080CaO0.331.290强化传质，反应充分，脱硫效率较高，无结垢，堵塞，运转率高0.5t220t/h1020年90高效气液传质，反应充分，脱硫效率高，负荷高，价格低廉，无结垢，无腐蚀，无堵塞6t/h130t/h10年8897锅炉冲渣水，加入适量的Ca(OH)2溶液90体积小，能耗低，运行费用低，净化效率高，性能稳定可靠，无结垢，无堵塞，创造性地解决了整套设备腐蚀问题1t/h75t/h10年600900名称脱硫机理脱硫效率%除尘效率（%）脱硫剂液气比（%）钙硫比运转效率（%）特点使用范围使用寿命阻力Pa冲击式脱硫除尘器采用湿法冲击式原理除尘及脱硫8897锅炉冲渣水和适量Ca(OH)2溶液90体积小能耗低，运行费用低，价格低廉，脱硫效率高，性能稳定可靠，无结垢，无堵塞，创造性地解决了整套设备的腐蚀问题2410t/h（污染重的锅炉）10年
