燃煤烟气脱硫技术研究进展

摘要/Abstract

摘要：

中国的大气污染主要以煤烟型为主,燃煤释放的二氧化硫对人类健康和生态环境系统等造成了严重的危害,因此控制二氧化硫的排放至关重要。分析了近年来中国的煤炭消耗量及二氧化硫排放量;概述了二氧化硫的排放源及烟气脱硫技术应用现状,总结了湿法、半干法、干法烟气脱硫技术的优缺点及适用范围;综述了国内外烟气脱硫技术发展概况;分别对传统烟气脱硫技术中的石灰石-石膏法、氨-硫酸铵法、循环流化床法以及新型烟气脱硫技术中的离子液循环吸收法、磷酸钠盐法、氧化铜法的原理、研究现状及发展前景做了具体论述;通过对比以上几种脱硫技术的工艺特征及经济性,指出未来中国烟气脱硫技术的发展方向。

关键词: 燃煤烟气, 排放源, 烟气脱硫技术

Abstract:

Coal-smoke air pollution is the main type of air pollution in China,the SO₂ released from coal burning has caused serious harm to human health and ecological environment system etc.Therefore,it is crucial to control SO₂ emissions.The coal consumption and SO₂ emissions in recent years in China were analyzed.The emission sources of SO₂ and the application status of flue gas desulfurization （FGD） technologies were summarized and the characteristics and scopes of application of wet,semi-dry and dry FGD technologies were analyzed.The development of FGD technologies at home and abroad was reviewed.The principles,research status and development prospects of the limestone-gypsum method,the ammonia method and the circulating fluidized bed method of traditional FGD technologies and the ionic liquid circulation absorption method,the sodium phosphate salt method,the copper oxide method of the new FGD technologies were discussed in details respectively.The technological characteristics and economy of the above FGD technologies were compared and the future development direction of FGD technologies in our country was also presented.

Key words: coal-fired flue gas, emission sources, flue gas desulfurization technology

中图分类号:

TQ54

陈欢哲,何海霞,万亚萌,田静,李涛,任保增. 燃煤烟气脱硫技术研究进展[J]. 无机盐工业, 2019, 51(5): 6-11.

Chen Huanzhe,He Haixia,Wan Yameng,Tian Jing,Li Tao,Ren Baozeng. Research progress on coal-fired flue gas desulfurization technology[J]. Inorganic Chemicals Industry, 2019, 51(5): 6-11.

图/表 10

图1

图2

表1

表2

石灰石-石膏法脱硫增效技术概况

技术		原理	优缺点	适用范围	应用案例	经济分析
单塔	托盘塔技术	喷淋塔内增设孔板托盘,烟气与浆液在此形成泡沫层,增大气液接触面积	投资成本及运行能耗较低,检修方便,对场地无限制; 但改造需增大浆池容积	燃用低硫煤（硫含量≤1%）,场地有限的机组改造	中国较早的超低排放改造装置,浙能嘉兴电厂8^#机组（1 000 MW）,采用双层托盘,脱硫率达98%,SO₂年减排 270 t	脱硫部分改造投资约 2 500万元;运行成本约0.04元/（kW·h）,较改造前增加0.015元/（kW·h）^[8]
	旋汇耦合技术	塔内加装湍流器,烟气与浆液形成剧烈的湍流空间,增强气液传质	投资成本及能耗低,改动最小,效果最好,适应性强	各种煤种,受场地及工期限制,改造难度较大的机组	国电清新环保公司自主研发技术,对某电厂350 MW机组改造,燃用特高硫煤（5%）脱硫率达99.7%以上	脱硫改造的投资约为 2 000万元,分别是同类机组单塔及双塔双循环技术的57%和50%^[9]
	单塔双循环技术	塔内增设浆液循环系统,二级循环系统分别控制浆液的pH与密度,同时满足高脱硫率与高石膏品质的要求	系统安装简便,占地面积较小;投资成本及能耗较高,塔内构件多,可靠性较低	燃用高硫煤,脱硫率要求高,空间有限的机组改造	广东省较早的超低排放改造项目,恒运电厂9^#机组（300 MW）,脱硫率稳定在99%以上^[10]	脱硫脱硝除尘改造总投资1.5亿元;运行成本较改造前增加0.019元/（kW·h）
双塔	双塔双循环技术	原塔（一级）前增设一个二级吸收塔,双塔串联分别控制pH,同时得到高脱硫率与高品质石膏	改造期间不影响原系统运行,安全可靠性高;投资成本及能耗高,占地面积大	燃用中高硫煤（1%~3%）,脱硫率要求较高的机组改造	中国较早运用此技术的装置,国电永福电厂2×320 MW机组,其中4^#机组脱硫率高达 99.4%	脱硫改造总投资成本约8 000万元

表2

图3

图4

图5

图6

图7

表3

参考文献 21

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技术类别	干湿状态	优点	缺点	适用范围
湿法	均湿态	脱硫效率高（> 95%）、技术成熟、煤种适应性广	投资及运行成本较高、占地面积大、多有二次污染	多用于燃用高硫煤或大容量机组的电力锅炉
干法	均干态	投资及运行成本较低、工艺简单、无二次污染	脱硫效率较低（>80%）、操作不宜控制	多用于缺水地区
半干法	脱硫剂湿/干态、产物干态	兼顾二者优点,如脱硫效率高（>90%）、工艺简单等	钙硫比高、副产物利用价值较低	多用于燃用中低硫煤的锅炉

技术	脱硫率	占地面积	单位投资/ （元·kW^-1·h^-1）	运行成本/ （分·kW^-1·h^-1）	二次污染	副产物利用	缺点	应用现状
石灰石- 石膏法	一般>95%,可达98%以上	大	150~250	<1.5	固废及废水	脱硫石膏,多用于水泥及石膏板行业	系统易结垢、堵塞、腐蚀;石膏多废弃	工业广泛应用
氨法	95%~99.5%	较小	150~200	<1	无	硫酸铵,制肥	氨逃逸、气溶胶现象严重	工业广泛应用
循环流化床法	一般>90%,可达98%以上	中	150~250	0.8~1.2	固废	脱硫灰,多用于废井回填、道路基础	易堵塞;脱硫灰利用附加值低	工业广泛应用
离子液循环吸收法	≥98%	较大	300~400	较石灰石-石膏法高	少量废水	高纯SO₂,可用于制酸、硫磺等	易堵塞、腐蚀;能耗较高	未工业广泛应用
磷酸钠盐法	98%	较大	—	—	无	高纯SO₂	易腐蚀;投资及能耗高;氧化副反应	工业试验
氧化铜法	90%	较大	—	—	无	高纯SO₂	投资及运行成本较高	工业试验

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