【正文】 等單位聯(lián)合開發(fā) ,可同時去除SO2和 NOX,SO2的脫除率可達(dá) 99%～ 100%,NOX脫除率大于 95%。對設(shè)備無腐蝕作用 , NOX,SO2的脫除率與煙氣中 NOX,SO2 的濃度無關(guān) ,尾氣可直接排放 ,吸收液經(jīng)處理后可回收硫酸銨。 此外還有丹麥開發(fā)的 SNOX 技術(shù) [9， 11]和微生物煙氣脫硫技術(shù)。 .3 煙氣脫硫技術(shù)的發(fā)展趨勢與前景 ① 新工藝發(fā)展趨勢 5 各項資料顯示 ,國外最新脫硫技術(shù)研究主要有以下幾個特點。 (1)除塵、脫硫、脫氮一體化 由于硫氧化物、氮氧化物同是國家限制排放的污染物 ,而分開處理明顯增加了設(shè)備的投資和空間的占用。 (2)自動化技術(shù)更加明顯 最新的幾個脫硫工藝更多的是向干法脫硫方向發(fā)展 ,而干法脫硫是最容易達(dá)到自動化目的。這也是向社會不斷發(fā)展的電子技術(shù) *攏。相應(yīng)的 ,其科技含量也將越來越高。 (3)生產(chǎn)成本不斷下降 新工藝的脫硫成本相對較低 ,在這個講究經(jīng)濟(jì)效益的時代要想不被淘汰 ,其各項成本應(yīng)越低越好。 ② 煙氣脫硫技術(shù)發(fā)展的前景 在未來十幾年內(nèi)，循環(huán)流化床煙氣脫硫裝置在我國電廠脫硫應(yīng)用中將會有巨大的潛力和應(yīng)用前景，同時海水煙氣脫硫裝置在我國沿海電廠，海水資源方便的地區(qū)將會有不可替代的優(yōu)勢。 微生物法用于煙氣脫硫?qū)⒕哂胁恍韪邷亍?高壓、催化劑 ,均為常溫常壓下操作 ,操作費用低、設(shè)備要求簡單 ,利用微生物脫硫 ,營養(yǎng)要求低 ,無二次污染等特點。因此 ,微生物煙氣脫硫是實用性強、技術(shù)新穎的生物工程技術(shù) ,具有誘人的應(yīng)用前景 ,應(yīng)引起重視 ,加速開發(fā)。 我國 FGD 技術(shù)進(jìn)展我國煙氣脫硫技術(shù)基本處于試驗階段。從試驗結(jié)果看 ,有幾項技術(shù)已接近世界水平 ,如清華大學(xué)煤清潔燃燒工程研究中心開發(fā)的干式循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)、液柱噴射煙氣脫硫除塵集成技術(shù)已受到廣泛重視。 二、 煙氣脫硫技術(shù)概述 為了治理日益惡化的大氣環(huán)境，控制 SO2 的排放勢在必行，我國已進(jìn)行了多種脫硫技術(shù)的 研究及應(yīng)用。燃煤脫硫根據(jù)具體情況可分為三大類 :燃燒前脫硫、燃燒中脫硫和燃燒后脫硫。 (一 )燃燒前脫硫 燃燒前脫硫方法有機械脫硫、化學(xué)脫硫、電磁脫硫、細(xì)菌脫硫、超聲脫硫等。 機械脫硫法在實際中得到了應(yīng)用，如跳汰機脫硫、浮選機脫硫、搖床脫硫、旋流器脫硫、螺旋選礦機脫硫等。機械脫硫是根據(jù)煤中硫化鐵硫 (FeS2)等含硫化合物與煤比重不 6 同而將其除去，這種方法的脫硫效率取決于 FeS2 等物質(zhì)的顆粒大小及煤中無機硫的含量。洗選法不能脫除有機硫及在煤中嵌布很細(xì)的硫化鐵硫。 化學(xué)方法，煤的熱解和加氫熱解脫硫是根據(jù)原 煤中使硫存在的化學(xué)鍵 FeS和 CS 與CC相比不穩(wěn)定，在熱解條件下很容易脫離而生成氣相硫化物 H2S或 CaS，煤的熱解和加氫熱解就是利用這一特征脫除煤中的硫分。 電化學(xué)法是借助煤在電解槽發(fā)生電化學(xué)氧化和還原反應(yīng)，將煤中黃鐵礦和有機硫氧化成可溶性硫化物或?qū)⒚哼€原加氫，從而達(dá)到脫硫效果。 生物脫硫技術(shù)是利用微生物參一與鐵和硫化合物的氧化作用，使硫鐵礦降解，細(xì)菌作用將 Fe2+氧化為 Fe3+ ，單質(zhì)硫由于細(xì)菌作用而氧化為硫酸。該工藝目前尚未獲得大規(guī)模應(yīng)用，不過，隨著生物技術(shù)的突破發(fā)展，該工藝具有良好的發(fā)展前景。 微波法是因微波能激發(fā)煤中硫化物同浸提劑反應(yīng)而脫硫。 （二）燃燒中脫硫 燃燒中脫硫和燃燒后脫硫即煙氣脫硫一般是在燃燒室中和尾部煙道中加入脫硫劑來實現(xiàn)的。燃燒中脫硫是在燃燒產(chǎn)生的高溫氣氛下，脫硫劑與 SO2 氣體分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此燃燒中脫硫是伴隨著燃料燃燒一起完成的。燃燒中脫硫一般以石灰石 (主要成分為CaCO3)作為脫硫劑，將其破碎到合適顆粒度后噴入鍋爐內(nèi)， CaCO3 在高溫下分解成 CaO 和CO2，煙氣中的 SO2 與 CaO 反應(yīng)，完成 SO2 的爐內(nèi)吸收過程 :若在還原性氣氛下，石灰或石灰石就會和煤燃燒產(chǎn)生的 H2S 反應(yīng)，生成 CaS，遇氧即被氧化成 CaSO4。石灰石一般在800850℃可以得到最高的脫硫效率，爐溫高于 1200℃時，已生成的 CaS04 會分解出 SO2，導(dǎo)致脫硫效果不理想。向爐膛內(nèi)加入石灰石脫硫的最佳燃燒方式是流化床燃燒技術(shù)(CFBC )。只需要在其燃燒的過程中直接噴入石灰石，這種工藝設(shè)備投資和運行成本都很低，在 Ca/S 為 2的時候，固硫率可達(dá)到 70%以上。 （三） 燃燒后脫硫 煙氣脫硫 FGD （ Flue Gas Desulfurization)是當(dāng)今世界上普遍采用的 SO2 排放控制方法。煙氣脫硫是指從鍋爐排 放的煙氣中脫除 SO2污染物，這種脫硫方法不影響爐內(nèi)燃燒和換熱。按反應(yīng)產(chǎn)物的物質(zhì)形態(tài) (液態(tài)、固態(tài) )可分為濕法、半干法和千法煙氣脫硫 (Wet， Semidry and Dry FGD)三種，圖為燃煤鍋爐爐膛及煙道不同溫度區(qū)域加入脫硫劑時可能的煙氣脫硫方案。濕法煙氣脫硫技術(shù)占 85%左右，其中石灰石一石膏法約占 %，其它濕法脫硫技術(shù)約占 %，噴霧干燥脫硫技術(shù)約占 %；吸收劑再生脫硫法約占 %；爐內(nèi)噴射吸收劑及尾部增濕活化脫硫技術(shù)約占 %；其它技術(shù)還有循環(huán)流化床煙氣脫硫、電子束脫硫、活性碳 吸附脫硫、海水脫硫、氧化銅法、催化氧化和還原法脫硫等。 7 濕法脫硫是在煙道末端，采用漿液劑洗滌煙氣，脫硫劑和脫硫產(chǎn)物均為濕態(tài)，反應(yīng)在溶液中進(jìn)行，鈣利用率高，脫硫效率可以達(dá)到 90%以上，是目前國內(nèi)外大型鍋爐首選的脫硫工藝，但其投資大，運行費用高，廢水難處理，需裝設(shè)除霧器或?qū)ｉT的再熱裝置。濕法脫硫工藝主要有石灰石 /石灰一石膏 (拋棄 )法、簡易濕法、雙堿法、海水脫硫、氧化鎂法、濕式氨法、石灰一鎂法、堿式硫酸鋁法等。采用的脫硫劑有鈣基、鎂基、氨基、鈉基脫硫劑等。 干法煙氣脫硫過程脫硫吸收和產(chǎn)物處理均在干狀態(tài)下進(jìn)行，具 有設(shè)備腐蝕小、凈化后煙溫高而利于煙囪排氣擴(kuò)散等優(yōu)點，但脫硫效率低、反應(yīng)速度較慢、設(shè)備龐大。多數(shù)干法脫硫技術(shù)還能同時脫除煙氣中含有的 NOX，即脫硫脫硝一體化，具有廣闊的應(yīng)用前景。目前正在使用或開發(fā)的此類工藝有爐內(nèi)或煙道噴射脫硫、氧化銅法、電子束照射法、活性炭吸附法、催化氧化和還原法等。 半干法煙氣脫硫技術(shù)是利用噴霧干燥原理，在吸收劑漿液噴入吸收塔以后，一方面吸收劑與煙氣中的 SO2 發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成固體灰渣；另一方面煙氣將熱量傳遞給吸收劑使之不斷干燥。在塔內(nèi)脫硫反應(yīng)后形成的廢渣為固體粉塵狀，一部分在塔內(nèi)分離，另 一部分隨脫硫后煙氣進(jìn)入電除塵器。此過程包含漿液 (水 )的霧化、 (漿 )液滴的干燥、 SO2 與脫硫劑的反應(yīng) (包含氣液反應(yīng)、氣固反應(yīng) )、脫硫灰的分離循環(huán)等重要環(huán)節(jié)。粉狀脫硫劑及增濕水分別噴入脫硫反應(yīng)塔中，或脫硫劑與水首先制成漿液，噴入脫硫反應(yīng)塔中，都屬于半干法煙氣脫硫的范疇，前一類為噴粉增濕類，后一類為噴漿類。國外研究者從十多年前就開始進(jìn)行半干法煙氣脫硫技術(shù)的研究，開發(fā)出多種半干法脫硫工藝，成為石灰石一石膏濕法脫硫技術(shù)的有益補充，并投入商業(yè)運行，積累了豐富的運行經(jīng)驗。半干法煙氣脫硫技術(shù)有芬蘭 Tampella 鍋爐制造公 司和 IVO 電力公司合作開發(fā)的爐內(nèi)噴鈣尾部增濕活化技術(shù)(LIFAC )，美國 Babcock Wilcox ( Bamp。w)公司、 Ohio Edison 公司、 公司共同開發(fā)的石灰石噴射多級燃燒技術(shù) (LIMB)，德國魯奇公司 ( Lurgi)循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)(CFBFGD )，德國的 Wulff 公司回流式循環(huán)流化床煙氣脫硫工藝 (RCFB)，丹麥 FLS 公司氣體懸浮吸收法煙氣脫硫技術(shù) (GSA)，丹麥 NIRO 公司旋轉(zhuǎn)噴霧干燥煙氣脫硫技術(shù) (SDA )，瑞典 ABB 公司新型一體化 (NID )煙氣脫硫裝置， Bechtet 公司有限區(qū)域彌散煙氣脫硫技術(shù)(CZDFGD)顆粒噴動床煙氣脫硫工藝 (PowderParticle Spouted Bed)以及 Consol 公司開發(fā)的“ Cool Side”工藝、 公司開發(fā)的“ HALT”工藝， EPRI 開發(fā)的 DryInjection”工藝等。 國內(nèi)許多單位相繼開發(fā)出適合我國國情的半干法煙氣脫硫技術(shù)，并在實驗室研究的基礎(chǔ)上，應(yīng)用在一批中小鍋爐脫硫示范工程上，如清華大學(xué)中溫干法煙氣脫硫和蒸汽活化技 8 術(shù)、東南大學(xué) CFBFGD 技術(shù)、哈爾濱電站設(shè)備成套設(shè)計研究所爐內(nèi)噴鈣爐后噴水增 濕活化技術(shù)等，山東大學(xué)自行研制開發(fā)的雙循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)，哈爾濱工業(yè)大學(xué)自行開發(fā)的復(fù)合噴動流態(tài)化煙氣脫硫技術(shù)等。 三、 燃料的燃燒計算 某廠熱電鍋爐用煤的收到基成分見上表，鍋爐蒸發(fā)量 D=240t/h，過熱蒸汽溫度為540℃，蒸汽壓力為 ,設(shè)鍋爐熱效率 89%， q4=%，鍋爐排污率 1%，當(dāng)排煙的空氣過量系數(shù)α = 時，求： （ 1） 計算過路燃料消耗量； （ 2） 求 SO2的生成量是多少？ （ 3） 當(dāng)環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)為 1200mg/Nm3時，脫硫效率是多少？ （ 4） 當(dāng)用 CaCO3 做脫硫劑時，每小時消耗的脫硫劑的量是多少？ 設(shè)鈣硫摩爾比（ Ca/S） =。 （ 5） 計算燃料低位發(fā)熱量 過熱蒸汽焓： h” =給水焓 hgs=(tgs=230℃ Pgs= Ppww=) 解：（ 1）①當(dāng)排污率小于 2%時（題目所給排污率為 1%）排污水熱量可忽略不計，此時鍋爐有效利用熱量： Qr=Dgq（ h” gq― hgs） Qr—— 鍋爐有效利用熱量； Dgq—— 鍋爐蒸發(fā)量（題中給的 D=240t/h）； h” gq—— 過熱蒸汽出口蒸汽焓； hgs—— 給水焓（題給 hgs=）； ②由于燃煤和空氣都未利用外部熱源進(jìn)行預(yù)熱，燃煤水分 Mar=Mt=Q,v,ar/628= 21480/628= 則鍋爐輸入熱量 Qr 近似等于煤的收到基的低位發(fā)熱量： Qr=Q,v,ar 則鍋爐燃料消耗量為： Bj=Qr 100/η Q,v,ar(1q4/100) 9 =Dgq（ h” gq― hgs） 100/η Q,v,ar (1q4/100) =240 103 () () 100/89 21480 =(KJ/Kg) (2) Bj燃料中燃燒生成的二氧化硫容積為： VSO2=Bj (m3/h) (3) 1Kg 收到基固體燃料完全燃燒的理論空氣量為： V0=++(Sar— Oar) = + +(SarOar) = + + () =(m3/Kg) 1Kg 燃料在α＞ 1時，空氣燃燒生成的煙氣容積為煙氣總?cè)莘e，等于實際干蒸汽容積之和，即： Vy=Vgq+VH2O =+++++ 代入數(shù)值，即： Vy=+++++ α = + + ++ + =（ m3/Kg） 設(shè) 1Kg 煤中煤種 Sar Kg,S 生成χ克 SO2，則 S ～ SO2 32 64 Sar χ χ =2Sar=2 =（ KJ/Kg） 則 SO2 原始濃度為： Cso2=χ /Vy=則脫硫效率為： (Cso2C’ so2) 100%/Cso2=% 方案的確定： 10 該鍋爐的煙氣量很大，含塵量，含硫量較高。本設(shè)計的脫硫效率需大于 78%。采用石灰石 /石膏法或氨法脫硫。一方面可以和二氧化碳反應(yīng)，另一方面還可以除塵，大大降低了煙氣中二氧化硫的含量，從而達(dá)到了脫硫的目的，并且能進(jìn)一步提高除塵率。 鍋爐煤質(zhì)特性表 項目 符號 單位 設(shè)計煤種 校核煤種 I 校核煤種Ⅱ 收到基全水份（ Mt） Mar % 空氣干燥基水份 Mad % 1 收到基灰份 Aar % 24.07 空氣干燥無灰基揮發(fā)份 Vdaf % 8 收到基低位發(fā)熱量（實測） Q. KJ/Kg 23110 21480 20480 哈氏可磨度 HGI 65 70 71 SO2 的排放系數(shù) % 82 83 收到基碳 Car % 61.22 收到基氫 Har % 2 收到基氧 Oar % 5 收到基氮 Nar % 4 全 硫份 Star % 0 收到基全水份（ Mt） Mar % 11 收到基灰份 Aar % 24.07 灰變形溫度 DT(T1) ℃ 1450 1210 1160 灰軟化溫度 ST(T2) ℃ 1470 1350 1300 灰半球溫度