火電廠SO_2污染排放控制方法探討

1、火電廠SO2污染排放控制方法探討C ontrol methods to the S O2emission from coal2fired power plants屈衛(wèi)東,楊建華,杜雅琴(鄭州電力高等?？茖W校,河南鄭州450004摘要:從國家對火力發(fā)電鍋爐S O2污染排放標準和S O2排放總量控制的角度入手,分析了我國目前可選擇的S O2污染排放控制方法;指出循環(huán)流化床鍋爐、煙氣濕法和噴霧干燥法為當前我國火電廠應采取的脫硫控制方法。關鍵詞:國家標準;S O2污染排放;污染控制Abstract:On the ba sis of States SO2pollution control standar

2、d and gro ss emission control to coal2fired boilers,the ways about SO2emission control which can be selected at pre sent are analyzed;I t is indicated that the de sulfurized ways are CFBB、wet2FG D and spraying2drying methods in China at pre sent.K ey words:state standard;SO2pollutant emission;pollut

3、ion control中圖分類號:X701.3文獻標識碼:B文章編號:1009-4032(200404-0005-03在今后很長一段時期內(nèi),我國以煤炭為主的能源結構難以有大的改變,特別是我國的燃煤中有一批屬于中硫煤,對環(huán)境影響較大。據(jù)統(tǒng)計,我國S O2排放已超過2200萬t/a,其中大部分是燃煤產(chǎn)生的,而燃煤電廠產(chǎn)生的S O2又幾乎占到1/2。S O2的排放和由其形成的酸沉降是全球范圍內(nèi)的一個重大環(huán)境問題。據(jù)監(jiān)測和研究表明,在中國的華南和西南地區(qū)已形成大面積的酸雨區(qū),華東地區(qū)的降水酸度上升較快,酸雨頻率也在增加。顯然,控制酸雨污染是我國當前必須解決的一個重要環(huán)境問題。近年來,我國修訂了火電廠大

4、氣污染物排放標準,對火力發(fā)電鍋爐S O2的最高允許排放濃度進行了修改,調(diào)整了排放濃度限值,取消了燃煤硫分不同有不同排放濃度限值的做法。同時,國家環(huán)?？偩诌€給出了全國S O2排放總量的限制,嚴格推行各省、區(qū)分區(qū)治理,提高了征收S O2排污費用?？梢钥闯?我國控制S O2排放的政策層面已經(jīng)在逐漸加強,如何控制火力發(fā)電鍋爐S O2排放,選擇最有利的方案,是目前整個火電行業(yè)需要解決的問題。1國家對SO2排放的要求為進一步強化國家對環(huán)境保護的主體作用,同時防止我國環(huán)境狀況日益惡化,改善空氣質量和控制酸雨污染,國家環(huán)保總局和國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局聯(lián)合發(fā)布了新修訂的火電廠大氣污染物排放標準(G B1322

5、3-2003。新標準兼顧電力發(fā)展和環(huán)境保護目標,分3個時段規(guī)定了火電廠大氣污染物排放限值,提出了到2005年和2010年火電廠應執(zhí)行的S O2排放限值,詳見表1。表1火力發(fā)電鍋爐S O2最高允許排放限值mg/m3項目第1時段第2時段第3時段實施時間2005-01-012010-01-012005-01-012010-01-012004-01-01燃煤及燃油鍋爐210012002100120040012004008001200顯然,按國家標準的遠期目標,要完成達標排放,必須對火力發(fā)電鍋爐采取相應的控制手段。與此同時,國家對S O2的排放總量制定了相應的控制目標,主要內(nèi)容是:預計到2005年,“兩

6、控區(qū)”S O2產(chǎn)生量將達到1410萬t,控制目標是實現(xiàn)S O2排放總量控制在1053.2萬t以內(nèi)(其中酸雨控制區(qū)630.2萬t,S O2污染控制區(qū)423.4萬t,也就是要形成356.8萬t的減排能力,詳見表2。S O2排放絕對量在增大,而對總量控制來說,只能是逐漸減少的?？梢灶A測,國家對S O2排放的控制力度將會逐漸加強。因此,要求不僅是新增機組必須有S O2控制手段,運行機組也必須采取減排措施。5表22005年“兩控區(qū)”分省區(qū)S O 2排放總量控制指標(部分省區(qū)萬t省份2000年全省(市實際排放量“兩控區(qū)”排放量消減量2005年排放量指標2火力發(fā)電鍋爐控制SO 2排放的措施通過多年的研究和試

7、驗表明,對于火力發(fā)電鍋爐,普遍認為有效可行的方案是燃燒中脫硫和燃燒后脫硫。而燃燒中脫硫技術只有采用循環(huán)流化床鍋爐是可行的,燃燒后脫硫以尾部脫硫手段為基本方案,具體采用何種技術需視具體情況而定。2.1循環(huán)流化床鍋爐循環(huán)流化床鍋爐的燃燒系統(tǒng)主要由布風裝置、燃燒室和物料循環(huán)系統(tǒng)構成,見圖1。 在煤燃燒過程中加入脫硫劑(通常為石灰石,其中的鈣與燃燒形成的S O 2反應生成硫酸鈣。由于循環(huán)流化床鍋爐為低溫燃燒方式,其床溫控制在850950之間,這是脫硫反應的較佳溫度,因此具有較高的脫硫率;采用物料循環(huán)方式,未反應的脫硫劑可以有足夠的時間與S O 2反應,降低了脫硫劑的無效排放?？梢钥闯?循環(huán)流化床鍋爐除

8、了具有固定的布風板以承接固體燃料和脫硫劑,加強脫硫劑和S O 2的混合外,低溫燃燒的溫度控制和循環(huán)系統(tǒng)延長的反應時間都是傳統(tǒng)煤粉爐難以企及的。當然,循環(huán)流化床鍋爐采用燃燒中脫硫技術,脫硫效率難以與尾部脫硫技術中最佳脫硫方式相比,但由于其能夠滿足國家新環(huán)保標準的要求,以及低投入和低脫硫成本,具有很強的競爭力。目前,國內(nèi)循環(huán)流化床鍋爐運行機組的容量是135MW 級,容量偏小是目前難以大量推廣的首要因素,但我國正在進行300MW 容量級循環(huán)流化床鍋爐的引進消化工作,并已投入商業(yè)運作。2.2煙氣脫硫技術2.2.1煙氣脫硫技術的基本情況目前,國際上已實現(xiàn)工業(yè)應用的燃煤電廠煙氣脫硫技術主要有:(1濕法脫硫

9、(約85%,其中石灰/石膏法約占36.7%;(2噴霧干燥法(約占8.4%;(3吸收劑再生脫硫法(約占3.4%;(4爐內(nèi)噴射吸收劑/增濕活化法(約占1.9%;(5海水脫硫;(6電子束脫硫;(7脈沖等離子體脫硫;(8煙氣循環(huán)流化床脫硫技術等。我國采用了多種脫硫技術,如黃島電廠100MW S DA 法;四川白馬電廠100MW 旋轉噴霧半干法;南京下關電廠125MW 爐內(nèi)噴鈣尾部增濕活化法;深圳西部電廠2×300MW 、福建后石2×600MW 海水脫硫;成都熱電廠100MW 電子束法等。珞璜、深圳沙角A 、上海石洞口電廠均為濕法脫硫。顯然,在眾多的煙氣脫硫技術中,濕法脫硫引人注目,

10、其主要原因是濕法脫硫具有其他方式難以達到的穩(wěn)定脫硫效率,可達95%以上。有資料顯示,旋轉噴霧半干法也是一種具有發(fā)展前景的脫硫技術,但缺少大容量機組的運行實踐。2.2.2濕法脫硫技術廣泛采用的濕法脫硫技術是石灰石-石膏法,其工藝流程見圖2。鍋爐煙氣經(jīng)氣氣換熱器通過噴淋式空塔的進口煙道進入吸收塔,在吸收塔中與吸收劑漿液逆流接觸,脫除煙氣中的S O 2。凈化后的煙氣從吸收塔排出,經(jīng)氣氣加熱器加熱后,從煙囪排入大氣;反應后的漿液在吸收塔下部由加入的空氣氧化,生成石膏晶體排出吸收塔。吸收劑的制備是將石灰石磨制成石灰石粉,其細度為400目。石灰石粉末加水攪拌成石灰石漿,然后通過漿泵打入吸6收塔。吸收塔內(nèi)石

11、膏漿液通過石膏漿泵吸出,再經(jīng)石膏旋流器分離,廢水排放,石膏經(jīng)脫水之后利用。該法的主要優(yōu)點是適用范圍廣,脫硫效率高,高的吸收劑利用率及設備運轉率,有良好的運行可靠性,脫硫劑來源豐富且廉價。但石灰石-石膏法的缺點也十分明顯,如初期投資費用大,運行費用高,占地面積大,系統(tǒng)管理復雜,磨損腐蝕嚴重,石膏、廢水較難處理等 。2.2.3旋轉噴霧半干法旋轉噴霧半干法也稱為旋轉噴霧干燥法,是美國JOY 公司和丹麥NRO 公司聯(lián)合開發(fā)的。與濕法煙氣脫硫工藝相比,旋轉噴霧半干法要求燃煤硫分不超過1.5%,并具有設備簡單、投資和運行費用低、占地面積小、運行可靠、不會產(chǎn)生結垢和堵塞、在控制好干燥吸收器出口煙氣溫度的情況

12、下,對設備的腐蝕性較低等特點,脫硫率在75%90%之間。該法的缺點是工藝設備單機容量偏小,對高硫煤處理能力不足。3結語從國家環(huán)保標準和對S O 2總量排放的控制要求來看,火電機組的S O 2排放限制將更加嚴格。不采取任何脫硫措施是不現(xiàn)實的。而采用簡易的脫硫手段則難以達到環(huán)保標準。目前可采用的方案:(1新建機組可以考慮循環(huán)流化床燃燒技術,既能滿足國家對S O 2排放控制的要求,而且投資費用和運行費用較少。其缺點是鍋爐容量偏小,難以滿足大型電站機組的需要,同時對已經(jīng)運行的煤粉鍋爐也無能為力。(2大型機組可以采用濕法脫硫技術,其高脫硫效率是目前解決環(huán)保壓力的最佳出路;其缺點是初投資費用偏高,運行費用居高不下。國家應出臺相應的優(yōu)惠政策,以鼓勵這種工藝的推廣。(3運行機組可以采用旋轉噴霧脫硫技術,較低的投資和運行費用以及較高的脫硫效率,使其有很大的實施價值;其缺點是對大型機組的脫硫效率偏低,需進一步研究。參考文獻:1屈衛(wèi)東,楊建華