鄧俊杰

摘要：作為我國最主要的能源物質(zhì)，煤炭大部分用來進(jìn)行火力發(fā)電，而伴隨煤炭發(fā)電而生的則是越來越多的二氧化硫排入大氣，必然會對我國自然環(huán)境和城市生活環(huán)境帶來很大負(fù)面影響。由此為減少排放的二氧化硫，火電廠通常都會利用脫硫技術(shù)對二氧化硫物質(zhì)進(jìn)行處理。但是脫硫的過程也伴隨著巨大的能量消耗。為有效減少硫化物污染，節(jié)省火電廠生產(chǎn)成本，就必須做好脫硫節(jié)能降耗技術(shù)的更新和改進(jìn)，實現(xiàn)火電廠的可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：火電廠脫硫;節(jié)能降耗技術(shù);改進(jìn)策略

引言：

我國的主要能源物質(zhì)是煤炭，并且大部分的煤炭資源主要是用來發(fā)電的。煤炭在燃燒發(fā)電過程中，會產(chǎn)生大量的二氧化硫，它是一種環(huán)境污染物質(zhì)?？紤]到環(huán)境污染問題，很多火電廠都會采取一定的脫硫技術(shù)對在發(fā)電過程中產(chǎn)生的含有二氧化硫的物質(zhì)進(jìn)行處理，但是，脫硫過程所消耗的能量是非常大的。因此，為防止火電廠發(fā)電造成環(huán)境污染問題，并實現(xiàn)火電廠的節(jié)能環(huán)保，走可持續(xù)發(fā)展道路，研究火電廠脫硫的節(jié)能降耗問題是具有現(xiàn)實意義的，是火電廠體提升自身經(jīng)濟(jì)效益、促進(jìn)企業(yè)穩(wěn)定發(fā)展的重要途徑。此外，火電廠脫硫過程中節(jié)能降耗的實現(xiàn)也是實現(xiàn)生產(chǎn)低成本、脫硫高效率的重要方法，符合國家的相關(guān)節(jié)能減排政策，可有效推動社會可持續(xù)發(fā)展。

1、火電廠脫硫技術(shù)發(fā)展簡介

我國的火電廠脫硫技術(shù)起步較晚，因此總體上而言還缺乏自主創(chuàng)新性?；痣姀S脫硫主要分為三個階段：燃燒前的脫硫，燃燒中的脫硫，燃燒后的脫硫。燃燒前的脫硫主要是指對所用的煤炭進(jìn)行脫硫處理，目前采用的主要方法有化學(xué)法、物理法和微生物法，燃燒前脫硫工作的質(zhì)量將對后續(xù)的工作產(chǎn)生巨大的影響。燃燒中的脫硫作為整個脫硫工藝的中間環(huán)節(jié)，也具有至關(guān)重要的作用。該階段運用的最主要的方法為流化床燃燒脫硫，該方法通過在流化床中添加固硫劑、提高通風(fēng)條件等方式來提高燃燒效率，從而能夠有效的減少SO2排放量，其具有成本低、效率高的優(yōu)點。燃燒后的脫硫主要是在煙氣排放之前對燃燒中已經(jīng)形成的SO2進(jìn)行處理，煙氣側(cè)脫硫有干法、半干法和濕法等多種方式，此外還有一部分沿海的發(fā)電站在使用海水脫硫的方法，該方式主要是運用海水的堿性特性來吸收SO2，該方法最大的優(yōu)點是成本低，但是由于受到地域的嚴(yán)重限制，其難以得到推廣。

2、新時期火電廠脫硫技術(shù)

2.1燃燒前的脫硫技術(shù)

以前燃燒前脫硫是物理、化學(xué)或生物方法在煤炭脫硫，投資大、技術(shù)高成本和應(yīng)用程序并不積極。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們提出了從源頭上控制二氧化硫，是洗煤的主要方法和整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)技術(shù)（IGCC）。硫在高硫煤礦中的含量比較高，脫硫從源頭來解決這個問題，可以有效地控制二氧化硫。80%-90%的煤炭在發(fā)達(dá)國家進(jìn)行了燃燒前的脫硫，一方面，去除硫在煤中的含量，另一方面為了提高資源利用率，減少流量。為了控制二氧化硫，國家應(yīng)該完全支持煤礦建設(shè)的自由煤，減少火力發(fā)電廠對周圍環(huán)境的污染。未開發(fā)的整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)技術(shù)在20世紀(jì)，煤的氣化，然后氣體燃燒驅(qū)動燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電。技術(shù)優(yōu)勢：熱效率高，煤中的硫可以脫掉98%，二氧化碳可以回收，產(chǎn)生很少的固體渣，技術(shù)上成熟的同時，可以大規(guī)模生產(chǎn)。

2.2燃燒中的脫硫技術(shù)

燃煤在鍋爐內(nèi)燃燒的過程中會產(chǎn)生一定的二氧化硫，對這部分二氧化硫進(jìn)行脫除是火電廠生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。燃燒中的脫硫技術(shù)又被稱為爐內(nèi)脫硫技術(shù)，具體是指利用脫硫劑對燃煤燃燒時生成的二氧化硫進(jìn)行脫除。相關(guān)研究結(jié)果表明，脫硫劑能夠與煤炭中的硫組分產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而生成硫酸鹽，由于硫酸鹽本身的比重較大，所以不會隨煙氣排出爐外，而是會沉積到爐渣中。在生產(chǎn)中，火電廠使用比較普遍的脫硫劑有石灰石、熟石灰以白云石等，為了最大限度地發(fā)揮脫硫劑的作用，爐內(nèi)燃燒時的脫硫溫度應(yīng)當(dāng)控制在800℃～1200℃。在鍋爐燃燒中，常用的脫硫技術(shù)有循環(huán)流化床和噴鈣脫硫等。

2.3燃燒后脫硫技術(shù)

燃燒后脫硫技術(shù)指的是爐氣脫二氧化硫排放技術(shù)。這種方法有很多，國際上一些發(fā)達(dá)國家積極發(fā)展煙氣脫硫的新技術(shù)，該技術(shù)，脫硫率高，運行可靠，易于工業(yè)化。隨著技術(shù)的發(fā)展，脫硫裝置，減少成本的更完美的工藝，占地面積少，變得先進(jìn)、高效和低成本的脫硫技術(shù)。煙氣脫硫技術(shù)是廣泛使用的。

3、火電廠脫硫節(jié)能策略

3.1變頻器技術(shù)

通過對火電廠脫硫系統(tǒng)進(jìn)行分析，筆者發(fā)現(xiàn)，耗電量占比最大的設(shè)備是增壓風(fēng)機(jī)，為了在高效脫硫的同時，降低能耗，必須對增壓風(fēng)機(jī)進(jìn)行節(jié)能降耗。目前，大部分火電廠采用的脫離系統(tǒng)中，增壓風(fēng)機(jī)對出入口風(fēng)量的控制一般都是通過節(jié)流調(diào)節(jié)的方式實現(xiàn)的。實踐證明，這種方式的損耗較大，能耗較高。鑒于此，可對增壓風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)方式進(jìn)行改進(jìn)，來實現(xiàn)脫硫系統(tǒng)的節(jié)能降耗，具體做法是在脫硫系統(tǒng)中應(yīng)用變頻器技術(shù)，對增壓風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)節(jié)。變頻調(diào)節(jié)能夠通過改變增壓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速改變其特性曲線，這樣便可以達(dá)到調(diào)節(jié)風(fēng)量的目的。相關(guān)研究結(jié)果表明，當(dāng)管道的特性保持不變，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速與其耗電量成正比，由此可見，對風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以降低其能耗。

3.2改進(jìn)脫硫工藝

傳統(tǒng)的脫硫工藝，雖然可以保證脫硫效率，但是設(shè)備較多、過程繁雜，使得能耗較高。為降低能耗，人們應(yīng)當(dāng)對脫硫工藝進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，可以采用石灰石-石膏進(jìn)行脫硫。這是一種新型的脫硫工藝，歸屬于濕法脫硫的范疇，其主要包括以下幾個系統(tǒng)：吸收氧化、石膏脫水、煙氣排放等。該工藝不僅設(shè)備的運行費用低，運行過程穩(wěn)定，而且脫硫效率也比較高，目前很多大型的火電廠都采用該脫硫技術(shù)。石灰石—石膏濕法脫硫工藝主要包括吸收氧化系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)、漿液制備系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)和排放系統(tǒng)。該脫硫工藝的具體流程如下：鍋爐煙氣首先經(jīng)過電除塵器進(jìn)行除塵，然后分別經(jīng)過增壓風(fēng)機(jī)和GGH換熱器，溫度降下來之后進(jìn)入吸收塔。煙氣進(jìn)入吸收塔之后會向上流動，同時塔內(nèi)會有循環(huán)漿液向下流動，二者在塔內(nèi)會逆流接觸，煙氣在逆流接觸過程中被洗滌，而向上流動的漿液則從噴漿層的噴嘴進(jìn)入吸收塔中，達(dá)到脫除其中的二氧化硫、三氧化硫、氟化氫和氯化氫等物質(zhì)的目的。同時，經(jīng)“強(qiáng)制氧化工藝”處理所得到的反應(yīng)副產(chǎn)物半水亞硫酸鈣被進(jìn)入的空氣氧化成石膏，并作為吸收劑中的石灰石使用。而循環(huán)漿液則通過循環(huán)泵被輸送到噴淋層中，經(jīng)噴嘴被霧化，氣體和液體就可以更加充分地接觸。在吸收塔中，二氧化硫和石灰石反應(yīng)會生成石膏，該種反應(yīng)形成的石膏通過漿液泵進(jìn)入石膏脫水系統(tǒng)，完成凈化的煙氣則進(jìn)入除霧器除霧。

這種生產(chǎn)工藝的節(jié)能降耗具體體現(xiàn)在以下幾方面：①石灰石—石膏濕法脫硫工藝中的高速氣流設(shè)計有效加強(qiáng)了物質(zhì)之間的傳遞能力，系統(tǒng)生產(chǎn)所需要的成本和能耗都隨之降低;②該工藝在壓降和二氧化硫去除之間的關(guān)系得到了平衡，系統(tǒng)反應(yīng)的效率更高;③該工藝所用的吸收塔中安裝有液體再分配裝置，可以有效避免煙氣爬壁現(xiàn)象的出現(xiàn)，脫硫效率可以達(dá)到95%以上，工藝的能耗也大幅降低;④該工藝所得到的脫硫副產(chǎn)品可以進(jìn)行回收利用，實現(xiàn)了環(huán)保節(jié)能。

3.3電子束照射法

這種工藝是通過高能量的電子流照射煙氣，激發(fā)煙氣中的氮氣、氧氣、水等分子具有強(qiáng)氧化性的自由基，這些自由基同煙氣中的二氧化硫等發(fā)生氧化反應(yīng)生成硫酸等酸類物質(zhì)，然后這些酸再同噴入的氨接觸并生成穩(wěn)定的硫酸氨和硝酸氨固體顆粒，被除塵器收集，產(chǎn)出混合化肥。但是電子束照射法需要的前期投資很高，用電也很強(qiáng)，其需要氨水做吸收劑，運行費用較高，在一定程度限制了電子束照射法的推廣應(yīng)用。

4、結(jié)束語

總之，火電廠在平時工廠運作中，企業(yè)只有從根本上認(rèn)清了節(jié)能降損技術(shù)的實際意義，才能在保證環(huán)境的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)企業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展以及經(jīng)濟(jì)效益的良性增長，因此進(jìn)一步加強(qiáng)對其的研究非常有必要。

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