电厂烟气脱硫技术及国内脱硫市场的开拓与分析

　　1、前言
　　目前，电厂烟气脱硫已成为人们十分关注的问题，也是我国环境保护十分艰巨的任务之一。笔者根据手头现有的资料和力所能及的调访情况，进行综合整理后，对电厂烟气脱硫技术和国内脱硫市场的开拓，提出以下一些看法。
　　2、环境保护与电厂烟气脱硫技术
　　我国是一个以煤炭为主要能源的国家，煤炭在我国一次能源的生产和消耗中，一直占70%以上。随着国民经济的发展，我国煤炭消耗量逐年增加。据有关资料介绍，从1990年的0.6亿t增加到1996年的13.1亿t。然而我国大多数燃用高硫煤的电站没有脱硫设施，工艺落后，煤耗高；二氧化硫排放量大的中小型电站和工业窑炉还很普遍；到目前为止一些城市的居民炉灶仍燃用散煤。这些情况，导致我国二氧化硫排放量呈逐年增加之势。我国半数以上的城市在“八五”期间二氧化硫的年日均浓度超过国家二级标准，日均浓度超过国家三级标准，可见我国城市二氧化硫污染相当严重。
　　大量二氧化硫的排放是我国降水呈酸性的主要原因，降水中硫酸根与硝酸根的当量浓度之比大致在10∶1。我国的酸雨发展迅速，已成为世界上继北美和欧洲后的第三大酸雨污染的国家和地区。
　　我国学者对生态系统最敏感部分——不造成长期危害的酸沉降量最高允许标准，即酸沉降临界负荷进行了长期的研究，并得出了我国酸沉降临界负荷分布。由于我国二氧化硫排放量日益增加，许多地区的酸沉降超过生态系统所能承受的临界负荷。据有关单位研究的结果，到2000年，我国酸沉降超临界负荷地区将达到260万km2，占国土面积的27.1%。
　　二氧化硫污染和酸雨的危害面极广，包括农业、工业、交通运输、建筑物、人身健康等诸多方面，造成的经济损失是巨大的。据有关资料统计，由于酸雨污染所造成的直接经济损失达到数百亿元人民币。
　　由于酸雨和二氧化硫对人类环境造成了严重的危害，世界各国和世界卫生组织纷纷提出了大气质量标准，一些发达的工业国家研究开发治理电厂烟气的技术，并且取得了一些成功的经验。
　　1995年8月我国全国人大常委会通过了新修订的《中华人民共和国大气污染防治法》，旨在努力实现环境保护目标及总量控制规划。随着国民经济的不断发展，我国政府于今年再次出台了《大气污染防治法》等一系列有关的法律、法规，电厂烟气脱硫技术正在受到普遍关注，环保产业正在逐步形成。
　　3、电厂烟气脱硫技术的一般情况
　　最早的电厂烟气脱硫技术是在本世纪初出现的。近二十年来，人们对烟气的脱硫、脱硝进行了大量的研究。在发达的工业国家，电厂烟气脱硫装置的应用发展很快，如日本，1970年安装各类烟气脱硫装置不到100套，但到1998年，建成的大型烟气脱硫装置就达到了1400台套，烟气处理量达1.3亿Nm3/h。美国和西欧一些国家纷纷投入人力、财力研究、开发烟气脱硫技术，并且形成各自的特点。到1998年，在美、日、德等国已建成数千套烟气脱硫装置。通过这些装置的建设，烟气脱硫逐渐形成了产业，各国每年用于烟气脱硫的投资逐渐增加。
　　我国目前的经济条件和技术条件还不允许象发达国家那样投入大量的人力和财力，并且在对二氧化硫的治理方面起步很晚，至今还处于摸索阶段，国内一些电厂的烟气脱硫装置大部分是国外的技术，或者是试验性的，且设备处理的烟气量很小，还不成熟。
　　目前，世界上烟气脱硫技术的种类达数百种之多，而按脱硫的方式、产物的处理形式来划分,电厂烟气脱硫技术总体上可分为干法、半干法和湿法三大类。
　　所谓干法烟气脱硫技术，就是脱硫吸收和产物处理均在干的状态下进行，具有流程短、无污水废酸排出、净化后烟气温度高利于烟囱排气扩散、设备腐蚀小等优点，但存在脱硫效率低，设备庞大等问题。
　　半干法烟气脱硫技术是结合了湿法和干法脱硫的部分特点，吸收剂在湿的状态下脱硫，在干燥状态下处理脱硫产物。也有在干状态下脱硫、在湿状态下处理脱硫产物的。
　　湿法烟气脱硫技术是液体或浆状吸收剂在湿的状态下脱硫和处理脱硫产物，具有脱硫反应速度快、设备简单、脱硫效率高等优点，但普遍存在腐蚀严重、运行维护费用高及易造成二次污染等问题。
　　4、几种较为成熟的脱硫技术
　　根据有关资料和调访情况，并结合我国国情，笔者认为以下几种脱硫技术适合国内引进、推广和应用。
　　4.1石灰石—石膏法
　　这是一种成熟的烟气脱硫技术，它用石灰和石灰石浆液除去烟气中的SO2。这项工艺的关键在于控制烟气流量，浆液的pH值。该项技术的优点是：脱硫效率高(90%以上)、工艺成熟、设备运行可靠；其缺点是：设备腐蚀严重、有酸性废水的二次污染存在、石灰石或石灰耗量大、如果石膏不能利用则需要场地堆放处理、运行费用较高。
　　目前，在接触到的几家外商中，笔者认为日本川崎公司和奥地利能源及环境公司的湿式石灰石—石膏法技术具有工艺成熟、造价较低的特点，比较适合我国国情，有一定的推广价值。
　　4.2NID脱硫技术
　　ABB公司为了开拓亚洲和东欧地区的新兴市场，开发了低投资的烟气脱硫技术(FGD)——NID技术。采用此种技术不受燃煤中的硫含量多少的限制，脱硫效率可达90%以上，是一项先进的治理电厂烟气中二氧化硫排放污染的技术。较之其它烟气脱硫工艺，具有系统结构紧凑、占地面积小、投资费用少(ABB公司总部有关人员到中国东方电气集团公司介绍NID烟气脱硫技术时，称该技术的造价低于湿法石灰—石膏法脱硫技术的1/2)等特点，较适合老的电厂进行技术改造和目前中国的国情，且该系统适用于已建项目的改造，另外在不增加投资的情况下，还可以提高除尘效率，排出的净化烟气不须再加热，即可通过已有的烟囱排出，因此，NID脱硫技术的造价比较低，在国内外有着广阔的市场前景。
　　4.3循环流化床反应器脱硫工艺
　　这种技术是将粉状的Ca(OH)2和水分分别喷入循环流化床反应器中，吸收剂被增湿活化，并且能充分地循环利用，而大颗粒吸收剂被其余粒子碰撞破碎，为脱硫反应提供更大反应面积。这种工艺的优点是脱硫效率高(93%以上)、造价和运行费用较低、占地面积较小、适合老电厂的改造；其缺点是副产品无用处，要废弃，增加灰场的面积。
　　丹麦FLS公司在这项技术的研究、开发方面有着自己的特点，比较适合我国国情，有发展前途。
　　4.4其它脱硫技术
　　此外，还有一些已在我国境内进行试验性研究的脱硫技术，这里也列举几种如下：
　　4.4.1电子束辐照脱硫法
　　该工艺的基本原理是：根据烟气中的SO2及NOX的浓度加入微量的氨，然后将混合气体送入反应器中，经电子束照射，SO2及NOX受电子束的强烈氧化，在很短时间内(约十万分之一秒)被氧化成硫酸(H2SO4)和硝酸(H2NO3)分子，并与周围的氨反应生成微细的粉粒(硫酸铵和硝酸铵的混合物)，粉粒经集尘装置收集后，清洁的气体排入大气。
　　日本荏原制作所目前在成都热电厂建造的电子束脱硫装置，用于20万kW机组，处理的烟气量为30万Nm3／h，约占总烟气量的46%，脱硫效率为80%。该装置是目前世界上处理烟气量最大的装置，且属于试验性的，因而该技术还没有处理大容量烟气的业绩。
　　电子束脱硫工艺的特点是可以同时脱除烟气中的SO2及NOX，副产品(硫酸铵和硝酸铵)可以做肥料(用于适宜的土壤)从而降低运行费用。其缺点是造价高，电子束发生装置运行时会产生对人体有害强度的电离放射线(X线)和臭氧等，操作环境需注意安全防护。
　　4.4.2磷铵肥法烟气脱硫技术
　　这是国内自行开发的一项脱硫技术，是利用天然磷矿石和氨做原料，在烟气脱硫过程中直接生成磷铵复合肥料的一种脱硫方法。
　　“七五”期间，四川豆坝电厂建成了一套烟气处理量为5000Nm3／h的中试装置，据有关资料反映，运行情况尚不够良好。
　　4.4.3海水烟气脱硫工艺
　　这项技术的基本原理是，海水通常呈碱性，使得海水具有天然的酸碱缓冲能力及吸收SO2的能力，烟气经海水洗涤后SO2被海水吸收，再经处理后流回到海中。我国广东西部电厂脱硫采用该工艺，据说国家海洋管理部门和环境保护部门对其是否会造成海水污染问题持保留意见。
　　4.4.4炉内喷钙尾部增湿脱硫技术
　　这项技术分为两个主要工艺阶段，即炉内喷钙和炉后增湿活化，也就是将脱硫剂(石灰石)制成粉末，于锅炉适当位置(一般为850～1150℃)喷入炉内，起到固硫作用；在尾部烟道的适当位置(一般在空气预热器和除尘器之间的烟道中)，装设增湿活化反应器，使炉内末反应的CaO和水合成Ca(OH)2，进一步提高脱硫效率，一般认为可使脱硫效率提高10%～15%。
　　该技术的优点是占地小、系统简单、投资和运行费用相对较低、无废水排放等。缺点是脱硫效率低，只能达到60%～85%。我国南京下关电厂就是引进芬兰的该项技术。
　　烟气脱硫的技术种类非常多，无法也没有必要一一列举。这里只是介绍几种典型并且在我国国内已经进行试验应用的脱硫工艺。
　　5国内市场和脱硫技术国产化问题
　　如上所述，大气污染对我国国民经济造成的损失和影响越来越大，引起了国家和社会的广泛关注，国家越来越重视对环境污染的控制，并且逐步加大对环境保护的力度。环保产业已经开始在我国国内形成，有可能成为投资热点和新的经济增长点。
　　笔者认为，目前可以针对国内的具体项目，有选择地引进国外的先进技术，逐步进行消化吸收，实现国产化，抓住机遇，积极开拓国内国际两个市场。
　　脱硫技术国产化应当达到以下几个目标：
　　(1)技术先进可靠。根据分析研究，笔者认为石灰石—石膏法、NID脱硫技术和循环流化床反应器脱硫工艺应是我国引进吸收的首选技术(上面已做了简要介绍)，并且我们同日本川崎公司、ABB公司、丹麦FLS公司和奥地利能源及环境公司均有良好的接触，双方有合作意向。
　　(2)经济性。项目的经济性包括两个方面：
　　①建设投资。脱硫装置的建设投资主要由以下费用组成：
　　设备费。包括工艺设备、供配电、暖通、给排水、控制监测仪表等的费用。
　　土建工程费。
　　安装工程费。
　　建设期资金利息。
　　②运行/维护费用。运行/维护费用包括：
　　原材料费用。如吸收剂(石灰、石灰石、氨等)、工业水(工艺用水和冲渣水)、动力、蒸汽、燃料等。
　　劳动力费用。包括生产人员和管理人员的工资。
　　维护费用。即每年检修或大修费用。