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摘要:为开发具有自主知识产权的燃煤脱硫技术,论述了国内外燃煤脱硫技术现状,重点介绍了干法、湿法和半干法烟气脱硫技术主要工艺及流程,并对燃煤脱硫技术发展趋势进行展望。湿法烟气脱硫技术最为成熟,已得到大规模工业化应用,但由于投资成本高还需对工艺和设备进行优化;干法烟气脱硫技术不存在腐蚀和结露等问题,但脱硫率远低于湿法脱硫技术,须进一步开发基于新脱硫原理的干法脱硫工艺;半干法烟气脱硫技术脱硫率高,但不适合大容量燃烧设备。最后提出未来应重点创新脱硫原理;研发多联产工艺或多级脱硫工艺,重点开发生产硫酸铵化肥和硫酸镁化肥等副产品的脱硫工艺;开发低廉、高效、多功能的复合型和可再生循环利用的脱硫剂、催化剂或吸附剂及其脱硫工艺;研发新型辅助脱硫技术,扩大工艺适用范围。
关键词:燃煤;烟气脱硫;湿法;干法;半干法
0引言
煤炭是我国主要能源,我国能源现状决定未来30年仍将是以煤为主的能源结构。我国煤炭的80%用来燃烧,燃煤不可避免会造成SOx、NOx和粉尘等有害物质的排放,并成为大气环境的主要污染源,如PM2.5、酸雨、光化学烟雾等。因此,在加强煤炭清洁转化利用的基础上,大力发展燃煤污染物防治技术尤为重要。减少燃煤SOx排放的措施主要有燃煤前脱硫,燃烧中脱硫和燃烧后脱硫3种,其中,燃烧后脱硫即烟气脱硫能快速控制SOx排放,脱硫率高,是主流的燃煤脱硫技术。近年来,国内外学者开展了大量燃煤烟气脱硫技术研究。孙玮开发了并流氨法脱硫工艺,杨叔衍等开发了双塔式氨法脱硫工艺,魏雄辉等开发了多元醇复合溶液和复合醇胺溶液吸附脱硫工艺,但这些工艺至今未得到大规模工业应用。目前我国燃煤脱硫技术成本居高不下,主要原因是核心技术装备由外国跨国公司垄断,如以石灰石/石灰-石膏法(W-FGD)为代表的湿法烟气脱硫工艺和以活性炭吸附-再生法为代表的干法烟气脱硫工艺被包括三菱重工、美国ABB公司和芬兰IVO公司等跨国公司垄断。因此,开发具有自主知识产权的成熟燃煤脱硫技术尤为重要。笔者论述了国内外燃煤脱硫技术现状、比较了各种燃煤脱硫技术的优缺点,并对燃煤脱硫技术的发展趋势和可能实现的技术突破进行展望,以期为实现我国燃煤脱硫技术发展起到推动作用。
1湿法烟气脱硫技术
1.1石灰石/石灰-石膏法
湿法烟气脱硫工艺的代表是石灰石/石灰-石膏法(W-FGD),相对而言,W-FGD法最为成熟、效率高、操作简单,但投资巨大、耗水量大、占地面积大、系统复杂,易结露对设备造成腐蚀,需要对水进行再处理,易产生二次污染。特别是采用钙基脱硫剂吸收SO2,生成CaSO3和CaSO4,由于溶解度较小,2种物质极易在脱硫塔内和管道内结垢,堵塞管道,为克服这一缺点,后来发展了双碱法烟气脱硫技术。筱田直晴等开发了一种用石灰石浆清洗燃烧废气的排烟脱硫方法。该方法包括将浆液中的CaSO3氧化成石膏的氧化工序,将来自氧化工序的浆液循环至吸收工序的循环工序,以及在排出一部分循环工序的浆液并分离回收石膏的同时将剩余的浆液返回到上述循环系统的分离工序。其特征是在分离工序中采用能使浆液分离成上溢流和下溢流的分离器,对浆液进行超声波照射,促使石膏粒子从石灰石粒子中分离出来,并使石灰石粒子移至上溢流侧,而石膏粒子移至下溢流侧。陈然振提出了一种副产石膏的烟气脱硫技术。通过除尘、脱硫塔内鼓泡吸收和中和,使烟气中SO2进行脱硫反应,再通过空气氧化与消石灰反应形成石膏结晶,经离心脱水后形成石膏产品。刘忠生提出了一种利用工业废水和废渣进行湿法烟气脱硫的方法。将含有机酸盐或有机酸的工业废水、废渣加入石灰(石)湿式烟气脱硫系统中,对于含有机酸或盐较少而含其他有机物较多的工业废水,可经过湿式空气氧化,增加其有机酸或盐的含量后再加入烟气脱硫系统中。一之濑利光等提出了一种排烟脱硫方法。在燃烧炉内投入石灰石,在与燃烧炉排气烟道相接的脱硫烟道内喷水,由燃烧炉与脱硫烟道之间的气/气加热器加热脱硫烟道排出气,将从脱硫烟道排气中回收的灰分以浆料形式向烟道脱硫装置内喷雾。
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