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火電廠煙氣脫硫綜述

文檔作者：李亮文檔來(lái)源：南京大學(xué)化學(xué)系		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2022年03月11日
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々一23
Y， 電廠， 煙 、f試．
火電廠煙氣脫硫綜述
南京大學(xué)化學(xué)系皇— 7了
1 脫硫技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)介
脫硫最早是在化工、冶金等部門(mén)發(fā)展
起來(lái)的。1972年西安熱工所對(duì)國(guó)內(nèi)煙氣脫
硫進(jìn)行了綜述，在三。。廠進(jìn)行了亞硫酸
鈉循環(huán)回收SOz半工業(yè)性試驗(yàn)，1974．～
1976年在閘北電廠做了石灰石一石膏法
排煙脫硫試驗(yàn)，l976年下半年，松木坪電
廠進(jìn)行了活性炭脫硫試驗(yàn)，1975年南市電
廠初期進(jìn)行樹(shù)脂及半焦脫硫法，并于l977
年進(jìn)行液相催化脫硫試驗(yàn)，1980年結(jié)束半
工業(yè)性試驗(yàn)。以上是我國(guó)電力工業(yè)早期的
脫硫發(fā)展概況。
國(guó)外煙氣脫硫起步較早。早在l927年
英國(guó)巴特賽安和班克賽德兩電廠就采用了
石灰石脫硫。六十年代初，環(huán)境問(wèn)題突出
后，石灰／石灰石法被美國(guó)較廣泛地用于排
煙脫硫，并隨之發(fā)展成為多種脫硫方法。日
本的SO 污染問(wèn)題，經(jīng)過(guò)治理，已基本得到
控制。美國(guó)在這方面居第二位，其它多數(shù)國(guó)
家，如德、英、法、蘇、意等均未能達(dá)到控制
SO 的污染程度。
2 煙氣SO 的排放標(biāo)準(zhǔn)
鍋爐煙氣中SO 排放標(biāo)準(zhǔn)，在國(guó)外是
以環(huán)境衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)制定的，而工業(yè)衛(wèi)
生標(biāo)準(zhǔn)是以SO “濃度閨”為基準(zhǔn)，即低于
此濃度對(duì)人體健康無(wú)影響。
日本提出的大氣污染物控制標(biāo)準(zhǔn)最嚴(yán)
格，雖然目前西德SOz排放標(biāo)準(zhǔn)從年平均
0．05ppm 降低到0．04ppm，仍比日本高
0．Olppm。日本采取三種措施：降低進(jìn)口原
料的含硫量、實(shí)行重油脫硫和排煙脫硫，設(shè)
置了世界各國(guó)中為數(shù)最多的排煙脫硫設(shè)
備。
我國(guó)SO 排放標(biāo)準(zhǔn)的制定，是根據(jù)以
下三方面因素：(1)模式計(jì)算；(2)我國(guó)的經(jīng)
濟(jì)能力；(3)濃度閨值。實(shí)驗(yàn)證明：SO 對(duì)大
腦皮層的反射作用閨值為0．6mg／m ，因此
規(guī)定一次最高允許濃度為0．5mg／m ，日平
均濃度延用3一l換算系數(shù)而定為
0．15mg／m。，煙囪允許的SO z排放排準(zhǔn)，可
按有關(guān)公式計(jì)算。
3 火電廠煙氣排煙特點(diǎn)
火電廠排煙SO 濃度低、雜質(zhì)多，容積
濃度一般為0．1 ～ 0．3 ，其它成分占
99．5 以上；其次是煙量大，每臺(tái)機(jī)組的排
煙量每小時(shí)從數(shù)萬(wàn)～ 數(shù)十萬(wàn)標(biāo)米 。如此大
量的氣體進(jìn)行脫硫，成為工程上的一個(gè)難
題 此外，回收煙氣中SO 所得產(chǎn)品價(jià)值有
限 由于這些原因，煙氣脫硫在經(jīng)濟(jì)上、技
術(shù)上都有較大的困難。迄今為止、煙氣脫硫
的方法有數(shù)十種，但能應(yīng)用到工業(yè)上的為
數(shù)甚少。
就SO 的化學(xué)性質(zhì)而言，它具有極性、
酸性、還原性三大特點(diǎn)，相應(yīng)的處理劑要具
備堿性、氧化性、吸附性等特點(diǎn)，所有煙氣
脫硫均是基于這些特點(diǎn)發(fā)展起來(lái)的
4 脫硫技術(shù)綜述
防治SOz污染有三條途徑：一是燃燒
前脫硫，稱為“前脫”。如在高含硫煤地區(qū)的
洗煤和以黃鐵礦的存在形態(tài)的脫硫技術(shù)；
高梯度強(qiáng)磁分離煤脫硫技術(shù)。二是燃燒中
脫硫，稱為 中脫”。如固硫型煤，爐內(nèi)增鈣。
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三是燃燒后煙氣脫硫，稱為“后脫”?；痣姀S
脫硫主要是“中脫”和“后脫 ，其中又以煙
氣脫硫即“后脫 為主，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外用的方
法已經(jīng)不少，如燃燒中脫硫可采用循環(huán)床
鍋爐和爐內(nèi)噴鈣。煙氣脫硫即“后脫”的方
法更多 按脫硫產(chǎn)物分回收法和拋棄法，按
SO：吸收劑的使用情況又有再生法與非再
生法之分；按脫硫工藝分為干法和濕法。
濕法：用堿性溶液或泥漿吸收煙氣中
的SOz，如氨和堿的溶液、石灰和石灰石泥
漿、氧化鎂泥漿等；利用具有氧化或催化性
溶液、泥漿吸收煙氣中的SO：，如臺(tái)鐵、錳
離子的稀酸溶液、軟錳礦泥漿等，在國(guó)外大
多已制造成工業(yè)化設(shè)備 其中石灰／石灰石
泥漿法最多 濕法的優(yōu)點(diǎn)是：系統(tǒng)容易操
作、吸收效率高、裝置占地少等，缺點(diǎn)是尾
氣溫度一般要降至50℃ 左右，在寒冷季
節(jié)，需要采取再熱措施，增加運(yùn)行費(fèi)用
幽l 盈甚腕氍佩槿圈
1 除塵囂2 沖卻粵3、冼謙囂●、再生囂5 氣件再加熱器6煙囪
干法：干法脫硫的突出優(yōu)點(diǎn)是凈化度 吸收煙氣中的SO：，工業(yè)化方法為活性炭
高，有的方法能脫除多種有機(jī)硫化物。干法 法及向煙氣中噴入碳酸鈣石粉或石灰的方
是用活性炭、半焦、活性氧化錳、活性氧化 法
鋁、氧化鎂、交換樹(shù)脂 含碳酸鈣的石粉等
強(qiáng)2 十陸骯氍佩程圈
l、除塵器2 吸附劑3 再生器4 煙囪
為了避免脫硫過(guò)程中煙氣溫度冷卻過(guò) 5 脫硫工藝簡(jiǎn)介
低，造成排煙困難，人們?cè)铝τ诟煞摿?5．1 流化床燃燒脫硫技術(shù)
研究 目前工作做得較多的有兩類：一是活 流化床鍋爐與傳統(tǒng)的鍋爐相比有許多
性炭，二是金屬氧化物，它對(duì)SOz起化學(xué)反 優(yōu)點(diǎn)，它能夠?qū)⑷紵a(chǎn)生的90％的SO
應(yīng)，實(shí)際上是干式狀態(tài)的吸收劑，為了區(qū)別 吸收 流化床燃燒技術(shù)是一種有前途的燃
于吸附作用，稱為吸著劑。 燒技術(shù)，常壓流化床燃燒技術(shù)難度較小，將
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由
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首先得到應(yīng)用 從發(fā)展來(lái)看，加壓流化床燃
燒技術(shù)將取代常壓流化床燃燒技術(shù)而得到
大規(guī)模應(yīng)用。
5．2 爐內(nèi)噴鈣技術(shù)
該法國(guó)外六十年代用于煙氣處理系
統(tǒng)。芬蘭Tanpella有限公司近年來(lái)開(kāi)發(fā)出
了LIFAC技術(shù)，即爐內(nèi)噴石灰石及氧化鈣
活化反應(yīng)技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)是在爐內(nèi)噴鈣的
基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。在空氣預(yù)熱器與除塵
器之問(wèn)加一活化反應(yīng)器，煙氣在活化反應(yīng)
器中被濕潤(rùn)，并增加了SOz與氧化鈣、氫氧
化鈣的作用時(shí)間，進(jìn)一步提高了脫硫效率。
我國(guó)1981年起，哈爾濱電站設(shè)備成套設(shè)計(jì)
研究所承擔(dān)了小型煤粉燃燒系統(tǒng)直接噴鈣
脫硫試驗(yàn)，同時(shí)西安熱工所在重慶建立了
75t／h鍋爐相應(yīng)的試驗(yàn)臺(tái)并進(jìn)行爐內(nèi)噴鈣
的模擬試驗(yàn)。為在重慶電廠進(jìn)行爐內(nèi)噴鈣
脫硫提供了依據(jù)。南京下關(guān)發(fā)電廠即將擴(kuò)
建的兩臺(tái)l25MW 機(jī)組就將從芬蘭Tanpel一
1a有限公司引進(jìn)這一脫硫技術(shù)。
5．3 亞鈉循環(huán)法
亞鈉循環(huán)法是用亞硫酸鈉(鉀)作為
SO：吸收劑，生成亞硫酸氫鈉(鉀)，然后加
熱再生，循環(huán)使用，又稱威爾曼一洛德法
(Wellman—Lord)。試驗(yàn)證明，當(dāng)煙氣中SO2
濃度高時(shí)，該法是經(jīng)濟(jì)可行的。若SO：濃度
太低，運(yùn)行費(fèi)用高，并不經(jīng)濟(jì)。另外，此法主
要缺點(diǎn)是堿耗太大，且會(huì)結(jié)晶析出堵塞設(shè)
備。操作中還須經(jīng)常直接排放溶液與補(bǔ)充
新鮮堿液。如在吸收液中加入適量對(duì)苯二
胺等抗氧化劑，可防止溶液被氧化。
5．4 石灰一石膏法
石灰一石膏法洗滌煙氣在三十年代已
有應(yīng)用，是目前國(guó)外發(fā)電廠煙氣脫硫應(yīng)用
最廣的方法。如美國(guó)的煙氣脫硫裝置約
80 采用此法。此法是利用堿土金屬鈣離
子與煙氣中的SO 作用生成難溶的亞硫酸
鈣或硫酸鈣，而實(shí)現(xiàn)脫除煙氣中SO 的目
的，脫硫效率為85 左右，可得副產(chǎn)品二
水石膏。這種方法處理的煙氣，其SO：的濃
度一般以不大于2000ppm為好。
就直接費(fèi)用來(lái)說(shuō)，石灰石法總是入不
敷出的。但是，由于石灰石原料廣而易得，
該法仍被大量采用。
5．5 氨法
用氨水吸收SO：，吸收效率高，對(duì)再生
要求不高，因?yàn)樗旧砭褪怯袃r(jià)值的肥料。
但氨的分壓高，易揮發(fā)造成損失。
吸收后的處理隨所需要產(chǎn)品的不同有
以下幾種處理方法：熱解吸法、氧化法、酸
化法和石灰處理法等。
5．6 稀硫酸法
用稀硫酸液吸收煙氣中的s 是七十
年代日本首先采用的，它的優(yōu)點(diǎn)是不堵塞
設(shè)備、脫硫效率高，但操作的液氣比大、設(shè)
備龐大、動(dòng)力消耗大。此方是以鐵離子為催
化劑，用2 ～ 4 稀硫酸吸收煙氣中的
SO2，在鐵催化劑下被氧化為硫酸。它是一
種先進(jìn)的石灰石／石膏法脫SO 工藝，通過(guò)
廢漿的強(qiáng)制氧化，可得副產(chǎn)品石膏 其特點(diǎn)
是把SOa吸收、SO：氧化和CaSO-沉淀在
一臺(tái)反應(yīng)器中完成，吸收液無(wú)懸浮物，催化
劑價(jià)廉易得。
5．7 噴霧干燥法
該法于七十年代中、末期發(fā)展起來(lái)，由
于它占地面積小、投資與運(yùn)行費(fèi)用低，美國(guó)
至少有l(wèi)5臺(tái)鍋爐采用。
吸收劑有堿液和石灰乳兩種。反應(yīng)預(yù)
先漿化，煙氣和這種反應(yīng)漿液霧滴接觸，使
之受熱，所含水份迅速揮發(fā)，SO。和反應(yīng)劑
間有效氧化反應(yīng)，生成亞硫酸鹽及硫酸鹽。
這些化合物在它們撞擊到接收器外壁之
前，已經(jīng)干燥成粉末，不致形成結(jié)垢，也不
致發(fā)生腐蝕。缺點(diǎn)是脫硫效率低、吸收劑的
利用率低。
向煙氣中噴入石灰泥漿(或其它堿性
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溶液)，并利用煙氣中的潛熱對(duì)泥漿或吸收
液干燥，即所謂的 噴霧干燥法 這是由拋
棄法演變而來(lái)的，由于運(yùn)行管理簡(jiǎn)單．這種
新方法得到了廣泛的注意 但對(duì)高硫燃料
的脫硫，則將受到限制。
5．8 雙堿法
雙堿法是美國(guó)通用汽車(chē)公司開(kāi)發(fā)的一
種方法，也是一種主要的煙氣脫硫技術(shù)。它
是利用鈉堿吸收SO ，石灰處理和再生洗
液，取堿法和石灰法二者的優(yōu)點(diǎn)而避其不
足，是在這兩種脫硫技術(shù)改進(jìn)的基礎(chǔ)上發(fā)
展起來(lái)的
5．9 檸檬酸鹽法
此法是1970年美國(guó)首先開(kāi)發(fā)的，用以
脫除冶煉氣中的SO：。以后十年中各地建
成的多套中試裝置，都是處理煙氣中的
SO ： 瑞典處理冶煉氣中SO：濃度在0．5
～ 5 但也有用以處理SO 濃度為0．2
的煙氣的報(bào)導(dǎo)。所用吸收荊是檸檬酸和碳
酸鈉水溶液，吸收容量10~20克／升 再生
方法有兩種：一種是用H：S再生，另一種是
用水蒸汽再生
5．10 溴法
此法是利用溴與SO 反應(yīng)，生成可回
收利用的氫氣 此方法適用于沿海一帶．能
提供大量溴的地方。由于溴化氫具有強(qiáng)烈
的腐蝕性，所以溴化氫的熱解再生條件要
求非?？量蹋谔厥庵谱鞯哪透g的陶
瓷壓力容器中進(jìn)行，工藝條件比較復(fù)雜，但
吸收效果很好，生成的硫酸和氫氣都可以
回收利用
5．11 堿土釩土法
本法不用鍋爐作反應(yīng)器，而是選擇煙
氣在31 5℃ 的時(shí)候，通過(guò)吸收器與田體堿
化釩土接觸，SO 在吸收劑上反應(yīng)生成硫
酸鹽。吸附劑進(jìn)行再生和再循環(huán)使用。從
再生吸附荊放出的硫化氫中回收硫。采用
堿化釩土作吸附劑，價(jià)格較貴。經(jīng)還原后，
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固體吸附劑質(zhì)量很快降低，還原氣體消耗
過(guò)高
5．12 活性炭法
活性炭是一種應(yīng)用廣泛的吸附荊。此
法是研究最早的干式脫硫方法，再生方法
有加熱再生、水洗再生和還原再生
活性炭脫硫在湖北松木萍電廠進(jìn)行
400Nm s／h煙氣中試已獲成功。此法的優(yōu)點(diǎn)
是硫容量大，脫硫效率高，在常溫下進(jìn)行，
無(wú)需將氣體加熱，脫硫劑可再生；但設(shè)備體
積大，活性炭易飽和，是該法的缺點(diǎn)。
5．13 水膜除塵器脫硫工藝
除了上述所講的專門(mén)脫硫裝置以外，
濕式除塵器也具有一定的脫硫功能 例如
麻石文丘里水膜除塵器，煙氣中的SO 2氣
體與文丘里管水霧及除塵器水膜的先后接
觸有一部分SO：溶解生成亞硫酸，SO2去
除率可達(dá)5 ～l0 。采用鍋爐堿性排污
水噴淋，根據(jù)酸堿中和原理，取得了明顯的
脫硫效果 利用高PH灰水治理煙塵．脫硫
以廢治廢，功能多用，綜合利用，其方法和
設(shè)備具有獨(dú)創(chuàng)性
B 小結(jié)
火電廠脫硫，由于設(shè)備投資及運(yùn)行費(fèi)
用較高，給發(fā)電廠運(yùn)行增加較大工作量，且
使發(fā)電廠總投資額增加lO ～25 美國(guó)
在七十年代初，發(fā)電廠中的環(huán)保設(shè)備費(fèi)用
為發(fā)電設(shè)備費(fèi)用的5 ，而到八十年代初，
這一比例上升到35 。燃煤火電廠煙氣脫
硫設(shè)施費(fèi)用占環(huán)保設(shè)備費(fèi)用的d8 或更
高。
美國(guó)由于使用了這些環(huán)保設(shè)備，1973
～ 1983年間，雖然煤用量增加6o ，但是
SOz的總排量反而減少了l9 ，可見(jiàn)，其控
制SO 所采取的措施是行之有效的。除塵
器也有一定的脫硫效果。用堿性廢液噴淋，
效率也能達(dá)到8O ～9O ，但是只適用于
中小型鍋爐。對(duì)于高溫、高壓的大機(jī)組，火
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電廠脫硫至少要有兩個(gè)突破：(1)以設(shè)備簡(jiǎn)
單、可靠，降低投資及運(yùn)行費(fèi)用為主要目
標(biāo)；(2)變回收硫?yàn)橛杏玫墓I(yè)原料?！扒?
脫 為眾目所矚，“后脫 也是客觀現(xiàn)實(shí)的需
要。電力系統(tǒng)現(xiàn)在的目標(biāo)是對(duì)含硫量3
以上的燃料，努力采取脫硫措施。大中城市
近郊電廠，當(dāng)煤含硫量大于2．5 時(shí)，采取
脫硫裝置，看來(lái)是實(shí)際的。
目前，我國(guó)火電廠采用脫硫裝置的很
少，大多處于示范試驗(yàn)階段。能源部電力環(huán)
保所、西安熱工所及中科院煤研所等單位
都從事這方面工作，但是沒(méi)有一個(gè)專門(mén)的
從事脫硫研究的院(所)。當(dāng)前存在的主要
問(wèn)題是資金與技術(shù)，但也存在著認(rèn)識(shí)問(wèn)題，
脫硫裝置應(yīng)納入電廠投資預(yù)算里，應(yīng)把它
當(dāng)作火電廠正常生產(chǎn)成本的一部分。如果
今后國(guó)家考慮對(duì)s 采取收費(fèi)政策，可望
火電廠脫硫技術(shù)能得以發(fā)展。脫硫裝置必
將在國(guó)內(nèi)電廠普遍使用，我國(guó)的環(huán)境保護(hù)
工作必將得到更快的發(fā)展。
． 扯．扯．扯．扯．扯．扯．扯．扯．扯．扯．扯． ．扯．扯．扯．扯．扯．扯．扯．扯．扯．扯．扯．扯．扯．扯．扯．扯．扯．扯．扯．扯．扯．扯．扯．扯．扯．扯．扯．扯．扯
改進(jìn)尼龍電纜頭消除漏油
無(wú)錫供電局變電工區(qū)管轄的10KV電
纜戶內(nèi)終端頭多數(shù)采用尼龍電纜頭，尼龍
電纜頭具有電氣特性可靠，安裝方便等優(yōu)
點(diǎn)，但其密封性能差．在高敷設(shè)差，高負(fù)荷
的電纜線路上漏油嚴(yán)重。為了解決這一問(wèn)
題，我們采用環(huán)氧樹(shù)脂冷澆鑄劑，現(xiàn)場(chǎng)澆濤
成脫模扇形環(huán)氧頭來(lái)消除漏油。
l 環(huán)氧樹(shù)脂冷澆鑄劑的性能
環(huán)氧樹(shù)脂冷澆鑄劑分甲乙兩部分。甲
部分是環(huán)氧樹(shù)脂。苯二甲酸丁脂、石英粉；
乙部分是聚酰胺。使用時(shí)均勻混合甲乙兩
部分就可以現(xiàn)場(chǎng)澆灌，且在常溫下即可固
化。固化后的環(huán)氧樹(shù)脂有良好的電氣絕緣
性和機(jī)械強(qiáng)度，與電纜有很強(qiáng)的粘臺(tái)力，是
制作電纜頭的理想材料。
2 脫模扇形環(huán)氧頭的制作
2．1 剝麻皮．鋸鋼甲、剖鉛、焊地線．壓接
線鼻子后，打毛、清洗與環(huán)氧樹(shù)脂接觸的鉛
包和線鼻子。
2．2 從線芯分叉口處到線鼻子以半重疊
法包繞。由堿性玻璃絲帶和環(huán)氧涂料組成
的堵油層兩個(gè)來(lái)回，并且要包沒(méi)線鼻子上
的壓接坑。然后在三叉口處用玻璃絲帶折
成的“風(fēng)車(chē)”先后兩次勒緊，并包繞統(tǒng)包紙
及喇叭上以下10毫米。
2．3 組裝預(yù)先處理干凈且涂有脫模劑的
扇形模具。調(diào)整芯線位置，使三相線鼻子處
在同一平面。并使線鼻子之間保持應(yīng)有的
絕緣距離l 25毫米。
2．4 以不太快的速度沿模具壁澆灌均勻
混合的環(huán)氧樹(shù)脂冷澆鑄劑直至澆沒(méi)壓接
坑。待環(huán)氧樹(shù)脂固化后，拆除模具。
3 脫模扇形環(huán)氧頭的電氣試驗(yàn)要求
10KV脫模形環(huán)氧頭電氣試驗(yàn)要求：
(1)持續(xù)5分鐘的五倍額定電壓直流試驗(yàn)
通過(guò)，(2)泄漏值三相小于20gA，不平衡系
數(shù)不作規(guī)定或三相泄漏值小于50~zA，但三
相泄漏值基于平衡。
1991年度，我們制作了23個(gè)脫模扇
形環(huán)氧頭，在實(shí)際運(yùn)行中無(wú)一發(fā)生漏油現(xiàn)
象，達(dá)到了消除電纜頭漏油的目的。我們相
信，隨著尼龍電纜頭完全被環(huán)氧頭取代，我
局變電工區(qū)10KV尼龍電纜頭漏油問(wèn)題將
徹底解決。
摘自《無(wú)錫電力情報(bào)》l992年第2期
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