1999 年 9 月 17 日，国家科技部高新技术发展及产业化司、教育部科技司、国家电力公司科技司和国家环保总局污染控制司，在中国科技会堂联合主持了“九五”国家科技攻关专题——“火电厂废气二氧化硫净化新技术”鉴定和验收会。以国家环境监测总站原总工程师缪天成教授、清华大学金涌院士和中国环境科学研究院任阵海院士为主任的专家委员会，对华东理工大学承担的这个项目给予了高度评价，认为该项目开发了一种新的氨法脱硫技术（NADS），建立了它的模拟软件，整体技术具有多项创新内容，达到了国际领先水平，同时提出了一种适合我国国情的火电厂烟气脱硫的新方法，投资省、运行费低，适应性强，具有明显的环境效益、社会效益及一定的经济效益，推广应用前景广阔。专家建议，国家应加大支持力度，使其早日建成大型的工业化装置，并不断完善，尽快发展为成熟的、可在我国全面推广的成套工程技术。至此，困扰我国电力行业多年的脱硫问题，终于获得重大突破。

时代的呼唤

　　煤在我国的一次能源中占 75%，年耗量达 12 亿吨。燃煤锅炉的烟气污染是大气污染的最主要根源，一直是环境治理的主要对象。然而，由于其气量大、成份复杂、浓度低，现有治理技术不是投资大，就是运行费用高，使得烟气治理困难重重。在我国，燃煤烟气污染的根本在于二氧化硫（SO₂）。据国家环保总局统计，1995 年，全国煤炭消耗量为 12.8 亿吨，SO₂排放量达 2370 万吨，超过欧美，居世界首位。2000 年煤炭消耗将增长到 15 亿吨，SO₂年排放量将达 2730 万吨。不过，在 1998 年，由于电力等大能耗行业的增长减缓，国家环境监测总站公布的 SO₂排放量为 2091 万吨。然而，全国酸雨带来的损失每年却高达 1100 亿元，相当于吨 SO₂的损失接近 5000 元（国外对 SO₂损失的评估为 3000 美元）。

　　1997 年 1 月 12 日，国务院批准了国家环保总局制定的《酸雨控制区和二氧化硫污染控制区划分方案》，决定分阶段实施我国酸雨及 SO₂的控制目标。第一阶段，到 2000 年，排放 SO₂的工业污染源达标排放，并实行总量控制，使有关直辖市、省会城市、经济特区城市、沿海开放城市及重点旅游城市环境空气的 SO₂浓度达到国家环境质量标准，酸雨控制区酸雨恶化的趋势得到缓减。第二阶段，到 2010 年，SO₂总量＜2000 年的水平；城市环境空气 SO₂浓度达到国家环境质量标准，酸雨控制区降水 pH 值＜4.5 的面积小于 2000 年的水平。“两控区”总面积为 109 万平方米，占国土面积的 11.4%。

　　1995 年底，我国火电装机容量为 1.6 亿 kW，SO₂排放量占全国总排放量的 35%；2000 年火电机组容量预计达到 2.2 亿 kW，SO₂排放量将达到总量的 50%；2010 年火电机组容量将达到 3.7 亿 kW，若不采取控制措施，SO₂排放量将达到总量的 2/3。这将严重影响《酸雨控制区和二氧化硫污染控制区划分方案》的实施。因此，国务院要求重点治理燃煤火电厂，尽快削减 SO₂排放总量；在“两控区”内新建、改造燃煤含硫量大于 1% 的火电厂，必须建设脱硫装置；现有燃煤含硫量大于 1% 的电厂，要在 2000 年前采取减排 SO₂的措施，在 2010 年前分期分批开始使用脱硫装置。

　　由此可见，我国火电工业面临的烟气治理形势严峻，任务繁重，这既表现在经济上，又表现在技术上。我国的火电厂烟气脱硫工作刚刚起步，尽管政府主管部门对这个领域相当重视，既花钱引进，又自主攻关，但是，15 年来，我国还没有能力拥有自己的火电厂烟气脱硫成套工程技术。我国的第一套火电厂烟气脱硫装置是重庆珞璜电厂于 1988 年从日本全套引进的，1992 年投产运行后，又相继引进三套脱硫装置。但烟气治理工作进展依然缓慢，其主要原因是，脱硫装置投资大，运行维护费用高。电厂要么投不起，要么用不起。

　　如何改变这样的局面？目前，我国火电的全年产值、利税，与其造成的酸雨危害及损失几乎相当。可以估计，在今后 50 年内，我国一次能源仍将以煤为主，我们必须面对这个现实：火电厂烟气脱硫仍将是一个关系到我国社会和经济可持续发展的大问题。

　　欧美发达国家及日本的火电厂燃煤烟气脱硫问题已经基本解决。我国可否直接引进国外的脱硫技术，进行消化吸收，并在全国推广呢？十多年的经验和教训告诉我们：和其它领域完全不同，在烟气脱硫领域，这条道路行不通。

　　因此，我们应该探索一条新的烟气脱硫之道。它既能确保经济的持续发展，又能改善生态环境。要实现这个目标，就很有必要发挥化学及化学工程科学的作用。正如主旨示意图所表述的，热能学眼中是没有 SO₂的，当然现在是一个“剪不断理还乱”的包袱；而在环境学眼中，SO₂是污染源，是“魔头”，是“敌人”；但是，在化学眼中，SO₂是可再利用的资源，是“战友”，还可以成为“英雄”呢。

　　我国是一个人口大国，也是农业大国，更是化肥大国。据报载，2005 年，我国的合成氨年需求量将达 3300 万吨（1995 年消费量 3400 万吨），磷肥需求量 1000 万吨。硫酸是生产磷肥的主要原料，目前我国的年产量超过 2300 万吨，等同于 SO21500 万吨。近年来，由于我国的硫资源相对缺乏，为满足磷肥快速增长的需求，已在进口大量硫磺。据估计，今年我国进口硫磺总量将突破 250 万吨，相当于 SO2500 万吨，占用外汇 10 亿元以上。此外，今年的磷铵进口量计划为 500 万吨，相当于进口了硫酸 600 万吨，折合 SO 2400 万吨。所以，按照这个发展趋势，到 2005 年，我国进口的硫资源折合 SO2 将超过 1000 万吨。加上国内自产的 SO₂，到时，我国化肥行业需要的 SO2 将超过 2000 万吨/年。这个需求数据小于前面论及的 SO₂废气排放总量，无疑是“天作之合”。一方面 SO₂排放大于 2000 万吨/年，白白浪费掉不说，还造成了极大的、超过 1000 亿元的损失；另一方面需求 2000 万吨/年，还花费巨额外汇去引进。这两个一正一负的“2000 万吨/年”使华东理工大学的科技人员确立了攻关方向。他们要通过科技创新，架起一座 SO₂从“地狱”到“天堂”的彩虹。

艰难的历程

　　1995 年 10 月 27 日，国家计委正式批复了华东理工大学的“九五”重点科技攻关项目“二氧化硫废气回收净化新技术的工程化”。原定技术方案是他们结合有色金属冶炼厂烟气 SO₂非定态转化方面的技术成果，并综合了国外火电厂烟气脱硫技术的研究进展而提出的。他们将整个专题分为四个课题：SO₂回收工艺的研究、SO₂吸收装置的研究、计算机仿真研究和工厂中试的工程研究。前两个课题是关键。经过近两年的深入而系统的工作，他们对整个技术方案进行了反思。

　　一是 SO₂回收工艺。这是本项工作的基础。实际上，所谓回收法就是将烟气中浓度为 0.1－0.4% 的 SO2 气体浓缩到浓度大于 3%，便于经济地将其转化为商品硫酸（浓度 93% 或 98%）。不同的浓缩和转化方法代表不同的工艺。他们经过深入研究发现，现有的工艺存在着蒸气能耗高，设备要求高的缺点，如果沿袭传统，难以重大突破。因为，高设备要求意味着高投资，高能耗意味着高运行成本。如果过不了投资和成本的难关，攻关的根本目的便无法达到。因为，技术的先进性是由经济价值衡量的。

　　项目负责人肖文德教授和袁渭康院士带领全体课题组成员，组织全校该领域的教师，召开多次专题研讨会，经过了无数个不眠之夜，终于形成了目前的技术方案：直接采用合成氨作为 SO₂吸收剂，放弃了原定的磷酸改进的钠碱吸收剂。在这里，很值得一提的是，提出这个方案，与这些专家学者扎实的化工背景知识是分不开的，他们相当了解我国合成氨和硫酸等化肥工业的具体情况。

　　二是 SO₂吸收装置。它实际上是该攻关任务的核心，也是最大的难题。众所周知，烟气脱硫的原理很简单，在初中化学教科书上都可找到其化学反应方程式。但是，其难度也是众所周知的。我国到目前为止还没有掌握系统的工程技术，主要是没有掌握核心吸收装置的设计和制造技术。这的确是公认的一块“硬骨头”。

　　该装置的要求是结构简单、效率高、阻力低、处理能力大、使用寿命长。他们最初考虑了美国某化工公司 80 年代的一项新技术，装置结构很简单，但很快他们便发现此技术不适合回收法，倒是很适合抛弃法。后来又考虑了日本某化工公司 70 年代末的技术，它虽然效率高，但经过透彻研究又发现不适合电厂的烟气条件。

　　电厂的烟气条件与常规化工厂有很大差别。电厂烟气规模是化工厂的 10－100 倍，化工厂常用装置在电厂显得很笨拙。他们废寝忘食，请教了无数个有经验的专家，并广开思路，利用化工的思想和原理，结合电厂的特点，最后提出了一个相当理想的 SO₂吸收装置。

　　实践表明，本装置不仅效率高、处理能力大、阻力低，造价还很低，使用寿命可以保证 25 年。特别是，它的一个指标比国外现有同类 SO₂吸收装置具有显著的进步，其气/液比是国外技术的 30－60 倍，这意味着极高的效率和低电耗，更主要的是，它解决了另一个不大不小的技术难题。参观过重庆珞璜电厂的读者可能都被其庞大的吸收液循环泵惊呆了，实际上这也是我国未能掌握烟气脱硫工程技术的一个原因。现在，华东理工大学通过吸收装置的创新，将这个难题解决了。

　　以上两方面获得突破后，他们便提出了 NADS 技术。与国外同类技术相比，尤其与同样是回收法的美国 GE 集团环境系统公司的氨法、德国 Lurgi 集团 Bischoff 公司的氨法和日本荏原公司的氨法相比，NADS 的主要优点是：产品的灵活性大，可根据条件生产硫酸铵、磷酸铵和硝酸铵化肥，而现有的三种国外技术只能生产硫酸铵。在同样脱硫率下，其氨耗用量是这三种方法的 60－70%，当生产硫酸铵时，它的能耗将比这三种方法低，特别是要比荏原技术低得多。在其他方面，比如设备性能，目前还无法准确相比，但华东理工大学的研究者认为，NADS 采用专有的整体玻璃钢技术，特别适合于大型装置，因此，设备造价低，防腐性能高，寿命长。尽管他们不能与国外大财团相比，但是，根据资料检索，NADS 所处的水平，包括装置的规模与国外技术是相当的。