郝吉明　陆永琪

　　根据控制二氧化硫排放的工艺在煤炭燃烧过程中的位置，可将脱硫技术分为燃烧前、燃烧中和燃烧后三种。燃烧前脱硫主要是指选煤、煤气化、液化和水煤浆技术；燃烧中脱硫指的是低污染燃烧、型煤和流化床燃烧技术；燃烧后脱硫也即所谓的烟气脱硫技术。

1. 煤炭洗选技术

　　选煤是除去或减少原煤中所含的硫分、灰分等杂质，并按不同用户对煤质的不同要求，实行对路供应。选煤技术分物理法、化学法和微生物法三种。目前在我国广泛采用的是物理选煤方法，其中跳汰占 59%、重介质选煤占 23%、浮选占 14%。物理选煤可除去原煤中部分灰分和黄铁矿硫。各种燃煤设备使用品种质量和粒度符合工艺要求的选煤，可提高热效益和可靠性。

　　1995 年，我国共有煤炭洗选能力 3.8 亿吨，煤炭入洗量为 2.8 亿吨，占全国煤炭生产量的 22%，共除去硫分 101 万吨，相当少排放了 202 万吨的二氧化硫。但中国选煤生产和技术都比较落后，发展缓慢，近几年煤炭入洗率一直在 20% 左右。

2. 煤气化技术

　　煤气化是把经过适当处理的煤送入反应器，在一定的温度和压力下，通过气化剂（空气或氧和蒸汽）以一定的流动方式（移动床、流化床或携带床）转化成气体。中国的煤气化用途主要分为工业和民用二大类，其中工业用途主要是生产化工合成原料气、燃料气。燃料气主要用于冶金、建材工业，采用的气化技术有固定床和二段空气气化炉。城市居民用气主要依赖于炼焦副产煤气和煤的气化来实现，我国引进鲁奇气化炉技术成功地完成了产气量 160 万 m³/hr的依兰煤气工程和产气量 54 万 m³/hr的兰州煤气工程。

3. 水煤浆技术

　　水煤浆是 70 年代发展起来的一种以煤代油的新型燃料。它是把灰分很低而挥发分高的煤，研磨成微细煤粉，按煤水合理的比例，加入分散剂和稳定剂配制而成，可以象燃料油一样运输贮存和燃烧。

　　生产水煤浆的原料煤，灰分一般小于 8%，硫分小于 5%，因此燃烧时烟尘和二氧化硫排放远低于烧原煤。目前我国共有 6 个制浆厂，制浆能力已超过了年产 60 万吨。至今已成功地完成了 20t/hr、35t/hr 工业锅炉、轧钢加热窑炉的应用工作，230t/hr 电站锅炉应用水煤浆工程也已进行调试和试生产。

4. 型煤加工技术

　　型煤加工是用粉煤或低品位煤制成具有一定强度和形状的煤制品，可分为民用型煤和工业型煤两类。前者有煤球和蜂窝煤，后者包括用于工业锅炉、窑炉和蒸汽车的型煤。

　　型煤的固硫率一般在 50% 左右，并可节煤和减少烟尘排放。我国近十几年来对工业型煤固硫技术开展了大规模的研究工作，相继在重庆、洛阳、贵阳、北京、太原等地建设了工业型煤厂；集中成型基础上开发的集中配煤、炉前成型技术已在兰州、北京、天津等地部分推广。目前工业型煤的生产总能力达 550 万吨，较多的是用于中小锅炉上。

5. 流化床燃烧技术

　　流化床燃烧是把煤和吸附剂（石灰石）加入燃烧室的床层中，从炉底鼓风使床层悬浮，进行流化燃烧。流化形成湍流混合条件，从而提高了燃烧效率；石灰石固硫减少二氧化硫排放；较低的燃烧温度使 NOx 生成量大大减少。

　　我国自 60 年代初开始研究和开发循环流化床燃烧锅炉，已经历了四个阶段：第一阶段，研究开发中小型流化床工业锅炉，目前全国在用量达 3000 多台；第二阶段，研究开发电站用循环流化床锅炉。日前我国已有大约 68MW 机组在正常运行；第三阶段，研制煤气与蒸汽联产的锅炉，1994 年我国投入运行了一台 35t/hr 的示范锅炉；第四阶段，研制以流化床气化和燃烧为基础的燃气 -- 蒸汽联合循环发电技术，目前已在徐州贾旺电厂进行示范。

6. 烟气脱硫技术

　　烟气脱硫是目前在世界上唯一大规模商业化应用的脱硫方式。世界各国研究开发和商业应用的烟气脱硫技术估计超过 200 种。按脱硫产物是否回收，烟气脱硫可分为抛弃法和再生回收法，前者脱硫混合物直接排放，后者将脱硫副产物以硫酸或硫磺等形式回收。按脱硫产物的干湿形态，烟气脱硫又可分为湿法、半干法和干法工艺。

　　6.1 石灰石（石灰）-- 石膏法

　　湿式工艺绝大多数采用碱性浆液或溶液作吸收剂，其中以石灰石或石灰为吸收剂的强制氧化湿式脱硫方式是目前使用最广泛的脱硫技术。在该工艺中，石灰石或石灰洗涤剂与烟气中二氧化硫反应，反应产物硫酸钙在洗涤液中沉淀下来，经分离后既可抛弃，也可以石膏形式回收。目前的系统大多采用了大处理量洗涤塔，300MW 机组可用一吸收塔，从而节省了投资和运行费用；系统的运行可结性已达 99% 以上；通过添加有机酸可使脱硫率提高到 95% 以上。我国在重庆珞璜电厂引进了两套该种烟气脱硫设备，分别匹配两台容量同为 36 万 KW 的凝汽式汽轮发电机组，其中 1 号机组于 1992 年 11 月开始商业运转，2 号机组于 1993 年 5 月开始运转，均为 100% 烟气处理。该系统脱硫效率≥ 95%; 系统有效利用率达锅炉运行时间的 99% 以上；石膏纯度高于 90%；工艺年副产石膏约 40 万吨。

　　6.2 简易石灰石（石灰）-- 石膏法

　　简易工艺的原理与传统石灰石 - 石膏法相同，但与传统工艺相比，通过预洗、吸收和氧化设备合并，简化烟气热交换系统，以及烟气部分旁路等的改进，以中等脱硫效率（70-80%）为目标，有效地降低了设备初投资。

　　我国在太原热电厂引进的简易湿法工艺，处理 300MW 机组的 2/3 烟气量，以石灰石为吸收剂，系统达 80-90% 脱硫效率。重庆市长寿化工总厂引进的简易脱硫装置，处理 35/hr 发电供气锅炉烟气，吸收剂为工厂的废电石渣，装置脱硫效率为 70% 以上。山东潍坊化工厂热电分厂引进的简易装置，处理两台 35t/hr 锅炉烟气，脱硫剂为本厂的废电石渣，脱硫率达 82%。

　　6.3 海水脱硫

　　天然海水含有大量的可溶性盐，其中主要成分是氯化钠和硫酸盐，及一定量的可溶性碳酸盐。海水通常呈碱性，自然碱度约为 1.2-2.5mmol/l，这使得海水具有天然的酸碱缓冲能力及吸收二氧化硫的能力。

　　国外一些脱硫公司利用海水的这种特性，成功地开发出海水脱硫工艺。海水脱硫系统主要由烟气系统、再热系统、供排海水系统、海水恢复系统等组成。

　　1988 年以前，海水脱硫工艺多应用于冶金行业的炼铝厂及炼油厂等。近年来在火电厂的应用有较快的发展。挪威 ABB 公司的海水脱硫工艺已在挪威和国外建成 20 多套装置，挪威的烟气脱疏全部采用这种工艺。

　　深圳西部电力有限公司 2 号 3O0MW 机组引进海水脱硫技术，计划 1998 年 7 月工程建成投行。该系统在设计工况条件下的脱硫率≥ 90%，在校核工况下，脱硫率≥ 70%，曝气池出口处排放海水的 pH≥6.5，FGD 系统出口烟气温度≥ 70℃ 。福建漳州后石电厂一期 2 台 600MW 机组利用海水脱硫的可行性研究也在进行之中。

　　6.4 磷铵复肥法（PAFP 法）

　　该法是利用天然磷矿石和氨为原料，在烟气脱硫过程中副产磷铵复合肥料的回收法脱硫技术。工艺流程主要包括四个过程，即：活性炭一级脱硫并制得稀硫酸；稀硫酸萃取磷矿制得稀磷酸溶液；磷酸和氨的中和液（（NH4）2HPO4）二级脱硫；料浆浓缩干燥制磷铵复肥。该技术在国外尚无应用实例。“七五”期间在四川豆坝电厂完成了 5000Nm³/hr烟气中试试验。中试中吸附塔脱硫率保持在 70-80%，吸收塔脱硫效率大于 84%，系统总脱硫效率大于 95%。副产品磷铵复肥含水量小于 4%，肥料品位（N＋P2O5 含量）大于 35%。

　　6.5 其它湿法

　　其它湿式工艺包括用碳酸钠、镁和氨作吸收剂，一般用于小型电厂和工业锅炉。氨洗涤法可达较高的脱硫效率，副产硫铵是可出售的化肥。

　　6.6 喷雾干燥法

　　喷雾干燥法属半干法脱硫工艺，于 70 年代初至中期开发成功，第一台电站喷雾干燥脱硫装置于 1980 年在美国北方电网的河滨电站投入运行，此后该技术在美国和欧洲的燃煤电站实现了商业化。喷雾干燥工艺目前占总装机量的约 10%，大多用于燃用低硫和中硫煤的中小容量机组上。

　　该法利用石灰浆液作吸收剂，以细雾滴喷入反应器，与 S02 边反应边干燥，在反应器出口，随着水分蒸发，形成了干的颗粒混合物。该副产品是硫酸钙、硫酸盐，飞灰及未反应的石灰组成的混合物。喷雾干燥技术喷雾干燥法可脱除 70-95% 的 S02，并有可能提高到 98%。

　　“七五”期间，在沈阳黎明发动机制造公司建立了一套 5 万 Nm³/hr的工业规模喷雾干燥烟气脱硫（LSD）装置，并对燃低硫煤（阜新烟煤含硫 0.97%）烟气进行了脱硫试验，在钙硫比为 2.2 时，取得了 80% 的系统总脱效率。“七五”期间，还在四川白马电厂建立了一套 7 万 Nm³/hr的 LSD 高硫煤（四川芜蓉无烟煤，含硫 3.5%）烟气脱硫中试装置，当钙硫比为 1.4 时，系统总脱硫效率达到 80% 以上。山东黄岛电厂得到日本援助在 4 号机组引进了旋转喷雾干燥脱硫工艺，装置于 1995 年开始试车，处理烟气量为 30 万 Nm³/hr，入口二氧化硫浓度为 2000ppm，设计脱硫效率为 70%。另外，机械部已引进了美国 Joy 公司可为 200MW 电站脱硫的设备制造许可证，国家科委也引进了丹麦 Niro 公司为 35t/hr 工业锅炉配套的脱硫装置的初步设计和关键设备。

　　6.7 吸着剂喷射法

　　喷吸着剂工艺属干法工艺。按所用吸收剂不同可分为钙基和钠基工艺，吸着剂可以干态、湿润态或浆液喷入。喷入部位可以为炉膛、省煤器和烟道。当钙硫比为 2 时，脱硫效率可达 50-70%，钙利用率达 50%。这种方法较适合老电厂改造，因为在电厂排烟流程中不需增加什么设备，就能达到脱硫目的。喷吸收剂工艺目前占总装机容量的 3.2%，其中 89% 用于燃煤含硫量＜2% 的机组。

　　“八五”期间，在贵州轮胎厂一台 20t/hr 层燃炉上建立了喷钙脱硫的工业示范装置，锅炉尾部增湿活化功能利用锅炉原配有的文丘里和水膜除尘器来实现。

　　6.8 电子束法

　　电子束法是采用高能电子束照射烟气，使烟气中的 N2、02 和水蒸汽等发生辐射反应，生成大量的离子、自由基、原子、电子和各种激发态的原子、分子等活性物质，它们将烟气中二氧化硫和 NOx 氧化为 S03 和 N02。这些高价的硫氧化物和氮氧化物与水蒸气反应生成雾状的硫酸和硝酸，这些酸再与事先注入反应器的氨反应，生成硫铵和硝铵。

　　到目前为止，国外共建烟气处理量 l000Nm³/h以上的各类中试厂 14 个，波兰在建一座 300 万 Nm³/h烟气处理量的工业示范厂。我国在成都热电厂引进了电子束法工艺进行 l00MWe 烟气脱硫示范工程。

　　6.9 再生工艺和二氧化硫 /NOx 联合脱除工艺

　　再生工艺有些已具有商业可行性，但在国外尚未被广泛采用。由于反应后的吸收剂需经加热和化学反应后重新使用，产物需回收，因此成本较高，工艺复杂。二氧化硫 /NOx 联合脱除工艺在国外多数处于开发阶段，只有一些燃中硫或低硫煤电厂得以商业应用。这类工艺可分为固体吸收/再生法，气固催化法，电子束法，喷碱法，湿式二氧化硫 /NOx，联合脱除技术等。目前，再生工艺在德国和美国建成 17 套，共 4.7GW；硫氮联合脱除工艺有 18 套，总容量 3.0GW。

　　6.10 简易除尘脱硫一体化技术

　　我国自“七五”以来，在中小型锅炉烟气脱硫技术的研制开发方面，特别是针对湿式除尘脱硫技术开展了大量工作，国内申请的专利技术已达几十种，并有十几种技术获得了《环保最佳实用技术》的称号。这些技术多采用石灰、冲渣水等碱性浆液为吸收剂，工艺有“筛网”式。筛板塔式、双击式和旋流板塔等，脱硫效率大多在 40-70%。

　　国内单位还进行了水膜除尘器的简易湿式脱硫功能开发，并在贵阳发电厂进行了 8 万 Nm³/h文丘里水膜除尘器脱硫中试。根据已有技术的运行情况，我国在开发和引进烟气脱硫技术时还需注意如下几个问题：

　　系统运行的可靠性，包括设备的防腐防磨，设备防垢，设备利用率和寿命等；力求系统投资低、消耗少，不追求高脱硫率；因地制宜地选用脱硫技术、脱硫剂和副产物利用；注意脱硫副产物的二次污染和加收利用。