摘要：隨著國家對環保要求的逐步提高，電廠煙氣污染物排放限值規定日益嚴格，大部分現已建成的脫硫系統已不能滿足新的排放標準要求，脫硫超低排放改造勢在必行。本文結合大唐魯北發電有限責任公司具體情況，綜述了鎂法脫硫的特點及在電廠超低排放改造的應用前景。


關鍵詞：煙氣脫硫；鎂法脫硫；超低排放；生態電廠

1引言

2014年9月12日，國家發展改革委、環保部、國家能源局聯合印發了《煤電節能減排升級與改造行動計劃（2014-2020年）》（發改能源［2014］2093號），對現役燃煤機組的升級與改造工作提出了具體目標和要求。要求“東部地區現役30萬千瓦及以上公用燃煤發電機組、10萬千瓦及以上自備燃煤發電機組以及其他有條件的燃煤發電機組，改造后大氣污染物排放濃度基本達到燃氣輪機組排放限值（即在基準氧含量6%條件下，煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度分別不高于5、35、50毫克/立方米[1]）”。

截止到目前，我國所有電廠都已建成脫硫系統，基本是采用濕法鈣法脫硫系統，脫硫設計效率在90～95%之間，SO2設計排放濃度≤200mg/Nm3，部分高硫煤是按照SO2設計排放濃度≤400mg/Nm3，按照最新的國家排放標準，電廠現有的脫硫系統已不能滿足新的超低排放標準要求，脫硫超低改造勢在必行。

2濕法煙氣脫硫技術現狀

濕法煙氣脫硫技術就是用液體脫硫劑來洗滌煙氣以吸收排放煙氣中的SO2氣體。濕法煙氣脫硫的技術特點是脫硫過程全部在溶液中進行，脫硫劑及脫硫生成物均為濕態。

當前，全世界煙氣脫硫的容量、數量和關鍵技術上以美國和日本領先，兩個國家的脫硫大多采用濕法煙氣脫硫技術。在濕法煙氣脫硫技術中成熟的主要有：海水法脫硫、濕式鈣法脫硫、濕式鎂法脫硫、雙堿法和氨法脫硫等，下面根據我國脫硫工作的開展情況，著重介紹海水法、濕式鈣法及濕式鎂法的煙氣脫硫工藝，雙堿法和氨法脫硫等不再贅述。

2.1海水法脫硫技術

海水法脫硫技術是近些年發展起來的一項新脫硫技術。它是利用海洋堿水吸收并中和煙氣中的SO2,繼而反應產生可溶性的硫酸鹽排至大海。海水的pH值可達8.3,海水脫硫技術正是利用了海水的天然堿性來中和吸收煙氣中SO2的[2]。

該技術的主要特點為:工藝極為簡單,運行成本較低;無固相外排廢料;脫硫率較高，根據調研得知其效率可高達99%以上。由于海水法脫硫吸收劑的特殊性,只能在沿海區域使用,局限性較大。并且對煤的含硫量有嚴格要求,只適合于中低硫煤（小于等于1%）。

2.2濕式鈣法脫硫技術

濕式鈣法脫硫已有近50年的運行經驗,是世界上技術最成熟、系統最完善、商用業績最多以及運行情況最穩定的脫硫工藝,脫硫效率能夠達到90%以上。它的缺點是:占地面積大，初投資較大,約占電廠投資的20%至30%;有一定量廢水排放。

濕式鈣法脫硫的原理是用石灰石溶液吸收煙氣中的SO2,反應生成亞硫酸鈣,然后亞硫酸鈣被強制氧化成硫酸鈣排出[2]。由于濕式鈣法脫硫技術初投資大、占地面積大等缺點,主要用于較大容量燃煤電廠的建設。

2.3濕式鎂法脫硫技術

濕式鎂法脫硫技術是經濟、實用的一種脫硫新趨勢。濕式鎂法脫硫系統主要由工藝水系統、脫硫劑制備系統、煙氣系統、SO2吸收系統、漿液排空系統、副產品脫水系統、廢水處理系統等組成[4]。氧化鎂作為燃煤電廠的脫硫劑是有效可行的,該脫硫技術主要在日本、美國、韓國、臺灣等區域采用,具有以下優點[3]:

(1)可避免濕式鈣法脫硫所遇到的在城市副產品處理問題。

(2)克服了濕式鈣法脫硫工藝運行中結垢、堵塞問題。

(3)活性好,脫硫效率高,對于高含硫量煤種脫硫效率可高達到99%以上。

該技術另一個重要優點是脫硫劑可再生和循環利用,大大降低運行成本。氧化鎂再循環可以描述為：反應副產品為亞硫酸鎂,可焙燒產生氧化鎂及二氧化硫，二氧化硫運至硫酸廠生產硫酸，氧化鎂再次作為煙氣脫硫吸收劑。

還可以將副產品經氧化加工后生產出七水硫酸鎂,應用于醫藥、印染、農業肥料等方面，目前我國已有一定的成功案例（鋼廠居多，容量低于300MW），如嶺東火力發電廠、天津榮程鋼鐵等。

鎂法與鈣法脫硫技術相比,性能更卓越。脫硫效率高,沒有結垢問題,脫硫劑用量比鈣法更少,液氣比約為鈣法的一半,節約了大量用電,也節省了設備的損耗。但對于MgO來源不便的地區存在局限性，且如形成副產品的循環利用或氧化出售，投資較大，無300MW及以上的成功案例。

3脫硫超低排放改造方案探究

3.1大唐魯北發電有限責任公司脫硫系統簡介

原山東省環保局為推進山東電力行業氧化鎂法脫硫新技術工藝，將大唐魯北發電公司2×330MW機組作為氧化鎂脫硫設備信息與技術203工藝試點進行推廣。公司建設2臺氧化鎂濕法脫硫裝置，該裝置在全煙氣量時按燃煤含硫量1.7%設計，設計脫硫效率95%，大唐魯北氧化鎂法煙氣脫硫工程是目前為止國內最大的鎂法脫硫工程，脫硫效率最高達96.43%。該項目原設計脫硫副產物亞硫酸鎂可焙燒為氧化鎂和SO2氣體。

SO2氣體用于生產工業硫酸，氧化鎂做為脫硫劑重復使用，同時，也避免了拋棄脫硫副產物帶來的二次污染。后原魯北化工因有關原因，亞硫酸鎂焙燒設施始終未建成，脫硫副產物亞硫酸鎂外運用作化工材料。

3.2大唐魯北發電有限責任公司脫硫超低排放增容改造方案探究

目前國內外應用較多，工藝較成熟的濕法脫硫工藝有鈣法脫硫、鎂法脫硫及海水脫硫，我們針對該三種脫硫工藝進行了實地調研，并結合我公司脫硫現狀進行對比分析，結果如下：

（1）、海水脫硫：運河海水是循環水系統，不可以用作脫硫用水。我公司不臨近海洋，取水、排水困難，取水口、排水口需取得國家海洋局、環保部、發改委等部門的審批，且渤海為內海，目前國家原則上不再審批海水脫硫項目，申請時間較長，而“改造時間較長，海水脫硫改造方向可能性極小；

（2）、鈣法脫硫：鈣法脫硫較鎂法脫硫反應活性減小，故現有吸收塔、制漿系統、脫水系統均需增容，改造工程量極大，現有脫硫樓所配設備容量及空間不足，需重新建設控制系統。單臺機組改造時間約需6個月；另外改造完成后，因設備容量的增加，運行耗電量大大增加。且根據周邊電廠（滄州電廠）運行情況，脫硫副產物—石膏在我公司所在區域較難銷售，若更改為鈣法脫硫，需同步考慮石膏的處理方案。

（3）、鎂法增容：鎂法增容改造工程量相對大大減小，僅需對吸收塔及漿液循環泵進行改造，對上料及副產品系統進行適當增容改造，改造工期、改造費用均降低，單臺機組改造僅需要60天；此外，為保證脫硫效率需增加一層噴淋層，可將吸收塔出口煙道由側出改為頂出，增加吸收塔有效高度的同時，大大降低出口煙道煙氣帶水問題。

另外，可配套建設曝氣氧化及蒸發冷卻結晶系統，將脫硫外排漿液轉變鎂肥產生效益（經測算農用硫酸鎂，年產達13萬噸；高純度凝結水，年產達14萬噸），目前已完成曝氣系統的建設，裝置運行良好，曝氣氧化率可達85%以上，并能有效的降低漿液中的COD與SS，降低廢水處理系統壓力。

近期有多家硫酸鎂生產企業來大唐魯北發電有限責任公司調研，并對投資建設蒸發冷卻結晶系統表現出極大的興趣，且聲稱其具有硫酸鎂銷售渠道，能夠大量出口銷售并獲得可觀效益。

通過對目前濕法脫硫工藝的探究知，鎂法增容改造仍是大唐魯北發電有限責任公司超低排放改造的優先方案，且因濕式鎂法脫硫工藝的低能耗、高效率及副產品良好可利用性，濕式鎂法脫硫工藝將成為一種脫硫新趨勢。

3.3其他鈣法脫硫電廠脫硫超低排放增容改造方案探究

國內已經實施的鈣法脫硫增容超低排放改造主要新技術有串聯吸收塔、塔外漿池、原塔增高改造、單塔雙循環、雙托盤、推倒重建等。目前鈣法脫硫增容超低排放改造的思想為提高液氣比（由13—15增加至33—35），增加煙氣洗滌力度，最終實現二氧化硫的超低排放。上述鈣法脫硫增容超低排放改造方案受場地影響較大，設備改動量較大，投資大、施工工期較長。

可考慮將鈣法脫硫改造為鎂法脫硫，實現二氧化硫的超低排放，改造案例如下：

沙角B電廠#1、#2燃煤發電機組（2×350MW）煙氣脫硫系統，由山東三融工程有限公司總承包建設，采用濕法鈣法煙氣脫硫。脫硫工程原設計燃煤含硫量為1.06%（FGD入口SO2濃度2379.8mg/m3），校燃煤含硫量1.2%（FGD入口SO2濃度2676mg/m3），設計脫硫效率不小于95%，液氣比為13.1。

為滿足環保新要求，沙角B電廠將鈣法脫硫改為鎂法脫硫。改造未更換吸收塔內噴淋管及漿液循環泵，僅對噴嘴進行了統一更換，將原有的空心錐噴嘴更換為實心錐噴嘴，同時取消原有的上下噴淋的噴嘴型式，并增加一級管式除霧器。

為配合吸收塔內的改造，對制漿系統進行了相應改造：廢棄原有的石灰石球磨機系統，新建MgO上料間，適應噸袋裝氧化鎂的供應。對真空皮帶脫水機進行改造：降低濾布的濾孔直徑，防止細顆粒的MgSO3進入真空盒；同時為降低副產品的表水，更換真空泵，提高真空皮帶機的真空度；更換旋流器，適應MgSO3脫水工況。

施工工期59天，改造后吸收塔的設計脫硫效率為98.9%，最高脫硫效率99.5%。確保在燃用含硫1.2%校核煤時，FGD的脫硫效率達到99.1%，滿足出口SO2<50mg/Nm3，并有燃用含硫1.5%的達標能力。現場調研，PH值控制在6-6.5之間時，出口SO2可控制在25-40mg/Nm3之間，改造效果良好。

4結論

隨著國家相應環保超低政策的出臺，對火電廠污染物排放的要求日益嚴格，隨之而來的是多種多樣的脫硫工藝。鎂法脫硫技術以其投資小、運行費用低、環保效益好、可回收副產品和產生一定的經濟效益等特點，正越來越受到人們的關注，也將占據越來越大的脫硫市場。在大力倡導循環經濟的今天，只有做到副產品綜合循環利用，才能真正的做到保護和關愛環境，從而為國家的可持續發展作出重要貢獻。

參考文獻:

[1]《煤電節能減排升級與改造行動計劃（2014-2020年）》（發改能源［2014］2093號）。

[2]趙小勇，許軒，王睿，等。煙氣脫硫技術進展[J]。環境保護科學，2001，27(105):1-2

[3]許濤,張崗，王愛軍。大型燃煤發電廠鍋爐煙氣脫硫技術[J]。湖北電力,2003(27):1

作者簡介：楊奇（1987-），男，山東濱州人，漢族，助理工程師，2010年畢業于長沙理工大學熱能與動力工程學院，學士學位、主要從事火力發電廠脫硫設備的管理及改造工作