火电厂煤粉锅炉烟气脱硫工艺选择分析
AnalysisandselectionofFGDprocedureofcoalfiredpowerplant
徐曙光
(安徽省电力设计院，合肥市230022)
摘要：本文通过对国内外主要的煤粉锅炉烟气脱硫技术在脱硫工艺特点，国内外的运行业绩和系统初投资
等方面进行介绍、评价和比较，就我省在火电厂设计中选择应用脱硫工艺提出了建议。
关键词：火电厂；煤粉锅炉；烟气脱硫工艺
Abstract：Thethesisintroduces，viewsandcomparesseveralmajorFGDmethodsathomeandabroadonthe
aspectsofoperationperformanceandinitialinvestment．ProposalsonselectionoftheFGDtechnologyforpower
plantdesignsinourprovincearemade．
Keywords：powerplant；boiler；FGD
刖吾
随着国民经济发展，电力需求日益增大，近年
来我省新建燃煤电厂迅速增加，为满足国家2003
年新颁布《火电厂大气污染物排放标准》对锅炉烟
气SO排放要求，在电厂建设中必须同步建设脱硫
设施，在电厂设计时作出统一考虑。而如何选择合
适的脱硫工艺方案，则是其首先要解决的关键
问题。
1脱硫工艺方案
目前国际上已实现工业应用的燃煤电厂烟气字串1
脱硫技术达数百种之多，在这些脱硫工艺中，有的
技术较为成熟，已经达到工业应用的水平，有的尚
处于试验研究阶段。下面对目前技术较为成熟、可
供应用的几种典型脱硫工艺进行介绍和评价。
1．1石灰石一石膏湿法脱硫工艺
石灰石一石膏湿法脱硫工艺采用石灰石作为
脱硫吸收剂，石灰石经破碎、磨细成粉状，与水混合
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搅拌制成吸浆液。在吸收塔内，吸收浆液与烟气接
触混合，烟气中的SO与浆液中的碳酸钙以及鼓入
的空气进行氧化反应而被脱除，最终反应产物为石
膏。脱硫后的烟气经除雾器除去带出的细小液滴，
经加热器加热升温后通过烟囱排放大气。脱硫石
膏浆经脱水装置脱水后回收。由于吸收浆的循环
利用，脱硫吸收剂的利用率高。该工艺适用于任何
含硫量的煤种的烟气脱硫，脱硫效率可达到95％
以上。
石灰石一石膏湿法脱硫工艺的主要反应如下：
吸收过程：CaCO3 SO2 1／2H20一CaSO3·
1／2H20 CO2
氧化过程：CaSO3·1／2H20 1／202 3／2H20
---CaSO4·2H2O
石灰石一石膏湿法脱硫是目前世界技术最为
成熟、效率最高、应用最多的脱硫工艺，特别在美
国、德国和日本，应用脱硫工艺的机组容量约占电
站脱硫装机总容量的90％，已应用的最大单机容字串9
量达IO00MW。
在国内，重庆珞璜电厂首次引进了石灰石一石
膏湿法脱硫工艺，设计脱硫效率大于95％。该厂
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第22卷第3期
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发舔Ill知VnJ．22No．3
Sept2005
二期工程仍采用了该脱硫工艺。此外重庆、半山、
北京第一热电厂、扬州电厂以及镇江电厂二期等的
脱硫工程，亦采用了此工艺。由国内制造厂家总体
设计第一套国产300MW石灰石一石膏湿法脱硫
装置也已在黄台电厂实施。
石灰石～石膏湿法脱硫工艺系统主要包括：烟
气系统、石灰石浆液制备系统、石灰石一s0反应
吸收系统、密封风系统、GGH再热系统、空压机系
统、工业水系统及就地控制系统等；主要设备包括：
增压风机，气一气热交换器(GGH)、脱硫塔、浆液
循环泵、氧化风机、石灰石浆液输送泵、石膏浆液输
送泵、密封风机、空压机、高压冲洗泵、搅拌器等。
其中烟气系统和石灰石一s0反应吸收系统是主
要的工艺系统。
1．2喷雾干燥法脱硫工艺
喷雾干燥法脱硫工艺以石灰作为脱硫吸收剂，字串2
石灰经消化加水制成消石灰乳，消石灰乳经高速旋
转雾化器喷射成均匀的雾滴，这些具有很大表面积
的散微粒，与烟气中的SO发生化学反应生成
CaSO和CaSO，达到脱除烟气中的SO的目的。
如果吸收剂颗粒没有完全干燥，则在吸收塔之后的
烟道和除尘器中仍可继续发生吸收二氧化硫的化
学反应。脱硫反应产物及未被利用的吸收剂以干
燥的颗粒物形式随烟气带出吸收塔，进入除尘器被
收集下来。除尘后的烟气经烟囱排放。为了提高
脱硫吸收剂的利用率。一般将部分脱硫灰加入制
浆系统进行循环利用。
消石灰乳吸收SO的化学反应为：
Ca(OH)2 SO2--*CaSO3‘1／2H2O 1／2H2O
Ca(OH)， SO， 1／20， H2O—CaSO4
·2H2O
这种脱硫工艺相比湿法烟气脱硫工艺而言，具
有设备和工艺流程较为简单、系统可*性高的特
点，在Ca／S为1．1—1．6时，脱硫效率在80—90％
之问。在欧洲和美国等国家应用比较多，300MW
以上机组有一定运行业绩。国内白马电厂进行了
旋转喷雾干燥法的试验，Ca／S为1．4，其脱硫效率
达到80％，黄岛电厂亦采用了该工艺。
1．3炉内喷钙加尾部增湿活化器脱硫工艺
(LIFAC)
该工艺以石灰石粉为吸收剂，石灰石粉由气力
喷入炉膛，在炉膛内受热分解为氧化钙和二氧化字串3
碳，氧化钙与烟气中的二氧化硫反应生成亚硫酸
钙。由于反应在气固两相之间进行，反应速度较
慢，吸收剂利用率较低。因此在烟道尾部设尾部增
湿活化反应器，增湿水以雾状喷入活化反应器内，
与未反方应的氧化钙接触生成氢氧化钙进而与烟
气中的二氧化硫反应。炉内喷钙加尾部增湿活化
器脱硫工艺适用于燃烧含硫量为0．6％～2．5％的
煤种的锅炉，当钙硫比控制在2．5及以上时，系统
脱硫率可达到65—80％。未反应的吸收剂、反应
产物呈干燥态随烟气排出，被除尘器收集下来。由
于脱硫过程吸收剂的利用率较低，脱硫副产物中亚
硫酸钙含量较高，其综合利用受到一定的限制，同
时由于在炉内喷钙，锅炉燃烧稳定性及锅炉效率会
有影响。
该脱硫工艺在芬兰、美国、加拿大、法国等国家
得到广泛应用，采用这一脱硫技术的最大单机容量
已达300MW。南京下关电厂和浙江钱清电厂的
125MW机组均采用了这一脱硫工艺。
1．4电子束法脱硫工艺
该脱硫工艺流程由排烟预除尘、烟气冷却、氨
的充入、电子束照射和副产品捕集等工序所组成。
锅炉排出的烟气经过除尘器粗滤处理之后进入冷
却塔，冷却塔内喷射冷却水将烟气冷却到适于脱
硫、脱硝处理的温度(约7O℃)。在反应器进口处字串2
将一定的氨气、压缩空气和软水混合喷入、冷却后
的烟气流进反应器经电子束照射，SO和NO在
自由基作用下生成粉状微粒硫酸铵(NH)SO与
硝酸铵NHNO，的混合粉体。生成的粉体微粒一
部分沉淀到反应器底部，其余副产品被除尘器所分
离的捕集。净化后的烟气经烟囱向大气排放。
到目前为止，电子束法脱硫仅在日本、美国进
行过一些小型工业试验，尚没有在大型机组上应用
的业绩。国内在成都热电厂1台200MW机组进行
了装置试验，已投入运行，脱硫效率可达85％。
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轰极电知
NHUlELECTRICPOWER
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2005年9月
1．5氨法脱硫工艺
该脱硫工艺是以氨水为吸收剂，其副产品为硫酸铵
化肥。锅炉烟气经烟气换热器冷却至90～100％，
进入预洗涤器除去HCI和HF，洗涤后的烟气经液
滴分离器除去水滴，再进入前置洗涤器中。在前置
洗涤器中，氨水自塔顶喷淋洗涤烟气，烟气中的
SO，被洗涤吸收除去，经洗涤后的烟气排出后经液字串6
滴分离器除去水滴，进入脱硫洗涤器。在该洗涤器
中烟气进一步被洗涤，经洗涤塔顶部的除雾器除去
雾滴，再经烟气换热器加热后由烟囱排放。洗涤工
艺中产生的约30％的硫酸铵溶液排出洗涤塔，可
以送到化肥厂进一步加工或直接作为液体氮肥
出售。
氨法脱硫属较为成熟的一种脱硫工艺，在德国
的一些电厂已得到应用，在我国尚无运行业绩。
1．6海水脱硫工艺
海水通常呈碱性，这使海水具有天然的酸碱中
和吸收SO的能力。可用于燃煤含硫量不高并以
海水作为循环冷却水的海边电厂。海水脱硫法的
原则是用海水作为脱硫剂，在吸收塔内对烟气进行
逆向喷淋洗涤，烟气中的OS，被海水吸收为液态
SO，，继而经氧化曝气转变成硫酸，硫酸的氢离子
被海水中的碳酸氢离子中和。
海水脱硫采用天然海水作为吸收剂，不添加任
何化学物质，节省了吸收剂制备系统，工艺系统简
单，无需脱硫的制备，设备可用率高，根据国外经
验，可用率保持在100％。脱硫后的海水经处理
后，可直接排人大海，不需要脱硫渣的处理设施，也
无废水废料，易于管理。脱硫效率90％以上，与其
他脱硫法相比较，投资低，运行费用也低。但是，海
水脱硫只能用于海边电厂，对海水的碱性有一定的字串6
要求，且只能适用于燃煤含硫量小于1．5％的中低
硫煤。
我国深圳玛湾电厂和后石电厂采用了海水脱
硫法。
2脱硫工艺方案的比较和评价
2．1工艺方案比较
要对各种脱硫工艺进行综合评价和全面技术
经济比较是较为困难的，下面仅对上述几种工艺系
统主要指标进行比较(见表1)：
2．2工艺方案评价
(1)喷雾干燥法工艺系统流程简单，技术成
熟，可*性高，运行费用不高，一般用于含硫量小于
2％煤种。但其脱硫效率不如石灰石一石膏湿法，
而且这种工艺存在脱硫副产品利用受限制问题。
(2)炉内喷钙加尾部增湿活化脱硫工艺主要
适用对脱硫效率要求不高的中小型机组，且需对锅
炉进行必要的改造。其脱硫效率较低，只能达到
75％左右。运行时锅炉燃烧稳定性和锅炉效率也
会受到影响。脱硫副产品利用同样受到影响。
表1脱硫工艺方案比较表
工艺方案
项目石灰石一炉内喷钙尾
石膏湿法喷雾十燥法电子束法氨法海水法部增湿活化
技术成熟程度成熟成熟成熟工业试验成熟较成熟
不受含适用于适用于适用于不受含硫适用于适用煤种
硫量限制中、低硫煤中、低硫煤中、低硫煤量限制中、低硫煤
能达到脱硫效率95％以上80～90％60～80％75％左右90％以上90％字串7
Ca／S(一般)低于1．11．3～1．4>2
占地面积较大中较小较大大大
脱硫投资占电厂6
～l08～l23～5～259～l6投资比例(％)
厂用电率(％)l—1．8<l<ll
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第22卷第3期
2∞l5年9月．麦瓠lll=IIVo1．22No．3
se0c2005
(3)电子束法脱硫工艺目前尚处于试验阶段，
还没有在大型机组应用的业绩和经验，而且其所需
吸收剂液氨难以保证供应。
(4)氨法的投运业绩较少，投资较高，后处理
工艺复杂，采用吸收剂氨水价格远高于石灰石，副
产品销路少且售价低，无法抵消吸收剂成本。
(5)海水法脱硫工艺在具备海水取排水条件
和稳定的海水性质条件时才能获得较高的脱硫效
率，受条件制约，内陆地区难以采用。
(6)石灰石一石膏湿法脱硫工艺具有在大型
发电机组上应用业绩，脱硫效率高，吸收剂石灰石
资源丰富，易于获得，价格低廉，脱硫副产品可以作
为水泥缓冲剂或石膏制品原料得到有效利用。
3工艺方案选择