循环流化床烟气脱硫技术

1. 引言我国是以燃煤为主的国家，据统计， 1995 年煤炭消耗量为 12.8 亿吨 , 且逐年递增，二氧化硫的排放量达 2370 万吨，超过美国 2100 万吨的排放量，成为世界二氧化硫排放第一大国。目前全国 62 以上的城市 SO2 浓度超过国家环境质量二级标准，占全国面积 40 左右的地区受到 SO2 大量排放引起的酸雨污染，因此控制 SO2

1. 引言

我国是以燃煤为主的国家，据统计， 1995 年煤炭消耗量为 12.8 亿吨 , 且逐年递增，二氧化硫的排放量达 2370 万吨，超过美国 2100 万吨的排放量，成为世界二氧化硫排放第一大国。目前全国 62 以上的城市 SO2 浓度超过国家环境质量二级标准，占全国面积 40 左右的地区受到 SO2 大量排放引起的酸雨污染，因此控制 SO2 的污染势在必行。

1996 年我国颁布的《新大气法》针对我国酸雨和 SO2 污染日趋加重的情况，规定对已经产生和可能产生酸雨的地区和其他 SO2 污染严重地区划定酸雨控制区或者 SO2 控制区，控制区内新建的不能燃用低硫煤的火电厂和其他大中型企业必须配套建设脱硫和除尘装置，或者采用相应控制 SO2 的措施；已建成的不能燃用低硫煤的企业应采取控制 SO2 排放和除尘措施。国家环保局要求在两控区内，要把治理措施作为当地规划的重点内容。因此高效脱硫设备的研究开发任重道远。

2 ．国内外研究现状　　

目前，国内外应用的 SO2 的控制途径有三种：燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫（即烟气脱硫）。其中，烟气脱硫（ FGD 即 FlueGasDesulfuration) 是目前世界唯一大规模商业化应用的脱硫方式，是控制 SO2 污染和酸雨的主要技术手段。

全世界已有 15 个国家和地区应用了 FGD 装置，其设备总装机容量相当于 2-2.5 亿 Kw ，每年去除 SO21000 万吨。据统计， 1992 年，全球安装了 FGD 装置 646 套，其中美国占 55.3 ，德国占 26.4 ，日本占 8.6 ，其余国家占 9.7 。由于上述三国大规模应用 FGD 装置，且成效显著，虽然近年三国电站的装机容量不断增加，但 SO2 排放总量却逐年减少。

日本是世界上最早大规模应用 FGD 装置的国家。截止 1990 年，该装置达 1900 多套，总装机容量达 0.5 — 0.6 亿 Kw 。目前，日本的 SO2 已基本得到控制。

自 70 年代初开始，特别是 1978 年美国重新修改了环境法规，否决了高烟囱排放，使 FGD 技术发展迅速。目前其 FGD 装机容量达 0.7 — 1.0 亿 KW ，超过日本成为世界第一。

欧洲以德国发展最为迅速，其装置总装机容量已达 0.46 亿 KW ，居世界第三位。西德从 70 年代后期开始，在引进日美先进技术的同时，立足于本国技术的开发。截止 1992 年， 5 万 KW 以上的燃煤锅炉全部安装了 FGD 设备。

我国早在 70 年代，就开始了电站锅炉技术的研究工作，先后有 60 多个高校、科研和生产单位对多种脱硫工艺进行了实验研究。但与发达国家相比，虽然起步不晚，进展却比较迟缓。

随着能源工业的发展，燃煤的增加，酸雨的危害日趋严重，使 SO2 的控制技术的研究被提到议事日程上来。七五、八五期间，国家投入了大量的人力、物力和财力，对 SO2 的污染控制组织了攻关研究，取得了一系列成果。国内在 FGD 方面开展的研究很多，涉及各类方法，但大部分尚停留在小试或中试阶段，有的技术虽有工业性试验装置，但未能大规模推广应用。为了促进国内 FGD 技术的开发研究，国家有计划、有目的的引进了一批国外的先进技术和装置。所引进的示范工程涉及各种成熟工艺。

引进的示范工程虽然设备先进、运行稳定、自控程度高，但其投资及运行费用极为昂贵，同时还存在二次污染。因此，如何使其国产化，降低成本及费用以适应我国的市场需求，就成为我国科研工作者的一项艰巨任务。

3.“十五”期间的打算

针对国家的环保形势，并充分考虑在烟气脱硫方面的科研能力和研究条件，山东省科学院能源研究所决心在烟气脱硫技术的研究及其装置的产业化方向取得突出的成就。

根据我所在流态化干燥和喷雾干燥技术及其装置的研究和应用基础，十五期间，我们拟对循环流化床烟气脱硫进行深入研究。

3.1 循环流化床的研究现状

循环流化床（即 CircularFluidBed 以下简称 CFB ）脱硫技术是国外 90 年代开始研究应用的一种新型的脱硫技术，在降低设备投资方面具有较大的优势，同时还具有很高的脱硫效率。该装置利用 CFB 内固体颗粒与气体接触均匀、气固两相相对速度较高等特点，使 CFB 烟气脱硫装置具有较高的脱硫效率。固体颗粒在 CFB 中通过加湿、吸收 SO2 、被干燥等过程后，被旋风分离器从烟气中分离，部分固体分离物再循环加入流化床内，使吸收剂得以充分利用，减小了钙硫比。 1998 年德国 LurgiGmbH 公司开发出三套 CFB 装置，用于 64MW 及 170MW 电厂锅炉的烟气脱硫，使用情况良好，其 SO2 的脱除效率高达 95 以上。

3.2 研究目的

本研究的目的是 : 借鉴国内外已有的研究成果和相关行业的技术，进行技术创新和突破，研制适合于我国大中规模燃煤设备（如 64MW-300MW 规模的电厂锅炉）的脱硫装置。

3.3 技术关键

该项目的技术关键在于装置的结构参数和操作参数、雾化形式的确定及其与 CFB 脱硫装置的配置。使 CFB 脱硫装置具有较高脱硫效率和较小压力损失。　

该装置拟对国外常规 CFB 装置的机构作适当改动，引入适当强度的切向流，以提高气固、气液的相对速度，提高烟气与吸收剂的反应强度。并延长气固、气液的接触时间，使反应趋于完全。在此基础上，利用我所在旋风分级干燥技术的研究成果，设置相应的内部构件，使不同粒径的含湿固体或液体颗粒与烟气具有不同的接触时间，使反应更加均匀完善，并降低吸收剂的用量和对吸收剂和雾化均匀性的要求。

该项目的技术创新和突破在于在通过引入适当强度的切向流，提高了烟气与吸收剂的反应强度，降低了吸收剂的循环量和粒度要求以及降低了系统后半部除尘单元的负荷，可相应降低系统的动力消耗。

3.4 预期所能达到的技术经济指标

a. 脱硫效率 390 ； b. 除尘效率 395 ； c. 使用寿命 5 年以上。

3.5 经济效益和社会效益

项目研究完成后的技术成果可广泛应用于各种燃煤设备，如电站锅炉、工业锅炉、生活锅炉、热风炉、热处理炉等。预计每年至少可销售 50 台套各种型号的脱硫设备，可为本单位创造 800 万元以上的利润。该装置实现应用后，可有效的减少烟气的 SO2 排放量，不言而喻也将具有可观的环保效益和社会效益。