SO2和NOx控制技術和策略

1、燃煤SO2、NOx污染控制技術現(xiàn)狀和減排對策一、燃煤SO2、NOx污染控制技術概況在我國現(xiàn)有的火電機組中，燃煤機組約占93%,燒煤造成的環(huán)境污染已成為制約我國國民經(jīng)濟和社會持續(xù)發(fā)展的一個重要影響因素。大量原有的和新建的燃煤發(fā)電站和大中型燃煤工業(yè)鍋爐等還是主要采用煙氣脫硫等技術及其革新方法，來解決燃煤污染防治問題。對于我國，減少SO2污染的最經(jīng)濟的方法是：停止燃燒S>3%勺高硫劣質(zhì)原煤，改用低硫優(yōu)質(zhì)煤以及采用燃燒前對原煤洗選，對原煤洗選可脫除原煤所含硫分中約占一半的黃鐵礦硫中的40%。它能實用于S>1%的中、高硫原煤，是投資和運行費用相對減少的技術措施。另外采用燃燒中的脫硫技術，即家

2、庭和工業(yè)鍋爐中采用摻有脫硫劑的型煤、循環(huán)流化床鍋爐和煤粉爐爐內(nèi)噴鈣增濕活化技術。目前在技術管理上有可能大幅度減排SO2的技術還是在燃煤量相對集中的大用戶（發(fā)電廠等）采用燃燒中和燃燒后的煙氣脫硫技術。其中，濕法煙氣脫硫可除硫95%以上，但是投資費用約占發(fā)電廠總投資的12-15%,日常運行費用也較貴。與NOx相比，SO2排放控制技術經(jīng)濟的可行性好，環(huán)境效益大。減小SO2排放的控制措施有洗煤、化學脫硫、煤的氣化或液化等燃燒前脫硫，和采用型煤脫硫、流化床燃燒脫硫或爐內(nèi)噴鈣等燃燒中脫硫，以及燃燒后的煙氣脫硫。國際上有多種脫硫技術已經(jīng)工業(yè)化，我國業(yè)已開展脫硫技術研究多年，特別是電力行業(yè)已有一些成功的試點工

3、程。減少NOx排放量可選用控制技術目前在工業(yè)上已成功運行的有二類，一類是改進燃燒技術減少燃燒過程NOx的產(chǎn)生量，以采用低氮燃燒技術為宜；另一類是采用氨選擇性催化還原法凈化燃燒尾氣。削減單位NOx排放量所需費用高于SO2,其原材料的來源也較困難。二、減排對策減排對策包括清潔煤技術、節(jié)能、重點行業(yè)SO2排放技術以及SO2排放的經(jīng)濟技術政策。清潔煤技術是指在煤炭從開發(fā)到利用全過程中，旨在減少污染排放與提高利用效率的加工、燃燒、轉化及污染控制等新技術。主要包括煤炭洗選、加工（型煤、水煤漿）、轉化（煤炭氣化、煤炭液化）、先進燃燒技術（常壓循環(huán)流化床、加壓流化床、整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)、高效低污染燃燒器）、煙

4、氣精華（除塵、脫氮）等方面的內(nèi)容。清潔煤技術可主要分為煤炭加工和煤炭的高效潔凈燃燒技術，煤炭加工包括煤炭洗選、型煤和水煤漿；而煤炭的高效潔凈燃燒技術主要指燃煤鍋爐的和發(fā)電技術，包括循環(huán)流化床、增壓流化床、煤氣化聯(lián)合循環(huán)和煤炭氣化。循環(huán)流化床（CFBC）是目前國外清潔煤技術中一項成熟的技術，且正在向大型化發(fā)展，其煤種適應性廣，燃燒效率高，且與采用煤粉爐尾部煙氣凈化裝置進行煙道氣脫硫相比，它不僅能脫SO2,而且可減少NOx,投資成本和運行費用也比較低。國外目前運行、在建和計劃建設的循環(huán)流化床技術發(fā)電鍋爐已達250多臺。我國目前循環(huán)流化床技術只相當于發(fā)達國家八十年代初的水平，在建設75噸/時及以下的

5、小型循環(huán)流化床方面有一定的經(jīng)驗，但脫硫、除塵、防磨等配套技術還有待完善。增壓流化床發(fā)電技術（PFBC）該技術由于實現(xiàn)了聯(lián)合循環(huán)，發(fā)電技術高于CFBC發(fā)電技術。目前瑞典、日本、美國、西班牙等國都運行著ABB公司生產(chǎn)的單機容量最大的增壓流化床聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組（80MW）,ABB生產(chǎn)的350MW發(fā)電機組正在日本安裝之中，其發(fā)電效率可達42%左右。國內(nèi)目前只有一套PFBC-CC示范試驗裝置（15MW）正在建設之中，容量只有國外最大容量的1/25。大型商業(yè)化PFBC機組的高溫煙氣凈化技術及設備、大功率初溫燃氣輪機技術、控制技術等還處于實驗室研究開發(fā)階段。煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術（IGCC）該技術是將煤氣化

6、成燃料氣，驅動燃氣輪機發(fā)電，其尾氣通過余熱鍋爐生產(chǎn)蒸汽驅動汽輪機發(fā)電。粗煤氣經(jīng)凈化處理，可在燃燒前脫除硫和灰；聯(lián)合循環(huán)可提高系統(tǒng)熱效率。據(jù)美國資料，IGCC燃煤發(fā)電SO2排放量比流化床脫硫及煙氣脫硫效率均好。目前世界上IGCC發(fā)電技術正處于第二代技術的成熟階段，在建、擬建的IGCC電站24座。IGCC發(fā)電技術極有可能成為21世紀主要的發(fā)電方式之一。因投資大，技術復雜，中國僅進行了某些單項技術的研究開發(fā)。煤炭氣化是把經(jīng)過適當處理的煤送入反應器，在一定溫度和壓力下，通過氣化劑以一定的流動方式轉化成氣體。煤氣化主要產(chǎn)生CO和H2,煤氣在燃燒前脫除硫組分，粗煤氣中的硫化氫可在氣體冷卻后通過化學吸收或物

7、理吸附脫除。中國煤炭氣化技術比較成熟，它是城市民用燃氣的重要組成部分。但同國際先進水平相比，中國的煤炭氣化技術還相差較遠，尤其在熱效率、氣化率和環(huán)保方面仍需作大量研究開發(fā)工作。重點彳T業(yè)SO2排放技術：電力行業(yè)到1995年底，全國火電裝機容量已達1.6億千瓦，二氧化硫排放量占全國的35%。根據(jù)國家有關電力發(fā)展的規(guī)劃，到本世紀末我國火電裝機容量將達到2.2億千瓦，到2010年火電裝機容量將達3.7億千瓦，其二氧化硫排放量將分別占全國總排放量的一半和60%以上。煙氣脫硫（FGD）是目前控制火電廠SO2排放有效和應用最廣的技術。當前在一定規(guī)模上使用的只有有限的幾種：如石灰石-石膏法、噴霧干燥法、LI

8、FAC法、雙堿法。其中前三種方法國家已安排了示范工程，即珞璜電廠從日本引進兩套350MW的石灰石-石膏法工藝，四川白馬電廠和山東黃島電廠均采用噴霧干燥法工藝進行脫硫示范，而南京下關電廠則從芬蘭引進兩套125MW的LIFAC法（爐內(nèi)噴鈣-增濕活化法）脫硫工藝設備進行舊電廠脫硫改造示范。此外，我國研究開發(fā)的磷錢肥法煙氣脫硫新工藝，已完成5000標立方米煙氣量中試，總月硫率95%以上，并生產(chǎn)磷錢復合肥料。火電廠脫硫不僅要考慮技術上可行，同時還要考慮國家和企業(yè)及社會經(jīng)濟承受能力。根據(jù)美國環(huán)保局對當前燃煤電廠應用各種濕、干法脫硫工藝，每千瓦投資和脫除每噸SO2運行費用估算結果表明：采用濕法脫硫效率90%

9、左右，每千瓦投資為80-180美元。采用干法脫硫效率50-90%左右，每千瓦投資為40-180美元。按脫除每噸SO2運行費看，濕法與干法相近，脫除一噸SO2運行費為400-800美元。到2000年我國火電裝機容量將達到2.2億千瓦，為了使燃煤電廠SO2排放達到總量控制目標，需要有1200萬千瓦燃燒電廠上煙氣脫硫裝置。按目前脫硫成熟的噴霧干燥和石灰石-石膏法脫硫技術其投資占電廠投資10-15%,火電廠投資以每千瓦3000元計，則1200萬千瓦燃煤電廠SO2排放達標，煙氣脫硫投資約需36億元-54億元。鋼鐵行業(yè)鋼鐵企業(yè)燒結廠是黑色冶金行業(yè)SO2排放大戶，目前每年排放SO253.8萬噸。燒結廠削減S

10、O2排放量的主要措施有以下幾項：降低原料含硫量；減少原料的耗量；燒結廠要對燒結低濃度SO2煙氣進行治理鋼鐵聯(lián)合企業(yè)中燒結廠和焦化廠是必不可少的配套，燒結廠利用焦化廠的氨水采用氨-俊法回收燒結煙氣中SO2是可推薦的方法。最保守的估計，按85%的脫硫效率計算，2000年時有2400萬噸鋼所配燒結廠采取脫硫措施就可達到硫回率16.6%,2010年時3200萬噸鋼所配燒結廠采取脫硫措施就可達到硫回率37。5%。有色行業(yè)粗銅冶煉是有色金屬冶煉行業(yè)SO2排放大戶，目前銅年產(chǎn)量為80萬噸，年排放SO228萬噸。從硫回收的角度看有色冶煉行業(yè)與其他行業(yè)比硫回收率是比較高的，已經(jīng)達78.5%。2000年前我國將新

11、增25萬噸銅的冶煉工藝，若采用目前國內(nèi)已達到的閃速爐熔煉加二轉二吸制酸工藝，即排放系數(shù)達到35千克SO2/噸-銅，新增的25萬噸銅產(chǎn)量只增加SO2排放量8760噸。到2010年前銅冶煉企業(yè)達到全部采用閃速爐熔煉加二轉二吸制酸是完全可能的，硫回收率達到目前國際先進水平98.9%。到2010年銅產(chǎn)量達到165萬噸時，SO2排放量僅有4.98萬噸。鉛冶煉有二種主要工藝，一是密閉鼓風爐加二轉二吸制酸，硫回收率可達97%,二是鼓風爐練鉛工藝，煙氣中SO2濃度低，不能有效地回收SO2,排污系數(shù)高達480.3千克SO2/噸-鉛，是密閉鼓風爐的10倍，應作為改造重點。鋅冶煉有三種主要工藝，一是濕法煉鋅，煙氣中

12、SO2濃度低，不能有效地回收SO2,排污系數(shù)高達733。95千克SO2/噸-鋅，是改造重點；二是豎罐煉鋅，雖然可得到較高濃度的SO2,但能耗高，污水量大，應限制發(fā)展；三是密閉鼓風爐工藝，可以同時煉鉛、鋅，是一種有推廣前途的工藝。其它行業(yè)水泥行業(yè)新上項目全部采用窯外分解技術，改造大、中型水泥廠中的濕法窯為窯外分解技術；對地方中小型水泥廠，蛋窯、轉窯、扇窯等耗煤水泥窯，用普立窯、機立窯技術取代。硫酸行業(yè)通過改進一轉一吸工藝為二轉二吸工藝或一轉一吸尾氣處理，到2000年可比1995年減少2.2萬噸SO2排放量。三、中國21世紀議程”的酸雨污染物控制策略在策略方面，中國21世紀議程”白皮書指出酸雨污染物控制將重點開發(fā)研究：中小型燃燒鍋爐高效除塵技術；二氧化硫排放的綜合控制技術，包括型煤燃燒成套技術、循環(huán)流化床燃