国内外脱硫除尘技术研究进展
摘要:目前我国燃煤发电锅炉行业使用的新型除尘降耗技术在其中已经广泛涉及了多种除尘工艺,各种新型除尘降耗技术在其实际运行环境和使用中应该具有的除尘降耗节能特性、可靠度、经济性都与传统燃煤发电锅炉除尘存在着很大的区别。从总体情况来看,除尘脱硫工艺和配套设备已日趋完善,现已基本形成了一定产业规模和生产能力,而对于旧的脱硫除尘工艺和配套设备,除少数部分是通过引进国外的新型脱硫除尘工艺和配套设备,并且完全能够同时确保可靠、有效地正常生产运行外,多数新的脱硫除尘工艺和配套设备仍然处于小试的前期探索或者是中试生产阶段,到最终才可能会逐步进入完全实用规模化的生产阶段,还有许多技术问题亟待不断改进。
关键词：烟气脱硫；静电除尘；袋式除尘
1.国外研究现状
1.1国外脱硫技术研究现状
早在上世纪 20 年代，美、日、德等国家已对燃煤电厂烟气脱硫技术进行研究，迄今为止，各种相关的技术已经超过 200 种[1]。日本是世界上开始最早的大范围应用 FGD（烟气脱硫，下同）技术的国家，使用的技术以石灰石—石膏法为主，约占 75%以上[2]。
欧洲的 FGD 技术发展最为迅速的是德国，该国在引进日本、美国先进技术的同时，立足于本国技术的开发，积极促进了 FGD 装置的大规模应用[3]。自 2008 年以来，美国要求若采用循环流化床烟气脱硫技术（CFB-FGD）或旋转喷雾干燥法脱硫（SDA）工艺时，脱硫效率不小于 95%，脱硫设备可用率不小于 99%[4]。目前德国 90%以上的 FGD装置采用石灰石一石膏法，75%的工业用石膏来自于脱硫石膏[5]。荷电干式吸收剂喷射脱硫系统(CDSI)专利技术乃是美国 ALANCO 公司所开发，其核心技术是将经过高压静电荷电的吸收剂喷射到烟气中，从而形成均匀的悬浮状态；其优势在于投资小、简单可靠，短板是获得满足其工艺要求的脱硫剂难度很大。作为极其发展潜力的干法脱硫工艺——炉内喷钙尾部增湿脱硫工艺(LIFAC)目前已在美、日、加以及欧洲等国家与地区进行了工业化应用；其典型的技术流派有美国的炉内喷钙多级燃烧器(LIMB)法、奥地利的灰循环活化(ARA)法、芬兰的炉内喷石灰石及氧化钙活化反应(LIFAC)法等[7]；该技术要求占地少、系统简单，脱硫率可达 60%~85%；缺点是需要改动锅炉，容易给锅炉的运行带来负影响。生物脱硫技术乃上世纪 80 年代发展起来的新工艺，优点多而显著：低能耗，低污染，高效率；缺点是过程操作控制条件要求过于苛刻；目前该技术已在日本有工业化应用先例，其与当前已推广的湿法脱硫技术相结合将是生物烟气脱硫技术未来发展趋势。作为实用有效的烟气除尘新技术——电聚技术的应用先锋，澳大利亚 Indigo（因迪格）凝聚器工业产品自 2002 年以来，已在美、中、澳等国推行使用，使用结果显示排放的 PM2.5、PM1.0 可分别降低 80%、90%以上[8]。早在上世纪 70 年代，旋转电极技术之一移动电极式电除尘技术(MEEP)就被日本日立公司所研发出来，该技术不仅可以消除高比电阻粉尘的“反电晕”现象，也可以长时间降低二次扬尘；但不足之处是结构复杂，制造和安装工艺要求较高，可靠性仍待验证。在国外，低低温电除尘技术应用也比较广泛，到现在为止，日本的低低温电除尘器的配套机组容量已超过13GW，包括三菱和日立在内[9]。作为一项成熟的除尘技术 SO3 烟气调质技术在海外目前已被不少公司所采用，当前国外应用较多的是由美国 Wellco 公司所研发的 SO3 烟气调质装置，据长期以来的运行状况来看效果不错，但烟气调质技术并不适用于所有工况。
1.2国外除尘技术研究现状
粉尘颗粒物脱除技术主要有低低温电除尘技术、湿式电除尘器技术、电袋复合除尘器技术和高频电源技术[13]。低低温省煤器可以避免因排烟温度高于设计值、高于烟气的酸露点值造成锅炉效率下降、电除尘器除尘效率下降、脱硫水耗增加等问题[14]。湿式电除尘器由于有因存在水雾，水雾吸附粉尘后，形成大颗粒，更容易被捕集[15]。高频电源技术是将工频的电源通过整流桥整流、再经逆变器逆变，然后通过高频变压器升压，接着经高频整流器进行整流滤波，最后才形成 40kHz 以上的高频电流；对于该项技术的研究我国本世纪初也开始自主研发，上海外高桥的 8 号机组(1000MW)节能改造采用国电环境保护研究院开发的 HF-01 型高频电源，据监测，烟尘减排 59.5%，电除尘器能耗71.7%[8]。自 2007 年始，国家推动“超细颗粒物聚并新技术开发”的“863”课题，华北电力大学和北京大学强强联手参与其中，最终自行研制出双极荷电-湍流聚结装置[27]；该装置可以达到在较大提升除尘效率的同时也能有效控制PM2.5 排放，工艺简单可靠，但存在电聚并器段压力损失的问题，目前技术仍处测试阶段[26]。
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