火电厂湿法脱硫运行经济性分析探讨

火电厂湿法脱硫运行经济性分析探讨

张新杰 玛喜必力格 杜长凯

（中电投蒙东能源集团有限责任公司通辽发电总厂，内蒙古  通辽  028000）

摘要：火电厂作为我国的重要能源企业，对能源的需求非常大。在火电厂运行过程中，由于烟气中含有大量的二氧化硫等有毒物质，如果没有采取有效措施对其进行处理，就会造成严重的环境污染问题。为此，在火电厂运行过程中必须对其进行脱硫处理。湿法脱硫技术是我国火电厂中比较常用的一种脱硫技术，该技术不仅操作简单，而且效果显著。但在湿法脱硫运行过程中，由于各种因素影响，导致湿法脱硫运行经济性降低。基于此，本文主要对火电厂湿法脱硫进行分析，阐述其运行经济价值，并提出提升措施。

关键词：火电厂；湿法脱硫；经济性

引言

随着经济的不断发展，人们对于能源的需求量也越来越大，作为一种不可再生资源，我国能源消耗正在不断增加。火力发电是我国主要的能源消耗来源，其燃烧所产生的二氧化碳等气体会对环境造成污染。目前，为了缓解温室效应、控制大气污染、改善生态环境、保障人民健康等问题，世界各国都在加大对火力发电厂中二氧化硫的控制，但是我国火电厂中二氧化硫的排放仍然比较严重。因此，积极研究和发展火电厂湿法脱硫技术具有重要意义。

1  火电厂湿法脱硫概述

1.1  石灰石-石膏湿法脱硫

该技术是当前应用最为广泛的脱硫技术，该技术由湿式氧化法、半干法、干式氧化法等多种工艺组合而成，是一种以石灰石作为脱硫剂的脱硫方法。该技术主要是使用石灰石浆液作为脱硫剂，在吸收塔内，将烟气中的二氧化硫转化为石膏。该技术具有设备简单、投资成本低、运行费用较低等优点，但是脱硫效率较低，主要是由于其反应速率慢，脱硫效率不高，加上其操作流程复杂，设备运行成本高，同时该技术容易产生副产物硫酸钙、硫酸盐等物质，这些物质会对环境造成污染，因此目前发展受到一定限制。

1.2  氧化镁技术

该技术是火力发电厂中使用最广泛的一种湿法脱硫技术，其原理是将石灰石等石灰石粉与水进行充分混合后，通过加热反应生成氧化镁，然后再与浆液混合，在高温高压的条件下形成的氧化镁颗粒会吸附二氧化硫，从而实现对二氧化硫的脱除。根据实际使用情况来看，该技术的脱硫率相对较高，但是成本也比较高，并且由于氧化镁具有较强的吸附性，还会对设备造成一定的腐蚀作用。因此，该技术在我国火力发电厂中应用比较少。另外，对于该技术而言，生产成本还受到石灰石等石灰石粉价格的影响，因此在实际生产中，为了降低成本、提高脱硫率和降低设备腐蚀程度等问题，必须要采取相应的措施来进行优化。

1.3  海水法

该技术是通过将海水引入到火电厂中，将其作为脱硫剂，通过对海水中的杂质进行去除，实现对火电厂中SO2的脱除。与石灰石-石膏法相比，该技术具有一定的优势，能够有效利用海水的资源，在较低的成本下进行应用，可以有效改善火电厂的烟气环境。但是由于海水本身具有一定的腐蚀性，因此在进行利用时需要将其与石灰石-石膏法结合起来使用。此外，在将海水引入到火电厂中时需要对其进行处理，以确保不会对设备造成损坏。虽然该技术具有一定的优势，但由于需要对海水进行处理后才能进入到火电厂中，因此在一定程度上限制了该技术的应用范围。另外，由于我国大部分火电厂所使用的都是小型燃煤机组，因此很难保证海水法脱硫技术能够在较低成本下应用。

1.4  氨水法

该技术是一种以氨水为吸收剂的湿法脱硫技术，具有吸收速度快、脱硫率高、系统简单、运行费用低等特点，并且可以根据实际情况进行灵活配置。但是氨水的价格较高，并且成本难以回收。在对该技术进行利用时，可以先将氨水与石灰石、石膏等一起进行混合，在其中加入适量的水，形成碱性溶液，再将其送到烟气中。当烟气与碱性溶液接触后，其中的二氧化硫就会与碱性溶液中的氨发生反应，从而生成硫酸铵等物质，硫酸铵的脱硫率可以达到90%以上。氨水法的应用需要建立在石灰石与石膏已经处理干净的基础之上，在进行应用时要对其系统进行优化，这样能够充分利用烟气中的酸性物质，减少运行费用。

1.5  钠碱法

该技术是一种传统的湿法脱硫技术，通过向烟气中添加 NaOH溶液，将烟气中的SO2氧化成硫酸根，进而实现脱硫的目的。目前已经成为火电厂脱硫工艺中应用最广泛的一种湿法脱硫技术，具有流程简单、投资较少、运行费用较低等优势，在我国得到了广泛应用。但是该技术也存在一定缺陷，首先由于其主要利用 NaOH溶液对烟气进行处理，因此会对环境造成污染；其次 NaOH溶液的使用较为简单，但是其属于一种强碱性物质，容易导致设备腐蚀；最后钠碱法需要添加 NaOH溶液进行处理，在使用过程中需要对设备进行维护和保养，这会导致成本的增加。

1.6  有机胺法

该技术是一种使用有机胺作吸收剂的脱硫技术，其脱硫效果较好，且运行成本较低。其原理是在碱性溶液中，采用胺类吸收剂吸收烟气中的二氧化硫。有机胺包括异丙胺、甲胺、乙胺和丙胺等。其中异丙胺与其他胺类相比具有较高的脱硫率，且运行成本较低；甲胺易挥发，具有较好的再吸收性，乙胺由于存在吸湿性，在使用过程中需要注意其吸收液的保存，丙胺脱硫效率高。但脱硫效果会随着温度的升高而下降，在温度高于25℃时，脱硫效果会出现严重下降。同时，由于有机胺法的脱硫效率较低，在脱硫过程中容易出现二次污染问题。因此，为了提高其脱硫效率，需要采取必要的措施对其进行优化改进。

1.7  磷矿浆法

该技术是通过将磷矿和石灰石作为原料，采用石灰-石膏法进行脱硫。其中磷石膏可以用于生产石膏板和水泥等，而石灰则可以用于生产石膏粉。该技术主要是将石灰石作为原料，然后将其与磷石膏进行混合，在经过一定的搅拌之后，就会形成一定厚度的浆液层。在浆液层中，石灰石被充分吸收并转化为石灰石浆液，同时也会将吸收生成的二氧化碳进行排放。磷矿浆法脱硫技术具有较高的脱硫效率，而且设备简单、操作方便、造价较低等优点。但是由于磷石膏中含有一定的杂质，因此其应用范围不够广泛。而且该技术的脱硫效率较低，因此不适合用于大机组脱硫。

2  火电厂湿法脱硫运行经济价值分析

2.1  经济效益

火电厂烟气脱硫项目主要是为了减少火电厂的SO2和 NOx排放，降低大气污染，对其进行治理是一项具有很强的社会效益和经济效益的环保工程。首先能节约资源成本。由于火电厂的SO2和 NOx排放都是由燃煤引起，所以将SO2和 NOx治理后，可以减少煤炭的使用量，从而节约资源成本。其次可以减少污染物排放。因为治理后烟气排放中SO2和 NOx减少，所以可以减少电厂烟气中的SO2和 NOx排放到大气中，从而减少了空气污染。治理后的烟气排放中SO2和 NOx排放到大气中，所以可以增加电厂的经济效益，对电厂发展有很大的促进作用。

2.2  环保效益

烟气脱硫系统主要包括吸收塔、浆液制备系统、石膏脱水系统、湿式静电除尘器及相关配套设备。脱硫后的烟气经过湿式静电除尘器及相关配套设备净化，可达到国家规定的排放限值，即二氧化硫≤50 mg/m3,氮氧化物≤100 mg/m3。经湿式静电除尘器除尘后的粉尘排放浓度可达到≤规定的Ⅱ类大气污染物允许排放浓度要求。如果需要达到超低排放标准，则需增加湿法脱硫系统，因此采用湿法脱硫技术对烟气进行治理后会产生可观的环保效益。

2.3  减排量

国家对火电厂的SO2和 NOx的排放控制越来越严格，对排放标准也进行了多次升级。我国电力行业已经从原来的30 mg/m3和50 mg/m3标准，到目前的200 mg/m3标准，所以我国火电厂的脱硫运行在满足国家SO2和 NOx排放控制标准的同时，还需要满足SO2和 NOx的排放浓度。火电厂脱硫后排放出的污染物可以有效减少，其中SO2排放浓度由原来的690 mg/m3下降到了目前的240 mg/m3， NOx排放浓度由原来的555 mg/m3下降到了目前的300 mg/m3。脱硫后排放出的污染物也可以减少对大气环境造成的污染，使我国火电厂烟气中SO2和 NOx得到有效控制。

3  提高火电厂湿法脱硫运行经济性的有效措施

3.1  改造系统用水

湿法脱硫系统需要消耗大量的水资源，如果没有进行合理改造，就会导致水浪费严重。为此，在运行过程中必须要对水进行合理改造，才能提高其运行经济性。通过对系统用水进行改造，可以有效减少循环泵的开启次数，从而降低循环水泵的运行电费，在此过程还要对除雾器进行改造，减少除雾器冲洗水量和冲洗时间，降低除雾器冲洗用水量，进而提高循环水泵的效率和降低循环水的用水量。

3.2  减少石粉用量

在湿法脱硫运行过程中，如果脱硫装置中石膏浆量过多，不仅会造成石膏浆液浓度过高，而且还会产生大量的石膏颗粒，增加运输成本，导致输送管道堵塞，进而影响整个脱硫装置的运行效果。因此，在湿法脱硫运行过程中，一定要控制好石膏浆液的用量。一般来说，在湿法脱硫系统中石膏浆液的用量要控制在总浆液量的30%左右，但由于石灰石原料价格较高，所以一般情况下湿法脱硫系统中石膏浆液用量控制在30%以下。如果石灰石原料价格比较低或者是石灰石质量比较差时，就要适当增加石膏浆液用量。在减少石粉用量时可以通过添加石膏调节剂来实现，不仅可以有效降低石膏浆液的浓度，还可以降低石粉的使用量。

3.3  强化脱石膏系统

在火电厂湿法脱硫运行过程中，脱石膏系统是一项非常重要的系统，如果脱石膏系统出现问题，那么就会直接影响到整个系统的运行，所以必须要强化脱石膏系统。在实际工作中，可以将石灰石粉与石膏浆进行混合，然后进行搅拌均匀后再使用泵抽入到吸收塔内。在此过程中需要注意的是，一是要严格按照标准执行操作，确保其流程不会出现任何差错，二是要控制好浆液的 pH值。如果 pH值过高或过低，就会直接影响到石灰石浆液与烟气接触后的吸收效果。如果 pH值过高，会导致脱硫效率降低。如果 pH值过低，则会导致石膏的粘度增加。三是石灰石粉与石膏浆混合后必须要均匀搅拌均匀后再使用泵抽入到吸收塔内。如果石灰石浆液中含有杂质时，则需要对其进行过滤处理。

4  结语

随着我国经济的快速发展，对能源的需求也不断增加，目前我国火电厂烟气排放中的SO2和 NOx对环境造成了严重的污染。由于火电厂是火力发电厂中的主要耗能设备，所以火电厂烟气排放中SO2和 NOx的治理问题一直受到关注。湿法脱硫作为新型技术可以在一定程度上提高火电厂整体效益，减少环境污染问题，发挥火电厂的作用与优势，促进我国社会经济的稳定、持续发展。

参考文献

[1]冷亚娟. 超低排放条件下湿法烟气脱硫系统能效诊断研究[D]. 导师：董勇. 山东大学, 2022.

[2]杨汝非. 循环流化床锅炉组合脱硫经济性分析与运行优化研究[D]. 导师：刘吉臻. 华北电力大学(北京), 2022.

[3]牛拥军, 宦宣州, 李兴华. 燃煤电厂烟气脱硫系统运行优化与经济性分析 [J]. 热力发电, 2018, 47 (12): 22-28.

[4]袁园. 火电厂湿法脱硫运行经济性分析与第三方治理 [J]. 电力科学与工程, 2016, 32 (01): 27-30.

作者简介：张新杰（1995.06-），男，蒙古族，辽宁彰武，研究生，硕士，助理工程师，主要研究方向：电厂运行。

玛喜必力格（1999.02-），男，蒙古族，内蒙古通辽，本科，学士，助理工程师，主要研究方向：电厂运行。

杜长凯（1999.08-），男，蒙古族，内蒙古通辽，本科，学士，助理工程师，主要研究方向：电厂运行。