摘要：目前应用最广泛的湿式石灰石石膏法脱硫技术，脱硫装置出口饱和或过饱和烟气携带大量水，造成水资源浪费的同时也带来了雾霾、有色烟雨及石膏雨等环境问题，脱硫烟气水回收技术的研发和应用迫在眉睫。目前湿法脱硫水回收技术主要有间壁式换热冷凝技术、喷淋冷凝技术、吸收法水回收技术等，由于干法脱硫满足脱硫效率的同时不增加排放烟气的水含量，从源头上解决了烟气带水问题，正在被广泛推广及使用。
关键词：湿法脱硫;水回收;冷凝技术；干法脱硫
引言
随着经济发展，燃煤需求越来越大。目前煤炭在我国一次能源消费中约占66%，煤炭消费总量约37亿t，占全球煤炭消费量的50%左右。能源利用过程中，全国烟粉尘排放的70%、SO2排放的85%、NOx排放的67%都源于煤炭为主的化石能源燃烧。SO2环境影响巨大，形成酸雨导致土壤酸化，加速土壤中矿物元素流失，损害人体健康,因此需控制电厂烟气中SO2排放。石灰石石膏湿法是目前应用最广泛、最成熟的脱硫方法。
湿式石灰石石膏法涉及的水问题不可忽略，雾霾、有色烟羽、石膏雨等环保问题均与水问题有关。同时烟气中水资源含量大，实现烟气水回收对于电厂节水意义重大。
1概述
灰石-石膏湿法烟气脱硫（WetFlueGasDesul－phurization，WFGD）是目前燃煤火电厂最主要使用的脱硫技术，具有系统稳定性好，反应速率快，脱硫效率高的优点。其脱硫的基本原理是：钙基吸收剂（CaCO3、CaO等）以浆液状态进入吸收塔，在强制氧化环境中，与烟气中的SO2、SO3等酸性气体混合接触发生化学反应，结晶生成副产品石膏，以达到脱硫的目的。但实际运行中，经过气液两相传质后净烟气中会携带大量微小液滴，使水汽含量增加，加之吸收塔顶部位置除雾器效率不佳，易出现烟囱带水情况。严重时会导致“石膏雨”现象，腐蚀电厂设备，影响系统运行，从而制约WFGD方法的发展。因此，有效解决烟囱带水问题对实现WFGD技术更广泛应用具有重要的经济效益和社会效益。
2烟气水回收技术
冷凝法水回收技术是将脱硫塔后的饱和或过饱和净烟气进行冷凝，一般降温8-10℃，收集水蒸气冷凝形成的小液滴，达到水回收的目的。其冷凝技术方法主要分为喷淋冷却技术和间壁换热式冷凝技术。
2.1间壁式换热技术
该技术通过在脱硫后净烟气管道上新建一个换热器，利用换热器壁面换热实现烟气冷却降温，其冷却媒介有水和气2种，冷却媒介与烟气不接触。美国能源部2006年资助的烟气水回收项目表明，水分回收率可达70%，若能将烟气冷却到环境温度，还可实现80%H₂O脱除率。在烟气水分冷凝回收试验中，实现了冷凝水最大捕集效率51.57%，但需考虑酸腐蚀及清除潮湿积灰的问题。
2.2喷淋冷凝技术
采用冷却介质即水与烟气直接接触的方法实现冷却降温。通过新建喷淋塔，烟气在喷淋塔中与冷却水进行充分逆流接触，但该技术无法区分回收水和热媒水。回收水中含有一定量的可溶性盐和气溶胶微粒等，需再处理才能实现冷却水的循环使用。
2.3吸收法水回收技术
吸收法水回收技术借鉴于空调行业的冷凝降温抽湿过程，吸收溶液直接与烟气接触，依靠烟气中水蒸气分压与吸收集中水蒸气分压的不同获取烟气中水分，这种方法不需额外对烟气进行加热或冷却，回收的水质较好。美国能源部在2006年支持了有关液体干燥剂烟气脱水项目，对液体干燥剂进行筛选，并以CaCl2作为液体干燥剂，进行了中试规模测试，将燃煤锅炉脱硫后的水分降到了8%-9%。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆但在吸收溶液与烟气的相互作用以及可能形成的沉淀物如何回收再利用等方面仍缺乏研究。由瑞典国家能源局资助，在开式吸收系统中进行了余热回收以及颗粒分离技术研究，其溶液的再生是利用部分锅炉热烟气，可将出口烟气相对湿度稳定在38%-45%，颗粒物脱除33%-44%。将循环吸收式热泵用于烟气水回收，以氯化钙溶液作为吸收液，通过理论建模分析与试验研究，研究表明吸收法比冷却水喷淋减湿方法利用率更高。吸收法水回收技术对烟气温度要求不高，更易实现发电厂水回收。不需要额外的加热或冷却条件，理论上对整个系统的压降影响较小，但溶液有随烟气外排进入大气的可能，同时对材料的耐腐蚀性也有更高要求。因此，针对吸收法进行烟气水回收仍需进一步研究。
3干法脱硫技术
水回收技术是为了解决湿法脱硫带来的问题，而如何从根本上解决水问题，寻求可持续发展，真正实现清洁高效生产，是目前脱硫技术的发展方向之一。干法脱硫由于不涉及废水问题，也不会增加烟气中水蒸气含量，同时避免了腐蚀等问题，是烟气脱硫技术中的潜力技术之一。可预见过去脱硫以湿法为主，未来干法脱硫可能更流行。美国新增FGD大多为干法脱硫，很少有新的WFGD项目，主要原因是综合考虑废气、废水、固废的治理，环保要求中增加了污染物治理对象，大幅提高了减排要求，如美国新脱硫废水法规对烟气脱硫废水排放限制收严，脱硫废水处理难度和处理费用进一步提高。目前尚在研究的干法脱硫技术按照温度可分为高温干法脱硫技术、中温干法脱硫技术以及低温干法脱硫技术。高温干法脱硫技术对于设备材料要求较高，一般与锅炉燃烧相结合;低温技术涉及成本与脱硫效率等问题;中温条件下由于温区合适可与SCＲ进一步耦合实现多种污染物脱除，也是干法中备受关注的方法之一。现今多污染物协同控制是烟气净化工艺路线选择的主要趋势，但是目前干法脱硫效率是制约其发展的关键因素。
结语
湿法脱硫系统涉及的水问题不可忽略，如何消除排烟后造成的有色烟羽问题，如何减少脱硫后净烟气中石膏浆液和液态水实现水资源回收是关注的重点。水回收技术中冷凝法回收的水质较差，有一定的腐蚀性，但水回收量较大。膜法水回收技术同样可获得较好的回收水质，同时不涉及污染物排放，但其回收水量仍有提升空间，有关污堵问题仍需进一步研究。吸收法水回收技术系统较为简单，回收水质也较好，但有吸收溶液随烟气带出的风险。电厂须根据实际情况选择具体的冷凝技术，在电除雾器运行状况稳定、除雾效果好的电厂可优先考虑膜法水回收技术;有余热回收需求的电厂，可优先考虑冷凝法。但实际消除白烟与水回收效果需进一步验证后推广应用。随着社会发展以及人们对健康和环境保护的重视，环保政策会越来越严格，实现电厂烟气污染物治理的变革不容忽略，从源头入手实现根本性改变才是污染物治理最终的发展方式。
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论文作者:张海雪
论文发表刊物:《基层建设》2019年第19期
论文发表时间:2019/9/21
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