根據一個2×330  MW火電工程模擬設計方案和計算數據，對活性焦煙氣脫硫技術在火電廠的應用進行了綜述和分析，并提出了幾點建議。

　　0 引言

　　火電廠SO2排放指控指標日趨嚴格，煙氣脫硫是控制SO2排放所使用的主要手段，目前國內外使用的工藝系統主要有：石灰石-石膏法、海水法、旋轉噴霧干燥法、循環流化床以及活性焦煙氣脫硫工藝。

　　石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝在國內已普遍應用，一般脫硫效率在95%以上，系統運行穩定。但耗水量相對較高。活性焦煙氣脫硫近年受到廣泛關注，脫硫效率在95%以上，尤其在資源回收和節水方面優點突出。符合干旱地區國家節水政策，尤其對于中國主要產煤區缺水嚴重且運力緊張的現狀，火電廠煙氣脫硫的節水技術尤其重要。

　　文中以2臺330 MW機組模擬設計方案為例，對活性焦煙氣脫硫技術和工程方案進行論述。

　　1 活性焦脫硫工藝

　　1.1 活性焦的吸附反應機理

　　當煙氣中含有足量水汽和 O2  時，活性焦煙氣脫硫是一個化學吸附和物理吸附同時存在的過程[1]。首先發生的是物理吸附，然后焦表面的某些含氧絡合物基團是SO2吸附及催化氧化的活性中心，在有水和氧氣存在的條件下將吸附到活性炭表面的SO2最終催化氧化為  H2SO4。可能的反應路徑為：

　　SO2+H 2O → H2SO3 ，(1)

　　O2 +H 2 SO 3 → H 2 SO 4 ，(2)

　　就吸附過程而言，工業上應用較多的是固定床和移動床。其中研究和應用較多的是德國和日本。固定床吸附塔(器)吸附再生工藝存在通量小、不連續、高壓降、再生切換頻繁等問題，限制了其大規模應用。

　　1.2活性焦的解吸(再生)反應機理

　　活性焦的解吸和吸附相比是一個相反的過程。硫酸存在于活性焦的微孔中,吸附了SO2的活性焦被加熱到400 ℃～500  ℃,蓄積在活性焦中的硫酸或硫酸鹽分解脫附,產生的主要分解物是SO2、N2、CO2、H2O,其物理形態為富SO2的氣體,在合適的工藝條件下,SO2體積分率可達到20%以上。可能的反應路徑為：

　　2H2SO4+CàCO2 +2SO2 + 2H2O，(3)

　　活性焦的解析過程相當于再生過程，在不斷地吸附與解析循環中,活性焦受到物理和化學的再生作用,恢復活性后重復使用。

　　1.3活性焦的工藝系統流程

　　煙氣通過活性焦吸附脫硫裝置被凈化，吸附飽和的活性焦靠重力流至解吸再生裝置，通過加熱使活性焦再生，釋放出的高濃度SO2混合氣體采用現有成熟的工藝技術可用于生產商品濃硫酸、液態SO2、結晶硫磺、硫酸銨等含硫化工產品，再生后的活性焦經篩選后由活性焦輸送系統送入活性焦吸附脫硫裝置循環使用，篩下的少量小顆粒活性焦可作為鍋爐等的燃料。 

　　1.4 技術進展和發展現狀

　　活性焦煙氣脫硫工藝開發于20世紀60年代，并于80年代開始工業應用，屬于干法煙氣脫硫工藝。已有數種方法在日本、德國、美國等國家得到工業應用，其代表方法有日立法、住友法、魯奇法、BF法及Reidluft法等。目前該工藝在國外已由火電廠擴展到石油化工、硫酸和化肥工業等領域。

　　中國科研和專業機構多年來也在不斷進行研究，并在活性炭制備與改性方面取得了很多實驗成果。山西新華化工廠、寧煤集團活性炭公司等公司開始進行脫硫活性焦的生產，他們生產的活性焦已出口用于煙氣凈化。

　　在國家863計劃的支持下，在貴州宏福熱電廠試驗完成了活性焦煙氣脫硫裝置，處理煙氣量178 000  Nm3/h，回收的SO2全部用于生產硫酸，2004年建成。國電清新聯合德國WKV公司于2008年中標神華勝利2×660  MW活性焦煙氣脫硫工程，工程在設計中。

　　2 模擬工程煙氣脫硫方案

　　2.1 活性焦煙氣脫硫工藝

　　本工程煙氣脫硫工藝采用1爐配置1套脫硫裝置，包括：煙氣系統、SO2吸附系統、解析再生系統、活性焦輸送系統、電加熱系統和副產品加工系統。

　　煙氣自除塵器出口引出，進入FGD系統吸附塔，脫硫凈化后的煙氣經引風機通過煙囪排入大氣。吸附SO2的活性焦通過輸送系統進入再生塔，用電將其加熱到400  ℃左右再生。再生塔排出的活性焦經篩分后，由斗式提升機提升回吸附塔，脫硫獲得的高濃度SO2的氣體由高溫離心風機抽出，送入工業硫酸生產裝置。

　　2.2 活性焦脫硫工藝布置

　　2臺機組的脫硫裝置對稱布置，形成爐后標準長方形脫硫布置區域。順煙氣流向依次布置增壓風機、吸附塔、解析塔，其間布置輸送系統、熱風和冷卻風機，兩側布置制酸車間。

　　2.3 副產品加工系統

　　脫硫系統解析出的高濃度SO2氣體經過制酸車間處理，采用成熟的制酸工藝，生產出純度為98%的工業硫酸，生產的硫酸符合GB534-2002中一等品的指標。

　　2.4 主要技術數據

　　模擬工程的主要技術參數簡要計算結果如表1：

　　3 技術特點分析

　　3.1 活性焦吸附作用廣泛

　　活性焦表面的大量微孔隙和表面官能團，使得活性焦可以同時高效地進行脫硫、脫硝、除塵和脫除微量的重金屬及有機化合物,脫硫率達95%以上,脫氮率達80%以上。可用于凈化燃煤、燃油、垃圾焚燒、重油分解和燒結機等煙氣。

　　有研究表明，活性焦脫硫脫硝性能與活性焦的孔隙結構和表面化學特性密切相關，孔容是決定污染物初期脫除率的主要因素，表面官能團則在污染物的化學吸附上發揮著重要作用，是吸附、催化的活化中心。SO2較NO優先吸附在活性焦上，煙氣中O2或水蒸汽的單獨存在對脫硫脫硝均不會有明顯的影響，當煙氣中同時存在O2和水蒸汽時，活性焦的脫硫脫硝效果可明顯改善，氨的存在既可將NO還原為N2，又能增強活性焦脫除SO2的效果。

　　3.2 設備腐蝕程度輕

　　煙氣脫硫反應在120 °C~140 °C進行，出口煙氣溫度在酸露點以上，對出口煙道和煙囪的腐蝕屬于輕度腐蝕，不需要進行重度防腐[3]。

　　但是在吸附和解析過程，產生亞硫酸、硫酸，吸附塔和解析塔設備防腐還需要考慮，尤其注意在低溫區域的酸腐蝕。

　　3.3 高度節水

　　脫硫過程不用水，屬于高度節水的煙氣脫硫工藝。適用于水資源缺乏地區，尤其適合中國北方主要產煤區山西、陜北、新疆等地區嚴重缺水的國情。

　　3.4 原料來源廣泛

　　活性焦生產以煤為原料，來源廣泛，價格低廉。活性焦可循環使用直至全部消耗為止，運行過程產生的焦粉可作為燃料燃燒，不會對環境造成二次污染。

　　煙氣同時應用于脫硫脫硝，不會產生SCR脫硝工藝廢棄的催化劑后處理的二次污染問題。

　　3.5 資源利用

　　脫硫副產品轉化途徑廣，可根據用戶和市場需求，采用成熟技術生產硫酸、硫磺或液體SO2等，做到資源充分利用。

　　4 結語

　　針對北方主要產煤區資源多，水資源缺乏的國情，尋求節水、脫硫效率高的煙氣脫硫工藝勢在必行。活性焦法煙氣脫硫工藝脫硫過程基本不用水，特別適合于水資源缺乏地區，適合中國貧水國情及建設節約型社會發展政策。

　　該工藝在國外已應用到600  MW機組，并有多臺火電機組應用業績，國外運行電廠有日本的Isogo電廠和德國的阿茨博格電廠，脫硫效率分別達到95%和98%，特別是阿茨博格電廠活性焦煙氣脫硫裝置1987年投產，現已運行近20年，運行情況穩定，在大機組采用活性焦煙氣脫硫工藝是可行的。

　　該工藝具有工藝系統簡單、工藝設備要求不高，不產生二次污染，活性焦生產原料易得，副產品用途廣泛等特點。該工藝可以實現脫硫脫硝一體化，可以同時脫除SO2、NOX和重金屬，可以滿足進一步嚴格的環保要求，值得推廣。

　　由于國內活性焦煙氣脫硫工藝起步較晚，國內專業環保公司對主要系統和設備的設計能力還有待提高。建議與國外公司合作，引進成熟的技術，推廣活性焦煙氣脫硫工藝技術。