我國(guó)煤炭資源總量 10 142 億 t, 居世界第三位。我國(guó)是世界上以煤為主要能源的國(guó)家, 煤炭在我國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中占 75%左右。煤炭作為一種非潔凈燃料, 含有硫、汞等對(duì)環(huán)境有害雜質(zhì), 燃燒過程中產(chǎn)生 SO2 是形成“ 酸雨”和“ 酸霧”的主要原因。燃煤 SO2 排放量占 SO2 總排放量的 85%以上,1t SO2 的污染損失超過 5000 元; 燃煤還產(chǎn)生 NOx、煙塵等污染物, 嚴(yán)重破壞生態(tài)環(huán)境。防止污染和治理污染已經(jīng)是一個(gè)刻不容緩的問題。
    甕福磷肥廠熱電裝置現(xiàn)有 2 ×75 t /h 鍋爐, 原設(shè)計(jì)鍋爐尾氣為水膜除塵、除硫, 設(shè)計(jì)效率5%。由于使用地方高硫煤, 煤質(zhì)平均含硫達(dá)到 4.5%,排放煙氣的 SO2 濃度和粉塵濃度超標(biāo)。按我國(guó)現(xiàn)行的排污收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn), 每年需繳納大量的排污費(fèi)。2003年新增電除塵器裝置對(duì)煙氣除塵。2004 年 3 月,投資 1 900 多萬(wàn)元, 采用列入國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃“ 863”項(xiàng)目的“ 高性能柱狀活性焦煙氣脫硫技術(shù)”對(duì)鍋爐尾氣處理系統(tǒng)進(jìn)行了技術(shù)改造。改造后的裝置 2005 年 4 月試驗(yàn)運(yùn)行; 7 月 4 日通過環(huán)保驗(yàn)收, 煙氣污染物達(dá)標(biāo)排放; 8 月 18 日該裝置順利通過了技術(shù)結(jié)題驗(yàn)收和項(xiàng)目成果驗(yàn)收。
1. 活性焦脫硫機(jī)理
    燃煤煙氣( 溫度 100 ～180℃, 有氧和水蒸氣存在) 中的 SO2 在活性焦作用下, 與煙氣中水、氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng), 生成硫酸。反應(yīng)如下：

硫酸存在于活性焦的微孔中 ,吸附二氧化硫的活性焦被加熱到 蓄積在活性焦中的硫400～500℃,酸或硫酸鹽分解脫附, 產(chǎn)生的主要分解物是SO2 、N2 、CO2 、 H2O, 其物理形態(tài)為富二氧化硫的氣體  ,在合適的工藝條件下 , SO2 體積分率可達(dá)到20% 以上。2H2SO4 +C 2SO2 +CO2 +2H2O   活性焦在不斷地脫硫與再生循環(huán)中, 受到物理和化學(xué)的再生作用, 恢復(fù)活性后重復(fù)使用。
2 .活性焦脫硫工藝
    燃煤鍋爐產(chǎn)生的 100 ～180℃煙氣, 經(jīng)過電除塵后進(jìn)入活性吸附床吸附, 達(dá)到脫硫除塵效果; 吸附過的活性焦, 進(jìn)入解吸塔, 通過加熱再生, 被吸附的 SO2 解吸為高濃度的 SO2 氣體; 再生后的活性焦通過篩選, 活性焦粉末及吸附的灰塵被分離去除; 再生所產(chǎn)生的高濃度的 SO2 氣體經(jīng)脫硫風(fēng)機(jī)送入硫酸裝置生產(chǎn)硫酸。再生、篩選后的活性焦進(jìn)入新的循環(huán)凈化流程。工藝流程見圖 1。

3 .存在問題及解決措施
    1) 活性焦在化學(xué)再生和物理循環(huán)過程中氣化變脆、破碎及磨損而粉化。化學(xué)再生過程活性焦消耗與理論值相符, 物理循環(huán)過程導(dǎo)致活性焦損耗偏高, 占總消耗 60%左右。通過對(duì)下料擋板、下料溜管及皮帶輸送機(jī)增加變頻等的改造, 活性焦物理循環(huán)消耗下降了 15%, 總消耗降低 26.94kg/tso2。
    2) 吸附塔中 SO2 濃度升高, 反應(yīng)劇烈, 加之固體活性焦移動(dòng)不均勻, 床層局部溫度會(huì)上升, 溫度達(dá)到 200℃, 活性焦氧化加劇, 甚至燒毀活性焦。在吸附塔床層增設(shè)增濕工藝水, 問題得以解決。
    3) 該裝置系統(tǒng)能量損失較大, 必須保證蒸汽用量, 原設(shè)計(jì)供汽 DN100 mm管道偏小, 將供汽管道改為 DN150 mm后滿足生產(chǎn)要求, 排汽管線由原設(shè)計(jì) DN150 mm單管改為雙管。
    4) 解吸塔中, 過熱蒸汽為主要能源, 蒸汽壓力低于 3.0 MPa、蒸汽溫度低于 430 ℃時(shí), 會(huì)直接影響裝置脫硫效率。
    5) 投用初期, 吸附塔格柵及 變形、吸附塔內(nèi)襯脫落等, 影響活性焦移動(dòng), 脫硫效率為74.79% ～84.32%。通過對(duì)吸附塔內(nèi)件、結(jié)構(gòu)改進(jìn),脫硫效率達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
4. 活性焦脫硫裝置運(yùn)行情況
4.1 運(yùn)行狀況
    裝置采用煤作為活性焦的原料, 成本低。裝置負(fù)荷靈活, 煙氣 ￠( SO2) 可在 30% ～100%之間波動(dòng),通過在線監(jiān)測(cè)和控制活性焦移動(dòng)速度, 可快速調(diào)整系統(tǒng), 達(dá)到最佳脫硫效果。主要技術(shù)指標(biāo)見表 1。

4.2 環(huán)境效益
    年減少 SO2 排放量 11 520 t, 煙氣脫硫效率大于95%, 排 放 煙 氣 SO2 含 量 和 含 塵 濃 度 均 達(dá) 標(biāo)( GB13271-2001)( 見表 2)。脫硫過程中沒有廢水、廢渣, 不存在二次污染, 環(huán)境效益明顯。該裝置低溫脫氮( 氮氧化物) 效率也較高, 還能除去廢氣中的 HF、HCl、Hg、Pb 等有害污染物。

4.3 經(jīng)濟(jì)效益
    該裝置具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益, 年脫硫成本費(fèi)用1 080 萬(wàn)元, 年回收硫資源收益 402 萬(wàn)元, 年減少二氧化硫排污費(fèi) 690 萬(wàn)元, 鍋爐對(duì)燃煤煤質(zhì)和煤種選擇裕度變大, 年節(jié)約煤資源收益 216 萬(wàn)元, 扣除脫硫成本, 年經(jīng)濟(jì)效益 228 萬(wàn)元。
5 結(jié)束語(yǔ)
    1) 公司在不斷擴(kuò)大企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的同時(shí),積極研發(fā)資源綜合利用技術(shù), 實(shí)現(xiàn)了較大幅度的節(jié)能、降耗和減污。
    2) 我國(guó)是硫資源缺乏而煤含硫高的地區(qū)  ,大力發(fā)展活性焦脫硫技術(shù), 不僅能解決磷化工、煤電產(chǎn)業(yè)脫硫的現(xiàn)實(shí)難題, 還打破了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)分工的界限, 為更多不同領(lǐng)域的行業(yè)所應(yīng)用, 適合中國(guó)國(guó)情。