1.引言

我國(guó)是以燃煤為主的國(guó)家，據(jù)統(tǒng)計(jì)，1995年煤炭消耗量為12.8億噸,且逐年遞增，二氧化硫的排放量達(dá)2370萬(wàn)噸，超過(guò)美國(guó)2100萬(wàn)噸的排放量，成為世界二氧化硫排放第一大國(guó)。目前全國(guó)62以上的城市SO2濃度超過(guò)國(guó)家環(huán)境質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，占全國(guó)面積40左右的地區(qū)受到SO2大量排放引起的酸雨污染，因此控制SO2的污染勢(shì)在必行。

1996年我國(guó)頒布的《新大氣法》針對(duì)我國(guó)酸雨和SO2污染日趨加重的情況，規(guī)定對(duì)已經(jīng)產(chǎn)生和可能產(chǎn)生酸雨的地區(qū)和其他SO2污染嚴(yán)重地區(qū)劃定酸雨控制區(qū)或者SO2控制區(qū)，控制區(qū)內(nèi)新建的不能燃用低硫煤的火電廠和其他大中型企業(yè)必須配套建設(shè)脫硫和除塵裝置，或者采用相應(yīng)控制SO2的措施；已建成的不能燃用低硫煤的企業(yè)應(yīng)采取控制SO2排放和除塵措施。國(guó)家環(huán)保局要求在兩控區(qū)內(nèi)，要把治理措施作為當(dāng)?shù)匾?guī)劃的重點(diǎn)內(nèi)容。因此高效脫硫設(shè)備的研究開(kāi)發(fā)任重道遠(yuǎn)。

2．國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀　　

目前，國(guó)內(nèi)外應(yīng)用的SO2的控制途徑有三種：燃燒前脫硫、燃燒中脫硫和燃燒后脫硫（即煙氣脫硫）。其中，煙氣脫硫（FGD即FlueGasDesulfuration)是目前世界大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的脫硫方式，是控制SO2污染和酸雨的主要技術(shù)手段。

已有15個(gè)國(guó)家和地區(qū)應(yīng)用了FGD裝置，其設(shè)備總裝機(jī)容量相當(dāng)于2-2.5億Kw，每年去除SO21000萬(wàn)噸。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1992年，全球安裝了FGD裝置646套，其中美國(guó)占55.3，德國(guó)占26.4，日本占8.6，其余國(guó)家占9.7。由于上述三國(guó)大規(guī)模應(yīng)用FGD裝置，且成效顯著，雖然近年三國(guó)電站的裝機(jī)容量不斷增加，但SO2排放總量卻逐年減少。


日本是早大規(guī)模應(yīng)用FGD裝置的國(guó)家。截止1990年，該裝置達(dá)1900多套，總裝機(jī)容量達(dá)0.5—0.6億Kw。目前，日本的SO2已基本得到控制。

自70年代初開(kāi)始，特別是1978年美國(guó)重新修改了環(huán)境法規(guī)，否決了高煙囪排放，使FGD技術(shù)發(fā)展迅速。目前其FGD裝機(jī)容量達(dá)0.7—1.0億KW，超過(guò)日本成為。

歐洲以德國(guó)發(fā)展最為迅速，其裝置總裝機(jī)容量已達(dá)0.46億KW，居第三位。西德從70年代后期開(kāi)始，在引進(jìn)日美先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)，立足于本國(guó)技術(shù)的開(kāi)發(fā)。截止1992年，5萬(wàn)KW以上的燃煤鍋爐全部安裝了FGD設(shè)備。

我國(guó)早在70年代，就開(kāi)始了電站鍋爐技術(shù)的研究工作，先后有60多個(gè)高校、科研和生產(chǎn)單位對(duì)多種脫硫工藝進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，雖然起步不晚，進(jìn)展卻比較遲緩。

隨著能源工業(yè)的發(fā)展，燃煤的增加，酸雨的危害日趨嚴(yán)重，使SO2的控制技術(shù)的研究被提到議事日程上來(lái)。七五、八五期間，國(guó)家投入了大量的人力、物力和財(cái)力，對(duì)SO2的污染控制組織了攻關(guān)研究，取得了一系列成果。國(guó)內(nèi)在FGD方面開(kāi)展的研究很多，涉及各類方法，但大部分尚停留在小試或中試階段，有的技術(shù)雖有工業(yè)性試驗(yàn)裝置，但未能大規(guī)模推廣應(yīng)用。為了促進(jìn)國(guó)內(nèi)FGD技術(shù)的開(kāi)發(fā)研究，國(guó)家有計(jì)劃、有目的的引進(jìn)了一批國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)和裝置。所引進(jìn)的示范工程涉及各種成熟工藝。

引進(jìn)的示范工程雖然設(shè)備先進(jìn)、運(yùn)行穩(wěn)定、自控程度高，但其投資及運(yùn)行費(fèi)用極為昂貴，同時(shí)還存在二次污染。因此，如何使其國(guó)產(chǎn)化，降低成本及費(fèi)用以適應(yīng)我國(guó)的市場(chǎng)需求，就成為我國(guó)科研工作者的一項(xiàng)艱巨任務(wù)。

3.我所現(xiàn)有的相關(guān)工作基礎(chǔ)

山東省科學(xué)院能源研究所多年來(lái)致力于節(jié)能和環(huán)保技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)，建立了較好的煙氣脫硫及相關(guān)技術(shù)的研究基礎(chǔ)。

近年來(lái)，我所在煙氣脫硫技術(shù)方面進(jìn)行了一些研究和開(kāi)發(fā)，建立了流化床、水浴、旋風(fēng)分級(jí)、旋流板式等煙氣一些脫硫試驗(yàn)臺(tái)架，并購(gòu)置了一批基本的試驗(yàn)和測(cè)試儀器。

自1989年來(lái)，我所進(jìn)行了較多的干燥和熱能技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)，承擔(dān)了國(guó)家和省科委課題，取得了一批研究和開(kāi)發(fā)成果。如山東省課題鼓泡床干燥技術(shù)、粉碎流化床干燥技術(shù)、載體流化床干燥技術(shù)、循環(huán)氣流干燥技術(shù)、自清理回轉(zhuǎn)圓筒干燥技術(shù)、旋風(fēng)分級(jí)干燥技術(shù)等。這些課題均通過(guò)了專家鑒定，其中兩項(xiàng)為水平，其余為國(guó)內(nèi)水平。所有這些課題在通過(guò)鑒定后，我所隨即進(jìn)行了產(chǎn)業(yè)化開(kāi)放，形成了產(chǎn)品，并占領(lǐng)了較大的市場(chǎng)，目前以上干燥設(shè)備的年銷售額已突破2000萬(wàn)元。由于獲得了較好的應(yīng)用，這些課題均獲得了山東省科學(xué)院科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)，其中粉碎流化床干燥技術(shù)及裝置的研究課題在1997年榮獲山東省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。目前，還有一些在研的干燥技術(shù)課題，如化工裝備總公司95煤化工的干燥單元、山東省重大科技攻關(guān)項(xiàng)目新型噴霧干燥機(jī)的研制等

在傳熱傳質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)方面，干燥過(guò)程和煙氣脫硫過(guò)程的特征極其相似。以上這些研究成果為煙氣脫硫技術(shù)的研究奠定了較好的理論及產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)。

在1999年我所派團(tuán)赴波蘭羅茲技術(shù)大學(xué)進(jìn)行技術(shù)交流時(shí)，確定了在干燥和環(huán)保設(shè)備的研究及其神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)方面，以及先進(jìn)的激光測(cè)試實(shí)驗(yàn)手段實(shí)施方面的進(jìn)一步合作關(guān)系，為脫硫技術(shù)和裝置研究的國(guó)際合作打下了良好的基礎(chǔ)。

在多年研究工作的基礎(chǔ)上，我們逐步強(qiáng)化了我們的試驗(yàn)力量，建成了包括脫硫在內(nèi)的多個(gè)有代表性的試驗(yàn)臺(tái)架，配置了基本的測(cè)試、分析儀器。山東省科學(xué)院專門為我所建造了1200m2的熱能重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，為我們承擔(dān)相關(guān)的重點(diǎn)課題、進(jìn)行煙氣脫硫的深化研究,打下了堅(jiān)實(shí)的試驗(yàn)基礎(chǔ)。

4．“十五”期間的打算

針對(duì)國(guó)家的環(huán)保形勢(shì)，并充分考慮在煙氣脫硫方面的科研能力和研究條件，山東省科學(xué)院能源研究所決心在煙氣脫硫技術(shù)的研究及其裝置的產(chǎn)業(yè)化方向取得突出的成就。

根據(jù)我所在流態(tài)化干燥和噴霧干燥技術(shù)及其裝置的研究和應(yīng)用基礎(chǔ)，十五期間，我們擬對(duì)循環(huán)流化床煙氣脫硫進(jìn)行深入研究。

4.1循環(huán)流化床的研究現(xiàn)狀

循環(huán)流化床（即CircularFluidBed以下簡(jiǎn)稱CFB）脫硫技術(shù)是國(guó)外90年代開(kāi)始研究應(yīng)用的一種新型的脫硫技術(shù)，在降低設(shè)備投資方面具有較大的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)還具有很高的脫硫效率。該裝置利用CFB內(nèi)固體顆粒與氣體接觸均勻、氣固兩相相對(duì)速度較高等特點(diǎn)，使CFB煙氣脫硫裝置具有較高的脫硫效率。固體顆粒在CFB中通過(guò)加濕、吸收SO2、被干燥等過(guò)程后，被旋風(fēng)分離器從煙氣中分離，部分固體分離物再循環(huán)加入流化床內(nèi)，使吸收劑得以充分利用，減小了鈣硫比。1998年德國(guó)LurgiGmbH公司開(kāi)發(fā)出三套CFB裝置，用于64MW及170MW電廠鍋爐的煙氣脫硫，使用情況良好，其SO2的脫除效率高達(dá)95以上。

4.2研究目的

本研究的目的是:借鑒國(guó)內(nèi)外已有的研究成果和相關(guān)行業(yè)的技術(shù)，進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新和突破，研制適合于我國(guó)大中規(guī)模燃煤設(shè)備（如64MW-300MW規(guī)模的電廠鍋爐）的脫硫裝置。

4.3技術(shù)關(guān)鍵

該項(xiàng)目的技術(shù)關(guān)鍵在于裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù)和操作參數(shù)、霧化形式的確定及其與CFB脫硫裝置的配置。使CFB脫硫裝置具有較高脫硫效率和較小壓力損失。　

該裝置擬對(duì)國(guó)外常規(guī)CFB裝置的機(jī)構(gòu)作適當(dāng)改動(dòng)，引入適當(dāng)強(qiáng)度的切向流，以提高氣固、氣液的相對(duì)速度，提高煙氣與吸收劑的反應(yīng)強(qiáng)度。并延長(zhǎng)氣固、氣液的接觸時(shí)間，使反應(yīng)趨于。在此基礎(chǔ)上，利用我所在旋風(fēng)分級(jí)干燥技術(shù)的研究成果，設(shè)置相應(yīng)的內(nèi)部構(gòu)件，使不同粒徑的含濕固體或液體顆粒與煙氣具有不同的接觸時(shí)間，使反應(yīng)更加均勻完善，并降低吸收劑的用量和對(duì)吸收劑和霧化均勻性的要求。

該項(xiàng)目的技術(shù)創(chuàng)新和突破在于在通過(guò)引入適當(dāng)強(qiáng)度的切向流，提高了煙氣與吸收劑的反應(yīng)強(qiáng)度，降低了吸收劑的循環(huán)量和粒度要求以及降低了系統(tǒng)后半部除塵單元的負(fù)荷，可相應(yīng)降低系統(tǒng)的動(dòng)力消耗。

4.4預(yù)期所能達(dá)到的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

a.脫硫效率³90；b.除塵效率³95；c.使用壽命5年以上。

4.5經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益

該項(xiàng)目研究完成后的技術(shù)成果可廣泛應(yīng)用于各種燃煤設(shè)備，如電站鍋爐、工業(yè)鍋爐、生活鍋爐、熱風(fēng)爐、熱處理爐等。預(yù)計(jì)每年至少可銷售50臺(tái)套各種型號(hào)的脫硫設(shè)備，可為本單位創(chuàng)造800萬(wàn)元以上的利潤(rùn)。該裝置實(shí)現(xiàn)應(yīng)用后，可有效的減少煙氣的SO2排放量，不言而喻也將具有可觀的環(huán)保效益和社會(huì)效益。