技术
1、我国烟气脱硫技术发展及设备的进展
对于FGD技术的研究，我国起步于70年代。经过20多年的研究开发，先后开展了10多项不同规模，不同工艺的实验研究，取得一定的阶段成果，积累了经验，为了适应日趋严格的排放要求，摸索适合国情、技术经济性能好的FGD工艺，在“七五”、“八五”和“九五”期间又开展了更大规模的FGD研究。并在二十世纪90年代，先后从国外引进了各种形式的FGD技术，在我国6个电厂建立了FGD的示范工程，这些示范工程项目的投运，为我国FGD的规模化发展，进行了有益的尝试和探索。现已投运的火电厂烟气脱硫工程绝大部分是国外脱硫公司进行设计并从国外进口设备，国内主要负责土建和安装。根据环办（2001）243号文和环发（2002）16号文的精神，国家将有效扩大脱硫市场容量，同时提高电厂进行二氧化硫治理的积极性。据“十五”期间烟气脱硫市场需求，火电厂安装脱硫机组容量达19424MW，平均年增长22.6，火电厂脱硫市场总规模为116.5亿元，平均每年为23.3亿元。如此大规模的烟气脱硫工程建设，完全依靠国外厂商供货，在资金和政策上都是不现实的。烟气脱硫工艺的国产化是必然的趋势，也是降低造价的唯一出路。
2、脱硫发展过程中存在的问题
2.1、由于我国对电厂烟气脱硫技术研究较晚，前些年尚未完全掌握国际上比较成熟且应用较多的脱硫工艺的设计、制造技术，关键的脱硫设备还要从国外进口，如“九五”期间，脱硫设备按装机容量10000MW记，需静态投资约10亿美元，由于受制于人，导致脱硫工程投资大大增加，我国是发展中国家，经济承受能力有限，这也是前几年脱硫技术在我国进展缓慢的主要原因，火电厂脱硫尽可能降低造价，最根本的出路是推进技术和设备的国产化，特别是脱硫技术、设备及关键材质的国产化。近年来由于国产脱硫技术的发展，国产技术有了在大型火电厂脱硫装置上使用的业绩，国产技术的的竞争使脱硫投资已经大幅度下降，目前已降到200元/MW左右，国产脱硫技术为我国火电厂脱硫技术的发展起了巨大的推动作用，为国家节省了大量外汇。怎样保护和扶持国有技术已经成为脱硫行业急需解决的问题。
2.2、脱硫产业化管理方面存在着多头引进、材质过剩、管理参差不齐、市场无序竞争带来的质量隐患等
2.3、脱硫技术的消化吸收、技术创新能力不足
2.4、已投运的装置运行方面出现的效率低、能耗高、结垢、腐蚀、堵塞、磨损等问题
主要表现在以下几个方面：
a、对吸收塔研究不深入,使用简单的空塔喷淋技术，气液分布不均匀，效率低、能耗高
b、对脱硫工艺研究不深入，系统的GGH换热器投资高、易堵塞、易腐蚀、阻力大、能耗高、检修频繁、系统不稳定
c、对系统腐蚀问题研究不深入，盲目进口高品质材料，盲目进口可以国产化的设备，造成大量的资金浪费，造成备品备件购买、运输、储备的困难
d、对系统优化研究不深入，进入单纯追求脱硫效率的误区，造成系统能耗的大量浪费（靠大循环量来提高脱硫效率、阻力大、能耗高）
e、由于对化工吸收单元的了解少，在思想观念上，过分依赖崇拜进口技术。
f、由于脱硫市场的巨大利益驱使，使得很多假冒伪劣公司应运而生，冒充别人专利、借用别人业绩、作假宣传等已经严重阻碍了国产脱硫技术的发展，搅乱了脱硫市场，由于其没有掌握脱硫理论和脱硫技术的各种参数的相互关系，必将会造成脱硫工程的失败，给国家造成巨大的经济损失。
3、国产脱硫技术在大型火电厂中的应用
在目前电厂烟气脱硫工艺中，石灰石—石膏脱硫技术因其脱硫效率高、建设成本低、运行稳定、副产物可回收利用等优点，已成为大型火电厂脱硫首选工艺。
吸收塔是石灰石—石膏脱硫技术的关键设备，吸收塔设计的好坏直接影响到脱硫效率的高低和石灰石—石膏浆液循环量的大小，直接影响到循环泵电耗的高低。吸收塔的内部结构形式很多，由于石灰石—石膏浆液容易堵塞，许多高效塔如填料塔、板式塔等不能适应此工艺状况，因此目前空塔喷淋仍然是石灰石—石膏脱硫技术的主要吸收方法。空塔喷淋技术也就是气体液体在空塔内接触传质，它的优点是：结构简单、防止堵塞、维修简单、造价低廉，缺点是：气液接触面积小、气体容易偏流、塔内停留时间短、脱硫效率低，怎样才能既防止吸收塔堵塞又能提高吸收塔脱硫效率是目前电厂烟气脱硫技术的关键。
3.1旋汇耦合技术
北京国电清新环保技术工程有限公司建有一套规模220km3/h烟气量，相当于50MW机组的大型脱硫试验装置，专门进行各种脱硫技术参数的试验，对全面了解、深入研究各种脱硫技术的特点，掌握脱硫工艺中各种技术参数的相互联系，推动脱硫工艺技术进步发挥了积极作用，在几年的试验中研究出了旋汇耦合技术，该技术基于多相紊流掺混的强传质机理，利用气体动力学原理，通过特制的旋汇耦合装置产生气液旋转翻覆湍流空间，气液固三相充分接触，迅速完成传质过程，从而达到气体净化的目的。
3.1.1旋汇耦合技术的理论依据
吸收传质过程可分三个步骤（见下图1）[1]
a、溶质由气相主体扩散到气液两相界面；
b、穿过相界面；
c、由液相界面扩散到主体
传质速率方程为NA=KG(PG-Pi)NA=KL(Ci-CL)
图一
石灰石吸收二氧化硫的反应可以简单用下列反应方程表示：
SO2 CaCO3-->CaSO3 CO2↑
吸收反应很快，在液相中任一点化学反应都达到了平衡状态，二氧化硫一旦到达界面，就在界面与液体反应达到平衡，但由于反应是可逆的，界面必有平衡分压，在界面由于有大量的反应发生，其液相吸收剂的活性组分浓度相应减少，而反应物浓度相应增加。因此，界面二氧化硫的平衡分压必较液流主体要高一些，这就在液膜中产生了界面未被完全反应的二氧化硫组分向液流主体扩散和继续反应的倾向，吸收反应的阻力集中在气体向液体中的扩散过程和液相中CaSO3从高浓度区向低浓度区扩散的过程，降低这两个过程的阻力是提高反应速度的主要措施。
3.1．2旋汇耦合技术的关键部件—旋汇耦合器
工作原理：旋汇耦合器基于多相紊流掺混的强传质机理,利用气体动力学原理，通过特制的旋汇耦合装置产生气液旋转翻腾的湍流空间,气液固三相充分接触，大大降低了气液膜传质阻力，大大提高传质速率，迅速完成传质过程，从而达到提高脱硫效率的目的,该技术与同类脱硫技术相比，除具有空塔喷淋的防堵、维修简单等优点外，由于增加了气体的漩流速度，还具有脱硫效率高和除尘效率高的优点。
3.1.3旋汇耦合器工作示意图:
旋汇耦合器工作示意图
在旋汇耦合器内气体和液体接触旋转翻腾俯视图、侧视图如下
图三、吸收俯视图
图四、吸收侧视图
3.1.4旋汇耦合器技术特点
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3.1.4.1均气效果好：
吸收塔内气体分布不均匀，是造成脱硫效率低和运行成本高的重要原因，安装旋汇耦合器的的脱硫塔，均气效果比一般空塔提高15-30，脱硫装置能在比较经济、稳定的状态下运行
2.3.2传质效率高
烟气脱硫的工作机理，是SO2从气相传递到液相的相间传质过程，传质速率是决定脱硫效率的关键指标。公司经过几年的反复试验，获得了在不同环境、工艺技术条件下的技术参数，并以试验获得的参数为基础，开发生产关键设备，以达到增加液气接触面积、提高气液传质效率的目的。(图五、图六是在不同情况下吸收塔内有无旋汇耦合器的脱硫效率对比试验数据)[5]
3.1.4.2降温速度快
从旋汇耦合器端面进入的烟气,通过旋流和汇流的耦合,旋转、翻覆形成湍流都很大的气液传质体系，烟气温度迅速下降，有利于塔内气液充分反应，各种运行参数趋于最佳状态。
3.1.4.3适应性强
--不同工艺：由于降温速度快，可不装配GGH（热交换器），提高了脱硫系统安全性，降低了建设和维护费用，
－不同工况：较好的均气效果，受气量大小影响较小，系统稳定性强
－不同煤种：脱硫效率高，受进塔气二氧化硫含量变化影响小，煤种
范围宽
－原料的不同粒径：石灰石粒度200目左右均可。
3.1.4.4能耗低
由于脱硫效率高，液气比小，溶液循环量小,比同类技术节约电能8-10。
3.2旋汇耦合技术在实际生产中的运行情况
此技术已成功应用于河北大唐陡河电厂8号200MW组机脱硫工程，并一次通过168小时生产运行试验，一次投运成功。
3.2.1整个脱硫工艺中具有下列技术特点：
3.2.1.1安全、高效
系统安全稳定性高：脱硫系统不会对发电主系统产生不良影响
脱硫效率高：脱硫效率达到96－99％
除尘效率高：减少了灰尘对有效组分的包裹作用
3.2.1.2系统电耗低
吸收塔内安装了旋汇耦合器，液气比低，仅为8L/m3,脱硫系统没有设GGH烟气换热器，系统阻力小，系统满负荷运行
吸收塔内安装了旋汇耦合器，液气比低，仅为8L/m3，脱硫系统没有设GGH烟气换热器，系统阻力小，系统满负荷运行时的最大阻力≤
1500Pa，脱硫单元电能节约10--15。
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3.2.1.3适应范围宽
烟气入口so2浓度范围：[6]
设计值为2900mg/Nm3实际测试值3800mg/Nm3高峰值4300mg/Nm3
脱硫效率稳定在95以上。
3.2.1.4原料品质要求低
原料：石灰石颗粒200目－325目均可稳定运行
石灰石品质：CaCO3~80；MgCO3~11.5
3.2.1.5设计参数和实际运行参数对比[6]
主要性能参数对比设计实际
脱硫率≥9596－98
除尘率≥85≥90
出塔烟气含水≤100mg/Nm3≤75mg/Nm3
消耗石灰石4.18t/h3.95T/h
整套FGD装置电耗2578kW1968.00kW
石灰石粒度325目180-325
表1、生产实际主要运行数据[6]
3.2.旋汇耦合脱硫技术于2003年9月17日被国家知识产权局授予专利证书，同时被国家环保总局确定为国家重点环保实用技术，此技术的成功应用，在大型火电厂烟气脱硫行业首次同时实现了高效率和低能耗，由于此技术特有的两高一低一强（即脱硫效率高、除尘效率高、能耗低、对煤质适应性强）等优点，使脱硫工艺流程更加简化，系统稳定性更加突出，此技术成功突破了外国技术的设计理念，成功地解决了目前烟气脱硫系统中的技术难题，是具有自主知识产权的国产先进技术，是大型火电厂烟气脱硫可放心使用的安全、高效、节能的脱硫技术。
