時間:2022-03-11 06:06:20
序論:在您撰寫脫硫工藝論文時,參考他人的優秀作品可以開闊視野,小編為您整理的7篇范文,希望這些建議能夠激發您的創作熱情,引導您走向新的創作高度。
結合我廠實際,我廠脫硫工藝采用了爐內摻燒脫硫劑(電石泥)固硫,和爐外煙氣FGD濕法脫硫相結合的二段式脫硫方式。生成副產物未氧化的亞硝酸鈣(CaSO3•1/2H2O)與自然氧化產物石膏(CaSO4•2H2O)的混合物直接拋棄。
1.爐內脫硫:
過程:用電石泥作固硫劑,煤泥經刮板機進入下倉,在下倉投入電石泥,與煤泥按一定比例混摻,由預壓螺旋送至攪拌倉,再次攪拌均勻后由濃料泵送至鍋爐本體內進行燃燒,達到固硫的效果。
優點:爐外脫硫設施前SO2濃度可以降至500-800mg/m3,電石泥的固硫率在30%左右。
無需添加任何其他設備即可進行,節約成本及設備投入。
爐內固硫過程示意圖
2.爐外脫硫:
過程:整個爐外脫硫系統主要由脫硫劑制備系統、吸收循環系統、副產物處理系統、配電及自動控制系統四大部分組成。
電石泥投入化灰池,清水泵開啟注入清水,然后進入攪拌池,攪拌均勻使之與水充分混合,制備成為電石漿液。加漿泵經管道將漿液送至脫硫塔。首先煙氣與漿液直接接觸脫硫,然后4臺漿液循環泵分別將電石漿液打入脫硫塔上部的噴淋裝置,電石漿液經霧化后再次與煙氣中的SO2反應,進一步除去煙氣中的SO2。脫硫過程中所產生的未氧化的亞硝酸鈣(CaSO3•1/2H2O)與自然氧化產物石膏(CaSO4•2H2O)的混合物經排渣系統排至沉灰池。
優點:整個脫硫系統位于煙道末端,除塵系統后,其脫硫過程的反應溫度適中;
濕法煙氣脫硫反應是氣液反應,脫硫反應速度快,脫硫效率高,鈣利用率高;
系統可利用率高、運行費用低、維護簡單、運行人員少、能確保人員和設備的安全、能有效地節約和合理利用能源;
系統位于鍋爐引風機之后,且有旁通煙道,脫硫系統相對獨立,運行不會影響主體設施,且維護檢修方便;
爐外脫硫過程示意圖
2電石泥脫硫機理
在燃燒過程中,燃煤中的硫可以分為有機硫和黃鐵礦硫兩大部分,硫分在加熱時析出,如果環境中的氧濃度較高,則大部分被氧化為SO2而很少部分殘存于爐渣中。電石泥的主要成分是Ca(OH)2。
1.反應機理
Ca(OH)2+SO2=CaSO3.1/2H2O+1/2H2O
CaSO3.1/2H2O+3/2H2O+1/2O2=CaSO4+H2O
影響循環流化床鍋爐脫硫效率的主要影響因素:(1)Ca、S摩爾比的影響。Ca、S摩爾比被認為是影響脫硫效率和SO2排放的首要因素,根據試驗表明,Ca、S摩爾比為1.5~2.5時,脫硫效率最高,而繼續增加Ca、S摩爾比或脫硫劑量時,脫硫效率增加的較小,而且繼續增加脫硫劑的投入量會帶來其他副作用,如增加物理熱損失,影響燃燒工況等。(2)床溫的影響。床溫的影響主要在于改變了脫硫劑的反應速度、固體產物分布。從而影響脫硫效率和脫硫劑的利用率。有關文獻表明,床溫控制在850~900℃時,能夠達到較高的脫硫效率。(3)脫硫劑粒度的影響。
2.計算用量
根據電石泥脫硫理論,按照給煤含硫量1.6%,Ca、S摩爾比2.5,電石渣中含水、雜質比例45%(其中含水40%,雜質5%),其余成分Ca(OH)2,07年我廠全年總耗煤約為耗煤量104253噸量計算,
(Ca的摩爾質量40,O的摩爾質量16,H的摩爾質量1)
進行理論計算
我廠每年產S量:104253×1.6%=1668.048(噸)
每年需Ca量:2.5×40×1668.048/32=5212.65(噸)
每年需Ca(OH)2量:(5212.65/40)×74=9643.4025(噸)
理論需要消耗電石泥量:9643.4025/(65%)=14836(噸)
3.脫硫試驗
為了驗證脫硫效果,對加電石渣進行脫硫加以記錄(一小時中4次記錄值)
4.數據分析
按照一定的比例加入電石泥,脫硫效率可以達到90%,能夠將二氧化硫的排放濃度降到國家環保要求的480mg/m3以下。
5.存在問題
由于煤泥中攪拌添加電石泥,添加比例不好控制,攪拌不均勻,導致煤泥打空,容易出現個別點排放量超標。
6.建議
增加電石泥給料和輸送設備,確保摻燒比例及摻燒均勻。
3結論
(l)我廠采用爐內摻燒脫硫劑(電石泥)固硫,和爐外煙氣脫硫FGD濕法脫硫相結合的二段式脫硫方式脫硫取得成功,脫硫效果能夠達到國家環保要求。
(2)按照每年用煤炭10萬t計算,可以消耗近1.4萬t電石廢渣。不僅減少了這些廢渣對環境的污染,而且為以廢治廢開辟了新的途徑。
(3)利用廢電石渣作為脫硫劑,不再采購石灰石大大地節省了運行費用。
(4)系統維護簡單、運行人員少、能確保人員和設備的安全。
4參考文獻
《電石渣干粉在電廠煙氣脫硫工藝中的應用》---作者:史紅
《燃煤爐預混—噴鈣二段脫硫技術研究》------作者:劉建忠,周俊虎,程軍,曹欣玉趙翔,岑可法
《中小容量鍋爐濕法煙氣凈化裝置及系統優化》----作者:陶邦彥梅曉燕
1.1脫硫技術的現狀
目前國內一般采用干法脫硫和濕法脫硫兩種辦法對天然氣進行脫硫工藝。濕法脫硫工藝一般用于脫硫大量輕烴、含硫量高、對脫硫精確度要求不高的工藝。它是兩種基本流程相似的化學和物理脫硫法,該操作流程比較復雜,依靠脫硫劑中的吸收劑與天然氣中的硫發生反應,整個工藝過程使用裝備較多,消耗也多,輕烴經過再生塔時會產生吸收劑進行再利用,但需在發生反應的同時一直補充脫硫劑。中間還要處理反應產生的廢液,濕法脫硫工藝并不屬于精準脫硫方式。國內對輕烴脫硫產品的要求是含硫量每立方米要低于5mg,國際對它的要求標準是含硫量在每立方米1mg左右。為了可以滿足相關要求標準我們可以采用干法脫硫,這種方法能源消耗少、需求資金設備少、操作方法流程簡單易操作,使用的固體脫硫劑將硫化物附著在塔內進行反應脫硫,需要兩塔或者三塔串聯完成,用這種方法進行脫硫工藝不會產生廢物,精確度很高。
1.2確定工藝路線
輕烴原料中含有的硫元素會造成硫含量在丙烷和丁烷中超標,要想減少它們的含硫量就應該在進氣裝置前安裝一套脫硫設備,這種先脫硫再加工的方法操作起來比較簡單方便還符合要求,很適合推廣使用。在脫硫劑沒有飽和的情況下有比較長使用壽命,一般有2到3年的使用期。根據實驗考察計算發現,脫硫工藝的溫度應該保持在25℃上下,脫硫后的原料含硫量要在每立方米0.1mg以下。原料脫硫的過程是原料先經過低點排出原液氣使之進入加熱器,由導熱油在輔助的情況下加熱到25℃,原料氣和氧氣混合后會流入脫硫塔,控制溫度在25℃的情況下嚴格控制好空氣補給量,脫硫后原料氣經過在加工過濾凈化,最后進行氣體處理。
1.3選擇脫硫劑
有些脫硫劑中添加了活性炭,在催化劑作用下反應時起到了吸附作用。選擇脫硫劑時要盡量選擇有點多脫硫率高的脫硫劑,做到能量消耗低、反應溫度低、精準度較高,便于使用的同時還要可以簡單操作和更換,而且還要有先進的技術水平。
1.4確定脫硫裝置參數
一般而言,對工藝要求比較低的原液氣處理選擇干法脫硫技術,處理量要求也不高,日處理量不超過240萬立方米由于原液氣壓力比較低,為了保證下游裝置的正常工作,脫硫塔的壓降必須控制在0.05MPa之下,而要調整脫硫劑的孔隙度在30%和35%的范圍內,為了孔隙度調整之后的含硫量不超標,還要設計一個保駕塔,依據前面的脫硫效果,經過分析結果決定是否要投入使用,來確保脫硫精度,填充床層的高徑比為10∶6。而為了驗證脫硫劑的反應溫度的最佳值,通過試驗模擬得出不同的溫度下硫化物的轉化率,當溫度達到5℃以上,原液氣中的H2S已經基本轉化完成了;溫度達到17℃時,原液氣中的有機硫轉化率就可到80%以上,溫度達到26℃時,有機硫的轉化率接近100%,因而反應的最佳溫度一般25℃左右。
2輕烴產品的利用
近年來由于化工業的大力發展,很多進口的丙烷、丁烷逐漸增多,我國的輕烴原料也呈現出了多樣化的特點,輕烴通過加工出來的產品應用在很多行業,不斷提升著輕烴產品的使用價值。輕烴加工后可以用作優質的化工溶劑,在化工中起到裂解材料的使用;輕烴經過脫硫后可以當做液化石油氣供人們使用,也可以用在汽車的火花塞中,這樣可會減少汽車內積碳的含量,不用經常清洗;因為輕烴脫硫后不會含有烯烴元素性能,比較穩定,還沒有臭味,可以用它來制作很多霧化產品,例如殺蟲劑、發膠摩斯等;現在的人們環保意識不斷增強,很多輕烴脫硫后人們把它用于保護臭氧層代替氟利昂的使用。
3結語
[關鍵詞]煙氣脫硫濕法干法比較
1概述
煙氣脫硫是電廠控制SO2排放的主要技術手段,目前已達到工業應用水平的煙氣脫硫技術有十余種,大致可以分為干法和濕法,但能在300MW以上大容量機組使用的成熟脫硫工藝并不多。根據國內目前的實際應用推廣情況,國內各大脫硫公司已投運的300MW級機組煙氣脫硫裝置均為石灰石/石膏濕法。干法技術在國內300MW大容量機組上全煙氣、高脫硫率還沒有運行示例。最近武漢凱迪股份公司正在推廣德國WULLF的RCFB(內回流循環流化床)技術,該技術在國外2000年曾有1套在300MW機組上投運,3個月后停運,現國內有1套剛開始在恒運電廠1×210MW機組上投運。另有1套已投運的CFB脫硫,運用于小龍潭1×100MW機組。
以下對濕法和干法兩種工藝流程,全煙氣、高脫硫率下的技術、經濟進行了綜合比較。
2石灰石/石膏濕法脫硫技術流程特點
石灰石/石膏濕法脫硫技術是目前世界上技術最為成熟、應用業績最多的脫硫工藝,應用該工藝的機組容量約占電站脫硫裝機總容量的85%以上,應用單機容量已達1000MW。其脫硫副產物—石膏一般有拋棄和回收兩種方法,主要取決于市場對脫硫石膏的需求、石膏質量以及是否有足夠的堆放場地等因素。
濕法工藝技術比較成熟,適用于任何含硫量的煤種和機組容量的煙氣脫硫,脫硫效率最高可達到99%。
國內各家公司分別引進了世界上先進的幾家大公司的濕法工藝技術:B&W(巴威)、斯坦米勒、KAWASAKI(川崎)、三菱、GE、DUCON,都能根據電廠的實際情況設計出最佳的工藝參數。
2.1石灰石/石膏濕法工藝流程
石灰石/石膏濕法脫硫工藝采用價廉易得的石灰石作脫硫吸收劑,石灰石經破碎磨細成粉狀與水混合攪拌制成吸收漿液,也可直接用濕式球磨機將20mm左右的石灰石磨制成吸收漿液。當采用石灰吸收劑時,石灰粉經消化處理后加水攪拌制成吸收漿液。在吸收塔內,吸收漿液與煙氣接觸混合,煙氣中的SO2與漿液中的碳酸鈣以及鼓入的氧化空氣進行化學反應被脫除,最終反應產物為石膏。脫硫后的煙氣經除霧器除去帶有的細小液滴,經氣氣加熱器(GGH)加熱升溫后排入煙囪。脫硫石膏漿液經脫水裝置脫水后回收。由于吸收漿液的循環利用,脫硫吸收劑的利用率很高。
電廠鍋爐煙氣進入FGD,通過升壓風機加壓,經GGH降溫至約100℃后進入吸收塔,吸收塔脫硫效率為96~99%,整個系統的脫硫效率不低于90%。從吸收塔出來的凈煙氣溫度約為47℃,經GGH升溫至80℃后從煙囪排放。
該工藝原理簡單,工藝技術比較成熟,脫硫效率和吸收劑的利用率高,即Ca/S=1.03時,脫硫效率大于95%,能夠適應各種煤種,適應大容量機組,運行可靠,可用率高,副產品石膏具有商業價值。
2.2石灰石/石膏濕法脫硫技術主要技術特點及指標
2.2.1脫硫效率高,一般不低于90%,最高可以達到99%。
2.2.2脫硫劑利用率高,達90%以上。Ca/S比低,只有1.01~1.05,國內現正在實施的的幾個工程均不大于1.03。
2.2.3吸收塔采用各種先進技術設計,不僅解決了脫硫塔內的堵塞、腐蝕問題,而且改善了氣液傳質條件,從而提高了塔內脫硫效率,減少了漿液循環量,有效降低了漿液循環泵的功耗。目前脫硫島電耗一般為機組裝機容量的1~1.5%。
2.2.4噴淋空塔內煙氣入口采用向下斜切式入口,煙氣由下自上流動,延長了氣體分布路徑,不僅有利于氣體分布均勻,而且由于氣體的翻騰形成了湍流,更有利于氣液的傳質傳熱。
2.2.5采用計算機模擬設計,優化脫硫塔及塔內構件如噴嘴等的布置,優化漿液濃度、Ca/S比、漿液流量等運行指標,可以保證脫硫塔內煙氣流動和漿液噴淋均勻,以最小的消耗取得最好的脫硫效果。
2.2.6根據煙氣含硫量,采用不同層數(2~4層)的漿液噴淋層,確保取得最佳的脫硫效果。
2.2.7塔內設置氧化空氣分布系統,采用塔內強制氧化,氧化效果好。
2.2.8噴淋層采用交叉聯箱布置,使噴淋管道布置更合理,降低了吸收塔高度。
2.2.9采用機械攪拌。
2.2.10廢物得到良好的處理,其中廢渣變成了優質石膏,完全可以取代高品位的天然石膏。廢水采用回用技術,可以達到零排放。
2.2.11穩定性高,適應性強,可靠性99%以上。
2.2.12應用多、運行經驗豐富。
3干法RCFB脫硫工藝脫硫技術流程特點
干法有LIFAC(爐內噴鈣尾部增濕活化)、CFB(循環流化床)等工藝,在國家有關部門的技術指南、火電廠設計規程上均限于在中小機組或老機組上實施。CFB最早由德國魯奇(LURGI)公司開發,目前已達到工業應用的CFB法工藝有三種:LURGI公司的CFB、德國WULFF公司的RCFB(內回流式煙氣循環流化床)、丹麥FLS公司的GSA(氣體懸浮吸收),國內分別由龍凈環保、凱迪電力、龍源環保等公司引進,目前多在中小機組上運用,其中只有WULFF公司的RCFB技術向300MW機組上推廣,所以本文中作比較的干法僅指RCFB。
3.1RCFB的發展歷史
循環流化床(CFB)的發展歷史其實很長。循環流化床CFB煙氣凈化工藝的實驗室技術研究開發工作開始于1968/1969年,1970~1972年CFB煙氣凈化工藝在德國電解鋁廠獲得應用,煙氣流量為15,000m3/h。1985~1987年,首臺CFB煙氣脫硫示范裝置在德國一家燃褐煤電站得到應用,處理煙氣量為40萬m3/h(相當于30萬機組氣量的四分之一),采用消石灰為脫硫劑。在此基礎上,各公司分別又開發出了上述新一代CFB脫硫工藝(第三代)。
3.2RCFB脫硫工藝流程
RCFB工藝主要采用干態的消石灰粉作為吸收劑,由鍋爐排出的煙氣從流化床的底部進入,經過吸收塔底部的文丘里裝置,煙氣速度加快,并與很細的吸收劑粉末相混合。同時通過RCFB下部的噴水,使煙氣溫度降低到70~90℃。在此條件下,吸收劑與煙氣中的二氧化硫反應,生成亞硫酸鈣和硫酸鈣,經脫硫后帶有大量固體的煙氣由吸收塔的上部排出,排出的煙氣進入除塵器中,大部分煙氣中的固體顆粒都被分離出來,被分離出來的顆粒經過再循環系統大部分返回到吸收塔。
RCFB的控制系統主要通過三個部分實現:
1.根據反應器進口煙氣流量及煙氣中原始SO2濃度控制消石灰粉的給料量;
2.反應器出口處的煙氣溫度直接控制反應器底部的噴水量,使煙溫控制在70~90℃范圍內。噴水量的調節方法一般采用回流調節噴嘴,通過調節回流水壓來調節噴水量;
3.在運行中調節床內的固/氣比。其調節方法是通過調節分離器和除塵器下所收集的飛灰排灰量,以控制送回反應器的再循環干灰量,從而保證床內必需的固/氣比。
3.3RCFB脫硫技術的主要技術特點及指標
3.3.1耗電量在機組容量的0.5~1.0%。脫硫率80%時,為0.6%左右;脫硫效率大于90%時,塔內物料量增加引起系統阻力的增大而使電耗大幅上升。
3.3.2在塔的頂部區域加裝了導流板,在塔內加裝了紊流裝置。
3.3.3脫硫率>90%,Ca/S為1.2~1.5。石灰活性必須高且穩定,達到T60標準(軟緞石灰,四分鐘內水溫上升60℃)。
3.3.4塔內平均流速4m/s左右。10米左右直徑的流化床內流場比較復雜。
3.3.5用消石灰作為脫硫劑。石灰消化后,以消石灰干粉形式送入流化床吸收塔。噴入足夠的水分保證脫硫效果,水分越大脫硫率越高。
3.3.6嚴格控制床溫。床溫偏低時設備有腐蝕,偏高時脫硫效率及脫硫劑利用率下降。
3.3.7塔內的水分要迅速蒸發掉,以保證灰渣干態排出。
3.3.8在煤的含硫量增加或要求提高脫硫效率時,不增加任何設備,僅增加脫硫劑和噴水量。
3.3.9不另設煙氣旁路,當FGD停運時,脫硫塔直接作為煙氣旁路使用。
3.3.10在中小電站或工業鍋爐上應用較多,300MW機組上國內外僅應用了1套并只有短期運行的經驗。
3.3.11RCFB脫硫渣的利用
RCFB煙氣脫硫技術吸收劑為鈣基化合物,脫硫渣中的主要成分為CaSO3等。但不同電廠的脫硫渣的成份是不一樣的,若要有效利用,必須做個案研究。
不包括前除塵器的灰,CaSO3·1/2H2O含量占50±10%,根據德國WULFF公司提供的部分個案研究實例,是可以應用的。國內的南京下關電廠對LIFAC技術的脫硫渣已作了一些個案研究,恒運電廠正準備和凱迪公司合作,開展脫硫灰利用的研究工作。
4石灰石-石膏濕法與干法RCFB比較
4.1工藝技術比較
4.1.1在300MW以上機組FGD上的應用
干法RCFB:國外從小機組放大到300MW機組僅有1臺,國內還沒有300MW機組的實運裝置,僅在中小機組或工業鍋爐上有實運裝置。
從國內引進FGD的經驗來看,各個電廠都有一定的實際情況,設計時也必須滿足各個電廠的特定情況。據報道,幾家引進CFB的公司在中小機組的示范裝置上大多碰到了較嚴重的問題,經大量長時間調試整改后,有的仍達不到設計要求,有的甚至需更換重要部件,更為嚴重的機組無法按正常出力運行。
國內唯一的一套RCFB是廣州恒運電廠FGD,從運行情況來看,雖然將石灰標準從T60降至T50左右,消化裝置仍不能正常運行,目前靠買消石灰維持;除塵器有堵塞等問題,曾造成了電廠停運,但粉塵泄漏較嚴重;控制系統還不能穩定監測和調控脫硫裝置的運行。
石灰石-石膏濕法:已很成熟,國外有各種條件下機組上的運行經驗,國內雖然運行實例不多,但國內公司引進的均為國外先進可靠的技術。其市場占有率占電站脫硫裝機總容量的85%以上,應用單機容量已達1000MW。國家相關職能部門在組織國內專家充分調研的基礎上,提出指導性意見:在新、擴、改300MW機組FGD上或要求有較高脫硫率時,采用石灰石-石膏濕法技術。在火電廠設計技術規程中,也作了同樣的規定。
現在大部分設備均可以實現國產化,初始投資大幅降低,備品備件的問題也將得到徹底解決。
4.1.2適用煤種
干法RCFB:據國內各大研究單位的報告及國外的部分應用實例,CFB適用于中、低硫煤。對高硫煤,較難達到環保要求,且投資與運行費用將大幅上升。RCFB是否適應高硫煤的大機組,需進一步論證。
石灰石-石膏濕法:不限。
4.1.3Ca/S比
干法RCFB:脫硫率>90%時為1.3~1.5。氧化鈣純度要求≥90%,并要有非常高的活性(T60標準),達不到以上要求時,將影響裝置的脫硫率及正常運行。
石灰石-石膏濕法:1.01~1.05,一般為1.03,純度達不到要求時,最終僅影響脫硫副產品石膏的質量。
4.1.4脫硫效率
干法RCFB:穩定運行一般在80%左右,若需要進一步提高,則需降低煙氣趨近溫差,增加Ca/S和噴水量,但會對下游設備如除塵器、引風機等帶來不利影響。
95%的脫硫率對干法技術來講,已達到高限(國外為90%),當環保要求進一步提高時,改造較困難。
煙氣含硫量波動時,因為有大循環灰量,難以靈敏調整控制,脫硫效率難以保證。
石灰石-石膏濕法:一般可在95%以上穩定運行,對環保要求的適應性強。
煙氣含硫量變化時,易于調整控制,脫硫效率較穩定。
4.1.5耗電量
干法RCFB:機組容量的0.5~1.0%,脫硫效率在80%左右時,為0.6%左右;當脫硫效率>90%時,耗電量上升很快,將達到1%左右。
石灰石-石膏濕法:機組容量的1.0~1.5%。
.1.6對ESP(電除塵器)的影響
干法RCFB:初始設計時ESP2負荷很高,進口濃度800g/Nm3(遠高于電廠正常電除塵器進口的20~30g/Nm3),ESP2除塵效率將達到99.9875%。隨脫硫率的變化增加Ca/S,ESP2負荷急劇增加,其出口含塵濃度能否達標值得考慮。環保要求還將進一步提高,在即將實行的《火電廠污染物排放標準》(征求意見稿)中,火電廠最高允許煙塵排放濃度為50mg/Nm3。
當煙氣含硫量變化時,為保證脫硫率,或滿足環保要求的不斷提高而提高脫硫效率,采取以上降低煙氣趨近溫差,增加噴水量和Ca/S措施時,將導致ESP低溫腐蝕,排灰易粘結(塔壁也易于結灰),嚴重時,將影響裝置的正常運行,在中小機組的運行中是普遍存在的問題。
石灰石-石膏濕法:沒有后ESP,無影響。經脫硫塔洗滌后,煙塵總量減少50~80%左右,FGD出口煙塵濃度小于50mg/Nm3。
4.1.7對機組的影響
干法RCFB:因故障停電等原因使CFB停運,會導致塔內固態物沉積,重新啟動需清理沉積固態物,由于無旁路,當后ESP和回灰系統發生堵塞進行檢修時,機組將停運。
石灰石-石膏濕法:因FGD是獨立系統,有旁路,故無影響。
4.1.8對機組負荷的適應性
干法RCFB:負荷的變化會引起煙氣流速的變化,從而影響脫硫反應及裝置的運行。
石灰石-石膏濕法:較好。
4.1.9水
干法RCFB:石灰消化一般需熱水,且水質要求高;無廢水排放。
石灰石-石膏濕法:耗水量相對稍多一點,但水質要求不高,可用水源水;僅有少量廢水排放。
4.1.10吸收劑制備
干法RCFB:需大批量外購符合要求的T60標準的石灰粉,以目前投運電廠的運行情況來看,石灰消化存在諸多問題,如果采購滿足要求的消石灰Ca(OH)2將增加業主采購成本。最大問題是一般較難購買到品質穩定的高活性(T60標準)的石灰粉。RCFB脫硫效果的保證及裝置的運行可靠性完全依賴于石灰的高純度及高活性。
石灰石-石膏濕法:可外購石灰石粉或塊料,石灰石塊料價格便宜,直接購粉則可大幅度降低投資及耗電量,但相應增加了采購成本。
4.1.11排煙溫度
干法RCFB:脫硫率80%左右時為70~90℃,脫硫率提高到95%后要降55~70℃。
石灰石-石膏濕法:GGH出口一般為大于80℃。
4.1.12副產品輸送利用
干法RCFB:目前僅適宜用于填坑、鋪路,應用價值低。用于其他場合的應用方法還未研究,而且還將是很長一段過程。灰易產生粘結,既影響輸送,也影響裝置的運行。當脫硫渣排入灰場時,將影響粉煤灰的綜合利用。在拋棄過程中需要考慮增設合適的儲運設施,同時也增加一定的運輸和儲存成本。
石灰石-石膏濕法:脫硫石膏質量優于天然石膏,可綜合利用,應用價值較高。如采用拋棄法,可節省部分投資,輸送也不會有問題。
4.1.13占地面積
干法RCFB:在大容量機組考慮采用1爐1塔時占地較小。
石灰石-石膏濕法:較大。
4.2經濟比較
以下以某電廠2×300MW機組煙氣脫硫裝置為例,脫硫項目建設期按1年計算,運營期按20年計算,采用總費用法對干、濕法方案進行經濟比較,總費用低的方案較優。
從“經濟比較成果表”可以看出,濕法脫硫方案的總費用略低于干法脫硫方案。因此,從經濟比較的角度來看,濕法方案優于干法方案。
5結論和建議
5.1結論
綜上所述,濕法與干法相比,技術更加成熟,運行經驗更加豐富,脫硫劑供應有保證,脫硫副產品利用好,系統供應商較多;經營費用小,初始投資高,總成本費用較低,全系統本廠占地面積較大。
每個電廠有各自的實際情況,在FGD裝置設計上也有不同。方案比選中不僅要考慮干法、濕法的技術因數,還要考慮各種實際存在的問題:如脫硫劑的供應、廢渣的處理、對環境變化的適應、政府的規劃等。
目前干法煙塵排放量要大于100mg/Nm3,濕法小于50mg/Nm3,均小于現行環保排放標準200mg/Nm3的要求。如果環保政策要求進一步提高脫硫效率,降低出口允許煙塵排放濃度,濕法也比較容易調整改造,而干法效率已到高限,難以實施進一步改造。
5.2建議
關鍵詞:除塵灰;返礦;鋪底料;脫硫石膏;生石灰;熔劑
前言
隨著2014年對標工作和降本增效工作的實施和考核,作為一名技術員深感約成本的重要意義,雖然創效困難程度很大,但是如何能夠大幅度的降低成本,除了管理到位,我堅信依靠改變工藝和原材料將是最佳途徑,作為一名老燒結技術員,當看到除塵灰在運輸生產過程中、下料堵倉過程中產生的諸多不利因素和造成現場環境的二次污染以及給崗位工造成的巨大勞動強度后,我想到了型煤工藝,結合其他廠家的先進設備,我想將除塵灰、燒結礦返礦再粉碎后再慘加一些如焦沫、無煙煤等物質后,讓其在一定的型煤設備上高壓下就能造出直徑30-40毫米左右的球狀體,大家知道除塵灰、返礦在一定程度上是燒熟了的小粒度燒結礦,若將其做為鋪底料,對生成的燒結礦成品質量影響不大,但是產量肯定是增加的,所以想采用除塵灰、返礦做鋪底料工藝;另一方面,自從2013年我們龍鋼燒結廠有了脫硫工藝后,每日就能產出200-300噸的脫硫石膏,而這些脫硫石膏被當作垃圾處理給環保公司,每車還需付裝運費150元。根據自己多年的經驗,我知道石膏的成分主要是二水硫酸鈣,而二水硫酸鈣在1400℃下加熱就會產生出氧化鈣和二氧化硫,在燒結工藝條件下,大約1250℃石膏就會分解成氧化鈣和二氧化硫,大家知道:二氧化硫有95%被燃燒釋放變成三氧化硫,隨煙氣排出,剩下的氧化鈣就是我們理想的熔劑生石灰的主要成分。
一個大膽的設想用石膏替代生石灰的工藝就在我的腦子里成型,經過自己多次的私下制作的簡易實驗裝備,用我們現用的混勻礦,加入一定的石膏配比,再經過制?;靹?,終于在臺車上燒制出了堿度為1.97的54.5%的全鐵品位燒結礦。雖然粒度組成中大于16毫米以上的比例較少僅占56-42%,轉鼓強度僅達到58-75%,今后還需要繼續探求更高燒結礦工藝技術指標。
1 理論、實踐依據
大家知道:壓球機主要用于有色和黑色金屬礦粉的制球造塊,使其直接進爐冶煉,提高附加值。凡是冶金行業廢料,輔料需上爐的,都需要用壓球機來完成。例如:鄭州威力特機械設備有限公司研發生產的型煤壓球機、干粉壓球機、脫硫石膏壓球機等壓球機系列產品技術先進、質量可靠、一機多用。同時具有成型壓力大、主機轉數可調、結構緊湊、便于維修、配有螺旋送料裝置特點。適合大、中、小型企業建立具有一定生產規模的生產線。
成功案例:冶金企業把粉狀物料壓成球團,回爐冶煉,擴大了物料的使用范圍;耐火材料企業把粉料壓成球團,煅燒后提高了物料的純度;化肥企業利用粉煤壓成球團制造氣型煤,達到降耗增收;這些都是各類企業利用球團技術的范例。樣品球如圖1。
結論:綜上所述,可見將除塵灰、返礦壓制成20-40mm球狀體是可行的。
2 將脫硫石膏燒制成生石灰的理論研究
2.1 脫硫石膏介紹
脫硫石膏是煙氣脫硫中石灰石粉末與二氧化硫反應產生的工業副產物,主要成分是二水硫酸鈣,其特點是:純度高、成分穩定、粒度小、粉狀、游離水約12-17%,顆粒大小、粒徑分布均勻,級配較差,標稠用水量大,含有一定量的碳酸鈣和較多的水溶性鹽,根據燃燒的煤種和煙氣除塵效果的不同,脫硫石膏從外觀上呈現不同的顏色,一般我們視角看到的都是灰黃色或灰白色,質量優良的脫硫石膏是純白顏色。但實際呈現的是灰色、黃色、灰褐色、紅褐色等。
粉狀脫硫石膏在運輸和生產中有諸多不便,由于其含水分比較大,運輸成本高,其次也是最主要問題,濕基脫硫石膏粘結性強,直接生產線上應用很容易粘堵輸送裝置、料斗、球磨機,無法正常生產。若能把濕基脫硫石膏成球、烘干就可以解決以上問題。
2.2 將脫硫石膏制成球狀體不成問題
2.2.1 脫硫石膏壓球機簡介
根據石膏性能,鞏義市曙光機械廠已開發出新型高效節能壓球機,產量在5~30噸/時,脫硫石膏壓球機能將脫硫石膏粉末一次性壓制成球,產量大、成球率高。該設備能將脫硫石膏粉末,在不需要添加任何粘合劑情況下一次性壓制成球,且成球率在95%以上,壓出來的球硬度很強,搬運裝卸不宜破碎。
2.2.2 脫硫石膏壓球機工作原理
脫硫石膏壓球機成型機的主要機型是對輥成型機(人們常說的壓球機),它有一對軸線相互平行、直徑相同、彼此間有一定間隙的圓柱形型輪,型輪上有許多形狀和大小相同、排列規則的半球窩,型輪是成型機主部件。在電動機的驅動下,兩個型輪以相同速度、相反方向轉動,當物料落人兩型輪之間在結合處開始受壓,此時原料在相應兩球窩之間產生體積壓縮;型輪連續轉動,球窩逐漸閉合,成型壓力逐漸增大當轉動到兩個球窩距離最小時成型壓力達到最大。然后型輪轉動使球窩逐漸分離,成型壓力隨著迅速減小。當成型壓力減至零之前,壓制成的脫硫石膏就開始膨脹脫離。
2.2.3 脫硫石膏在生產上的應用可能性
龍鋼有155m3石灰豎窯5座,如果將脫硫石膏當做30-40mm的石灰石放在
155m3石灰豎窯上進行煅燒(窯體設計上需要增加一套煙氣脫硫設施、溫度需要提高到石膏分解溫度范圍內),這樣一來,用石膏完全可以生產出替代品石膏灰,成分含量理論上應差別不大??紤]到脫硫石膏負成本,那么用石膏灰替代生石灰(300元/噸),其理論效益相當可觀。
3 從專家、教授發表的學術論文看石膏加熱分解成生石灰氧化鈣也是可行的
3.1 上海華東理工大學著名教授高玲、唐黎華等教授聯名發表過論文《不同氣氛下硫酸鈣高溫分解熱力學分析》,在此文中明顯指出在氧化氣氛下,溫度達到1700℃,硫酸鈣很難分解,但在石墨弱還原氣氛下、氫氣氣氛下硫酸鈣的起始溫度均低于1000℃。特別是在氫氣氣氛下,硫酸鈣完全分解的最高溫度不超過1300℃,再加壓條件下44分鐘后就可100%轉化分解。
3.2 教授盧平、章靜在論文《脫硫石膏還原分解特性的實驗研究》中提出了850-1050℃硫酸鈣分解的可行性。
3.3 教授韓翔宇、陳浩侃、李保慶聯名在論文《硫酸鈣氫氣氣氛下的熱重研究》中指出在氫氣氣氛下、加壓條件下1000℃以前,硫酸鈣分解出的產物主要是硫化鈣,1000℃以后,硫酸鈣和硫化鈣之間發生固相反應會生成氧化鈣。
4 作者的實驗過程
總結以上所述,在理論上和實踐上,前輩們都給我們指明了方向,經過多次努力,做了實驗如下:
4.1 將石膏用一定的簡易設備加壓將其壓制成型為20-40毫米的石膏半球-球體(此設備及工藝已經成熟應用在河南、山東等地);
4.2 將其放在實驗室的馬弗爐中進行燒灰實驗,經過多次的溫度控制和加入一定的催化劑氣體,最終在適當的溫度下終于燒成了氧化鈣含量為40%的熟石灰(其成分和生石灰的基本一樣)。
4.3 用現場的含鐵混勻礦垛料,加上多次設置的配比制成燒結混合樣,在經過人工混勻制粒后,將其200kg放到400m2臺車上布料、調溫,經過多次操作終于在臺車上燒制出了堿度為1.97的全鐵品位為54.5%的燒結礦(其他成分基本符合要求,除過硫含量3.0%)。這樣從理論到實踐上證明了所想的工藝的可行性。興奮之余,作者將想法告訴現任的上級技術領導:科長、調度長、技術廠長,希望得到他們的支持和進行下一步較大規模的實踐,卻被他們以不成熟擱淺了,實踐到此為止。
4.4 思考
4.4.1 實驗做出的含硫3.0%的燒結礦成品樣,對煉鐵生產來講是不符合生產需要的,在實驗條件下,其燒結礦中的硫還未能完全分解掉,在化驗室中燒成的氧化鈣只有40%這一點可以證明還未燒透,或者還只是半成品硫化鈣,只有當氧化鈣含量化驗數據在80%左右時才算試驗成功。故還需要做進一步的實驗研究;
4.4.2 當采用石膏大量替代生石灰后,龍鋼燒結煙氣脫硫系統中的二氧化硫含量將不再是1500-2000mg/m3,有可能增加到3000-5000mg/m3,這將會增加脫硫設備的負貨。
5 結束語
(1)用除塵灰、返礦制作成20-40mm的鋪底料這一工藝,本身就是一大膽創新,完善它并將其應用于燒結工藝中很有現實意義:增加產量、變粉為塊,增強燒 結透氣性、降低成本,這一點領導是認同的,但需要增加新設備投資,然而在可行性操作實驗上,分廠領導不支持,使得計劃只得停留。
(2)用石膏部分代替或全部代替生石灰工藝更是一次革命:因為石膏沒成本、粒度滿足混合料要求、且水分適中。而生石灰的市場價在300元以上。按每月消耗現在665m2燒結機產能需要生石灰84000噸計算,年節約在3億余元以上;從環保角度講,變廢為寶,還能減少生石灰的制造、拉運方面的人、財、物的投資消耗,其社會效益將會更加巨大;石膏替代生石灰在燒結工藝中還可減少給配料環境造成的污染。由于我廠還未能將石膏沫狀變成球狀體、在石灰窯上燒制出石膏灰的現實,加上我廠領導還擔心混合料的溫度有所下降以及用此新工藝不成熟有風險。雖然我堅持解釋到:生石灰理論上能提高料溫10-15℃,實際上能提高10℃左右 ,就按10℃的熱量我們完全可以用增加焦沫配比1-2%來徹底解決料溫問題,再綜合計算成本,燒結礦的成本還可再降50元以上,其效益也是相當可觀的;
(3)考慮到此工藝若能夠被推廣或普及到全社會,這將是一次工業化革命,其意義將不可估量。非常期待看到或得到全社會各行專家教授關于此工藝方面的更工業化的實驗研究結果,更希望同行們對分析研究給予批評指正和提出寶貴意見。
參考文獻
[1]高玲,唐黎華,等.不同氣氛下硫酸鈣高溫分解熱力學分析[A].上海市化學化工學會2010年度學術年會論文集[C].2010.
關鍵詞:大氣治理,脫硫脫硝,一體化技術
中圖分類號:TH162 文獻標識碼:A
1引言
我國自然資源分布的基本特點是富煤、貧油、少氣,決定了煤炭在我國一次能源中的重要地位短期內不會改變。根據《中國能源發展報告》提供的數據,2012年我國煤炭產量36.6億噸,其中50%以上用于燃煤鍋爐直接燃燒。預計到2020年我國發電用煤需求將可能上升到煤炭總產量的80%,每年將消耗約19.6~25.87億噸原煤。SO2、NOx作為最主要的大氣污染物,是導致酸雨破壞環境的主要因素,近年來燃煤電廠用于治理排放煙氣中SO2、NOx的建設和運行費用不斷增加,因此研究開發高效能、低價格的煙氣聯合脫硫脫硝一體化吸收工藝,有著極其重要的社會效益及經濟效益。
2 聯合脫硫脫硝技術
2.1 碳質材料吸附法
裝有活性炭的吸附塔吸附煙氣中的SO2,并催化氧化為吸附態硫酸后,與吸附塔中活性炭一同送入分離塔進行分離;然后煙氣進入二級再生塔中,在活性炭的催化作用下NOx被還原成N2和水;在分離塔中吸附了硫酸的活性炭在350℃高溫下熱解再生,并釋放出高濃度SO2。最新的活性炭纖維脫硫脫硝技術將活性炭制成直徑20微米左右的纖維狀,極大地增大了吸附面積,提高了吸附和催化能力,脫硫脫硝率可達90%左右[1]。
圖1 活性炭吸附法工藝流程圖
2.2 CuO吸收還原法
CuO吸收還原法通常使用負載型的CuO當作吸收劑,普遍使用的是CuO/AL2O3。此法的脫硫脫硝原理是:往煙氣中注入一定量的NH3,將混合在一起的煙氣通過裝有CuO/AL2O3吸收劑的塔層時,CuO和SO2在氧化性環境下反應生成CuSO4,不過CuSO4和CuO對NH3進行還原NOx有著極高的催化性。吸收飽和后的吸附劑被送往再生塔再生,將再生的SO2進行回收[2]。其吸收還原工藝流程如圖2所示。
圖2 CuO吸附法工藝流程圖
3 同時脫硫脫硝技術
3.1 NOXSO工藝
NOxSO為一種干式、可再生脫除系統,能脫除掉高硫煤煙氣中的SO2與NOx。此工藝能被用于75MW及以上的電站及工業鍋爐高硫煤煙氣的脫硫脫硝。此工藝再生生成符合商業等級的單質硫,是一種附加值很高產品。對期望提高SO2與NOx脫除率的電廠及灰渣整體利用的電廠,該工藝有極強的競爭力[3]。
圖3 工藝流程圖
3.2電子束法
電子束法[4]即是一種將物理和化學理論綜合在一起的脫硫脫硝技術。借助高能電子束輻照煙氣,使其產生多種活性基團以氧化煙氣中的SO2與NOx,得到與,再注入煙氣中的NH3反應得到與。該煙氣脫硫脫硝工藝流程如圖4所示。
圖4 電子束法脫硫脫硝工藝流程圖
3.3 脈沖電暈等離子體法
脈沖電暈等離子體法可于單一的過程內同時脫除與;高能電子由電暈放電自身形成,不需要使用昂貴的電子槍,也無需輻射屏蔽,只用對當前的靜電除塵器進行稍微改變就能夠做到,且可將脫硫脫硝和飛灰收集功能集于一身。其設備簡單、操作簡單易懂,成本相比電子束照射法低得多。對煙氣進行脫硫脫硝一次性治理所消耗的能量比現有脫除任何一種氣體所要消耗的能量都要小得多,而且最終產品可以作肥料,沒有二次污染。在超窄脈沖反應時間中,電子得到了加速,不過對不產生自由基的慣性大的離子無加速,所以,此方法在節能方面有著極大的發展前景,其對電站鍋爐的安全運行不造成影響。所以,其發展成為當前國際上脫硫脫硝工藝研究的熱點[5]。其工藝流程如圖5 所示:
圖5 脈沖電暈等離子體法脫硫脫硝工藝流程圖
4 煙氣脫硫脫硝一體化實例應用
本案例是根據石灰石-石膏濕法煙氣脫硫脫硝工藝試驗,使變成極易為堿液所吸附的。因為珠海發電廠脫硫系統在脫硝進行前己經完成,只用增加脫硝裝置就行。而且脫硫脫硝一體化的重點在于的氧化,所以為實現脫硫脫硝一體化技術,深入研究分析氧化劑的試驗功效并確定初步工藝參數,為以后工業試驗及示范工程提供理論及試驗基礎,在珠海發電廠脫硫裝置同時進行了脫硝測量[6]。
4.1氧化劑的配制
氧化劑配制:在氧化劑配制槽中,注入適量水及濃度在50%的氧化劑,其主要成分是,攪拌均勻后配制濃度分別是39.5%、30%的氧化劑[7]。
4.2 測量儀器
煙氣分析儀:英國KANE公司生產的KANE940,性能是對、、的濃度以及煙氣溫度,環境溫度,煙道壓力等分析。煙氣連續分析儀:德國MRU公司生產的MGA-5,功能是連續測量:、、、、溫度、壓力等;并配備專用數據采集處理軟件MRU Online View,自定義采集時間間隔。
4.3 試驗裝置以及流程
測量是在珠海發電廠脫硫裝置上進行的。脫硝裝置安裝在脫硫系統前部的煙道中,將煙氣注入到脫硫塔之前進行脫硝試驗。試驗過程和部分現場試驗裝置如下圖所示[8]:
圖5 脫硫同時脫硝測量示意圖
試驗中,煙氣由珠海發電廠總煙道設置的旁路煙道引出,由擋板門4控制煙氣流量。氧化劑從氧化劑泵注入管道,由閥門1和流量計一起控制氧化劑總流量,之后將氧化劑分成兩個支路從噴嘴逆流注入到煙道和煙氣中進行混合。在2、3處由各自的閥門開關控制前后兩支路,其中2處為前閥門,控制前支路;3處為后閥門,控制后支路,前后支路都安裝有兩個噴嘴。煙氣在6處同氧化劑發生反應后,經由圖中5、7煙氣測點煙氣分析儀連續記錄試驗前、后不同時間煙氣中、、等濃度變化,分析確定最佳試驗參數。之后將煙氣引入脫硫系統[9]。
4.4 測量結果分析
在珠海發電廠脫硫同時脫硝測量中[10]:
(1)氧化度同氧化劑注入煙道的方式有關。逆流是最宜的氧化劑注入方式,所以,工業試驗中脫硝劑最宜采用逆流注入方式。
(2)試驗加入氧化劑后,氧化劑脫硝效果效果,可在工作應用中深入分析研究;50%氧化劑試驗中,氧化度最高可達60%左右。
(3)試驗中,首先,濃度為50%的氧化劑氧化度最高;其次,整體上濃度在39.5%的氧化劑氧化度高于30%濃度氧化劑的氧化度。有條件情況下,以后的具體應用中應最宜選用濃度為50%的氧化劑。但出于經濟性和試驗效果的考慮,工業應用中普遍選用濃度為35%的氧化劑。
5 結論
燃煤電廠脫硫脫硝技術為一項涉及多個學科領域的綜合性技術,為了減少燃煤排放煙氣中與對大氣的污染。其一,改進燃燒技術抑制其生成;其二,應加強對排煙中與的煙氣脫除工藝設計。當前,煙氣脫硫脫硝技術是降低煙氣中的與最為有效的方法,尤其是電子束法、脈沖等離子體法等應用更是大大地促進了煙氣脫除工藝的發展。雖然相應方法有著很多優點,但還不完善,均還處在推廣階段。所以,研究開發高效能、低價格的煙氣聯合脫硫脫硝一體化吸收/催化劑,研發新的脫硫脫銷裝置及脫硫脫銷工藝是科研人員工作的方向。
參考文獻
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[8] 韓靜.基于可見光催化TiCh /ACF 同時脫硫脫硝的實驗研究[D].保定: 華北電力大學,2009.
【關鍵詞】 電廠鍋爐;煙氣除塵技術;煙氣脫硫技術
環境保護是我國重要的一項基本國策,隨著各行業技術進步的加快以及我國環境保護法律、法規的不斷完善,人民越來越來注重環境保護。我國GDP的增長和重化工業的不斷發展,致使我國面臨的環境壓力與日俱增,如果環境治理不能達到有效實施,我國將像西方發達國家一樣走先污染后治理的工化業道路?;痣姀S作為我國主要的發電廠,應在環境保護方面起到模范帶頭作用,已響應國家對在環境保護的政策。
1.電廠鍋爐煙氣除塵技術分析
1.1 靜電除塵
煙灰在運動摩擦中會產生靜電,比電阻一般在 1×104-5×104Ω?cm,靜電除塵比電阻應低于靜電比電阻,因為靜電除塵器的極板與煙灰之間需產生電勢差,煙灰顆粒才會在電場力的作用下向極板運動。靜電除塵的工作原理:在除塵器的兩極施加高壓直流電,當煙氣經過時,煙塵的負電在除塵器兩極形成的電場力的作用下會向正極板移動,從而逐一被電極板吸附排除。靜電除塵過程大致分為五個部分:高壓電場電離煙氣使產生大量負電離子;煙塵獲取負電離子;帶靜電粉塵吸附到一起變成帶靜電大顆粒粉塵;大顆粒粉塵向正極板運動被吸附;清除極板上的灰塵。
1.2 水幕除塵
水幕除塵脫硫工藝,采用堿性液體脫硫除塵。選用防堵噴淋裝置,噴灑堿性液體,循環堿水在與煙氣中二氧化硫接觸時將其反應吸收,因而達到脫硫除塵的效果。
工藝流程:
從鍋爐出來的煙氣溫度在155-200℃,煙氣夾雜著粉塵和二氧化硫等有害氣體進入工藝裝置,與脫硫除塵噴霧同向運動,由于煙氣溫度高與噴霧混合呈濕煙氣狀態,從而被噴霧充分吸收,剩余的熱量可將水霧烘干一起由引風機進入煙囪而被排出。被水霧吸收的煙氣由預熱器出口進入霧化室,使煙與堿水進行反應,在經過文丘管的時候高流速使煙氣產生紊亂,直徑大于10微米的顆粒在水重力的作用下,墜落水面得到凈化。沒有完全被吸收的煙氣和顆粒會隨旋流板到達塔內,再次與塔內的液體接觸而被全部吸收。
1.3 布袋除塵器
箱式布袋除塵器可以根據粉塵的大小選擇布袋的數量和材料,布袋設計成圓形,采用Φ130濾袋,袋籠垂直度按國標。用彈簧或文丘里把濾袋的上端縮進,以避免袋內積灰。煙塵從布袋除塵器的進風阻流板吹進各個袋室,并在阻流板的引導下,直徑較大的粉塵被直接分離到灰斗,直徑較小的粉塵會被引進中部箱體,被濾袋吸附。過濾后的煙氣再進入另一個箱體,由排風管道引排出。隨著濾袋的使用率增加,濾袋上沾的顆粒會累積變厚,當積塵的阻力值達到設定狀態時,清灰裝置就會按設定的程序開啟清灰閥,濾袋上的積塵會在清灰裝置的噴吹下抖落,由卸灰閥排出。
2.電廠鍋爐煙氣脫硫技術分析
2.1 干式煙氣脫硫技術
在煙氣脫硫技術中根據脫硫劑的種類可分為以下幾種:CaCO3、MgO、NaSO3、NH3。國外常用的煙氣脫硫方法根據工藝的不同可以分三類:濕式拋棄工藝、濕式回收工藝以及干法工藝。
干式煙氣脫硫工藝從二十世紀八十年代開始就常常被用在供暖鍋爐煙氣凈化。常采用的干式脫硫技術有噴霧式和粉煤式。噴霧干式煙氣脫硫工藝,與上邊提到的水幕除塵脫硫工藝相似。粉煤灰干式脫硫技術,是1985年由日本研制出來的,該技術用粉煤灰作為脫硫劑除去煙塵中的硫。粉煤灰干式脫硫設備,脫硫率高達60%以上,而且成本低,用水少,具有各種優勢。
2.2 濕法煙氣脫硫技術
采用的脫硫劑主要有石灰石,石灰,以及碳酸鈉,通過對煙氣的凈化,而除去煙氣中的硫。濕法煙氣脫硫原理可分為物理吸收和化學吸收,物理吸收的主要方式是煙氣溶解于液體,化學吸收的主要方式是與煙氣中的二氧化硫產生化學反應。物理吸收與化學吸收性能不同點在于,物理吸收需要保持塔內的液平衡,需要有一定的控制穩定性,而且物理吸收相比化學吸收的效率會差一些。
4PS 型燃煤鍋爐煙氣除塵脫硫技術。該技術可同時除塵和脫硫,裝置由兩部分組成:噴霧脫硫塔和濕式除塵器。在脫硫塔內,煙氣首先經過石灰漿噴霧,煙氣中的二氧化硫被吸收生成硫酸鈣。煙氣然后進入濕式除塵器,除塵器內的噴氣頭會產生強大的風速,將煙氣吹到除塵器底部,使其與貯水池進行交融進而被吸收。
技術流程為:
3.電廠鍋爐煙氣除塵脫硫技術的發展趨勢
根據我國中小型電廠燃煤鍋爐的具體情況,首選的煙氣脫硫技術應是技術可靠、經濟可行以及無二次污染。而對于燃煤中小型鍋爐的SO2污染源,朝著因地制宜地采用成熟的煙氣脫硫技術方向發展:對電廠新建燃煤中小型鍋爐,采用除塵脫硫―體化凈化設備;現有燃煤電廠中小型鍋爐,對于已有除塵系統正常運行者,其煙塵脫硫用低阻、中效、占地面積小的半干式噴霧脫硫器,對于除塵系統失效者以除塵脫硫一體化的凈化設備取代;對于有廢堿行業的電廠中小型鍋爐,可利用堿法造紙廢水進行濕法脫硫。
總之,電廠鍋爐作為燃燒原料的設備,其在生產運行期間會引起粉塵及硫氧化物的污染,破壞了周圍的生態環境??紤]到可持續發展觀對環境保護的需要,用戶在使用供暖鍋爐期間必須要控制好鍋爐的燃燒產物,采用先進的除塵脫硫技術降低鍋爐污染。只有引進高科技輔助設備操作運行,才能在保證生產質量的前提下創造理想的經濟效益。對于除塵脫硫綜合技術還有相當長的一段路要走。因此,電廠技術人員應不斷探索,不斷創新,在實踐中不斷總結經驗和教訓,從而完善除塵脫硫綜合治理技術,防止火電廠煙氣中的粉塵和污染性氣體排入大氣,改善人們的生活環境,以造福于了孫后代。
參考文獻
關鍵詞:脫硫,煙塵,石膏漿液密度,石膏
我國二氧化硫排放總量居世界首位,火電行業二氧化硫排放量占我國二氧化硫排放量的50%左右。我國能源結構的特點決定了燃煤生產的二氧化硫仍要增加。論文參考網。隨著環境標準提高,石灰石-石膏法、噴霧干燥法、電子束法、循環流化床煙氣脫硫法等必定會廣泛應用于火電廠的煙氣脫硫中,隨著科技進步會有很多其它脫硫工藝應用于工業實踐。
1.石灰/石灰石—石膏法脫硫方法的發展及應用原理
1.1 石灰/石灰石—石膏法脫硫方法的發展
自20世紀70年代初日本和美國率先實施控制SO2排放以來,許多國家相繼制定了嚴格的SO2排放標準和中長期控制戰略,加速了控制SO2排放的步伐。日本是應用煙氣脫硫技術最早的國家,石灰/石灰石一石膏法煙氣脫硫技術最早是由英國皇家化學工業公司提出的。迄今為止,國內外火電廠煙氣脫硫技術主要采用石灰/石灰石—石膏法,此方法最為成熟、最為可靠且應用最為廣泛,占世界上投入運行的煙氣脫硫系統的85%以上,我國大型燃煤發電機組的脫硫方式以石灰/石灰石—石膏法工藝為主已成為必然的趨勢。
1.2 石灰/石灰石—石膏法脫硫方法的該方法脫硫的基本原理是用石灰或石灰石漿液吸收煙氣中的SO2,先生成亞硫酸鈣,然后將亞硫酸鈣氧化為硫酸鈣。論文參考網。副產品石膏可拋棄也可以回收利用。
反應原理:用石灰石或石灰漿液吸收煙氣中的二氧化硫分為吸收和氧化兩個工序,先吸收生成亞硫酸鈣,然后再氧化為硫酸鈣,因而分為吸收和氧化兩個過程。
(1)吸收過程在吸收塔內進行,主要反應如下
石灰漿液作吸收劑:Ca(OH)2+SO2一CaSO3·1/2H2O
石灰石漿液吸收劑:Ca(OH)2+1/2SO2一CaSO3·1/2H2O+CO2
CaSO3·1/2H2O+SO2+1/2H2O一Ca(HSO3)2
由于煙道氣中含有氧,還會發生如下副反應。
2CaSO3·1/2H20+O2+3H2O一2CaSO4·2H20
(2)氧化過程在氧化塔內進行,主要反應如下。
2CaSO3·1/2H20+O2+3H2O一2CaSO4·2H20
傳統的石灰/石灰石一石膏法的工藝流程是:將配好的石灰漿液用泵送人吸收塔頂部,經過冷卻塔冷卻并除去90%以上的煙塵的含Sq煙氣從塔底進人吸收塔,在吸收塔內部煙氣與來自循環槽的漿液逆向流動,經洗滌凈化后的煙氣經過再加熱裝置通過煙囪排空。石灰漿液在吸收SO2后,成為含有亞硫酸鈣和亞硫酸氫鈣的棍合液,將此混合液在母液槽中用硫酸調整pH值至4左右,送人氧化塔,并向塔內送人490kPa的壓縮空氣進行氧化,生成的石膏經稠厚器使其沉積,上層清液返回循環槽,石膏漿經離心機分離得成品石膏。論文參考網。
2.影響脫硫的主要因素及其主要對策
脫硫系統在運行過程中,影響系統脫硫效率的因素很多,如石灰石粉的粒度、漿液的濃度及吸收塔漿液活度/密度、PH值、漿液的流量、進入脫硫系統的煙氣中 SO2的濃度等。這里只探討煙氣中粉塵及漿液濃度等對脫硫效率的影響及其主要對策。
2.1 煙塵對脫硫效率的影響及對策
(1)煙塵對脫硫效率的影響主要有:①煙塵對脫硫設備的磨損。在實際運行中由于脫硫系統前面的電除塵效果不好,使進入脫硫系統的煙塵含量遠遠超過起設計要求,對引風機、增壓風機的通流部分嚴重磨損。②煙塵在脫硫系統煙道內存積致使煙氣流速變小。③煙塵對脫硫系統設備GGH的灰堵影響,使得吸收塔部分起到了除塵的作用。④對吸收SO2反應的影響。由于煙塵被漿液截留,使得漿液的PH值不好控制,直接影響對 SO2的吸收效果;同時由于漿液中混有大量的煙塵,使得對漿液的密度控制也很不準確。⑤影響石膏品質。在進行脫硫石膏脫水時,這些煙塵轉入到石膏中,從而影響著對脫硫石膏的有效利用。
(2)治理煙塵的對策主要有:①加強電除塵設備的運行維護或改造電除塵。由于煤種的變化較多,煙塵的比電阻特性變化也較大,因此應根據煙塵的比電阻特性來調整除塵電場的工作電壓;同時加強對電除塵的設備的運行維護,確保其運行參數能在正常范圍之內,尤其是真打除灰設備必須工作正常。③加強對GGH運行管理與沖洗。加強對GGH運行管理,正常情況下吹灰器能全部覆蓋GGH,能有效地起到減少積灰對GGH運行效果的影響;對GGH的沖洗需要停運GGH,由于環保的要求,可能只有在停機時才可進行沖洗工作。
2.2循環漿液濃度對脫硫效率的影響及其主要對策
(1)循環漿液濃度對脫硫效率的影響主要有:漿液濃度的選擇應控制合適,因為過高的漿液濃度易產生堵塞、磨損和結垢,但漿液濃度較低時,脫硫率較低且pH值不易控制。
(2)控制循環漿液濃度的主要對策:在磨機循環泵出口的循環管路上設有一段旁路管路,在這段旁路管路上安裝有密度計,磨機系統就是通過這只密度計控制旋流器分配至成品漿液箱的漿液密度,循環管內的漿液密度與成品漿液密度有著對應關系,正常情況下成品漿液的密度控制在1220kg/m3左右,此時需將漿液循環管漿液的密度控制在1450 kg/m3左右,旋流器入口壓力為120kpa。密度左右偏差不宜超過30kg/m3,漿液循環管的密度過大,成品漿液的顆粒度就會變大,還會造成管道堵塞,漿液循環管漿液的密度過小,又會影響成品漿液的濃度,降低磨機出力,因此需要控制循環箱補水流量來控制漿液循環管漿液密度在一個合理范圍,保證成品漿液的品質。石灰漿液濃度一般為10%—15%。石灰石漿液濃度為20%—30%。
3.結論
石灰/石灰石—石膏法脫硫方法的影響因素的控制要依照客觀需要和實際可能的原則,按照遠期規劃確定最終規模,以現狀及生產需求為主要依據確定實施方法,既要滿足要求,又要經濟合理,經全面技術經濟比較后優選確定。