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【关键词】SO2 脱硫 技术分析 煤炭燃烧
《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》提出,“十二五”期间,国家对化学需氧量、氨氮、二氧化硫、氮氧化物4种主要污染物实施排放总量控制。对供暖企业而言,对燃煤锅炉烟气进行脱硫是减排二氧化硫的重要途径。目前,我国在用燃煤工业锅炉二氧化硫排放量占全国排放总量的36.7%,燃煤锅炉污染物排放远超煤电。因此,探讨燃煤锅炉最佳可行的脱硫技术显得尤为迫切[1]。
1 SO2控制技术及应用分析
目前,世界上烟气脱硫工艺有上百种,但具有实用价值的工艺仅十几种。根据脱硫反应物和脱硫产物的存在状态可将其分为湿法、干法和半干法3种。湿法脱硫工艺应用广泛,占世界总量的85.0%,其中氧化镁法技术成熟,尤其对中、小锅炉烟气脱硫来说,具有投资少,占地面积小,运行费用低等优点,非常适合我国的国情[2]。
1.1 石灰石-石膏法
采用石灰石或石灰作为脱硫吸收剂,石灰石经破碎磨细成粉状与水混合搅拌成吸收浆液,当采用石灰为吸收剂时,石灰粉经消化处理后加水制成吸收剂浆液。在吸收塔内,吸收浆液与烟气触混合,烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及鼓入的氧化空气进行化学反应从而被脱除,最终反应产物为石膏。
石膏法的主要优点是:适用的煤种范围广、脱硫效率高(有的装置Ca/S=1时,脱硫效率大于90%)、吸收剂利用率高(可大于90%)、设备运转率高(可达90%以上)、工作的可靠性高(目前最成熟的烟气脱硫工艺)、脱硫剂―石灰石来源丰富且廉价。但是石灰石/石膏法的缺点也是比较明显的:初期投资费用太高、运行费用高、占地面积大、系统管理操作复杂、磨损腐蚀现象较为严重、副产物―石膏很难处理(由于销路问题只能堆放)、废水较难处理。
1.2 氧化镁法
氧化镁法脱硫的主要原理:在洗涤中采用含有MgO的浆液作脱硫剂,MgO被转变为亚硫酸镁(MgSO3) 和硫酸镁(MgSO4),然后将硫从溶液中脱除。氧化镁法脱硫工艺有如下特点:
(1)原料来源充足。在我国氧化镁的储量十分可观,目前已探明的氧化镁储藏量约为160亿吨,占全世界的80%左右。因此氧化镁完全能够作为脱硫剂应用于电厂的脱硫系统中去。
(2)脱硫效率高。在化学反应活性方面氧化镁要远远大于钙基脱硫剂,并且由于氧化镁的分子量较碳酸钙和氧化钙都比较小。因此其它条件相同的情况下氧化镁的脱硫效率要高于钙法的脱硫效率。一般情况下氧化镁的脱硫效率可达到95-98%以上。
(3)投资费用少。由于氧化镁作为脱硫本身有其独特的优越性,因此在吸收塔的结构设计、循环浆液量的大小、系统的整体规模、设备的功率都可以相应较小,这样一来,整个脱硫系统的投资费用可以降低20%以上。
(4)运行费用低。决定脱硫系统运行费用的主要因素是脱硫剂的消耗费用和水电汽的消耗费用。氧化镁的价格比氧化钙的价格高一些,但是脱除同样的SO2氧化镁的用量是碳酸钙的40%;水电汽等动力消耗方面,液气比是一个十分重要的因素,它直接关系到整个系统的脱硫效率以及系统的运行费用。对石灰石石膏系统而言,液气比一般都在15L/m3以上,而氧化镁在7 L/m3以下,这样氧化镁法脱硫工艺就能节省很大一部分费用。同时氧化镁法副产物的出售又能抵消很大一部分费用。
(5)运行可靠。镁法脱硫相对于钙法的最大优势是系统不会发生设备结垢堵塞问题,能保证整个脱硫系统能够安全有效的运行,同时镁法PH值控制在6.0-6.5之间,在这种条件下设备腐蚀问题也得到了一定程度的解决。总的来说,镁法脱硫在实际工程中的安全性能拥有非常有力的保证。
1.3 双碱法
双碱法是采用钠基脱硫剂进行塔内脱硫,由于钠基脱硫剂碱性强,吸收二氧化硫后反应产物溶解度大,不会造成过饱和结晶,造成结垢堵塞问题。另一方面脱硫产物被排入再生池内用氢氧化钙进行还原再生,再生出的钠基脱硫剂再被打回脱硫塔循环使用。
双碱法的主要优点是:适用的煤种范围广、脱硫效率高(脱硫效率大于90%)、液气比小、运行成本较低、可脱硫除尘一体化、适应范围广。但是石灰石/石膏法的缺点也是比较明显的:初期投资费用较高、运行费用一般、占地面积较大。
2 结语
通过对脱硫除尘工艺的对比分析,石灰石-石膏法虽然工艺非常成熟,但投资大,占地面积大,不适合中、小锅炉。相比之下,氧化镁法具有投资少、占地面积小、运行费用低等优点,因此,建议选用氧化镁法脱硫工艺。大气污染治理是一项长期性的工作,在减少企业对环境影响的同时,又能降低企业的生产成本,才会实现环境保护和企业发展的双赢。
参考文献:
【关键词】烟气;钠钙双碱法;锅炉烟气脱硫
1前言
近年来,我国SO2的年均排放量连续突破2000万吨,处于世界第一位。我国SO2排放的主要来源之一就是中小型工业燃煤锅炉,其排硫量已占国内总排量的1/3以上。据统计,国内工业用锅炉数量有60万台之多,且分布无规律,治理污染困难。
2常用锅炉烟气脱硫技术
当前,国内外处理锅炉烟气的脱硫除尘方法多种多样,其中效果较好的有脱硫除尘一体化装置。这类装置有三类:干式、湿式、干湿结合。
2.1干式吸附过滤技术
干式吸附主要利用可循环再生固定吸附材料,能够完成除去烟气中SO2和烟尘的目的,经水洗后可循环使用。该装置一般分为两部分,预除尘器以及吸附塔。该种装置能够实现很高的脱硫除尘效率,经实验研究证实其除尘效率达到95%,脱硫效率超过80%。且排出烟气温度低,不会造成环境的二次污染,副产品可回收利用。虽然性能好,但是要求吸附塔入口烟气含尘须小于150mg/m3,不然会产生堵塞和吸附剂中毒问题。实际中的吸附剂要定期再生,过程繁琐,且投资额较大。使用等离子体锅炉进行排出烟气的脱硫除尘,是近些年新发展的技术设备,在电子束照射到烟气中含有的N2、O2及水蒸气后,大部分能力会被其会吸收,生成大量具有极强反应活性的自由基,如OH、O、HO2等。这些生产的自由基结合烟气中SO2变硫酸,再同氨中和合成硫酸铵。
2.1湿式双旋脱硫除尘技术
该技术主要采用水膜、喷淋、水帘等法进行烟气除尘脱硫。首先要提升排烟温度,同时控制烟气对引风机的化学腐蚀;其后再令烟气引至除尘器顶部,经进口旋流板作用从上到下旋流经除尘器内筒。内筒顶部装水喷淋头,水流方向逆着烟气方向。在水流喷淋时,烟气中的SQ2被碱液吸收,受到离心作用,吸附了尘的水被甩向内壁形成水膜,出现水膜除尘效果。气流在内筒下端会经水帘冲洗,气流经旋流进板进入外筒脱水,再进入引风机作防腐处理,温度升高后进入引风机。这种处理设备主要用于小型锅炉。在处理中,因为烟气带水问题不能合理解决,所以除尘器底部及引风机叶片的积灰必须定期清理,一般为3个月左右。实验证明,该设备的除尘效率在95%以上,使用脱硫剂的情况下脱硫效率可达70%。
2.3干湿结合式锅炉烟气脱硫除尘技术
使用该方法的主体设备为一立式塔,塔内综合了干、湿两种设备的处理形式,从下至上分别为旋风除尘段、吸收段、脱水段。烟气被引入到下部的旋风除尘段会有较大颗粒的清除,之后进入吸收段即布满吸收液的筛板,此时可以同吸收液有完全接触,实现传质吸收,脱除SO2和微细粉尘。经过前两个部分的烟气在脱水段内脱水除雾可以避免烟气带水,最后经设备出口排至烟囱。该设备的主要优点是液气比小(0.3-0.5L/m3),气液接触充分,塔内持液量大,除尘效率在95%以上,脱硫效率至70%。该方法适用于6t/h以下规格的小型燃煤锅炉,但是整个设备的造价较高。
3锅炉比较常用的烟气治理技术
3.1常用的烟气治理技术
目前,我国的企业锅炉中常用治理烟气的技术主要有旋风除尘、袋式除尘、湿式除尘三种。
3.1.1旋风除尘
旋风除尘器主要借含尘气体旋转时产生的离心力,实现粉尘从气流中的分离。该分离设备结构简单、安装容易、造价及运行成本较低,对于清除直径在5~10μm以上的较大粉尘颗粒有很高的净化效率,但对于直径在5~10μm以下的较细粉尘却效率较低,因此该设备通常会用于对较大颗粒粉尘的处理,同时也较多用于多级净化的前期处理。
3.1.2袋式除尘
袋式除尘器是利用无机纤维或有机纤维布清除烟气中的固体粉尘因,达到过滤分离粉尘效果的一种高效除尘装置。该装置总体结构简单、适应性强、除尘效率高,但纤维布需进行定期更换,所以会增加装置的运行及维护成本。
3.1.3湿式除尘
以某种液体(通常为水)为处理媒介,基于惯性碰撞、扩散等原理,从含尘气流中将粉尘捕集的装置称为湿式除尘器。该装置在消耗同等电能资源的条件下,要比干式的除尘效率高。湿式除尘器适用于处理高温、高湿的烟气或者含有较大黏性粉尘的延期,同时也适用于非纤维性的、与水不发生化学反应的锅炉废气。装置结构简单,总体投资少,占空间体积小,处理方法简单、高效。形式主要有喷淋塔、填充式洗涤塔、旋风水膜除尘器等。
3.2钠钙双碱法
3.2.1钠钙双碱法介绍
作为湿法除尘中非常重要的一种工艺,钠钙双碱法对中、小锅炉的烟气脱硫来说,体现了脱硫除尘效率高,占地面积小,投资及运行成本低等优点,非常适合国内企业。钠钙双碱法―多极喷雾强旋流脱硫除尘工艺主要是借鉴喷淋塔、喷雾旋风除尘器、旋转喷雾法脱硫的技术特性,学习了干法、湿法除尘特点,扩大了脱硫剂同烟气的接触程度,使反应发生的更快捷、充分,最终实现以最小的能耗完成最大化的脱硫除尘。该除尘工艺的主体是洗涤吸收塔。首先将烟气以一定的速度引入到吸收塔,并通过桨叶促其旋转下降,同时液态脱硫剂应以雾化状态向上喷入,在塔内形成多道环形水雾区域。在所排烟气旋流通过塔时,可以同水雾进行混合,之后发生一系列的物理化学反应,烟气中的粉尘及硫化物在重力和离心力的作用下会从塔内壁流下,自出灰口流入到沉淀池,沉淀下来的灰渣定期清理外运,废水通过再次引入实现循环使用。
3.2.2钠钙双碱法基础改造
将钠钙双碱法改造为烧碱法,此时将暂不考虑副产物的回收循环利用。
(1)原装文丘里除尘器的喉部尺寸设计大,烟气流速缓慢,因此将喉部尺寸缩小至300mmx750mm以加速烟气。为降低气流阻力,抛光大理石可以在喉部后端的底部设置。喉部前端的水箱改进成在安装1个喷嘴于文丘里除尘器喉部中间,喷淋水管规格为DN60mm。从塔内液体喷嘴喷出的专用除尘液将会通过高速烟气的作用凝结为小水滴之后同烟气充分接触,发挥良好的脱硫作用。
(2)水膜除尘器中可以继续沿用水膜除尘器的塔体,只需要在塔体内部增加三层直径为2050mm的钢质桨叶,同时于塔体顶部设置一层直径在2050mm的除雾板,桨叶叶片的旋转方向必须保持与烟气进人塔体的一致。烟气在经过除尘器后会高速引进塔体,旋流板把脱硫除尘液吹散,形成雾滴,烟尘同雾滴充分接触之后吸收水分而下降。旋流板的导向即可完成烟尘与烟气分离。受到重力作用烟尘将落到塔底。撤除除尘器顶部的原装溢水槽,相应地在每层桨叶上方各安装DN60mm的喷淋管。脱硫除尘液喷洒在旋流板上,受到桨叶的导向和烟气自身的旋转,液体将被雾化。雾化的液体面积增大,进而扩大了除尘液与烟气的反应面积,烟气中的S02与Na0H反应后将被除尘液充分吸收。内衬胶的钢管可以用作连接除尘液主管相连接的支管,控制阀门为减少管道结垢可以使用弹性座封闸阀。
(3)在除尘、冲渣液系统中增设3台容积为5耐的储碱液罐及其对应的配套设备,碱液直接回送到系统的循环总管。通过完善在线pH值检测及信息反馈控制装置,以实现脱硫除尘液pH值的自动调节。
参考文献:
关键词:工业烟气;脱硫技术;汽车尾气; 环境保护;大气污染
中图分类号:X701 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2013)04-0093-03
随着我国工业化进程发展速度日益加快,SO2的排放量也在日趋增加。大气污染物中SO2是最主要的污染物之一,对工业烟气中SO2含量的控制是目前环保工作中刻不容缓的课题。下面对烟气脱硫技术的方法做一简单的介绍。
1 烟气脱硫技术的方法
当前根据技术的不同,脱硫方法的划分方式也可分为很多种,目前根据操作过程的对象不同,可分为湿法烟气脱硫技术、半干法烟气脱硫技术和干法烟气脱硫技术三种。
1.1 湿法烟气脱硫技术
湿法烟气脱硫技术采用液体作为工业洗涤SO2烟气以及烟气脱去SO2的吸收剂。湿法脱硫技术在烟气脱硫技术中为比较成熟的脱硫技术,因效率高而被广泛应用,目前也是较为主要的脱硫方法。
常用的湿法烟气脱硫技术主要有石灰石/石灰-石膏法、间接石灰石-石膏法等。
1.1.1 石灰石/石灰-石膏法:利用石灰石或石灰浆液吸收烟气中的SO2,石灰石混合水制成浆液作为吸收剂泵入塔中使SO2与CaCO3反应得到CaSO4,当CaSO4达到一定饱和程度后进行结晶形成二水石膏。石膏浆液在吸收塔内脱水、浓缩,使水分控制在10%,通过运输机将石膏贮仓堆放,通过除雾设备将脱硫后的烟气去除雾滴,由换热器升高烟气温度,然后通过烟囱排入大气。
1.1.2 间接石灰石-石膏法:钠碱双碱法、碱性硫酸铝法和稀硫酸吸收法是间接石灰石-石膏法中常用的几种方法。钠碱、碱性氧化铝(Al2O3·nH2O)或稀硫酸(H2SO4)吸收SO2,所产生的物质与石灰石反应生成石膏。
1.2 半干法烟气脱硫技术
半干法脱硫包括喷雾干燥法脱硫、半干半湿法脱硫、烟道喷射半干法烟气脱硫等。
1.2.1 喷雾干燥法脱硫:喷雾干燥法脱硫工艺中常用的脱硫吸收剂为石灰,石灰与水结合生成消石灰乳,通过泵将消石灰乳注入到位于吸收塔内的雾化装置中。在雾化装置中,消石灰乳作为吸收剂被雾化为细小的液滴,消石灰乳与SO2反应生成CaSO3,利用这个原理将烟气中的SO2进行脱离,通过吸收剂中水分的蒸发将烟气的温度迅速降下来。剩余的吸收剂颗粒与脱硫后的物质随着烟气在吸收塔中排除。脱硫后的烟气在经过除尘器后排到大气中,剩余物质被收集下来。为了提高吸附剂的使用率,将除尘器中收集的沉积物在制浆系统中进行循环重复利用。脱硫是在气、液、固三相状态下进行,工艺及设备较为简单,生成物为干态的CaSO4、CaSO3,易处理,没有严重的设备腐蚀和堵塞情况,耗水也比较少。
1.2.2 半干半湿法脱硫:这是介于湿法和干法之间的一种脱硫方法,半干半湿法的脱硫效率与脱硫剂的利用率也在两者之间,采用这种技术脱硫可以降低成本,并且脱硫率达到70%以上,且不具有腐蚀性,设备占地面积较小,工艺可靠。半干半湿法脱硫系统使用CaO或Ca(OH)2:粉末和水雾,减少了制浆这一环节,使脱硫剂的利用率得到了提高,适用于中小型锅炉烟气的治理。
1.2.3 烟道喷射半干法烟气脱硫:烟道喷射半干法的处理过程中以烟道作为处理器,无需吸收容器,使脱硫的设备投资成本得到降低,操作较为简单,易于实施,且能减小场地面积,适合在我国进行大量开发。半干法烟气脱硫通过往烟道中喷入吸收剂浆液,经过浆液的边蒸发边反应生成干态粉末排除烟道的脱硫方法。
1.3 干法烟气脱硫技术
干法烟气脱硫技术为气固反应,虽然反应耗时长,脱硫效率较低,但是其设备相对简单、能耗低、操作简单、投资和运行费用较低。
常用的干法烟气脱硫技术有电子束辐射法、活性碳吸附法、金属氧化物脱硫法等。
1.3.1 电子束辐射法:电子束辐射法是采用高能电子束照射烟气,生成大量的活性物质,将烟气中的SO2和氮氧化物氧化为SO3和NO2,进一步生成H2SO4和NaNO3,并被氨或石灰石吸收剂吸收。该工艺流程包括:排烟预除尘、烟气冷却、氨的充入、电子束照射和副产品捕集等。燃烧所排除的烟气,在除尘器中经过粗略地处理后进入到冷却塔中。经过冷却塔中的处理,使其达到适合脱硫脱硝的处理温度。冷却水在冷却塔中以雾状形式蒸发,不产生多余的废水。经过冷却后的烟气流入反应器中,将氨水、压缩空气、软水等进行混合由反应口喷入。SO2浓度和NO2浓度决定氨水的使用量,SO2和NO2经过电子束照射后,并在自由基作用下得到硫酸和硝酸等中间产物。在与氨气反应后硫酸和硝酸生成硫酸氨与硝酸氨等成分的混合小颗粒。其中有些粉状的通过专用运输机将反应器底部的微小颗粒排除,其余部分被除尘器所分离和捕集。通过净化后的烟气再经过脱硫风机排到大气中。
1.3.2 活性碳吸附法:被活性碳吸附后的SO2发生催化氧化生成SO3,与水发生反应后可生成H2SO4,反应后的活性碳在加热或水洗过程后进行再生,并且生成高浓度的SO2和稀H2SO4。可获得副产品H2SO4、液态SO2和单质硫,既可以有效地控制SO2的排放,又可以回收硫资源。
1.3.3 金属氧化物脱硫法:SO2化学性质比较活泼,氧化锰、氧化锌等在常温条件下氧化物对SO2的吸附性是非常强的,极易吸收烟气中的SO2,在高温条件下,SO2会与金属氧化进行化学反应,生成相应的金属盐。在经过热分解法和洗涤法等将吸附物与金属盐进行化学反应生成氧化物。这种方法的优点是在脱硫过程中不容易产生污染物,但是脱硫效果相对较低、投资大、成本高,因而没有得到推广。
以上三种脱硫方法是目前较为广泛使用的脱硫技术。虽然这几种方法的脱硫效率比较高,已满足需求,但是工艺上较为复杂,运行费用较高,并不能彻底地解决硫污染,并且极易造成二次污染等现象,因此为满足要求必须对脱硫技术做进一步的研究探索,寻求更合理可行的方案。
2 新兴的烟气脱硫方法
近年我国研制了一些新的脱硫技术,尚处于试验阶段。
2.1 硫化碱脱硫法
硫化碱脱硫法利用工业级硫化钠作为吸收SO2工业烟气的吸收剂,同时生成硫磺。反应过程相对来说较为复杂,生成物较多,有Na2SO4、Na2SO3、Na2S203、S、Na2S等,反应过程中所消耗的能量是非常高的,而且副产品的利用价值较低。经各项研究数据表明:反应过程中反应条件发生变化,硫的各种化合产物的量也随之发生变化。
2.2 膜分离技术
以有机高分子膜为代表的膜分离技术是几年来研发出的新型烟气脱硫技术,并得到广泛的推广,在水的净化处理中效果更为显著。利用膜的吸附作用将烟气中的SO2气体脱出,脱硫效果较为明显,可达90%的效率。将聚丙烯中空纤维膜作为脱硫吸收器,吸收液选择NaOH,主要是利用多孔膜的特点将烟气中的SO2气体和NaOH吸收液分开,SO2气体通过多孔膜中的孔道到达气液相界面处,SO2与NaOH发生反应最终达到脱硫效果。这是将吸收技术与膜分离技术进行综合运用的新型烟气脱硫技术,此种技术能耗低、操作简单、投资少。
2.3 微生物脱硫技术
微生物脱硫技术的原理是利用某些嗜酸耐热菌在生长过程中消化吸收SO2,在有氧条件下采用微生物进行烟气脱硫,脱硫细菌间接性发生氧化作用,烟气中的SO2发生氧化成硫酸,细菌在此过程中获取相应的能量。
和传统形式的脱硫法相比,微生物脱硫技术的优点是不需要在高温、高压、催化剂等外在特殊条件进行,只需要在正常的温度下操作即可,而且脱硫工艺相对简单,不会出现二次污染现象。有机硫与无机硫燃烧后生成无机硫SO2,可供微生物进行利用。因此,发展微生物烟气脱硫技术的前景是非常广阔的。
3 烟气脱硫技术的发展趋势
今后烟气脱硫技术的发展趋势主要是改进现有工艺,探索脱硫新技术,开发新的脱硫吸收剂等。随着人们对环境治理的日益重视和工业烟气排放量的不断增加,投资和运行费用少、脱硫效率高、脱硫剂利用率高、污染少、无二次污染的脱硫技术必将成为今后烟气脱硫技术发展的主要趋势。每一项新技术的产生都会涉及到不同种类的学科,因此,留意其他学科的发展与研究成果,并把它们应用到新型烟气脱硫技术的研究中,是研发新型烟气脱硫的重要实施途径。
人们在治理烟气二氧化硫污染的同时,注意到大量的工业烟气中所含的硫资源非常丰富,更加关注二次资源的回收与利用。随着膜分离技术及微生物脱硫技术的不断发展,这一系列高新、适用性强的脱硫技术定会代替传统的脱硫方法。
参考文献
[1] 陈兵,张学学.烟气脱硫技术研究与进展[J].工业锅炉,2002,74(4):6-10.
[2] 林永明,韦志高.湿法石灰石/石灰-石膏脱硫技术应用综述[J].广西电力工程,2000,(4):92-98.
[3] 孙胜奇,陈荣永,等.我国二氧化硫烟气脱硫技术现状及进展[J].2005,29(1):44-47.
【关键词】燃煤锅炉;脱硫除尘;技术
我国能源的利用多以煤炭为主,平均每年消耗原煤量约25亿t。煤炭燃烧会产生大量的污染物,其中对人身影响较大是粉尘颗粒,容易诱发呼吸道疾病,同时城市雾霾的主要原因是由细粉尘PM2.5造成的。2012年的《环境空气质量标准》(GB3095―2012)已将PM2.5作为各省市的强制监测指标。
随着政府和环境主管部门各文件的,燃煤锅炉除尘领域急需发展,目前现有的除尘技术和设备很难适应当前的环境污染,特别是对PM2.5的控制,成为亟待解决的难题。
1 燃煤锅炉烟气脱硫除尘技术
脱硫除尘技术主要有以下三种:湿法脱硫、干法脱硫以及干湿结合脱硫。
1.1 湿法脱硫除尘
湿法脱硫除尘技术中应用较多的是湿式双旋脱硫除尘。该技术主要是利用除尘液易于与硫化物和粉尘反应,完成烟气的脱硫除尘处理。通常湿法脱硫除尘技术主要有以下步骤:①加热。烟气脱硫首先需要加热处理,烟尘加热的工具是引风机。②引流。加热后的烟气向上运动至除尘器的上部,通过旋流板使烟尘可以均匀的引流到除尘筒中。③脱硫除尘。除尘筒中设有喷淋设备,喷出的液体是除尘液,进过除尘也与烟尘和硫化物的反应,可以去除烟气中的污染物质。④脱水排放。经过以上几个步骤处理的烟气已经能够达到排放的标准,因此烟气最后经过脱水即可进行排放。
1.2 干法脱硫除尘
干法脱硫与湿法脱硫类似,是利用物化反应的方式达到脱硫除尘的目的。干法脱硫主要有两部分组成,一是除尘器,二是吸附塔。随着科学技术的快速发展,干法脱硫技术也日趋进步,研究出在干法脱硫技术中加入高能电子,使该技术具有更高的脱硫效率且操作简单。但该技术目前的弊端在于,在使用过程中容易造成工作人员收到过多的电磁辐射,对人员的职业健康造成一定的影响。
1.3 干湿结合脱硫除尘
干湿结合脱硫除尘的方法是将干法脱硫与湿法脱硫组合在一起,形成在立式塔中的两套系统,烟气分别经过两种方式的处理后,能达到更好的脱硫除尘处理效果。实践证明,在中小型燃煤锅炉的烟气处理中,干湿结合处理烟气的方法能有效去除硫化物和烟尘,适合我国目前小型锅炉烟气处理中应用。但是干湿结合脱硫除尘的方法在投资和运行费用较多,虽效果较好,但考虑到经济上的因素,适合有一定资金实力的企业。
2 燃煤锅炉烟气脱硫除尘中存在的问题
2.1 脱硫效率低,除尘效果差
以目前我国数量较多的中小燃煤锅炉为例,大多数的中小燃煤锅炉烟气处理分为三个阶段。一是燃烧前的处理阶段。就是在煤炭进行燃烧前,先对煤炭进行脱硫处理,以降低燃烧时排放的硫化物量。但我国目前的燃煤脱硫技术还存在一定的问题,受到应用条件和其他因素的限制,高效的脱硫技术不能很好的普及,造成大多数企业在燃煤事前处理阶段的效果不理想。二是燃烧过程中的处理阶段。煤炭的燃烧过程会产生大量的烟气,烟气中含有大量的粉尘和硫化物等污染物。因此,脱出硫化物和烟尘的最佳阶段就是燃烧过程。但是燃烧过程中去除硫和烟尘是十分复杂的,目前我国中小型燃煤锅炉脱硫率仅在50%左右,多数不符合国家的标准。三是燃烧后的处理阶段。燃烧完成后通过对烟气的处理来去除烟气中的硫和烟尘,但受技术、设备和操作等因素的制约,我国目前的燃煤锅炉的企业在这方面做的并不好。
2.2 缺乏技术创新
随着科学技术的不断进步,电力能源和其他可再生的资源在人们生产生活中利用的比例越来越高,在欧美等发达国家,中小型燃煤锅炉已禁止使用。我国对于大气污染问题上的认识的较晚,相应的治理技术和设备也与发达国家存在一定的差距。因此,对于燃煤锅炉脱硫除尘技术的创新和研发,还需进一步努力。
2.3 缺乏资金投入
燃煤锅炉脱硫除尘技术的应用好坏,很大程度上依靠设备、场地等方面的支持。对于燃煤锅炉脱硫除尘技术应用时,应选用符合自身技术需求的相关配套设备,并且提供合适的厂房。目前我国企业在生产过程中将资金主要投入到生产方面,而对于烟气处理方面的投入较少,造成燃煤锅炉烟气脱硫技术不能很好的发挥处理效果。
3 烟气脱硫除尘存在问题的解决对策
3.1 加强技术管理和研发力度
首先,技术人员应加强管理,对现有技术应用中存在的问题,及时发现,及时改正,不断的完善与发展相关技术。目前,我国大多数城市和地区在燃煤锅炉脱硫除尘技术的应用过程中,都存在不同程度的问题,难以达到预期的设计目标。因此,有关人员应加强对烟气脱硫除尘技术的研究,根据自身的污染特点出发,研究出更加适合本地区、本企业的燃煤锅炉脱硫除尘技术。
3.2 加大企业的资金投入
燃煤锅炉烟气脱硫除尘技术应用与发展的最关键的问题就是资金投入,因此在今后的工作中,企业应加大烟气污染问题的重视,承担起企业的社会责任,满足国家的烟气排放标准。积极的加大技术研发和设备改造的资金投入,建立起完善的配套设施,满足烟气脱硫除尘的技术需求。
4 结语
燃煤锅炉排放的粉尘严重破坏大气环境并威胁着人类的健康,我国对于粉尘的治理已经非常重视,并将节能环保行业列为国家的七大战略新兴产业之首,在“十二五”期间,烟气除尘行业将会面临重大发展机遇和严峻的挑战。因此,在以后的工作中,当地政府及生产企业应转变思路,加强环境保护意识,对燃煤锅炉脱硫除尘技术的发展提供支持,减少烟尘对大气环境的污染,造福子孙后代。
【参考文献】
[1]张秀云,郑继成.国内外烟气脱硫技术综述[J].电站系统工程,2010(04).
[2]张志刚,张艳红.燃煤锅炉新型高效烟气脱硫除尘技术[J].油气田地面工程,2013,03(04).
[3]忠,陶秋根.湿式电除尘器在工程中的应用[J].电力勘测设计,2012(03).
关键词:大气污染物; 烟气脱硫;技术
中图分类号:TF741.344文献标识码:A 文章编号:
引言:SO2是造成大气污染的主要污染物之一,有效控制工业烟气中SO2是当前刻不容缓的环保课题。占煤炭产量75%的原煤用于直接燃烧,煤燃烧过程中产生严重污染,如烟气中CO2是温室气体,SOx可导致酸雨形成,NOX也是引起酸雨元凶之一,同时在一定条件下还可破坏臭氧层以及产生光化学烟雾等。总之燃煤产生的烟气是造成中国生态环境破坏的最大污染源之一。
大气污染物的危害
大气污染物主要是通过呼吸道进入人体对人体健康造成危害的。其中对人体健康易造成严重危害的污染物包括烟尘、二氧化硫、氮氧化物、CO以及氯气,他们危害人的机理如下:
烟尘的危害主要是在呼吸系统各部位上沉积,这是构成或加重人类呼吸疾病的重要原因。烟尘还是细菌等微生物依附之物 。二氧化硫易溶于水形成亚硫酸刺鼻粘膜和鼻粘膜,具有腐蚀性。对人的结膜和上呼吸道粘膜具有强烈刺激。常见的氮氧化物以NO和二氧化氮为主。他们都能刺激和损害呼吸系统,氮氧化物侵入肺脏伸出的肺毛细血管,引起肺水肿等。NO还易与血红蛋白结合,形成亚硝基血红蛋白,使使血红蛋白失去输氧能力。吸入过量的CO会消弱血红蛋白向人体各组织输送氧的能力,导致缺氧氯气对上呼吸道和眼睛会造成有害的影响,它会溶解在粘膜所含的水分里,生成次氯酸和盐酸,次氯酸使组织受到强烈氧化,盐酸刺激粘膜发生炎性肿胀,大量分泌粘液,造成呼吸困难。
二、烟气脱硫技术进展
目前,烟气脱硫技术根据不同的划分方法可以分为多种方法;其中最常用的是根据操作过程的物相不同,脱硫方法可分为湿法、干法和半干法。
2.1 湿法烟气脱硫技术
湿法烟气脱硫湿法烟气脱硫是用水或钙盐溶液作吸收剂吸收烟气SOx 的方法,一般钙硫比为1 时,脱硫效率可以达到90 % ,缺点是须建立水循环系统,防腐、烟气脱水问题突出。如氨法就是用氨(NH3?H2O) 为吸收剂吸收烟气中的SO2 ,其湿灰(中间产物) 为亚硫酸铵(NH4 ) 2SO3 和亚硫酸氢铵NH4HSO3。采用不同方法处理湿灰,还可回收亚硫酸铵(NH4)2SO3、石膏CaSO4?2H2O和单体硫S等副产物。由于回收系统工艺复杂、投资高等因素80%湿灰采用经济的抛弃法。常用的湿法烟气脱硫技术有间接的石灰石-石膏法、石灰石-石膏法、柠檬吸收法等。
(1) 间接石灰石-石膏法:
常见的间接石灰石-石膏法有:钠碱双碱法、碱性硫酸铝法和稀硫酸吸收法等。原理:钠碱、碱性氧化铝(Al2O3・nH2O)或稀硫酸(H2SO4)吸收SO2,生成的吸收液与石灰石反应而得以再生,并生成石膏。该法操作简单,二次污染少,无结垢和堵塞问题,脱硫效率高,但是生成的石膏产品质量较差。
(2) 石灰石/石灰-石膏法:
原理:是利用石灰石或石灰浆液吸收烟气中的SO2,生成亚硫酸钙,经分离的亚硫酸钙(CaO3S)可以抛弃,也可以氧化为硫酸钙(CaSO4),以石膏形式回收。是目前世界上技术最成熟、运行状况最稳定的脱硫工艺,脱硫效率达到90%以上。 石灰石/石灰-石膏法:
原理:是利用石灰石或石灰浆液吸收烟气中的SO2,生成亚硫酸钙,经分离的亚硫酸钙(CaO3S)可以抛弃,也可以氧化为硫酸钙(CaSO4),以石膏形式回收。是目前世界上技术最成熟、运行状况最稳定的脱硫工艺,脱硫效率达到90%以上。
(3)柠檬吸收法:
原理:柠檬酸(H3C6H5O7・H2O)溶液具有较好的缓冲性能,当SO2气体通过柠檬酸盐液体时,烟气中的SO2与水中H发生反应生成H2SO3络合物,SO2吸收率在99%以上。这种方法仅适于低浓度SO2烟气,而不适于高浓度SO2气体吸收,应用范围比较窄。
另外,还有海水脱硫法、磷铵复肥法、液相催化法等湿法烟气脱硫技术。
2.2 干法烟气脱硫技术
典型的干法脱硫系统是将脱硫剂(如石灰石、白云石或消石灰)直接喷入炉内。以石灰石为例,在高温下煅烧时,脱硫剂煅烧后形成多孔的氧化钙颗粒,它和烟气中的SO2反应生成硫酸钙,达到脱硫的目的。常用的干法烟气脱硫技术有金属氧化物脱硫法、活性碳吸附法、电子束辐射法等。
(1) 金属氧化物脱硫法:
原理:根据SO2是一种比较活泼的气体的特性,氧化锰(MnO)、氧化锌(ZnO)、氧化铁(Fe3O4) 、氧化铜(CuO)等氧化物对SO2具有较强的吸附性,在常温或低温下,金属氧化物对SO2起吸附作用,高温情况下,金属氧化物与SO2发生化学反应,生成金属盐。然后对吸附物和金属盐通过热分解法、洗涤法等使氧化物再生。这是一种干法脱硫方法,没有污水、废酸,不造成污染,该技术的关键是开发新的吸附剂。
(2) 活性碳吸附法:
原理:SO2被活性碳吸附并被催化氧化为三氧化硫(SO3),再与水反应生成H2SO4,饱和后的活性碳可通过水洗或加热再生,同时生成稀H2SO4或高浓度SO2。可获得副产品H2SO4,液态SO2和单质硫,即可以有效地控制SO2的排放,又可以回收硫资源。该技术经西安交通大学对活性炭进行了改进,开发出成本低、选择吸附性能强的ZL30,ZIA0,进一步完善了活性炭的工艺,使烟气中SO2吸附率达到95.8%,达到国家排放标准。
(3)电子束辐射法:
原理:用高能电子束照射烟气,生成大量的活性物质,将烟气中的SO2和氮氧化物氧化为SO3和二氧化氮(NO2),进一步生成H2SO4和硝酸(NaNO3),并被氨(NH3)或石灰石(CaCO3)吸收剂吸收。
以上几种SO2烟气治理技术目前应用比较广泛的,虽然脱硫率比较高,但是工艺复杂,运行费用高,防污不彻底,造成二次污染等不足,与我国实现经济和环境和谐发展的大方针不相适应,故有必要对新的脱硫技术进行探索和研。
2.3 半干法烟气脱硫技术
半干法脱硫包括半干半湿法脱硫、粉末一颗粒喷动床脱硫、烟道喷射脱硫等。 (1) 半干半湿法:
半干半湿法是介于湿法和干法之间的一种脱硫方法,其脱硫效率和脱硫剂利用率等参数也介于两者之间,该方法主要适用于中小锅炉的烟气治理。这种技术的特点是:投资少、运行费用低,脱硫率虽低于湿法脱硫技术,但仍可达到70%tn,并且腐蚀性小、占地面积少,工艺可靠。
(2) 粉末一颗粒喷动床半千法烟气脱硫法:
技术原理:含SO2的烟气经过预热器进入粉粒喷动床,脱硫剂制成粉末状预先与水混合,以浆料形式从喷动床的顶部连续喷人床内,与喷动粒子充分混合,借助于和热烟气的接触,脱硫与干燥同时进行。脱硫反应后的产物以干态粉末形式从分离器中吹出。这种脱硫技术应用石灰石或消石灰做脱硫剂。具有很高的脱硫率及脱硫剂利用率,而且对环境的影响很小。但进气温度、床内相对湿度、反应温度之间有严格的要求,在浆料的含湿量和反应温度控制不当时,会有脱硫剂粘壁现象发生。
(3) 烟道喷射半干法烟气脱硫:
该方法利用锅炉与除尘器之间的烟道作为反应器进行脱硫,不需要另外加吸收容器,使工艺投资大大降低,操作简单,需场地较小,适合于在我国开发应用。半干法烟道喷射烟气脱硫即往烟道中喷人吸收剂浆液,浆滴边蒸发边反应,反应产物以干态粉末出烟道。
2.3.1半干法烟气脱硫原理
半干法烟气脱硫的反应机理涉及传热、传质及化学反应,主要包括:(1)反应物SO2从主流气体向颗粒表面的气相传质;(2)颗粒表面对SO2的吸收溶解,形成HSO3和SO32-离子;(3)Ca(OH) 2颗粒在液相中溶解;(4)钙与硫的液相反应,亚硫酸盐的析出。
从上可以看出,要控制烟气脱硫的效果就要从石灰的颗粒度、石灰浆液的pH值、石灰浆液与烟气的液气比、钙硫比、石灰浆液与烟气的接触时间、烟气中的含氧量着手。
三、结语 目前我国燃煤众多,烟气脱硫治理难度大、存在问题多及造成污染严重,成为我国当今令人关注的热点之一。SO2是造成大气污染的主要污染物之一,有效控制工业烟气中SO2是当前刻不容缓的环保。
参考文献:
[1] 安恩科1 湿法脱硫问题的探讨[J ]1 环境工程,2001 ,19(2) :25 261.
[关键词]电厂;烟气脱硫脱硝;氮氧化物;二氧化硫
中图分类号:X701.3;TM621 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)09-0388-01
1 电厂烟气脱硫脱硝的原理和方法
1.1 电厂烟气脱硫的原理和方法
为实现燃煤电厂SO2的污染控制目标,各国研究人员已经研发出很多燃煤锅炉控制SO2技术,具体如表1所示:
1.2 电厂烟气脱硝的原理和方法
第一,SCR工艺。作为目前我国燃煤电厂广泛采用的烟气脱硝工艺,SCR是将还原剂NH3喷入锅炉省煤器下游300~400℃的烟道内,在催化剂作用下将烟气中NOx还原为H2O和N2。第二,SNCR工艺。SNCR工艺是利用机械师喷枪将氨基还原剂(如氨水、尿素等)溶液雾化成液滴喷入炉膛,热解生成气态NH3,在950~1050℃的温度区域和没有催化剂的条件下,NH3和烟气中的NOx发生选择性非催化还原反应,NOx被还原为H2O和N2。其主要反应为:
①以尿素为还原剂时的反应如下:
CO(NH2)22NH2+CO
NH2+NOxH2O+N2
O+NOxN2+CO2
②以氨为还原剂时的反应为:NH3+NOxH2O+N2。
③如果炉膛内的温度超过反应温度窗口时,NH3会被氧化为NOx,其反应为:NH3+O2NOx+H2O。
第三,SNCR-SCR工艺。SNCR-SCR工艺综合了SCR工艺和SNCR工艺的优点,其具有两个反应区(SNCR反应区和SCR反应区),首先在炉膛中的SNCR反应区(第一反应区)内进行初步脱氨,然后SNCR反应区中没有消耗完的NH3作为下游SCR的还原剂,在SCR反应区(第二反应区)中进行进一步脱氨。理论上,SNCR反应区在脱除部分NOx的同时会为后面的催化法脱硝提供所需的氨,但是控制好氨的分布以适应NOx的分布改变却十分困难,因此通常SNCR-SCR工艺需要在SCR反应器中安装一个辅助氨喷射系统,准确地试验和调节辅助氨喷射来改善氨在反应器中的分布。
2 烟气脱硫脱硝技术在燃煤电厂的具体应用
2.1 联合烟气脱硫脱硝技术
联合烟气脱硫脱硝技术是采用湿技术集合高性能石灰石、石膏烟气脱硫系统排除SO2,并结合干技术形式的SCR工艺来排除NOx。联合脱硫脱硝技术是目前燃煤电厂常用的方法,脱硫率≥90%,脱硝率≥80%,达到理想的脱硫脱硝效果。但联合烟气脱硫脱硝技术也有一些固有的缺陷,如在脱硫脱硝过程中会出现设备表面结垢现象,严重影响脱硫脱硝的效率,更有甚者会造成设备的阻塞与腐蚀,不利于设备的正常运行。
2.2 烟气脱硫脱硝一体化技术
联合烟气脱硫脱硝技术虽然脱硫脱硝的效率较高,但需要较高的费用投资,并且运行过程中会产生结垢现象而影响设备的正常运行,为此研究者将目光转向了烟气脱硫脱硝一体化技术。目前烟气脱硫脱硝一体化技术还处于研究阶段,能够达到工业规模应用的不多,其中比较突出的有如下几种:
(1)CuO吸附法
CuO吸附法的原理如下:烟气在进入吸收器之前预先通入适量的NH3,进入吸收器之后烟气中的SO2和吸收剂反应生成CuSO4脱除,之后在NH3的作用下NOx与其发生氧化还原反应变成N2脱除;吸收饱和的吸附剂移入再生器,在还原性气体中进行再生。
CuO吸附法的优点如下:可达到90%以上的脱硫率和75%以上的脱硝率,在吸附温度750 ℃左右时其脱硫脱硝率可达90%以上且有99.9%的除尘率;不产生废渣或废液,无二次污染,副产物可进行硫磺和H2SO4的回收,排放的烟气无需再加热且吸附剂可进行循环再生。但限制该法大规模应用的一个因素,就是吸附剂的稳定性较差,在不断吸收、还原、氧化的过程中CuO的活性逐渐下降甚至失去作用,另外该工艺反应温度较高,加热装置的增加会导致成本的上升。
(2) 脉冲电晕法
脉冲电晕法脱硫脱硝的反应机理如下:通过交直流叠加电源加到放电电极上,产生高压脉冲电晕放电,使得烟气分子突然获得巨大的能量,获得常温下的非平衡等离子体。这些等离子体里面含有大量的高能离子、电子、激发态粒子,这些活性粒子使被电晕放电一同激活的SO2、NO分子经过一系列复杂的电化学反应被氧化且与烟气中的水形成相应的酸。酸与添加的氨形成(NH3)2SO4和NH3NO3,收集之后处理加工成化肥。
脉冲电晕法脱硫脱硝能够在单一过程内一体脱除SO2和NOx,并且副产物可以做肥料,但缺陷是副产物以微粒的形式存在而导致收集困难,并且该法需要消耗较高的能量。
(3)炭基催化法
常用的炭基材料一般有活性炭、活性焦、活性炭纤维等,它们都是孔隙结构丰富、比表面积大、具有良好吸附性的材料。炭基催化法脱硫脱硝的工艺流程如下:烟气经过冷却系统降温后从底部进入吸收塔向上运动,吸收塔内的活性炭自上而下运动;烟气中的SO2被氧化成SO3进而生成硫酸气溶胶吸附在活性炭的空隙中,添加NH3后,烟气中的NOx在催化还原的作用下转化为N2和H2O脱除;活性炭进入解吸塔,在约400 ℃时进行再生,产出25%-30%的的SO2气体,生成的SO2气体可以将其加工成液态SO2、H2SO4或单质S进行回收利用;再生的活性焦也可以进行重复利用,既降低了烟气脱硫脱硝的成本,又可以有效地实现S的资源化利用。
炭基催化法脱硫脱硝可以有效回收烟气中的S,运行操作简单且不需要加热装置,在脱硫脱硝的同时还有去除烟尘和重金属污染物的功效,属于深度烟气净化技术,因此非常值得大力推广。
3 讨论
对于燃煤电厂而言,SO2和NOx是在大气环境中形成的主要污染物,也是产生光化学烟雾和温室效应的最根本原因,因此火电厂烟气治理中非常重视脱硫脱硝技术的应用。在燃煤电厂中,由于脱硫、脱硝装置投资巨大,分别减少会造成很大的资金浪费,因此未来烟气脱硫脱硝一体化技术将是研究工作的重点之一,对我国控制大气污染、改善大气质量具有十分重要的意义。
参考文献
[1] 叶蔚,蔚焦厦.电厂烟气脱硫脱硝技术研究分析[J].军民两用技术与产品,2015(8).
关键词:烟气;脱硫脱硝除尘;一体化技术
中图分类号:TU723.3文献标识码:A
随着当前工业化的快速发展,大气环境受到了比较严重的污染,比如二氧化硫和氮氧化物已经成为主要污染物。而烟气脱硫与其他脱硫方法有所不同,具有大规模商业化的性质,是控制酸雨和二氧化硫污染比较重要的技术手段措施。随着社会技术的进步,烟气脱硫脱硝技术也不断更新发展。但是在以煤炭为主要原料的企业中,在很大程度上就会增加额外的成本,很容易使企业背负比较沉重的经济负担。因此,要不断引进先进技术,积累经验教训,不断降低企业的投资成本,保证脱硫脱硝一体化技术良性运行。
一、传统的脱硫脱硝一体化技术
就目前而言,使用比较普遍的延期脱硫除尘技术主要包括以下几种技术:石灰石——湿法,这种方法具有不少的优点,原料价格比较便宜,脱硫率比较高,占有的市场份额比较高,但是投资成本比较高,很容易形成二次污染,需要得到比较好的维护;旋转喷雾半干法,与第一种方法相比,投资成本较低,最终的产物为烟硫酸钙;炉内喷钙增湿活化法,脱硫率比较高,相应的投资成本比较低,产物也是亚硫酸钙,但是很容易产生炉内的结渣;海水烟气脱硫法,施工工艺比较简单,脱硫率很高,整个系统在运行过程中安全可靠,同时投资成本比较低,但是海水烟气脱硫技术需要设置在海边,而且海水温度比较低,溶解氧的程度较高。氨法烟气脱硫法,主要以合成氨为原料,需要建立在化肥厂附近,产物主要包括氨硫等;简易湿式脱硝除尘一体化技术,脱硫脱硝率比较低,但是投资造价比较低,脱硫的主要原料为烧碱或者废碱等,需要建立在有废碱液排放工厂附近,在进行有效中和后,然后把产生的废水输送到污水处理厂。
二、原理分析
在进行脱硫脱硝过程中,主要考虑到原料、产物以及钙硫比等。首先,随着社会经济和技术的快速发展,大量的新兴产业不断崛起,许多旧的产业也不断退出市场。在烟气脱硫项目在建设过程中,需要投入比较大的投资,如果其中的工艺和原料过度依赖于化肥厂等,就会受到很大的限制,很有可能不能保证正常运转,很难取得比较良好的社会效益、经济效益和生态效益。在实际的运行过程中,石灰石和石灰作为中和剂的烟气脱硫技术得到了最为广泛的认同和应用,但是石灰石——石膏烟气脱硫技术需要将石灰石粉磨至200到300目,因此还需要建立一座粉磨站,这样不仅会增加企业的项目投资造价的成本,还会导致噪声粉尘污染,另外,脱硫的产物和反应物混在一起,在一定程度上提高了钙硫比,同时在也增加了其中运行的费用。如果采用烟气脱硫脱硝除尘一体技术,就可以在同一个装置内完成,这样就可以利用简单的设备,降低投资成本和运行费用,大大增加了企业的经济效益,还可以保护环境,防止污染。
其次,采用湿法脱硫,脱硫率比较高,主要产物包括硫酸钙和亚硫酸钙的混合物,这种中和产物二次利用可能性比较低,但要做好回收和维护工作,一旦中和产物的亚硫酸钙流到河湖中,具有比较强的还原性,在很大程度上会损耗掉水中的氧气,导致水中生物大量死亡。另一方面,由于这种物质溶解速度比较慢,会长时间的存留在水中,就会严重破坏整个水体环境,产生极为恶劣的影响。因此,在排放中和产物中,要清除其中有害杂质。
最后,钙硫比例的控制同样不能忽视,当硫钙比接近1的时候,才有可能保证最大限度的经济运行。就目前而言,湿法脱硫的方法很容易把剩余的反应物与脱硫的产物无法有效分离,这样很难实现理想中的钙硫比。因此,把反应物以颗粒状态存在就会有效解决这个问题,整个投资的资金和成本也会相应减少,提高企业的经济运行效益。
因此,在实际的运行过程中,比较理想的烟气脱硫技术应该保证脱硫率在90%以上,其中中和剂为石灰石,钙硫比要达到或者接近1,最终的产物中不能含有亚硫酸钙等杂志,才能真正降低成本,防止二次污染,实现全线的自动控制,要尽量减少对周边企业的依赖性,有效利用烟气余热。这是一种比较理想的烟气脱硫技术模式,却很难真正实现,主要原因主要包括以下几个方面:在脱硫过程中,石灰石颗粒在脱硫过程中会迅速溶解,但PH必须小于4,与此同时,CaCO3的溶解物在PH小于4的情况下,对二氧化硫就会丧失吸收能力。在二氧化硫溶于水后,就会生成亚硫酸和硫酸,与石灰石发生化学反应后,就会生成亚硫酸钙和硫酸钙,同时会依附于石灰石颗粒的表面,堆积就会越来越多,在很大程度上阻碍反应继续进行下去。另外,硫酸钙和亚硫酸钙都属于吸收产物,其中硫酸钙析出同时不产生亚硫酸钙是比较有难的。以上问题能否有效的解决,成为烟气脱硫技术工艺能够达到预期目标以及保证整个项目装置有效安全稳定运行的关键。
三、烟气脱硫脱硝除尘技术分析
烟气脱硫脱硝除尘一体化技术就是通过烟水混合器,有效利用二次喷射的原理把产生的烟吸收到水中,然后在溶解器把烟和水进行均匀的混合溶解,使烟气中的颗粒在水的作用下,进行沉淀,同时把有害气体溶解在水中,有效清除二氧化硫、氮氧化物以及粉尘等有害物质,这种技术除尘效率、脱硫率和脱硝率都比较高,比较适用于燃煤、燃气、燃油等工业窑炉的净化工程,具有成本较低、性能较高以及寿命比较长的特点。
总的来说,整个系统结构简单,使用的设备比较少。主要包括烟水混合器、均匀溶解器、水泵以及水池;另一方面,适用于多种工艺流程:废物丢弃、石膏回收以及化肥回收等。
在进行烟气脱硫脱硝除尘过程中,要采取一定的防腐措施,做好溶液的配置工作。溶液配置要呈碱性,要把溶液均匀的加入水池的循环液中,保证PH值在8到9之间,就可以使碱溶液中的碱和烟气的二氧化硫等酸性氧化物,在经过充分的化学反应后形成盐。因此,溶液要保持一定的弱碱性,降低腐蚀性。要采用耐碱和耐酸的材料,主要包括不锈钢、陶瓷以及耐火材料。另外,还要对溶液中的PH值进行随时的监控和监测,保证万无一失。
在设置废物排出系统过程中,沉淀池要进行圆形的设计,把底部设置成漏斗形状,同时还要安装沉淀物收集器,保证浓度比较大的浆液集中在漏斗内,然后用泥浆泵将浆液抽出,对于产生的废水澄清后,可以进行循环利用。其中丢弃物可以应用在建筑材料中,石膏主要用于工业。
在使用脱硫脱硝除尘一体化技术后,除尘率可以达到100%,脱硫率在97%以上,脱硝率在90%以上,同时把二氧化硫转化为石膏。
石膏法的工艺流程图
与此同时,要做好脱硝工作,就是采取有效措施对氮氧化物,主要要一氧化氮和二氧化氮。其中一氧化氮属于惰性氧化物,虽然溶于水,但不能生成含氮的含氧酸,在常温条件下可以与氧发生反应,生成二氧化氮。二氧化氮是一种强氧化剂,可以把二氧化硫转化成三氧化硫,二氧化氮在溶于水后,生成硝酸和亚硝酸。
脱硝的方法主要包括干法和湿法,在通常条件下,干法脱硝率在80%左右,同时成本比较高。因此,可以采用湿法脱硝。由于一氧化氮和二氧化氮都溶于水,可以采用还原的方法还原氮气,还原剂为亚硫酸铵。如果氮氧化物不能够全部被还原,剩余的部分就可以变成亚硝酸铵和硫酸铵被分解出来做成化肥。
就目前而言,脱硫脱硝一体化技术工艺已经成为控制烟气污染的重点和热点,虽然有的企业已经开始使用,但是较高的成本限制了大规模的使用,因此,要不断开发新技术和新工艺,不断降低投资成本和运行费,不断提高脱硫脱硝的效率。
四、结论
综上所述,烟气脱硫脱硝除尘一体化技术在清理二氧化硫以及氮氧化物,治理空气污染方面发挥了重要的作用,具有高效、节能、经济以及环保的特点,能够有效促进企业的可持续发展。
参考文献:
[1] 徐娇霞,丁明,葛巍.玻璃窑炉烟气除尘、脱硝一体化技术[A]. 2011年全球玻璃科学技术年会会议摘要[C]. 2011
[2] 沙乖凤.燃煤烟气脱硫脱硝技术研究进展[J]. 化学研究. 2013(03)
[3] 樊响,殷旭.烧结烟气脱硫脱硝一体化技术分析[A]. 2013年全国烧结烟气综合治理技术研讨会论文集[C]. 2013
[4] 黄昆明,李江荣,岑望来,李立松,李新,尹华强.燃煤烟气脱硫脱硝技术研究[A]. 2013年火电厂污染物净化与绿色能源技术研讨会暨环保技术与装备专业委员会换届(第三届)会议论文集[C]. 2013
关键词:燃煤电厂;烟气治理;策略;脱硫脱硝
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2015.21.123
0 引言
21世纪,人们发展经济的愿望越来越迫切,在工业方面投入的精力也越来越多,工业的发展加大了化石燃料的使用量,这就导致因化石燃料燃烧所产生的污染也越来越严重。在化石燃料使用的过程中,会产生大量的二氧化硫和氮氧化物,前者会导致酸雨形成,而后者则会造成光化学烟雾,不仅会严重的影响人类的生存环境,更对给人类的生产、生活甚至是经济的发展带来巨大的损失。因此采取有效的措施,降低燃煤电厂烟气排放是非常重要的。
1 燃煤电厂烟气的危害分析
燃煤电厂的工作需要消耗大量的煤炭,煤炭燃烧会产生大量的烟气,而这些烟气中包含了大量的二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物、二氧化硫等成分,这就必然会破坏大气平衡,继而造成大气、环境污染。虽然不同的燃煤电厂所使用的设备、煤炭种类等不一定相同,因此排出的烟气的量也不一定是相同的,但是因为燃煤电厂的额定蒸发量大,因此和其他工业生产相比,生产所排放的烟气量明显要高于其他,在排放烟气的时候,会带出大量的热,这就导致烟气周围环境的温度非常的高,燃煤电厂为了避免高温给人带来伤害,就必然会采用高烟囱排烟,烟气抬升又会加大烟气的扩散范围和传输距离,加剧烟气危害。另外燃煤电厂排放的烟气还会对生态环境以及人们的身体健康带来影响,例如,烟尘飘落会导致生长时节的农作物产量下降,二氧化硫更是会腐蚀建筑物和植物,严重影响人类的健康。
2 治理燃煤电厂烟气的方法
首先需要端正燃煤电厂方面的思想认识,让燃煤电厂的所有员工能够意识到烟气的危害,进而能够积极地采取有效的措施,对烟气进行治理,并最终实现保护生态环境,提高人们生活环境质量的根本目标。燃煤电厂应该以长远的眼光、发展的眼光、全面的眼光解决现阶段存在的烟气污染问题。另外,还要对新的污染源进行控制,在治理污染的同时,节约能源,合理利用能源,提高能源的利用率。其次,引进、推广除尘设备。用现代化的先进仪器,降低烟尘中的有害物质,大力引进国外的先进设备,提高除尘设备的效率。最后,改进现阶段的技术。想要治理燃煤电厂烟气污染,就需要从污染的源头开始做起,燃煤电厂应当充分结合自身的条件,改进现阶段落后的生产技术,用科技推动技术的发展,进而实现能源的高利用率与能源的清洁利用共同发展。
3 烟气脱硫脱硝技术的分析
在解决燃煤电厂烟气污染问题的过程中存在很多的方法,例如在治理二氧化硫问题的时候,人们常常采用烟气脱硫、燃烧脱硫等途径,其中烟气脱硫是大型机组最常采用的脱硫方法。早在上个世纪七十年代,我国就开展了一系列的烟气脱硫研究,研究人员利用化学反应法、催化法、吸收法等研究出了碘活性炭法、亚钠循环法、石灰石―石膏法等。燃烧脱硫改进了燃烧的过程,将燃烧过程分段,利用送风、降温等方法使燃气重复循环,进而降低燃烧过程中产生的硫化合物。现阶段用来完成烟气脱硫的方法很多,总得来说可以分为两种:干法和湿法。从现阶段燃煤电厂对这两种方法的运用情况来说,湿法烟气脱硫装置使用的范围更加的广泛,这种方法的优势非常的明显,但是缺点在于投入的成本也比较大,设备泄露、腐蚀问题出现的概率也比较大。在众多湿法烟气脱硫技术中,最常采用的是石灰石―石膏法,石灰石―石膏法的工作原理是石灰石浆液可以和二氧化硫发生反应,石灰石浆液吸收了二氧化硫,进而完成了脱硫的目的,在这个反应过程中,会产生副产品石膏。与其他脱硫方法相比,石灰石―石膏法的优势有如下两个:第一,以石灰石为脱硫反应的反应物,反应物来源广泛、成本低;第二,石膏副产品不存在严重的二次污染,还可以进行重复使用。
干法烟气脱硫装置的优点在于低能耗、工艺简单,另外因为不存在净化烟气重复加热的情况,可以有效地节约能源,但是缺点在于技术要求较高,操作难度较大,因此在实际的应用中存在较大的局限性。总的来说,现阶段我国的脱硫技术已经得到了比较好的发展,各种新技术应运而生,脱硫设备的配置也已经朝着多元化的方向不断的发展,各种新技术,更使得脱硫的效果取得了让人欣慰的结果。
SNCR 技术或 SCR 技术(选择性非催化还原技术)是现阶段脱硝过程中最常采用的方法,具体的操作方法是在能够实现脱硫反应的温度下加入还原剂,还原烟气中的氮氧化合物,使之变成不存在污染的氮气和水。此反应往往能够取得非常好的效果,但是就反应本身而言,需要还原剂参与反应,且温度较高,这又在一定程度上增加了操作的难度。
4 结束语
虽然现阶段可以用于燃煤电厂脱硫脱硝的技术非常的多,但是很多技术手段还处在不成熟的阶段,需要研究者们进一步改进。脱硫脱硝技术具备极强的实效性,对于解决燃煤电厂烟气污染问题有着非常重大的意义。燃煤电厂想要发展自身,实现稳健长远发展的目标,就需要不断的革新燃烧技术,用新的技术来武装自身,积极的吸收国内外先进经验,完善自身的脱硫脱硝的技术方法。当然,国家也应该有所作为,应该为燃煤企业研究脱硫脱硝技术提供必要的扶持政策与资金支持,继而为燃煤企业的发展提供保障。
参考文献:
[1]洪巧巧.燃煤电厂烟气脱硫脱硝除尘技术生命周期评价[D].浙江大学,2015(01).
关键词:脱硫 废水 FGD
1. 脱硫废水的特点
脱硫废水中的杂质主要来自烟气、脱硫剂(目前湿法脱硫的脱硫剂大多用石灰石)和工艺水。其中,污染成分主要来自烟气,而烟气中的杂质又来源于煤的燃烧。煤中含有包括重金属在内的多种元素,这些元素在燃烧后生成多种化合物,其中气体化合物会随烟气进入脱硫系统,溶解于吸收浆液中。表1为某火电厂脱硫废水中主要杂质及其含量情况。脱硫废水的水质特点如下:
(1)脱硫废水呈弱酸性,PH值一般为4~6,明显低于GB8978-1D996《污水综合排放标准》中PH值为6~9的排放标准。
(2)悬浮物含量高,实验证明,脱硫废水中的悬浮物主要是石膏颗粒、二氧化硅,以及铁、铝的氢氧化物。
(3)脱硫废水中的阳离子为钙、镁等离子,含量极高,铁、铝含量较高,其它重金属离子含量不高,但大多数都超过了GB8978-1D996《污水综合排放标准》中规定的排放指标。
(4)脱硫废水中的阴离子主要有Cl-、SO42-、SO32-、F-等。
(5)化学好氧量与通常的废水不同,在脱硫废水中,形成化学耗氧量的主要因素不是有机物,而是还原态的无机物连二硫酸盐。
2. 化学法处理FGD废水的研究
脱硫废水的处理,目前主要集中在中和废水的PH值,降低第一类污染物和一些重金属离子的浓度,使之达标排放。为此,国内外电厂均主要以化学处理为主,脱硫废水处理系统主要分为废水处理系统和污泥处理系统,其中废水处理系统又分为中和、沉降、絮凝、浓缩澄清几个工序。
(1)中和:废水处理的第一道工序就是中和,即在脱硫废水进入中和箱的同时加入一定量的5%的石灰乳溶液,将废水的PH值提高至9.0以上,使大多数重金属离子在碱性环境中生成难溶的氢氧化物沉淀。
(2)沉降:脱硫废水中加入石灰乳后,当PH为9.0~9.5时,大多数重金属离子均形成了难溶的氢氧化物;同时,石灰乳中的Ca2+还能与废水中的部分F-反应,生成难溶的CaF2,达到除氟的作用;经中和处理后的废水中Cd2+、Hg2+含量仍然超标,所以在沉降箱中加入有机硫化物(TMT15),使其与残余的离子态的Cd2+、Hg2+反应形成难溶的硫化物沉积下来。
(3)絮凝:脱硫废水中的悬浮物含量较大,设计值为6000~12000mg/L,其中主要含有石膏颗粒、SiO2、Al和Fe的氢氧化物。采用絮凝方法使胶体颗粒和悬浮物颗粒发生凝聚和聚集,从液相中分离出来,是一种降低悬浮物的有效方法。所以在絮凝箱中加入絮凝剂FeClSO4,使废水中的细小颗粒凝聚成大颗粒而沉积下来。在澄清池入口中心管处加入阴离子混凝剂PAM来进一步强化颗粒的长大过程,使细小的絮凝物慢慢变成粗大结实、更易沉积的絮凝体。
(4)浓缩澄清:絮凝后的废水从反应池溢流进入装有搅拌器的澄清池中,絮凝物沉积在底部浓缩成污泥,上部则为处理出水。大部分污泥经污泥泵排到板框式压滤机,小部分污泥作为接触污泥返回中和反应箱,提供沉淀所需的晶核。上部出水溢流到出水箱,出水箱设置了监测出水PH和浊度的在线监测仪表,如果PH和浊度达到排水设计标准,则通过出水泵外排,否则将加酸调节PH或将其送回中和箱继续处理,直到合格为止。
该法处理后的脱硫废水,出水水质能达到国家环保总局制定的《污水综合排放标准》,且该法运行稳定,操作较简单,已经在我国的脱硫废水处理中得到应用,但该法抗冲击负荷能力比较差,水质变化波动大时,处理效果变差;且会产生大量的污泥,这些污泥的处理费用也比较高,如不处理,又将带来二次污染等问题[3]。
3. 化学-微滤法处理FGD废水的研究
废水在进入原水池后,由提升水泵提升至反应器,到达高水位时结束进水,投药泵与提升水泵同步启动,加入配比好的碱和硫化物,使混合液的PH和硫化物含量达到要求的值,药剂投加在进水结束前完成。此时反应器内发生相应的中和、硫化物沉淀反应,过一段时间后开始出水,出水采用间隙的方式,当到达低水位时停止出水,这时提升水泵与加药泵启动,开始下一个周期。装置的运行由可编程序控制器(PLC)控制。
该工艺采用连续曝气,其主要作用是代替化学法中的搅拌作用,维持反应溶液的扰动,为化学物质与重金属离子提供充分的接触机会,同时形成气—液两相流,缓解膜附近的浓差极化,去除膜表面附着的泥饼层,减小膜污染。曝气量是根据气水比来确定[4]。该工艺对废水中的每一种金属都能很好的去除,效果明显比化学法要好。尤其对浊度的去除,处理后的指标达到国家饮用水标准。同时在改变进水的重金属浓度条件下,处理效果仍然很好,说明系统的抗冲击能力比较强。
4. 化学法与化学沉淀—微滤法处理FGD废水比较分析
(1)去除效果的比较:化学—微滤工艺明显优越于化学法工艺。
(2)经济评价:化学—微滤工艺是在化学工艺的基础上发展起来的,用微滤膜过滤代替化学法中的混凝沉淀,以达到去除沉淀颗粒的目的,因此实际运行时前者可以省去混凝剂的费用,但增加了微滤膜的费用;化学—微滤一体化工艺只需一个反应器,比化学法节省两个反应器的费用;在实际运行时前者的能耗比后者的大。总体来说使用化学—微滤工艺的费用比化学法工艺更高。
(3)便捷程度:化学—微滤工艺占地小,自控程度强,易于操作,但运行过程中会造成膜的污染,需定期清洗。
5.结论
随着我国火电建设力度的加大和环保要求的提高,火力发电厂烟气排放中二氧化硫的整治工作也将更加深入,湿法脱硫工艺将在火力发电厂中广泛采用,因此脱硫废水处理系统也将在火力发电厂中大量使用。但是现阶段脱硫废水处理在国内还处在试验摸索阶段,在脱硫废水处理的研究、设计和生产等方面与国外相比,还存在很多不足,希望本文有借鉴意义。
参考文献
[1] 马新灵,邓德兵,向军等.燃煤电厂烟气脱硫研究进展[J].华中电力,2002,15(6):69-72.
[2]许涛,张岗,高翔.大型燃煤发电厂锅炉烟气脱硫技术[J].湖北电力,2003,27(1):23-25.
[3]Lefers, J.B.Broeke, W.F.van den, Venderbosch, H.W.Niet, J.de and A. Kettelarij Heavy Metal Removal from Waster Water from Wet Lime(stone)-Gypsum Flue Gas Desulfurization Plants. Water Research,1987 21(11):1345~1354.