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烟气脱硫技术应用与展望

2018-07-12 14:20:39来源:电力化学技术创新战略联盟浏览:评论:0

  结合我国火电厂脱硫技术现状,简要介绍了几种火电厂燃煤烟气脱硫技术的发展状况及其各自的特点,并对脱硫技术的工艺选择进行了总结,对发展前景进行了展望。

  1引言

  随着社会和经济的迅速发展,环境污染问题日益突显,严重危害人们的身心健康,影响社会的可持续发展,逐渐成为威胁生存和发展的重大社会问题。目前,我国的空气污染较为严重,主要污染物为二氧化硫和烟尘,二氧化硫排放量约为百分之六十到七十,其中大部分来自于火电厂燃煤过程。因此,发展低成本、高效率的脱硫技术成为发电企业的重中之重。近年来,我国紧抓烟气脱硫工作并取得了重大进展,先后从国外引进了各种类型的烟气脱硫技术,并已投入运行。

  2我国现有的脱硫技术

  2.1石灰石一石膏湿法脱硫技术

  基本原理为烟气首先进入电除尘器除去粉尘,再进入换热器冷却,最后进入吸收塔,在向上流动的过程中SO2与吸收剂发生化学反应,生成CaSO3。洁净烟气在换热器中加热以后排放,CaSO3与氧气发生反应生成石膏。

  此技术具有处理烟气量大、脱硫效率高、脱硫所需原料分布广泛、价格便宜、煤种适应性好且脱硫装置的运行不影响锅炉性能的优点,除此以外脱硫产物(石膏)还能够作为水泥生产的原料,具有广阔的应用前景。同时,也存在易堵塞、结垢、硫酸钙腐蚀和机械故障等问题,而且能源消耗较大,需要处理废水,投资运行费用较高。

  2.2.喷雾干燥法脱硫技术

  喷雾干燥法的基本原理是用石灰浆作脱硫剂,将石灰浆水溶液用雾化器喷入吸收塔内,石灰浆以极细的雾滴与烟气中的SO2接触并发生化学反应,生成亚硫酸钙和硫酸钙,利用烟气中的热量使雾滴的水分汽化,干燥后的粉末被脱硫后的烟气带走。

  喷雾干燥法不仅能够脱除SO2,而且对SO2和Cl-的脱除率也较高,一般可达到95%。该方法没有废水产生,无需废水处理设施。干燥塔内运行温度比饱和温度高,净化后的烟气无需再热设备,其能耗仅为湿法脱硫工艺的一半,在中、小型电厂中应用较多。

  喷雾干燥法通常会引入石灰,一定程度上影响了脱硫产物的综合利用,运行成本较高。同时,此方法还存在雾化喷嘴易堵塞磨损、固态物易沉积、、浆池、料箱和管道易结垢、除尘设备易引起局部腐蚀的缺陷,导致脱硫剂的利用率较低,通常只有45%一55%。

  2.3.海水烟气脱硫技术

  天然海水含有大量的碱性可溶性盐,自然碱度通常为1.2~2.5mol/L,具有天然的酸碱缓冲能力和吸收SO2的能力。

  基本原理为冷却后的烟气进入吸收塔,与海水在塔板上逆向接触去除SO2。清洁烟气经除雾后排放,吸收了SO2的海水进入曝气池进行曝气处理,待水质充分恢复后返回大海。

  海水脱硫工艺比较适合于燃烧中低硫煤的沿海电厂,其工艺比较简单,投资及运行费用较低,不存在废弃物处理问题,且脱硫效率较高。

  2.4.脉冲电晕放电等离子体烟气脱硫脱硝技术

  基本原理为将脉冲电源产生的高电压脉冲加在反应器电极上,使其产生强电场,部分烟气分子在强电场作用下发生电离作用产生电子,电子在强电场的加速下获得能量成为高能电子,高能电子可以激活、裂解、电离其他烟气分子,进而产生OH-、O2、H20等多种活性粒子和自由基。在反应器里,烟气中的SO2、NOX被氧化为高阶氧化物SO3,与烟气中的H20发生化学反应生成H2SO4,在有NH3或其他中和物注入情况下,生成(NH4)2SO4的气溶胶。

  该工艺具有装置简单、运行成本低、有害污染物清除彻底、不产生二次污染等优点,不仅可以脱硫脱硝,同时还能够除尘,副产物本身就是很好的化肥。该技术未能广泛应用最大的问题在于能耗较高。

  2.5.湿法烟气脱硫除尘一体化净化技术

  湿法除尘的基本原理是创造烟气与水接触的机会,在水中加入脱硫剂,那么除尘同时又能脱硫。湿式除尘机理可归纳为以下几点:利用惯性、布朗运动、表面张力和重力作用使尘粒被液滴、液膜截留、粘附;尘粒增湿相互凝聚,蒸汽以尘为凝结核凝结,增强尘料的凝聚性,强化上述除尘作用;热泳力、静电力使尘粒在液面上聚集而除去。

  烟气与水或洗涤液接触的方式主要有以下几种:利用雾化器把含有脱硫剂的洗涤液雾化成细小液滴,喷洒到烟气中,如喷雾室烟气洗涤器,让烟气通过吸收液层,烟气以气泡形式与吸收液接触,即烟气洗涤,利用此原理的装置目前开发应用的较多,如流化床烟气净化器、湍球塔烟气净化器、水浴式烟气净化器等。利用惯性作用使烟气与水膜接触,如旋风水膜除尘器、文丘里水膜除尘器等。利用静电力使烟气中的尘粒与液膜接触,如静电水膜除尘器。

  2.6.电子束氨法烟气脱硫脱硝工业化技术脱硫

  电子束氨法烟气脱硫脱硝是一种利用高能电子束辐照烟气,将烟气中的二氧化硫和氮氧化物转化成硫酸铵和硝酸铵的烟气脱硫脱硝技术。基本原理是经过净化的烟气首先进入冷却塔调节温度和湿度,然后进入反应器,遇到电子束辐照产生多种活性基团,烟气中的SO2和NOX被这些活性基团氧化,形成相应的酸,酸再与氨反应,生成硫酸氨和硝酸氨微粒。

  该工艺流程简单,投资不到湿法脱硫工艺的70%,能够高效率脱除烟气中的SO2,装置运行操作简便、负荷跟踪能力强;该技术有充分挖掘电子束辐照烟气脱硫脱硝技术的潜力,具有投资及运行费用低、运行维护简便、可靠性高、副产物是有用的氨料、无二次污染等优点,具有很大的应用空间。

  3脱硫工艺的选择原则

  控制火电厂SO2排放方法众多,各种脱硫工艺工程投资及其脱硫效率各不相同,一般可根据以下几个方面综合考虑选择何种工艺:

  (1)SO2排放浓度和排放量须满足国家和当地政府的环保要求;

  (2)脱硫工艺要适用于工程已确定的煤种条件,并考虑燃煤硫分等在一定范围内变动的可能性;

  (3)脱硫工艺要技术成熟、设备运行可靠,并有较多成功的运行业绩;

  (4)脱硫装置应布置合理,特别是老机组增设脱硫装置其占地面积应尽可能小;

  (5)吸收剂要有稳定可靠的来源且价格合理;

  (6)脱硫剂、水和能源等消耗少,尽量减少运行费用;

  (7)脱硫副产物、脱硫工艺产生的废水应能合理地利用或处置。

 

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