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電廠煙氣除塵脫硫設計探究

2016年09月29日字體:
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  目前燃煤電廠排放的煙氣除塵與脫硫多是分開設計和運行的,一體化設計的較少。除塵設備多采用電除塵器和布袋除塵器,這些設施除塵效率很高,但脫硫效果較差,二氧化硫排放不達標。脫硫工藝主要采用雙堿法和氨水法的濕法脫硫技術,石灰石一石膏濕法脫硫工藝是目前世界上應用最多、最為成熟的技術,但石灰石一石膏法脫硫技術工程投資大、運行成本高、設備和管路系統易磨損和堵塞,對于中小型鍋爐和窯爐不合適。
  一、電廠煙氣除塵脫硫的重要性
  環境保護是我國的一項基本國策,隨著我國環境保護法律、法規的不斷完善和各行業技術進步的加快,人民對環境保護的呼聲越來越高。我國電廠工業的不斷發展和GDP的增長。使我國面臨越來越大的環境壓力,環境治理跟不上,我國將重復走西方發達國家走過的先污染后治理的工化業老路,對此,國家對環境保護的力度越來越大。環境保護力度跟不上,將會對周圍的生態造成很大的破壞,采用潔凈煤化工技術,發展循環經濟,最大限度地實現資源回收再利用,變廢為寶是企業增加效益的根本所在。這與國家大力提倡的發展循環經濟模式是相一致的。
  二、濕式除塵脫硫—體化設計
  濕式除塵脫硫一體化主要由除塵脫硫系統、防結露系統、補水系統、循環及排污水系統、石灰漿制備系統和控制系統組成。
  煙氣除塵脫硫系統除塵的基本原理是采用兩級除塵裝置除去煙氣中的粉塵污染物。一級除塵利用除塵脫硫塔中形成向下運動的水膜與向上運動的含塵煙氣相互碰撞、攔截和凝集等作用來對灰塵洗滌而進行除塵;二級除塵采用文丘里管中小離心噴嘴形成水膜與含塵細小液滴絕熱膨脹作用形成大液滴而進行除塵。從文丘里管流出的煙氣進入現有的捕滴器,捕滴器不僅可除去煙氣中的部分水分,而且還可以對煙氣中剩余的含灰水滴進行除塵,整個除塵系統的除塵效率為99.6%。
  防結露系統是為防止冬季環境溫度低時,造成系統煙溫偏低而引起引風機內結露而設置的。該系統由兩部分組成,其一是從鍋爐尾部煙道引出旁路煙道,經陶瓷多管除塵器后,將部分煙氣引入捕滴器出口、引風機入口煙道中;其二是從空氣預熱器引熱風直接到引風機入口煙道,以提高引風機人口煙氣溫度,防止煙氣結露,這兩種措施將根據環境溫度等外界條件的變化情況選擇使用。
  補水系統是為整個系統補充新水的系統,新水由廠區內的除塵水泵提供,分別加入文丘里內噴嘴、除塵脫硫塔下部和消化槽,洗滌除塵后的灰水進入脫硫除塵塔底部,參與一次除塵的灰水循環。循環水系統包括一級沉降池、二級沉降池和循環水泵及管道,捕滴器和文丘里管底部收集的灰水及一級沉降池中的凈水最終均引入二級沉降池中。二級沉降池沉降后的凈水經循環泵再返回到除塵脫硫塔對煙氣進行除塵、脫硫,一級沉降池經底部的夾管閥進行重力排污、二級沉降池底部沉降的泥漿經泥漿泵排入灰溝。
  濕式除塵脫硫一體化系統中的脫硫技術是基于目前成熟的濕法脫硫技術原理開發的簡易脫硫技術。該技術以生石灰或熟石灰為脫硫劑,通過消化配制成石灰漿液加入除塵的循環溶液中,在除塵的同時脫除煙氣中的二氧化硫。該系統包括脫硫劑的運輸與貯存、脫硫劑消化、石灰漿液輸送等系統組成。
  濕式除塵脫硫一體化系統的控制系統采用先進的開發軟件和設備,主要控制除塵系統的補水量,除塵脫硫塔的液位,脫硫系統的循環水pH值,進而保證脫硫效率;同時對影響整個系統操作與運行的各個環節及系統的啟停、事故的判斷與調整進行全面的控制。與采用電除塵和濕法脫硫技術相比,本套濕式除塵脫硫一體化系統總投資僅為前者的1,10左右,這對于大批壽命已經較長、剩余價值不高的中、小機組具有非常良好的經濟技術優勢。
  三、脫奠技術的新發展
  目前,世界上燃煤或燃油電廠所采用的脫硫工藝有數十種之多。按脫硫工藝在生產中所處的部位可分為爐前(燃燒前)脫硫、爐內(燃燒中)脫硫和爐后(燃燒后)脫硫三大類。在已商業化的脫硫技術中,主要采用的方法仍然是煙氣脫硫。其中,石灰石一石灰濕法脫硫技術占主導地位。
  煙氣濕法脫硫技術具有較高的脫硫效率j但占地較大、投資很高,因此,對于老機組的改造和要求降低投資的項目不具有吸引力。在二十世紀70年代,在美國東部的一個電力企業在其一臺運行機組中采用了一種脫硫效率只有25%的脫硫技術,這種技術和原煤清洗技術相結合,使這臺機組能夠滿足新的環保排放標準要求,由于這種技術投資較低,于是便激起了人們對開發研究低投資脫硫技術的熱情。與此同時,美國環保署也不斷地資助一些工業性試驗,來開發針對小機組、老機組的改造、投資成本低的脫硫技術。
  在開發研究的初期,采用的是通過多級低NOX燃燒器向爐內噴鈣進行爐內脫硫的技術,通過在爐膛的不同溫度區域分別設置石灰石噴射口向爐內噴鈣的一系列的研究證明,這種脫硫技術可達到中等的脫硫效率。在經過系列的研究之后,由B&w公司將研究成果在一臺105 Mw機組的鍋爐上進行了工業性試驗,該項目被稱為"石灰石噴射多級燃燒器示范項目(uMB)"。這就是上面提到的爐內噴鈣脫硫技術的雛形。uMB示范項目的試驗成功,以及隨后由美國能源部資助的uMB擴大示范項目的實施,使這一技術得到了很大的發展和提高,并在工業中得到了應用。
  在爐內噴鈣技術的開發研究過程中,伴隨著進行了一系列其他相關技術的試驗研究,其中的部分技術在以后脫硫技術開發研究中被再次使用,并開發研究出了另外幾種吸收劑噴射脫硫技術。這些技術包括:尾部煙道噴鈣脫硫技術、爐內噴鈣一噴霧干燥脫硫技術(uDs)以及sO:、N0x、飛灰綜合清除技術(sNRB)。目前這三種技術尚處在試驗研究階段,由于它們均具有投資成本低的優勢,因此具有廣闊的市場潛力。
  由于石灰石(石灰)噴霧干燥脫硫技術已有多年的商業運行經驗,其投資運行成本比較清楚,雖沒有與濕法脫硫系統進行詳細的對比分析,但業界根據經驗普遍認為噴霧干燥脫硫系統的成本約在濕法脫硫系統的80%一90%之間。
  由于爐內噴鈣噴霧干燥脫硫系統和sNRB系統還處在模化試驗研究階段,目前還不能較準確地知道其將來商業化后的成本費用情況。根據目前掌握的數據資料初步估計爐內噴鈣噴霧干燥脫硫系統的投資費用與噴霧干燥脫硫系統相當,而年運行費用要低于噴霧干燥脫硫系統。而sNRB系統的經濟性目前最不確定,由于該項技術將脫硫、脫硝和除塵三種功能集于一身,因此人們樂觀地估計,在達到同樣效果的前提下,要比分開進行脫硫、脫硝和除塵的經濟性要高。
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