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電廠煙氣除塵脫硫設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)和運(yùn)行的,一體化設(shè)計(jì)的較少。除塵設(shè)備多采用電除塵器和布袋除塵器,這些設(shè)施除塵效率很高,但脫硫效果較差,二氧化硫排放不達(dá)標(biāo)。脫硫工藝主要采用雙堿法和氨水法的濕法脫硫技術(shù),石灰石一石膏濕法脫硫工藝是目前世界上應(yīng)用最多、最為成熟的技術(shù),但石灰石一石膏法脫硫技術(shù)工程投資大、運(yùn)行成本高、設(shè)備和管路系統(tǒng)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(huán)境保護(hù)是我國的一項(xiàng)基本國策,隨著我國環(huán)境保護(hù)法律、法規(guī)的不斷完善和各行業(yè)技術(shù)進(jìn)步的加快,人民對環(huán)境保護(hù)的呼聲越來越高。我國電廠工業(yè)的不斷發(fā)展和GDP的增長。使我國面臨越來越大的環(huán)境壓力,環(huán)境治理跟不上,我國將重復(fù)走西方發(fā)達(dá)國家走過的先污染后治理的工化業(yè)老路,對此,國家對環(huán)境保護(hù)的力度越來越大。環(huán)境保護(hù)力度跟不上,將會對周圍的生態(tài)造成很大的破壞,采用潔凈煤化工技術(shù),發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì),最大限度地實(shí)現(xiàn)資源回收再利用,變廢為寶是企業(yè)增加效益的根本所在。這與國家大力提倡的發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式是相一致的。
  二、濕式除塵脫硫—體化設(shè)計(jì)
  濕式除塵脫硫一體化主要由除塵脫硫系統(tǒng)、防結(jié)露系統(tǒng)、補(bǔ)水系統(tǒng)、循環(huán)及排污水系統(tǒng)、石灰漿制備系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。
  煙氣除塵脫硫系統(tǒng)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(yùn)動的水膜與向上運(yùn)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(jìn)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(xì)小液滴絕熱膨脹作用形成大液滴而進(jìn)行除塵。從文丘里管流出的煙氣進(jìn)入現(xiàn)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(jìn)行除塵,整個(gè)除塵系統(tǒng)的除塵效率為99.6%。
  防結(jié)露系統(tǒng)是為防止冬季環(huán)境溫度低時(shí),造成系統(tǒng)煙溫偏低而引起引風(fēng)機(jī)內(nèi)結(jié)露而設(shè)置的。該系統(tǒng)由兩部分組成,其一是從鍋爐尾部煙道引出旁路煙道,經(jīng)陶瓷多管除塵器后,將部分煙氣引入捕滴器出口、引風(fēng)機(jī)入口煙道中;其二是從空氣預(yù)熱器引熱風(fēng)直接到引風(fēng)機(jī)入口煙道,以提高引風(fēng)機(jī)人口煙氣溫度,防止煙氣結(jié)露,這兩種措施將根據(jù)環(huán)境溫度等外界條件的變化情況選擇使用。
  補(bǔ)水系統(tǒng)是為整個(gè)系統(tǒng)補(bǔ)充新水的系統(tǒng),新水由廠區(qū)內(nèi)的除塵水泵提供,分別加入文丘里內(nèi)噴嘴、除塵脫硫塔下部和消化槽,洗滌除塵后的灰水進(jìn)入脫硫除塵塔底部,參與一次除塵的灰水循環(huán)。循環(huán)水系統(tǒng)包括一級沉降池、二級沉降池和循環(huán)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(jīng)循環(huán)泵再返回到除塵脫硫塔對煙氣進(jìn)行除塵、脫硫,一級沉降池經(jīng)底部的夾管閥進(jìn)行重力排污、二級沉降池底部沉降的泥漿經(jīng)泥漿泵排入灰溝。
  濕式除塵脫硫一體化系統(tǒng)中的脫硫技術(shù)是基于目前成熟的濕法脫硫技術(shù)原理開發(fā)的簡易脫硫技術(shù)。該技術(shù)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(huán)溶液中,在除塵的同時(shí)脫除煙氣中的二氧化硫。該系統(tǒng)包括脫硫劑的運(yùn)輸與貯存、脫硫劑消化、石灰漿液輸送等系統(tǒng)組成。
  濕式除塵脫硫一體化系統(tǒng)的控制系統(tǒng)采用先進(jìn)的開發(fā)軟件和設(shè)備,主要控制除塵系統(tǒng)的補(bǔ)水量,除塵脫硫塔的液位,脫硫系統(tǒng)的循環(huán)水pH值,進(jìn)而保證脫硫效率;同時(shí)對影響整個(gè)系統(tǒng)操作與運(yùn)行的各個(gè)環(huán)節(jié)及系統(tǒng)的啟停、事故的判斷與調(diào)整進(jìn)行全面的控制。與采用電除塵和濕法脫硫技術(shù)相比,本套濕式除塵脫硫一體化系統(tǒng)總投資僅為前者的1,10左右,這對于大批壽命已經(jīng)較長、剩余價(jià)值不高的中、小機(jī)組具有非常良好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)優(yōu)勢。
  三、脫奠技術(shù)的新發(fā)展
  目前,世界上燃煤或燃油電廠所采用的脫硫工藝有數(shù)十種之多。按脫硫工藝在生產(chǎn)中所處的部位可分為爐前(燃燒前)脫硫、爐內(nèi)(燃燒中)脫硫和爐后(燃燒后)脫硫三大類。在已商業(yè)化的脫硫技術(shù)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(shù)占主導(dǎo)地位。
  煙氣濕法脫硫技術(shù)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(jī)組的改造和要求降低投資的項(xiàng)目不具有吸引力。在二十世紀(jì)70年代,在美國東部的一個(gè)電力企業(yè)在其一臺運(yùn)行機(jī)組中采用了一種脫硫效率只有25%的脫硫技術(shù),這種技術(shù)和原煤清洗技術(shù)相結(jié)合,使這臺機(jī)組能夠滿足新的環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)要求,由于這種技術(shù)投資較低,于是便激起了人們對開發(fā)研究低投資脫硫技術(shù)的熱情。與此同時(shí),美國環(huán)保署也不斷地資助一些工業(yè)性試驗(yàn),來開發(fā)針對小機(jī)組、老機(jī)組的改造、投資成本低的脫硫技術(shù)。
  在開發(fā)研究的初期,采用的是通過多級低NOX燃燒器向爐內(nèi)噴鈣進(jìn)行爐內(nèi)脫硫的技術(shù),通過在爐膛的不同溫度區(qū)域分別設(shè)置石灰石噴射口向爐內(nèi)噴鈣的一系列的研究證明,這種脫硫技術(shù)可達(dá)到中等的脫硫效率。在經(jīng)過系列的研究之后,由B&w公司將研究成果在一臺105 Mw機(jī)組的鍋爐上進(jìn)行了工業(yè)性試驗(yàn),該項(xiàng)目被稱為"石灰石噴射多級燃燒器示范項(xiàng)目(uMB)"。這就是上面提到的爐內(nèi)噴鈣脫硫技術(shù)的雛形。uMB示范項(xiàng)目的試驗(yàn)成功,以及隨后由美國能源部資助的uMB擴(kuò)大示范項(xiàng)目的實(shí)施,使這一技術(shù)得到了很大的發(fā)展和提高,并在工業(yè)中得到了應(yīng)用。
  在爐內(nèi)噴鈣技術(shù)的開發(fā)研究過程中,伴隨著進(jìn)行了一系列其他相關(guān)技術(shù)的試驗(yàn)研究,其中的部分技術(shù)在以后脫硫技術(shù)開發(fā)研究中被再次使用,并開發(fā)研究出了另外幾種吸收劑噴射脫硫技術(shù)。這些技術(shù)包括:尾部煙道噴鈣脫硫技術(shù)、爐內(nèi)噴鈣一噴霧干燥脫硫技術(shù)(uDs)以及sO:、N0x、飛灰綜合清除技術(shù)(sNRB)。目前這三種技術(shù)尚處在試驗(yàn)研究階段,由于它們均具有投資成本低的優(yōu)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(shù)已有多年的商業(yè)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),其投資運(yùn)行成本比較清楚,雖沒有與濕法脫硫系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的對比分析,但業(yè)界根據(jù)經(jīng)驗(yàn)普遍認(rèn)為噴霧干燥脫硫系統(tǒng)的成本約在濕法脫硫系統(tǒng)的80%一90%之間。
  由于爐內(nèi)噴鈣噴霧干燥脫硫系統(tǒng)和sNRB系統(tǒng)還處在?;囼?yàn)研究階段,目前還不能較準(zhǔn)確地知道其將來商業(yè)化后的成本費(fèi)用情況。根據(jù)目前掌握的數(shù)據(jù)資料初步估計(jì)爐內(nèi)噴鈣噴霧干燥脫硫系統(tǒng)的投資費(fèi)用與噴霧干燥脫硫系統(tǒng)相當(dāng),而年運(yùn)行費(fèi)用要低于噴霧干燥脫硫系統(tǒng)。而sNRB系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性目前最不確定,由于該項(xiàng)技術(shù)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(jì),在達(dá)到同樣效果的前提下,要比分開進(jìn)行脫硫、脫硝和除塵的經(jīng)濟(jì)性要高。
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