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循环流化床锅炉脱硫脱硝及烟气除尘技术探讨

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放大字体  缩小字体    发布日期:2020-01-10  浏览次数:31
核心提示:2020年我国SO2:排放量将达到3500万吨,NOx排放量将达到2700万吨之多。其中燃煤二氧化硫排放量占二氧化硫排放总量的90%以上,火电站是我国的主要耗煤大户,其次是工业锅炉和取暖锅炉。
  2020年我国SO2:排放量将达到3500万吨,NOx排放量将达到2700万吨之多。其中燃煤二氧化硫排放量占二氧化硫排放总量的90%以上,火电站是我国的主要耗煤大户,其次是工业锅炉和取暖锅炉。2002年时,我国火电厂装机容量己达到3,53亿千瓦。因此,削减和控制燃煤SO2和NOx污染,是我国能源和环境保护部门面临的严峻挑战。就循环流化床锅炉脱硫、脱硝及烟气除尘技术,本文作了探讨。
 
  一、SO2的危害及防治
 
  SO2对人体健康的影响主要是通过呼吸道系统进入人体,与呼吸器官作用,引起或加重呼吸器官的疾病。如鼻炎、咽喉炎、支气管炎、支气管哮喘、肺气肿、肺癌等。大量资料表明,SO2与大气中其他污染物协同作用,对人体健康的危害更大。
 
  SO2对植物的危害也比较大。植物对SO2特别敏感,主要通过叶面气孔进入植物体内,在细胞或细胞液中生成SO32-或HSO3-和H+。破坏植物的正常生理机能,使光合作用降低,影响体内物质代谢和酶的活性,从而使叶细胞发生质壁分离、收缩或崩溃,叶绿素分解等。
 
  可以说,SO2造成了非常大的社会经济损失。据资料介绍,美国每排放1tSO2造成社会经济损失为220美元,我国平均每吨SO2造成的社会经济损失为1700元人民币。照此计算,我国每年因排放SO2造成的社会经济损失约相当于近千亿人民币,而且使人的寿命缩短38天。
 
  火电厂SO2排放量已占SO2排放总量近50%,随着经济发展和电能需求增加,火电厂排放比重将继续增大,火电厂是SO2排放总量控制的重点行业。
 
  二、循环流化床锅炉脱硫脱硝及烟气除尘技术背景我国能源结构是以燃煤为主,煤烟型污染的控制是大气环境保护的重点。应因地制宜、结合国情,根据地区大气环境的特点,开发应用成熟技术、实用技术。
 
  在除尘方面,在满足环境质量标准和排放标准的前提下,小型电厂锅炉除尘可选择单元复合多管式除尘器和陶瓷多管除尘器;对于中大型电厂锅炉除尘优先采用多级静电除尘器和袋式除尘,以满足环境质量标准要求。在脱硫脱硝方面,可通过选择低硫煤(0,7%以下),采用循环流化床锅炉,而且在燃烧过程加入石灰石为主的脱硫剂,可以有效的控制SO2的排放。
 
  相对较低的燃烧温度也大大降低了NOx的生成。烟气脱硫,我国先后引进并建成了包括石灰石/石灰―石膏法、旋转喷雾干燥法、炉内喷钙炉后活化干法、海水洗涤法和电子束法的示范工程,为电厂因地制宜选用不同的烟气脱硫工艺提供样板。但湿法脱硫工艺是世界上应用最多最为成熟的技术,也是我国重点发展的脱硫技术。
 
  我国低NOx燃烧技术也发展很快,通过空气分级燃烧、尾气再循环等改变燃烧条件和燃烧方式,控制燃烧温度,以减少NOx的产生。结合我国国情开发电子束脱硫脱硝技术等,使其SO2、NOx资源回收利用,将会有广阔的应用前景。注重选择引进国外先进、实用技术,通过消化吸收、加速使其国产化、配套化,降低造价。从而可知对于除尘、脱硫、脱硝处理系统的研究对现在的社会发展和未来有着重大的意义。
 
  三、循环流化床锅炉脱硫脱硝及烟气除尘技术
 
  当前控制SO2污染的方法主要有三个,分别为燃烧前脱硫、炉内脱硫以及烟气脱硫。控制NOx排放的主要技术大致也可以分为三种:低污染燃烧(低过量空气燃烧、空气分级燃烧、燃料分级燃烧等)、炉膛喷射脱硝(喷氨或尿素、喷入水蒸气、喷入二次燃料等)、烟气脱硝(干法烟气脱硝和湿法烟气脱硝)。烟气脱硝主要有选择性催化还原法、非选择性催化还原法、选择性非催化还原法、氧化铜法及电子束照射法等,湿法脱硝大多具有同时脱硫的效果。
 
  (一)脱硫
 
  第一,燃烧前脱硫。
 
  燃烧前脱硫就是在煤燃烧前把煤中的硫分脱除掉,燃烧前脱硫技术主要有物理洗选煤法、化学洗选煤法、煤的气化和液化等。煤的燃烧前的脱硫技术尽管还存在着种种问题,但其优点是能同时除去灰分,减轻运输量,减轻锅炉的沾污和磨损,还可回收部分硫资源。
 
  第二,炉内脱硫。
 
  炉内脱硫是在燃烧过程中,向炉内加入固硫剂如CaCO3等,使煤中硫分转化成硫酸盐,随炉渣灰排除。典型的技术有LIMB炉内喷钙技术、LIFAC烟气脱硫工艺,其脱硫效率一般为40%~85%。
 
  炉内喷钙脱硫工艺是将石灰石磨制成30mm左右的微粒,在锅炉900℃的部位喷入,石灰石受热分解成氧化钙和二氧化碳,氧化钙与二氧化硫反应生成硫酸钙而达到脱硫的目的。其炉内化学反应方程为:
 
  CaCO3→CaO+CO2
 
  CaO+SO2+O2→CaSO4
 
  CaO+SO3→CaSO4
 
  CaO+2HCl→CaCl2+H2O
 
  CaCO3受热分解为CaO的反应速度快,而硫化反应相对缓慢。
 
  第三,烟气脱硫。
 
  目前国内外采用的脱硫技术中,主要采用的方法仍然是烟气脱硫,烟气脱硫技术(FGD)是当前应用最广、效率最高的脱硫技术。在烟气脱硫中又分为湿法、干法和半干法三种工艺,其中湿法脱硫工艺占己安装PGD机组总容量的85%左右,干法脱硫主要为荷电干式喷射脱硫法、脉冲电晕等离子体法等,干法脱硫工艺简单、无污水处理、能耗低且腐蚀性小,但脱硫效率一般比湿法低。半干法脱硫主要为旋转喷雾干燥法、烟道内喷入吸收剂法等,其特点是:反应在气、液、固三相中进行,具有干法脱硫的某些优点。
 
  湿法脱硫主要为石灰/石灰石法、钠碱双碱法、钠盐循环法、碱式硫酸铝一石膏法等,其优点是脱硫率高、操作稳定且经验多,但存在着易造成二次污染,脱硫后的烟气需再加热,易造成腐蚀和结垢等问题。
 
  湿法FGD工艺占主流,典型的有:石灰石(石灰)-石膏法、海水脱硫法、氧化镁法、氨法等;典型的干(半干)法烟气脱硫工艺的有:烟气循环流化床法、喷雾干燥法、电子束辐照法等。
 
  (二)脱硝
 
  在NOx排放控制方面,包括燃烧过程控制和燃烧后烟气脱硝工艺,燃烧过程控制主要有应用低NOx燃烧器、烟气再循环、空气及燃烧分级燃烧、水和水蒸气的射入等来实现,这些方法总的来说,脱硝效率低,而且对锅炉还会产生一些负面影响。
 
  燃烧后烟气脱硝包括湿法和干法,其中干法包括选择性催化还原、非选择性催化还原法、选择性非催化还原法、氧化铜法及电子束照射法等。当前我国对大气污染物的控制要求也在逐步提高,目前国内普遍使用的低NOx燃烧技术已经不能满足要求,寻求新的脱硝方式势在必行。在排放要求很高的一些发达国家例如美国、德国和日本普遍使用的是烟气脱硝。
 
  我国国家电力公司在制定的电力科技发展规划中,关于火电厂控制氮氧化物的环保技术主要是大型火电机组低NOx燃烧、烟气脱硝技术。
 
  (三)除尘
 
  除尘方式通常概括为两类,一是干法除尘,二是湿法除尘。于法主要包括旋风除尘、静电除尘和袋式除尘。旋风分离装置已有一百年的历史,初期多用于生产过程中的物料回收及气固分离,随着人们环保要求的日益提高,旋风分离广泛地应用于了气体除尘,并对其提高分离效率、降低压力损失、提高耐磨性能等方面进行了大量研究。
 
  静电除尘器是利用静电力将粉尘从气流中除去的一种装置,它具有除尘性能好,能耗低,气流阻力小等优点,并且从低温低压到高温高压均可应用。袋式除尘器是一种高效的烟尘净化设备,其除尘效率可达99.99%。袋式除尘技术对高浓度的烟尘有较好的适应性,可处理的烟尘浓度达1000g/m3以上,适用于半干法/干法烟气脱硫和循环流化床锅炉的烟气处理。
 
  
 
 
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