脱硫除尘(精选十篇)
脱硫除尘 篇1
近几年我国SO2年排放量连年超过2000万吨, 列世界第一位。中小型工业燃煤锅炉是我国SO2排放的主要来源之一, 其排硫量已占总量的1/3。我国工业锅炉数量有50万台之多, 且分布广, 污染治理较难。虽然我国新建工业锅炉大都配备烟尘治理装置, 但一般都是简单的旋风除尘装置, 没有脱硫功能。目前, 我国锅炉比较常用的烟气治理技术主要有旋风除尘、袋式除尘、湿式除尘等。
2 锅炉烟气脱硫常用技术
目前国内外关于锅炉烟气脱硫除尘的方法很多, 其中脱硫除尘一体化装置效果较好。这类装置可分为湿式、干湿结合和干式3类。
2.1 湿式双旋脱硫除尘技术
该装置采用喷淋、水膜、水帘进行除尘脱硫。烟气首先经引风机防腐装置加热, 提升排烟温度, 并减少烟气对引风机的腐蚀;再令烟气进入除尘器顶部, 经进口旋流板作用, 从上到下旋流经除尘器内筒。内筒顶部有除尘水喷淋头, 喷淋方向与烟气方向相同。在喷淋过程中, 烟气中的SQ2被碱液吸收, 在离心作用下, 尘与水一起被甩向内壁形成水膜, 产生水膜除尘效果。气流到达内筒下端, 穿过水帘, 气流经旋流进板进入外筒脱水, 然后进入引风机防腐装置, 提升温度后进入引风机。这种装置主要用于小型的35t/h及更小型的锅炉。在运行中, 由于烟气带水问题未能解决, 除尘器底部及引风机叶片容易积灰, 需3个月左右清灰1次。该装置除尘效率在95%左右, 脱硫效率在使用脱硫剂时可达70%左右。
2.2 干式吸附过滤技术
利用可循环再生的固定吸附材料, 除去烟气中的SO2和烟尘, 水洗再生。该装置一般由预除尘器和吸附塔组成。这种装置具有很高的脱硫除尘效率, 除尘效率大于95%, 脱硫效率大于80%, 烟气温度低, 无二次污染, 可回收副产品。但吸附塔入口烟气含尘要求小于150mg/m3, 否则易堵塞和引起吸附剂中毒。吸附剂需经常进行再生, 比较麻烦, 且一次投资大。等离子体锅炉烟气脱硫除尘, 这种装置是近几年发展的新技术装置, 烟气中N2、O2及水蒸气等在经过电子束照射后, 吸收大部分能量, 生成大量的反应活性极强的自由基, 如;OH、O、HO2等, 这些自由基与烟气中SO2反应生成硫酸, 然后与氨中和生成硫酸铵。此方法无设备污染及结垢现象, 不产生废水废渣, 副产品还可以作为肥料使用, 无二次污染物产生, 脱硫率大于90%, 而且设备简单, 适应性比较广泛。但是此方法脱硫靠电子加速器产生高能电子, 对于一般的大型企业来说, 需大功率的电子枪, 对人体有害, 故还需要防辐射屏蔽, 所以运行和维护要求高。
2.3 干湿结合式锅炉烟气脱硫除尘技术
脱硫除尘装置的主体设备为一立式塔, 塔内兼用了干、湿结合的结构形式, 其下部为旋风除尘段, 中部为吸收段, 装有筛板, 上部是脱水段。烟气首先进入下部的旋风除尘段, 除去较大颗粒后进入吸收段, 经过布满吸收液的筛板时, 烟气与吸收液充分接触, 发生传质吸收, 脱除SO2并除去微细粉尘。经过除尘脱硫的烟气, 在脱水段内脱水除雾, 防止烟气带水, 然后经出口排至烟囱。该装置的主要特点是液气比小 (0.3-0.5L/m3) , 塔内持液量大, 气液接触充分, 除尘效率可达95%以上, 脱硫效率可达70%, 特别适用于6 t/h以下小型燃煤锅炉, 但是整个装置成本较高。
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, 我国锅炉比较常用的烟气治理技术主要有旋风除尘、袋式除尘、湿式除尘:
3.1.1 旋风除尘。
旋风除尘器是利用旋转的含尘气体所产生的离心力, 将粉尘从气流中分离出来的一种干式气-固分离装置。该类分离设备结构简单、制造容易、造价和运行费用较低, 对于捕集分离5~10μm以上的较粗颗粒粉尘, 净化效率很高, 但对于5~10μm以下的较细颗粒粉尘净化效率较低, 所以旋风除尘器通常用于较粗颗粒粉尘的净化, 或多用于多级净化时的初步处理。
3.1.2 袋式除尘。
袋式除尘器是一种利用有机纤维或无机纤维过滤布将含尘气体中的固体粉尘因过滤 (捕集) 而分离出来的一种高效除尘设备。该类设备结构简单、除尘效率高、适应性强, 但滤料需定期更换, 从而增加了设备的运行维护费用, 劳动条件也差。
3.1.3 湿式除尘。
以某种液体 (通常为水) 为媒介物, 借助于惯性碰撞、扩散等机理, 将粉尘从含尘气流中予以捕集的设备称为湿式除尘器。该类设备在消耗同等能量的情况下, 除尘效率要比干式的高;湿式除尘器适用与处理高温、高湿的烟气以及黏性大的粉尘, 适用于非纤维性的、能受冷且与水不发生化学反应的含尘气体, 还可净化很多有害气体。它的结构简单, 一次性投资低, 占地面积少, 方法简单、有效。主要有喷淋塔、填充式洗涤塔、泡沫除尘器、旋风水膜除尘器、文丘里除尘器等。
3.2 钠钙双碱法
3.2.1 钠钙双碱法介绍
钠钙双碱法是湿法中一种非常重要的工艺, 尤其对中、小锅炉烟气脱硫来说, 具有脱硫除尘效率高, 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。钠钙双碱法—多极喷雾强旋流脱硫除尘工艺结合喷淋塔、喷雾旋风除尘器、旋转喷雾法脱硫的技术特性, 兼容湿法和干法的优点, 增加了脱硫剂和烟气的接触面积, 使反应更加迅速更加充分, 以达到最小的能耗和最大的脱硫除尘效率。
钠钙双碱法—多极喷雾强旋流脱硫除尘工艺的主体部分是洗涤吸收塔。首先迫使烟气以一定的速度切向进入塔体, 并使其螺旋下降, 而脱硫剂液则以雾化状态同向喷入, 并形成多道强劲的环形水雾区域, 当锅炉烟气强旋流通过时, 就能和水雾充分混合接触, 并发生一系列的物理化学反应, 大部分硫化物和烟尘在离心力和重力的双重作用下从筒壁四周流下, 经出灰口到沉淀池, 灰渣沉淀后清理外运, 灰水则循环使用, 烟气则进入内筒进一步净化后, 经风机进入烟囱排入空中。
该法使用Na2CO3或Na OH液吸收废气中的SO2, 生成HSO3-、SO32-与SO42-, 再用Ca O再生, 化学反应方程式如下;
3.2.2 在钠钙双碱法基础改造
决定将钠钙双碱法改为烧碱法 (采用Na0H溶液脱硫, 兼作除尘液和冲渣液) , 不考虑脱硫产物的回收, 对原设计进行修改。
3.2.2. 1 文丘里除尘器
原有文丘里除尘器喉部尺寸较大, 烟气流速较低, 将喉部尺寸改造为350mmx800mm以提高烟气流速。为降低阻力, 在文丘里除尘器喉部后端的底部敷设抛光大理石。取消文丘里除尘器喉部前端的水箱, 改为在文丘里除尘器喉部中间安装1个喷嘴, 喷淋水管规格为DN50mm。从喷嘴喷出的脱硫除尘液在高速烟气作用下形成细小水滴充分与烟气接触, 起到初步除尘、脱硫作用。
3.2.2. 2 水膜除尘器
保留水膜除尘器的塔体, 在塔体内部 (烟气进口上方) 布置3层直径为1950mm的不锈钢旋流板, 并在塔体顶部布置一层直径为1950mm的不锈钢除雾板, 旋流板叶片的旋转方向与烟气进人塔体的方向一致。烟气经文丘里除尘器后以高速进人塔体, 通过旋流板时将脱硫除尘液吹成很小的雾滴, 尘粒与雾滴充分接触并吸收水分后质量不断增大。在旋流板的导向作用下, 烟气旋转运动加剧, 使尘粒与烟气分离。尘粒在重力的作用落人塔底, 实现除尘。取消水膜除尘器顶部的溢水槽, 在每层旋流板和除雾板上方各安装1根DN50mm的喷淋管。喷洒在旋流板上的脱硫除尘液在旋流板叶片的导向和烟气自身的旋转运动共同作用下, 被吹散、雾化, 大幅增加了脱硫除尘液与烟气的接触面积, 使烟气中的S02与Na0H充分反应, 保证烟气中的S02被脱硫除尘液充分吸收。与除尘液主管相连接的支管改为内衬胶的钢管, 阀门使用弹性座封闸阀, 以减少管道结垢现象。
3.2.2. 3 脱硫除尘液配制及反馈自控系统
在除尘、冲渣液系统中增设容积为5耐的储碱液罐2台及其相应的管道和阀门, 碱液直接加到系统的回水总管。增加在线p H值计及反馈自控装置一套, 通过安装在渣浆泵吸水井旁的在线p H值计检测脱硫除尘液的p H值并反馈到自控装置, 自动调节脱硫除尘液p H值。
摘要:为保证烟气排放达标, 实际应用中经常将锅炉原除尘系统改造成脱硫除尘系统。本文研究了国内外关于锅炉烟气脱硫除尘的方法, 比较常用的烟气治理技术。最后, 深入探讨了钠钙双碱法以及对这种方法的改造措施。
关键词:烟气,钠钙双碱法,锅炉烟气脱硫
参考文献
[1]胡满银, 赵毅, 刘忠.除尘技术.北京;化学工业出版社, 2006.
玻璃熔窑烟气脱硫除尘 篇2
一、所属行业 玻璃制造
二、技术名称 玻璃熔窑烟气脱硫除尘专用技术
三、技术类型 工业污染和消费污染的无公害环保处理技术
四、适用领域 浮法玻璃、普通平板玻璃、日用玻璃生产企业
五、技术内容
1、基本原理
湿法烟气脱硫的基本原理主要是利用SO2在水中有中等的溶解度,溶于水后生成H2SO3,然后与碱性物质发生反应,在一定条件下生成稳定的盐,从而脱去烟气中的SO2。
烟气脱硫常用的脱硫剂有氧化钙、氧化镁、氢氧化钠、氨水等,本项目经过技术经济比较,脱硫剂采用氧化镁粉,其脱硫反应机理如下: MgO+H2O Mg(OH)2(1)SO2+Mg(OH)2 MgSO3+ H2O(2)2MgSO3+O2 2MgSO4(3)烟气中的烟尘,借助于雾滴表面的化学作用,在紊流状态下,尘粒相互碰撞、凝结和凝集而沉降,并被洗涤液带走而使烟气净化。
2、工艺流程图
脱硫除尘装置要求进入装置的烟气温度低于250℃,由于来自熔窑的烟气温度较高(410℃),因此来自熔窑的烟气先进入冷却器进行冷却,在烟气温度低于250℃时进人脱硫除尘装置进行脱硫除尘处理。烟气在脱硫除尘装置内与来自洗涤液循环系统的碱性洗涤液接触,在一系列复杂的化学、物理作用下,使烟气中的二氧化硫被洗涤液吸收,同时烟气中的烟尘凝集沉降而被洗涤液带走,达到脱硫除尘的目的。经净化后的烟气,在脱硫除尘装置内进行有效的脱水,脱水后的烟气,不会造成引风机的带水、积灰成腐蚀。通过引风机进入烟囱排放。通过冷却系统和脱硫除尘装置后,烟气的温度已经降低到大约70~80度,烟囱的抽力明显降低,加上冷却系统和脱硫除尘装置的阻力,对于窑压产生很大的影响,因此使用变频调速引风机来增加抽力,以抵消上述的不利影响;为了确保窑压系统的稳定,在原有窑压控制系统的基础上,增设了烟道闸板、高质量的执行机构和后备手操系统,与变频调速引风机结合构成了二级窑压稳定系统。
含有烟尘的洗涤液进入洗涤液循环沉淀池,分离出其中的烟尘等沉淀物,洗涤液循环使用。在其与烟气中二氧化硫的反应过程中,洗涤液的PH值不断发生变化,系统自动控制洗涤乳液的流量,维持洗涤液的PH值在一定的范围内,以保证反应的正常进行。系统正常工作时,该脱硫除尘装置的循环水量(PH≥7)为90~110t/h,脱硫除尘装置的阻力损失为1000Pa,脱硫效率>70%,除尘效率>90%。主要特点:
(l)脱硫除尘系统的运行不对玻璃熔窑的正常生产产生不良影响。
(2)脱硫除尘系统投入运行后,经处理后排放的烟气达到国家标准《工业炉窑大气污染物排放标准》(GB 9078—1996)中二级标准的要求:二氧化硫浓度<850mg/m3,烟尘浓度<200mg/m3,烟气黑度(林格曼级)1级。(3)脱硫除尘系统布置紧凑,占地面积小。(4)脱硫副产物易于处理,无二次污染。
(5)投资省、运行成本低。
(6)采用先进的自动控制系统,对脱硫除尘系统进行实时监控,根据PH值的变化自动控制洗涤液的补加,确保脱硫效率,提高操作水平。
3、技术评审情况
2003年4月,玻璃熔窑烟气脱硫除尘技术通过鉴定,并列入国家科技部应用类科技成果,登记编号:9312003Y0551
4、技术专利和知识产权情况
中国凯盛国际工程公司自主开发了玻璃熔窑烟气脱硫除尘技术,具有自主知识产权。其中的脱硫装置和窑压控制系统已经申请了实用新型专利并获得授权。(一种玻璃熔窑烟气脱硫除尘装置ZL200320102943.2、一种玻璃熔窑的窑压控制系统ZL200320129735.1)。
六、技术适用条件
1、玻璃熔窑的熔化能力为300~700t/d。
2、总成品率为78%以上,玻璃中SO3含量为0.3%。
3、熔窑燃料为重油,耗油量为70~100t/d,重油含硫量为~3.18%。
4、芒硝用量为2~3t/d,纯度为98%。
5、烟气排放量为60000~90000m3/h,烟气温度为~410℃。
七、主要技术经济指标
采用玻璃熔窑烟气脱硫除尘技术的广东浮法玻璃有限公司的550t/d浮法玻璃熔窑烟气脱硫除尘项目已于2002年6月通过深圳市环境监测站的验收监测,其监测结果如下: 项目 处理前 处理后 去除效率 排放标准 烟气量 77400m3/h 77400m3/h — —
二氧化硫 3000mg/m3 513mg/m3 82.9% 850mg/m3 烟尘 400mg/m3 26mg/m3 93.5% 200mg/m3 林格曼黑度 — 一级 — — 出口烟气温度 — 70℃ — — 应用了该技术后,使用变频调速引风机系统替代了该公司原有的喷射风机系统,每小时节约近80kWh的电耗,每年可节约电费55万元。
八、投资与效益
湿法烟气脱硫除尘工艺的主要特点是烟气在高效脱硫除尘装置内与碱性洗涤液接触,使二氧化硫被吸收,而烟尘则凝集沉降被洗涤液带走。其优点是脱硫效率高、建设费用低、操作容易,但如处理不当,将产生腐蚀、结垢等问题。但是,湿法烟气脱硫除尘专用技术采用氧化镁为脱硫剂,具有脱硫效率高、建设费用低、操作简便等优点,又避免了湿法脱硫除尘易腐蚀、结垢的缺点,投资的环境效益和社会效益明显。
国内外玻璃熔窑烟气脱硫除尘技术的比较如下:
项目 欧洲某600t/d浮法玻璃生产线 我国某550t/d浮法玻璃生产线 技术来源 国外 中国凯盛 脱硫除尘工艺 半干法 湿法 废气排放量(m3/h)80000 77400
处理前的SO2浓度mg/m3 3500 3000 处理后的SO2浓度mg/m3 1800 513 SO2脱除率(%)48.57 82.9 处理前的烟尘浓度(mg/m3)350 400 处理后的烟尘浓度(mg/m3)50 26 烟尘的脱除率(%)85.71 93.5
从上表中可以看出,我国企业开发的玻璃熔窑烟气脱硫专用技术已经达到国际先进水平。
九、技术应用情况
广东浮法玻璃有限公司采用玻璃熔窑烟气脱硫除尘技术获得成功之后,深圳南方超薄浮法玻璃有限公司浮法二线的熔窑烟气脱硫除尘项目和深圳华晶玻璃厂玻璃熔窑烟气脱硫除尘工程,均通过了深圳市环境监测站的监测,烟气和废水都达标排放,取得了良好的社会效益和经济效益。
十、已成功应用该技术的主要用户
1、广东浮法玻璃有限公司
2、深圳南方超薄浮法玻璃有限公司浮法二线
3、深圳华晶玻璃瓶厂
4、威海玻璃有限公司浮法一线。
十一、推广应用的建议
脱硫除尘 篇3
关键词:除尘脱硫;改造;解析
在隨着工业化的步伐加快,我国不同行业都有了很大的发展和进步,但是在大力发展经济的同时,对环境也造成了一定的污染。因此,为了尽量避免对环境的污染,我们应该制定一些有效的管理措施,把工业化过程中对环境的污染降到最低。下面我们就生产中除尘脱硫中的问题和技术进行讨论。
一、初步认识脱硫除尘的技术
长久以来,在实际的生产中,我国的除尘脱硫的技术比较少。因此,生产中的许多烟尘没有经过任何的处理便直接流到空气中去,对环境造成了严重的不良影响。在大气中,污染最严重的便是二氧化硫,具体的形式就是以烟尘的形式吸入人的肺泡内,对人体造成比较大的伤害。
脱硫除尘技术涉及的内容很多,包括反应化学、流体力学、材料学、建筑学等不同的方面,同时,脱硫除尘又是一种比较系统的学科,包括脱硫除尘和脱硫除尘设备等一些不同方面。因此,在实际生产中,当我们选择工艺或者系统的时候应该用一种比较科学的态度,结合该企业的实际情况,选择最佳的方法。
二、除尘脱硫工艺技术探析
我们知道,燃烧必然会产生一些烟尘,对环境造成一定的不良影响,同时,对人体也会造成一定的不良影响。因此,在实际生产的过程中,我们需要从不同的方面运用一些脱硫除尘的技术。下面,我们就国内应用一些比较广泛的脱硫技术进行介绍。目前,随着经济发展水平的不同,国内和国外应用的一些技术也不同,下面,我们就国内普遍使用的一些技术进行简要分析。
1、石灰石-石膏法脱硫技术
无论在国外还是在国内,石灰石-石膏法脱硫技术应用的最为广泛。下面我们就石灰石-石膏法脱硫技术进行简答的介绍。石灰石-石膏法的工作原理是石灰加入一些水,然后制成浆液,然后用浆液制成吸收剂,用泵打入吸收塔和塔底的烟气充分进行混合,接着烟气中的二氧化硫便和浆液中的碳酸钙,还包括塔顶鼓入的一些空气便进行化学反应,然后形成碳酸钙。当碳酸钙达到饱和的时候,就会结晶形成二水石膏。最后,经过吸收塔排出的浆液经过浓缩和脱水,使其浆液的含水量低于10,然后我们用输送机运到石膏的仓库进行储存。然后,脱硫后的烟气便经过除雾器除去一些雾滴。最后,经过换热器加热后,经过烟囱排到大气中去。在吸收塔的设计中,由于吸收剂浆液中可以通过循环泵不断进行循环,这样一来便可以反复和烟气进行接触,在循环的过程中,吸收剂运用的次数比较多,同时,钙硫的含量也比较低。和一些其他的方法而言,该技术的操作方法比较简单,而且在运行的时候,能源消耗的比较小。在除尘脱硫过程中,没有废水等,因此,应用得比较广泛。
2、碱液湿式除尘脱硫技术
碱液湿式除尘脱硫技术的工作原理为,首先,烟尘会进入脱硫塔,然后我们就利用机械进行喷雾,这样一来水便形成了一些大小不同的水滴,接着分散到含尘的气流中,同时与空气中的尘粒相互进行撞击。在这样的过程中,补集尘粒的同时,水中的碱性物质便会和空气中的二氧化硫发生化学反应,二氧化硫和碳酸氢钠反应生成硫酸钠和水,经过这个过程中,就除去了二氧化硫。其次,经过拖过硫的烟尘再次进入除尘塔中,一些气体经过气水分离室,实现脱水,然后液滴的烟尘会沿着器壁返回到下漩涡式,净化后的烟气在引风机的作用下排出。
3、双碱法
在烟气中,二氧化碳的吸收有两种,一种是物理吸附,另一种是化学吸附。所谓的物理吸附,指的是二氧化硫被水吸收。但是在实际的生产中,水的温度升高,吸收的气体量会不断的减少。其实,物理吸收量的多少,取决于气体和液体的平衡,在吸收的过程中,只要气相中本吸收的分压比液相中的分压要大即可,那么吸收过程就能完成。因为物理的吸收量比较小,因此,吸收的速度就会减慢。因此,在除尘器中,吸收的概率比较低,但是化学方法吸收率却比较高,因为两者的原理不同。具体的吸收过程是这样的,吸收的二氧化硫和吸收液中的氢氧化钠发生反应,这样一来,氢氧化钠液体便和二氧化硫的组分发生一定的变化,氢氧化钠溶液表面的分压降低,就增加率吸收的动力。因此,化学的吸收率比较高。
在碱液法运用的过程中,吸收二氧化硫的关键因素就是碱的浓度。碱液的浓度对化学吸收中的传质速度有着比较大的影响。一般来说,当碱液的浓度比较低的时候,化学传质的速度就会降低。但是,碱液浓度过高或者过低都不行,需要在一个固定的区间内。碱液法脱硫的效率比较高,氢氧化钠的吸收能力比较强,而且,操作比较简单。就装置而言,整套的装置结构比较简单,实用性很强,不会结垢或者堵塞。
4、氧化镁法
在化学中,氧化镁属于中性的矿物质,就化学反应活性来说,氧化镁的速度要比钙基脱硫剂,同时,氧化镁的分子量比氧化钙等都要小。因此,在同样的条件下,氧化镁的反应速度更快,需要的液气也比较低。首先,氧化镁需要加水然后生成氢氧化镁的浆液,然后就能吸收烟气中的二氧化硫气体,接着生成亚硫酸镁。反应的机理是,二氧化硫和水发生反应,生成亚硫酸,然后亚硫酸和循环液中的亚硫酸镁发生反应,生成了亚硫酸氢镁。最后,氢氧化镁和亚硫酸氢镁发生反应,最后生成亚硫酸镁,经过空气氧化后就形成了硫酸镁。
氧化镁法除硫的效率比较高,装置也比较简单,对煤种的适应性比较强。
三、除尘脱硫技术未来的发展
我国的除尘脱硫技术有着很大的发展前景,展望为三点:一、积极引进先进的技术和设计,由于我国除尘脱硫的技术起步比较晚,在我国,一部分公司通过合作的方式积极引国际上技术水平比较高的技术和设备,促进我国除尘脱硫的技术的发展。经过和国际企业的合作,我国的除尘脱硫行业有了一定的发展和进步。二、建立示范性企业为了提高企业的除尘脱硫的一些技术,在积极引进技术和设计的同时,国家积极建设一批起到示范性作用的企业和项目。三、国产化水平提高,为了促进我国除尘脱硫技术的不断发展,我们在引进一些技术的同时,不断进行创新。在我国,一些骨干的企业甚至承接了一些脱硫技术的设计。我们可以从项目设计到项目的施工建设到项目的运行。这样一来,工程造价有了明显的下降,同时也带动了我国相关机械设备的发展,促进形成了我国新的产业链,促进了我国经济的发展。
结语:
随着经济和技术的不断发展,除尘脱硫的技术有了新的发展和变化。不同的企业在选择一些方案的时候,要结合企业的实际情况,选择最佳的方案。在大力进行经济建设的时候,我们还要注重对环境的保护。
参考文献:
[1]齐祥明,鲍满腔锅炉除尘脱硫控制系统设计[J]长江大学学报(自然科学版),2011(07)
[2]李涛热电厂除尘脱硫设施改造的设想[J]新疆有色金属,2012(01)
锅炉脱硫除尘系统的安装应用探究 篇4
目前, 许多燃煤锅炉在运行中出现除尘器效率较低、烟气大、烟尘排放浓度大等问题, 对空气的污染非常严重。为了响应国家节能减排的号召, 需要对锅炉除尘系统进行改造, 安装锅炉脱硫除尘系统, 实现除尘用水的循环利用。
1 方案设计
1.1 指导原则
安装锅炉脱硫除尘系统是为了减少烟尘和二氧化硫的排放, 净化空气, 达到环保标准。在选择方案时需要遵循以下原则:设备和技术的先进性、施工工艺成熟可靠、投资成本偏低、脱硫除尘的效率高。并且需要坚持科学发展观, 大力研发节能减排技术, 从而不断优化环境质量。
1.2 技术参数
锅炉出口的烟尘质量浓度应该按照燃煤灰分7.37%、挥发分33.2%计量, 二氧化硫质量浓度应该按照燃煤含硫量0.28%计量、二氧化硫烧出率按照0.86计量。
1.3 脱硫除尘工艺
在选择锅炉脱硫除尘系统的形式时, 应该按照国家环境保护总局颁布的《燃煤二氧化硫排放污染防治技术政策》中烟气脱硫设施的有关规定和要求, 综合考虑投资成本、运行费用、占地面积、脱硫除尘设备的使用寿命以及废水循环利用等因素, 将各种施工工艺与脱硫除尘效率进行对比, 再决定采取何种脱硫除尘工艺。
2 工艺流程及控制
6台锅炉烟气脱硫除尘系统主要是按照1台炉配制1套脱硫除尘装置进行设计, 一共包括6套脱硫除尘系统。工艺系统具体包括工艺水系统、二氧化硫吸收塔系统、消石灰制备供应系统、压缩空气系统、烟气除尘系统以及脱硫灰输送系统等部分。
2.1 吸收剂制备与供应系统
吸收剂制备与供应系统的脱硫吸收剂主要采用生石灰或者用干式消化器将生石灰制备成合格的消石灰, 然后再利用消石灰仓泵将其输送到各个炉消石灰塔前仓。
2.2 二氧化硫吸收系统
脱硫工艺主要采用循环流化床半干法烟气脱硫技术, 运用循环流化床原理进行脱硫反应塔设计和制造, 烟气进入到脱硫反应塔的底部时, 通过内文丘里的加速, 脱硫反应塔的中上部的双流体喷嘴会喷进已经雾化好的工艺水以及反应塔内部的消石灰, 经过循环碰撞、反应以及传热等物理化学反应过程。合理调整工艺水的量, 需要将脱硫反应塔的温度控制在70℃~80℃的范围内, 从而保证消石灰能够充分与二氧化硫发生反应但不结露沾灰。半干法脱硫工艺的化学反应公式是:Ca (OH) 2+H2O+SO2=Ca SO3+2H2O;Ca (OH) 2+H2O+SO3=Ca SO4+2H2O。当脱硫之后的烟气进入到布袋除尘器经过除尘之后, 会通过引风机排出来。从布袋除尘器中分离出来的部分脱硫灰通过空气返料槽回到脱硫吸收塔中, 其中没有完全反应的消石灰需要再次进行脱硫反应。
2.3 烟气除尘系统
除尘工艺主要是利用布袋除尘进行除尘操作, 经过脱硫的锅炉烟气经过布袋除尘器进入到口烟道, 再通过各个灰斗的进口蝶阀, 然后进入到除尘器中箱体各个分室, 脱硫烟气受到灰斗挡风板的影响, 降低了气流流速, 在重力的作用下, 有的大颗粒粉尘被分离出来, 落入到灰斗中。含烟尘气在过滤袋的过滤和净化作用下, 将粉尘分离出来, 净化后的气体进入到上箱体中, 再从提升阀的汇入出口烟道排泄出去。残留在过滤袋上的烟尘主要是由过滤袋中心喷入的压缩空气吹掉之后进入到布袋灰斗, 再进入到甲乙侧船形灰斗经过脱硫灰气力输送器发送到6炉的西侧50 m之外的两座1 000 m3灰库。
2.4 工艺控制
循环流化床半干法脱硫除尘工艺的控制具体包括脱硫塔塔压、布袋除尘器压差、烟尘实际含量、出口在线监测二氧化硫以及脱硫塔塔温等。脱硫塔塔压通过控制返料灰量进行控制, 脱硫塔温则是通过喷入塔里的工艺水量进行控制, 出口烟气二氧化硫以及烟尘实际含量是通过消石灰的量以及锅炉的负荷进行调节, 上述参数相互调整, 从而提高了锅炉的脱硫除尘效率。一般情况下, 可以根据出入口CEMS参数数据准确地计算出脱硫除尘效果。
3 锅炉脱硫除尘系统中钠钙双碱法的介绍
在该项系统中, 尤其对于中、小型锅炉中烟气脱硫而言, 钠钙双碱法 (主要成分是Na2CO3, Na OH, Ca O) 是一项非常重要的工艺。该工艺不仅具有较高的除尘效率、投资少、占地面积小等优势, 运行费用也不高, 这对于处于发展中阶段的我国而言, 该种方法的应用有着重要的意义。钠钙双碱法是将干法脱硫与湿法脱硫相互结合在一起的技术, 以此使烟气和脱硫剂接触的面积大大增加, 从而使反应更充分, 这就是降低能耗以及增加脱硫效率的关键所在。
钠钙双碱法在脱硫过程中, 首先是使烟气按照一定的速度进入除尘系统中, 同时喷入脱硫剂, 当烟气中有强旋流进入时, 就会与脱硫剂液充分接触, 从而引发了一系列的物理反应以及化学反应, 最后在离心力与重力的相互作用下, 使生成的硫化物以及脱除的烟尘落入到灰斗中, 之后及时将沉淀后的物质清理掉即可。与此同时, 在除尘系统中的灰水则会再次循环使用, 最终使净化后的烟气经烟囱排入大气中。
使用钠钙双碱法脱硫除尘过程中, 所发生的一系列化学反应如下:
Na2CO3吸收SO2:
Na OH吸收SO2:
氧化过程 (副反应) :
再生过程:
在脱硫除尘过程中, 由于灰水是循环利用的, 而反应生成的Na HSO3不稳定, 易分解为SO32-, 然后在O2的作用下会生成SO42-, 这样就会使Na+以及SO42-在灰水中达到饱和状态。而根据沉淀溶解平衡原理可知, 各种离子达到饱和之后, 其溶解度就会大大降低, 从而降低碱性物质的利用率。
因此, 为了提高碱性物质的利用率, 提高烟气脱硫效率, 需要对其进行改进。一方面, 为了破坏其溶解平衡状态, 可以将锅炉中的风机冷却水加入整个碱液系统中, 从而使风机中的冷却水将处于饱和状态的碱性物质溶解掉。另一方面, 在锅炉脱硫除尘系统中, 流失的水分主要包括三个部分, 其一随着锅炉烟气排出一部分水分;其二沉渣池中清理沉渣时包含一部分水分;其三由于自然蒸发而损失的水分。由此可见, 在脱硫除尘过程中, 水分的损失量比较多, 会影响脱出效率。因此, 需要接一个水管, 以及时补充系统中的水量。
4 效益分析
4.1 环境效益分析
通过对锅炉除尘系统进行改造, 从而提高了系统的脱硫效率。尤其是在用煤量最多的季节, 脱硫率的提高能够使空气中排放出的二氧化硫和烟尘的量大大降低, 一方面使得人们生活居住的环境质量得到明显改善;另一方面也保证了人们的身心健康。
4.2 脱硫效益分析
通过在系统中加入一定量的水, 在锅炉除尘期间, 并未在系统中发现有未溶解的碱类物质, 并且对该系统的脱硫率进行计算, 发现在改造之后与改造之前相比, 其二氧化硫的脱除率增加了13.7%, 除尘效率提高了4%。
5 结语
在锅炉脱硫系统中, 主要采用的是钠钙双碱法脱硫方式, 即脱硫剂的主要成分是Na2CO3, Na OH, Ca O, 采用这种脱硫方式, 一方面可对钠碱进行回收, 另一方面还能极大地降低脱硫成本。但是在脱硫过程中由于产物的不稳定性以及存在饱和状态, 从而使得脱硫率有所降低。因此, 根据这一问题, 对系统进行改进, 通过风机冷却水来降低溶解平衡状态, 从而增加了系统的脱硫率, 降低了其排放量。另外, 还能够实现锅炉除尘水的循环利用, 能够实现节能减排的目的, 表现出良好的经济效益和社会效益以及环境效益。
摘要:依据相关指导原则, 对锅炉脱硫除尘系统的具体工艺流程进行了介绍, 并通过对该系统所产生的环境效益与脱硫效益的分析, 指出运用锅炉脱硫除尘系统可实现节能减排的目的, 具有良好的社会经济效益。
关键词:锅炉,脱硫除尘,工艺流程,效益分析
参考文献
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脱硫除尘 篇5
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。
采用湿法脱硫工艺, 要考虑吸收器的性能, 其性能的优劣直接影响烟气的脱硫效率、系统的运行费用等。旋流板塔吸收器具有负荷高、压降低、不易堵、弹性好等优点, 可以快速吸收烟尘, 具有很高的脱硫效率。主要设计指标
1)二氧化硫(SO2)排放浓度<500mg/m3, 脱硫效率≥80.0%;
2)烟尘排放浓度<150mg/m3, 除尘效率≥99.3%;
3)烟气排放黑度低于林格曼黑度Ⅰ级;
4)处理烟气量≥15000m3/h;
5)处理设备阻力在800~1100 Pa之间, 并保证出口烟气不带水;
6)出口烟气含湿量≤8.0%。2 脱硫除尘工艺及脱硫吸收器比较选择 2.1 脱硫除尘工艺比较选择
脱硫除尘工艺比较选择如表1 所示
湿法
脱硫工艺 石灰石石膏法
脱硫效率/% 可靠性 钠法
双碱法 90~98 高 不结垢 不堵塞
氧化镁法
氨法
海水法 70~90 高 不结垢 不堵塞
喷雾干燥
炉内喷钙
循环流化
床
等离子体
半干法
干法
90~98 高 90~98 高 不结垢
90~98 高
90~98 一般 不结垢 不堵塞
70~85 一般
60~75 一般
60~90 高
≥90 高
结垢 易结垢 不结垢 易结垢 易 易 不结垢
堵塞 堵塞 堵塞 不堵塞 堵塞 堵塞 堵塞 不堵塞
占地面积 运行费用 投资 大 小 中 小 大 中 中 中 中 中
高 很高 一般 低 高 低 一般 一般 一般 一般
大 小 较小 小 大 较小 较小 小 较小 大
通过对脱硫除尘工艺———湿法、半干法、干法的对比分析: 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, 本方案选用氧化镁法脱硫工艺。2.2 脱硫吸收器比较选择
脱硫吸收器的选择原则, 主要是看其液气接触条件、设备阻力以及吸收液循环量。脱硫吸收器比较选择如表2 所示。
吸收器类型 喷淋塔 填料塔 湍球塔 筛板塔 旋流板塔 持液量 低 高 中 中 高
逆流接触
是 是 是 是 是
防堵性能
中 差 好 中 好
操作弹性 较好 较好 中 中 好
设备阻力
低 中 中 中 低
除尘性能
差 中 较好 较好 好
表2 吸收设备中: 喷淋塔液气比高, 水消耗量大;筛板塔阻力较大, 防堵性能差;填料塔防堵性能差, 易结垢、黏结、堵塞, 阻力也较大;湍球塔气液接触面积虽然较大, 但易结垢堵塞, 阻力较大。相比之下, 旋流板塔具有负荷高、压降低、不易堵、弹性好等优点, 适用于快速吸收过程, 且具有很高的脱硫效率。因此, 选用旋流板塔脱硫除尘器。3 脱硫除尘原理 3.1 氧化镁法脱硫原理
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)氧化镁法脱硫工艺成熟, 目前日本、中国台湾应用较多, 国内近年有一些项目也开始应用。
2)脱硫效率在90.0%~95.0%之间。
3)脱除等量的SO2, MgO 的消耗量仅为CaCO3 的40.0%。
4)要达到90.0%的脱硫效率, 液气比在3~5L/m3之间, 而石灰石-石膏工艺一般要在10~15L/m3之间。
5)我国MgO储量约80亿t, 居世界首位, 生产量居世界第一。3.2 旋流板塔吸收器脱硫除尘原理
来自锅炉的含尘烟气首先进入文丘里管, 进行初级喷雾降尘脱硫处理, 而后以15~22m/s 的流速切向进入旋流板塔筒体, 首先通过离心力的作用,烟气中的大颗粒被甩向塔壁, 并被自上而下流动的吸收液捕集。当烟气高速通过旋流塔板时, 叶片上的吸收液被吹成很小的雾滴, 尘粒、吸收液和雾滴相互之间在碰撞、拦截、布朗运动等机理的作用下, 粒子间发生碰撞, 粒径不断增大。同时高温烟气向液体传热时, 尘粒被降温, 使水汽凝结在粒子表面, 粒子质量也随之增大, 在旋流塔板的导向作用下, 旋转运动加剧, 产生强大的离心力, 粉尘很容易从烟气中脱离出来被甩向塔壁, 在重力作用下流向塔底, 实现气固分离。
对于烟气中那些微细尘粒, 在通过一级塔板后不可能全部被捕集, 还有一定数量的尘粒逸出, 当其通过多层塔板后, 微细尘粒凝并, 质量不断增大后被捕集、分离, 从而达到最佳除尘效果。4 脱硫除尘工艺设计 4.1 主要设计参数
主要设计参数: 处理烟气量15000 m3/h;烟气 温度150~160 ℃;脱硫除尘塔入口烟温150~160 ℃;脱硫除尘塔出口烟温55 ℃;脱硫塔入口烟气SO2 浓度2500mg/m3(计算值);脱硫效率>83.0%(设计值);脱硫剂氧化镁粉>200目, 纯度>90.0%;液气比2~3 L/m3;脱硫剂耗量14kg/h(max);脱硫剂浆液浓度10.0%;吸收塔入口烟气粉尘浓度22g/m3(计算值);除尘效率99.3%(设计值)。4.2 脱硫除尘工艺设计说明
烟气脱硫除尘工艺可分为脱硫剂配制系统、烟气脱硫除尘系统和循环水系统三大部分。
每台锅炉配备1台旋流板塔, 锅炉烟气从烟道切向进入文丘里而后高速进入主塔底部, 在塔内螺旋上升中与沿塔下流的脱硫液接触, 进行脱硫除尘, 经脱水板除雾后, 由引风机抽出排空。
脱硫液从旋流板塔上部进入, 在旋流板上被气流吹散, 进行气液两相的接触, 完成脱硫除尘器后从塔底流出, 通过明渠流到综合循环池。
4.3 脱硫剂制备系统工艺流程设计说明
脱硫剂MgO乳液的制备系统主要由灰斗、螺旋给料机、乳液贮槽、搅拌机、乳液泵等组成。4.4 脱硫除尘工艺设备设计说明
1)文丘里管: 文丘里管由满缩管、吼管和扩张管三部分组成。
2)旋流板塔: 脱硫除尘塔(旋流板塔)塔体采用麻石砌筑, 主塔平台、支架、梯子等为碳钢,塔内件包括喷头、旋流板、脱水器、检修孔、支架、接管, 这些物件均采用316L不锈钢材质, 以确保整套装置的使用寿命。
设备外径为2540 mm(塔壁厚220mm), 高度为17000mm。
3)副塔: 塔体采用麻石砌筑, 主塔平台、支架、梯子等为碳钢, 塔内包括一层脱水器, 增加脱水效果。
设备外径为2000mm(塔壁厚200mm), 高度为17000mm。4.5 废水处理系统
脱硫废水产生量较小, 约0.5t/h, pH 在6~7 之间, 主要含SO3, MgSO4和固体悬浮物等, 建议将其汇入工厂原有沉淀池污水处理系统一并处理。4.6 烟气排放分析
经湿法脱硫洗涤净化后的冷烟气经脱水器脱水后, 温度降至露点以下, 通常为50~60 ℃, 所含水蒸气已近饱和, 极易结露, 对后续烟道腐蚀性较大, 采用蒸汽再热器提高烟气扩散温度(≥80 ℃)后经烟囱排放。
通过对锅炉烟气污染物净化, 最终排放烟气中污染物浓度预计为: 烟尘≤140mg/m3, SO2≤450mg/m3。5 投资估算和经济分析
1)工程主要费用: 46.01万元。
2)运行费用: 按月运行720h(30d×24h/d),电费0.6 元/度, 水费1.62 元/t, MgO450 元/t 计,职工月工资按800 元/人计, 各项运行费用合计0.69 万元/月。
3)效益: 环境效益, 每月减少烟尘排放472.0t, SO2排放45.4 t;综合社会效益, 按国内外资料统计, 以每排放1.0 t SO2引起综合经济损失500元计, 每月可减少综合经济损失2.27 万元;企业效益, 节支增收合计每月25.86 万元。5 结论
1)旋流板塔氧化镁湿法除尘脱硫工艺通过工程实例证明, 其系统运行可靠性高, 除尘脱硫效率高,完全达到了国家环保标准, 在技术上是完全可靠的。
2)旋流板塔氧化镁湿法除尘脱硫技术投资少,占地面积小, 运行费用低, 非常适合我国的国情。
脱硫除尘 篇6
【关键词】锅炉房;脱硫除尘设备;选择和使用
1、锅炉房脱硫除尘设备的科学选择
1.1选择脱硫除尘设备时,应参考燃料的燃烧特点
一些单位在选择脱硫除尘设备时,其主要参考的是锅炉设计煤种中的相关数据,但是所取得的效果却并不理想,因此,应根据煤炭燃烧的实际特性来选择设备。如果锅炉是在某一特定负荷值状态下运行的,那么燃料的输入热量与鼓风量就是一定的,与设计的煤种相比,大同煤的发热量更高,其煤耗量就是较少的。在鼓风量不变的情况下,如果降低了薄炉排煤层的厚度,那么炉排风量就是不均匀的,燃料无法有效燃烧;而如果减少了鼓风量,那么就无法燃尽燃料。可见,要想燃煤的完全燃烧,就要保证设计煤种与煤层的厚度相同,还应适当的增加鼓风量。而要想保证锅炉的稳定运行,在保证给煤量的同时,还应增加鼓风量,这样就会增加炉膛的总产热量,从而提升了烟气的排放量和流动速度。
1.2烟尘的粒度
在燃煤燃烧的过程中,如果燃烧方式是有区别的,那么烟尘的粒度就也是有一定区别的,一般情况下,煤粉灰的飞灰颗粒中有40%都是小于10um的,而层燃炉中绝大部分的飞灰颗粒都是在50-200um的范围内的,颗粒越细,将其从烟气中分离出来的难度就越大,所以,烟尘的力度对于脱硫除尘设备的选型也是有重要的影响的。
1.3烟气的阻力
如果是正在使用中的锅炉,那么在为其选择脱硫除尘设备时,还应考虑到烟气阻力这一因素,如果烟气的阻力太小,那么就无法取得理想的脱硫除尘的效果,而如果烟气的阻力太大,那么引风机的烟气流量就会越来越少,锅炉就会出现正压燃烧的现象。所以,在选择脱硫除尘设备时,建议选择烟气阻力合适并且结构简单的设备,如果选择的设备无法取得理想的脱硫除尘效果,那么就建议更换引风机,这样就势必会增加投资的成本。
1.4烟尘排放量
如果工业锅炉所采用的燃烧方式是不同的,那么其所产生的烟尘量就也是有较大差异的,在对锅炉进行测试时,我们发现如果锅炉采用大同煤作为燃料,对于链条炉排锅炉和手烧炉排锅炉来说,在总灰分中飞灰的比例约为10%-25%,而初始的烟尘浓度通常是在1800-3000mg/Nm的范围内的。烟尘浓度与烟气排放量相乘所得到的就是烟尘排放量,这也是选择脱硫除尘设备最主要的参考指标。仅仅翻阅简单的理论资料,是无法正确的选择出脱硫除尘设备的,还必须参考测试的真实数据。
1.5安装场地
传统的锅炉只是安装简单的除尘设备,而现阶段工业锅炉安装的都是更加先进的脱硫除尘设备,如果锅炉房的结构是不会发生变化的,锅炉房辅机间的占地面积就会对脱硫除尘设备的选型产生影响,如果设备的体积太大,那么各个辅助设备的运行和操作就会受到影响,风道的布置难度就会大大提升,同时还会增加风道的烟气总阻力,在设备选型的过程中,不但要考虑到设备的外型尺寸,而且还要考虑到烟气接口的朝向和位置等因素。
1.6设备的型式
从理论上讲,脱硫和除尘是不同的概念,那么最合理的选择就是单设脱硫设备和除尘设备。对于脱硫设备来说,水浴式脱硫设备的效果最好,并且还具有除尘功能。而在众多的除尘设备中,效率最高的静电除尘器,但是投资的成本过高,其通常应用于电站锅炉中,而除尘效果最稳定的是过滤式除尘器,其安装简单并且能过滤掉极细的粉尘,但是其占地面积大并且通风阻力大,同时也无法过滤粘性大、含油和含水的烟尘。水膜除尘器的除尘效果也很好,但是其运行复杂并且占地面积大,同时会产生较大的耗水量。因此,在场地条件允许的情况下,应在原有除尘设备的后面串联上脱硫装置,那么就能够取得较好的除尘效果和脱硫效果。而如果场地条件不允许,那么就应选择同时具备除尘和脱硫功能的设备。
2、锅炉房脱硫除尘设备的正确使用
不但要科学的选择脱硫除尘设备,更要对其进行正确的维护和使用,举例来说,现阶段应用最广泛脱硫除尘设备是自激式脱硫除尘器,其工作原理为:烟气冲击水面,水滴就会飞扬并且吸附灰尘,而二氧化硫还会与水滴发生化学反应并且形成亚硫酸,以起到净化烟气的效果。在其使用过程中,应注意以下四个问题:(1)及时向设备中加药。在脱硫除尘的工作过程中,二氧化硫与水滴生成的亚硫酸是一种有着较强腐蚀性的液体,其存在也可能会损坏设备本身以及烟道和风机,那么就要用碱来中和亚硫酸,因此,应向设备中及时的加药。应通过测定水的容积以及化验出亚硫酸的浓度后,准确的计算出应投放的加药量,同时应根据负荷的变化情况以及实际的煤种特性来实时的调整加药量。(2)保持水位。在使用脱硫除尘设备的过程中,操作人员必须保证水位的波动是符合设计要求的,如果水位太低,那么就会出现声响,脱硫除尘设备的运行性能就会受到影响,而如果水位太高,那么排烟管口就会被掩没。(3)定时除灰。通常情况下,烟气中的灰分都是沉积在脱硫除尘设备的底部的,因此,为保证将这些灰分顺利的排出,就必须将其定期的清除,一旦烟气中的灰分凝聚在底部,激水效果就会更加的恶劣,脱硫除尘设备就会出现堵塞甚至是失效的问题。(4)准确的控制烟速。在对设备进行实际测试的过程中,要想取得最佳的脱硫除尘效果,建议将烟气冲向水面的速度控制在12m/s左右。如果锅炉的负荷是远远小于额定的出力的或是使用的煤种是偏离设计煤种的,那么随着烟气量的不断变化,烟速就也会随之变化,那么就无法取得最佳的脱硫除尘效果。所以,应在征得设备生产厂家同意的前提下,进一步的优化排烟管的数量和管径。
对于小型的锅炉房来说,如果能够较好的保证脱硫除尘的效果,那么建议选择机械化程度不是太高的脱硫除尘设备,与大型的锅炉房相比,此类设备的运行条件更为恶劣,机械工作的过程中也容易出现故障,出现故障后设备就不得不停止运行,会产生一定的经济损失。对脱硫除尘设备进行维护时,应保证其不会漏风并且防腐层是完好的,锅炉停止工作后,应采用干法的保养方法,同时严禁清灰和放水。
3、结束语
通过以上的论述,在国家全面实行可持续发展和环境保护战略的形势下,我们应充分的认识到保护大气环境的重要性,对于工业锅炉房来说,应深入的研究影响影响锅炉房脱硫除尘效果的各类因素,科学的选择脱硫除尘设备,并对其进行正确的维护和使用,从而有效的保护大气环境。
参考文献
[[1]林一凡.燃煤锅炉烟气脱硫除尘系统的技术改造[J].供热制冷,2010.
浅谈燃煤锅炉的脱硫除尘 篇7
我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国, 随着经济发展不断加快, 我国能源消费总量不断增长, 造成的粉尘和二氧化硫污染也进一步加重, 已成为制约社会经济发展的重要环境因素, 控制烟尘和二氧化硫的排放, 进行燃煤锅炉的脱硫除尘, 已经成为我国环境保护的重中之重。
一、我国燃煤锅炉脱硫除尘的市场现状
就行业而言, 二氧化硫和粉尘的排放量具有非常明显的行业特征。二氧化硫的排放上, 火力发电业的二氧化硫排放量占据总行业的49%, 水泥制造和化工业以8%和6%的份额紧随其后;在粉尘的排放量上, 水泥制造业的粉尘排放量, 占全国重点工业粉尘排放量的64%;而在二氧化硫去除率中, 火电厂占到10%。
从燃煤锅炉脱硫除尘技术的发展过程来看, 我国火电厂烟气脱硫技术始发于60年代, 进入70年代, 取得阶段性成果, 但因经济、技术等因素所限, 未能得到实际应用。近年来, 随着经济的加速发展以及环境标准的日益严苛, 火电厂烟气脱硫技术取得了长足发展:出现多个烟气脱硫工程公司, 培养了一批骨干技术力量, 带动国内相关机电产品的生产和开发, 初步形成新的产业链。
随着相关标准的细化及落地实施, 燃煤工业锅炉脱硫除尘技术发展迅速, 在整个环保产业中处于逐步成长和成熟的阶段, 而我国逐步实行控制二氧化硫污染的减排政策, 也为脱硫除尘技术和行业的发展提供了巨大市场。燃煤工业锅炉、湿式脱硫除尘技术经过“八五”“九五”攻关项目, 有力地推动了我国燃煤工业锅炉烟气脱硫技术的进一步发展。
二、目前我国燃煤锅炉脱硫除尘的主要技术
在脱硫技术的选择上, 在经济条件尚不充足的情况下, 应该选择脱硫率适当投资又少的工艺。目前我国燃煤锅炉脱硫技术主要有以下三种:
1湿法处理技术
湿法处理技术, 相较于其他技术, 具有设备简单、占地少、易操作、运行费用较低等特点, 在老工业锅炉中非常有推广价值。从具体的脱硫法工艺上看, 湿法脱硫技术应用在麻石水膜脱硫除尘工艺、海水脱硫、石灰石-石膏法、废碱液吸收法、亚钠循环吸收法、氧化铝法等方面。
麻石水膜脱硫除尘工艺一般采用耐腐蚀的麻石砌筑反应池, 利用水来吸附二氧化硫, 但这种工艺一般只适应于含硫量较低的煤的烟气;海水脱硫主要利用海水的弱碱性来脱硫, 特别适用于沿海工业脱硫, 成本较低, 前景良好;石灰石-石膏法主要是利用石灰石和石灰浆液与二氧化硫发生化学反应, 脱硫效率高, 是目前使用最广泛的脱硫技术;废碱液吸收法主要利用碱液和二氧化硫发生反应, 在一些化工企业中应用比较多;亚钠循环吸收法利用硫酸钠吸收二氧化硫生成硫酸氢钠, 在化工和冶炼厂中应用较多;氧化铝法是利用氧化镁的浆液吸收二氧化硫, 循环脱硫, 但是对于技术要求比较高, 目前在我国还没有实现大范围应用。
湿法处理技术反应过程和反应速度较快, 吸收效果较好, 但因为是化学反应居多, 整个过程是气液反应过程, 设备易堵塞、易腐蚀, 并且会产生反应废弃物, 易造成二次污染, 后期处理需要的运行费用也较高。
2干法处理技术
干法处理技术主要有荷电干粉喷射脱硫、掺烧含钙物质炉内脱硫、电化学方法脱硫等。掺烧含钙物质炉内脱硫主要是通过向锅炉内添加含钙物质, 与二氧化硫反应生成硫酸钙, 在除尘器中将硫酸钙收集起来, 这种技术投资少, 占地面积小, 但是脱硫效率较低;荷电干粉喷射脱硫主要是将荷电石灰干粉喷射到烟气中, 利用荷电干粉同性相斥的原则, 增加与二氧化硫发生反应的机会, 提高脱硫效率, 但是在我国目前还未得到实际应用;电化学方法脱硫主要是利用氧化反应, 将二氧化硫分子激活或者分离, 生成自由基, 再与其他物质发生反应。
干法处理技术设备简单, 不存在腐蚀问题, 但是因为相关技术尚处于研究阶段, 脱硫效率比较低, 在我国尚未得到大范围应用。
3半干半湿法处理技术
半干半湿法处理技术一般有旋转喷雾和炉内喷钙尾部增温方法, 整个过程既有干法处理又有湿法处理, 投资少、占地少、无腐蚀状况。目前在国内应用也较少。
四、我国燃煤锅炉脱硫除尘技术未来发展方向
根据目前主要运用的技术来看, 不管是湿法还是干法, 都存在着一定的问题, 而且脱硫除尘效率有待提高。我国燃煤锅炉脱硫除尘技术以湿法处理技术为主, 因此在很长一段时间内, 在湿法处理技术的基础上, 进行改进, 解决设备的腐蚀问题, 解决二次污染问题, 将是主要的发展方向。
1在管理环节上, 减少二氧化硫的产生, 这是从源头上解决相关问题的关键, 相关企业要开展节能低耗的研究, 减少煤的耗用量, 增加优质煤, 特别是低硫煤的使用比例, 加快转变生产模式, 提高燃煤效率, 从而从源头上减少二氧化硫的排放量。
2加大对煤炭前期脱硫技术的研究和应用。简而言之, 就是减少原煤中的含硫量, 对煤炭实行前期化学脱硫、微生物脱硫等, 在燃煤前就将二氧化硫的排放量控制住, 非常有效。
3加大对燃煤中脱硫技术的研究, 加大对高效燃煤的技术的研发力度, 加大对烟气中微生物脱硫技术的研究, 减少处理成本, 实现废物再次循环利用, 实现燃煤锅炉脱硫除尘技术上先进, 费用上经济。
结语
我国燃煤锅炉脱硫除尘进行时间较长, 相关技术方法较多, 在各个领域均有所应用, 并且在实际生产实践中, 也得到重视。但是因为技术所限, 存在诸多问题, 脱硫效率也需要进一步提高, 需要从煤炭生产、燃煤中、燃煤后等各个环节加大相关技术的研究力度。
摘要:由于经济水平所限, 在现在乃至今后很长一段时间内, 我国的能源结构都将以燃煤为主, 燃煤产生大量粉尘和二氧化硫, 对空气造成污染, 因此对于燃煤锅炉的脱硫除尘研究非常重要。本文主要阐述了目前我国燃煤锅炉脱硫除尘的市场现状、相关技术和未来的发展方向。
关键词:燃煤锅炉,脱硫,除尘
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催化烟气脱硫脱硝除尘技术选择 篇8
一、国内外催化烟气脱硫脱硝除尘技术介绍
1. 催化烟气脱硫技术
世界各国研究开发的烟气脱硫技术有许多种, 其脱硫原理基本相同, 就是利用具有碱性的吸收剂与燃料燃烧过程中生成的酸性SOx反应, 生成一种稳定的化合物存在于固相或液相中, 从而实现烟气脱硫。烟气脱硫技术按脱硫剂的类型可以分为干法、半干法和湿法脱硫, 其中湿法脱硫约占85%左右[2]。
(1) 美国BELCO公司的EDV®工艺
EDV®技术的基本原理是采用碱性溶液 (一般为Na OH) 作为脱硫吸收剂, 与进入反应塔的烟气接触混合, 烟气中SO2与Na OH反应, 生成亚硫酸钠, 亚硫酸钠经曝气进行氧化反应, 生成硫酸钠。脱硫反应方程式如下:
整套EDV®湿法洗涤系统包括单系列的烟气净化系统, 一套排液处理单元 (PTU) 。EDV®湿法洗涤系统的工艺采用分层式的烟气净化处理程序。利用洗涤水喷射出来的能量来净化烟气 (而不是靠烟气的压降能) , 是一套低压降的系统。EDV®技术流程短, 占地小, 操作简单, 脱硫率高达95%以上, 该技术成熟可靠, 国内外有大于80套稳定运行的业绩, 技术指标达到国际先进水平。
(2) 双循环新型湍冲文丘里除尘脱硫技术
该技术是中石化自主知识产权的催化裂化除尘脱硫技术, 采用具有专利技术的文丘里组件和湍冲组件, 以高效双塔双循环烟气脱硫系统为核心, 形成烟气分级处理、吸收液分级配置的烟气除尘脱硫工艺。具有脱硫效率高、装置规模小、系统压降小、抗粉尘冲击能力强等特点。
(3) 循环流化床 (半) 干法技术
循环流化床脱硫工艺技术是较为先进的运用广泛的烟气脱硫技术。该法以循环流化床原理为基础, 主要采用干态的消石灰粉作为吸收剂, 通过吸收剂的多次再循环, 延长吸收剂与烟气的接触时间, 以达到高效脱硫的目的, 其脱硫效率可根据业主要求从60%到95%[3]。该技术成熟, 国内外有140多套的业绩, 是目前具有较好发展前景的烟气脱硫技术。
(4) 有机催化剂综合清洁技术
该技术是目前一种较新的湿法脱硫工艺, 实质与氨法脱硫相似。技术的核心是采用了有机催化剂--一种专利生产的含有亚硫酰基 (>S=O) 官能团的一类稳定乳状液有机化合物, 可循环利用, 设计年损耗率为5%, 脱硫率能达到90%以上。在催化剂的反应下, SO2、NOx通过一系列反应分别形成H2SO4、HNO3, 加入氨水后, 最终反应生成硫酸铵与硝酸铵[4]。
2. 催化烟气脱硝技术
(1) 选择性催化还原反应 (SCR)
SCR烟气脱硝技术[5]是把还原剂氨气喷入锅炉下游300~400℃的烟道内, 在催化剂作用下, 将烟气中NOx还原成无害的N2和H2O。SCR技术需要的反应温度窗口为300℃~400℃。在反应温度较高时, 催化剂会产生烧结及 (或) 结晶现象;在反应温度较低时, 催化剂的活性会因为硫酸铵在催化剂表面凝结堵塞催化剂的微孔而降低。
(2) 臭氧氧化Lo TOxTM
Lo TOxTM烟气脱硝技术[6]是美国BOC Gases (空气化工产品有限公司) 的专利技术, 臭氧将难溶于水的NO氧化成易溶于水的NO2、N2O3、N2O5等高价态氮氧化物, 然后在洗涤塔内将氮氧化物和二氧化硫同时吸收转化为溶于水的物质, 达到脱除二氧化硫和氮氧化物的目的。Lo TOx-EDV系统可使NOx排放减少到10μg/g以下, 可满足最严格的减排要求, 并且不会使SO2转化为SO3。
3. 催化烟气除尘技术
(1) HAMON静电除尘技术
HAMON静电除尘技术是用电极, 产生高压电, 在电场的作用下, 使催化剂颗粒带电, 利用“+、-”电荷相互吸引的原理, 吸附催化剂细小颗粒, 然后集中回收, 灰斗带有藏量显示、电加热系统, 可将收集的废催化剂回收至罐车拉走。
(2) PALL的气固分离系统
PALL的气固分离系统为传统的物理分离技术, 主要为具有适当孔径大小的多孔过滤介质, 在其表面收集固体, 事先确定过滤的压降, 到达此压降, 利用工业风等反冲洗过滤器, 将粘附的固体卸除, 通过灰斗回收, 循环往复, 完成气固的分离。
二、二催化工艺生产特点
中石化洛阳分公司二催化装置规模140万吨/年, 原料为70%闪蒸塔底油+30%的加氢蜡油, 混合原料中硫含量约0.45%, 反应再生为两器同轴、外提升管、单器单段逆流完全再生的工艺技术。由于设计原因, 实际运行工况下, 烟气轮机做功均小于主风机的耗功。为使主风机组进入发电工况, 将约300~400Nm3/min的空压风补入再生系统, 进而造成再生烟气氧含量高8%。
三、二催化烟气脱硫脱硝工艺方案选择
1. 烟气脱硫方案选择
双循环新型湍冲文丘里除尘脱硫技术虽具有脱硫效率高、装置规模小、系统压降小、抗粉尘冲击能力强等特点, 但其建设投资及运行费用较高, 配套的SCR脱硝技术不适合洛阳分公司二催化烟气脱硝, 因此未采用该技术。
循环流化床 (半) 干法工艺一方面烟气入口温度一般140℃左右, 催化装置经余热锅炉后排烟温度一般180-200℃, 同时受余热炉激波吹灰器运行情况制约, 排烟温度会有所上升, 需要喷入大量降温水, 吸收塔后设置布袋除尘器, 催化剂颗粒较坚固, 运行工况差时, 对布袋除尘器磨损或堵塞的可能性较大。另一方面该工艺在催化裂化装置上未有工业应用, 因此未采用该技术。
有机催化剂综合清洁技术也不适合洛阳分公司二催化装置。第一, 该设计前为布袋除尘器, 催化装置上前设布袋除尘器不合适, 主要烟气温度高, 且不确定因素多, 可能烧坏布袋除尘器 (设计不超230℃) , 因此催化装置前面只能设置静电除尘器, 例如HAMON静电除尘器。第二, 生产胺肥可能性较小。第三, 有机催化剂较为昂贵。
美国BELCO公司的EDV®工艺脱硫效率在95%以上, 脱硫后烟气中的SO2大部分被脱除, 且颗粒物浓度大幅度降低。该技术成熟可靠, 工程经验丰富, 关键设备工艺计算准确, 运行可靠性高。EDV®工艺脱硫技术对原料硫含量变化的适应性强, 无论是含硫量大于4%的催化进料, 还是含硫量低于1%的催化进料, 该工艺均可适应。吸收剂Na OH易得且系统设备不易堵塞, 系统稳定、耐冲击。因此EDV®工艺脱硫技术适用于洛阳分公司二催化烟气脱硫。
2. 烟气脱硝方案选择
中石化洛阳分公司二催化再生方式为单器单段逆流完全再生, 再生烟气中氧含量高达8%左右, 不易采用中温SCR脱硝技术, 主要因为再生烟气中约87.8%为SO3, 三氧化硫与氨气及水的作用下, 会生成鼻涕状硫酸氢氨, 在催化剂粉尘的共同作用下, 易在SCR后部炉管结垢, 腐蚀炉管、降低传热效率。
LOTOXTM低温氧化法, 将一氧化氮氧化成高价氮, 同时结合湿法EDV脱硫技术, 用Na OH溶液, 生成可溶性硝酸盐。LoTOx-EDV系统可使NOx排放减少到10μg/g以下, 可满足最严格的减排要求, 并且不会使SO2转化为SO3。
采用LOTOXTM技术可得到较高的NOx脱除率, 典型的脱除范围为70~90%, 甚至可达到95%, 并且可在不同的NOx浓度和NO、NO2的比例下保持高效率;因为未与NOx反应的臭氧 (O3) 会在洗涤器内被除去, 所以不存在类似SCR氨 (NH3) 逃逸一样的臭氧 (O3) 泄漏问题;该技术应用中SO2和CO的存在不影响NOx的去除, 而Lo TOx也不影响其他污染物控制技术。Lo TOx技术与EDV技术结合形成一体化的脱硝脱硫系统, 用于废气治理, 经氧化后生成的N2O5通过EDV洗涤器很容易与烟气中水分发生反应生成HNO3, 然后再同洗涤剂生成盐类, 最后通过氧化处理后排出系统外。
3. 烟气除尘方案选择
对HAMON静电除尘技术和PALL的气固分离系统除尘技术的优缺点进行了比较, 得出洛阳分公司二催化装置烟气除尘易选用HAMON静电除尘技术。
PALL的气固分离系统除尘技术需要更换三旋和四旋, 更换三旋将耗费4000万美元, 更换四旋, 将耗费350万美元。依据目前国内大多三旋的效率, 若四旋更换为PALL的气固分离系统, 也较难达到烟尘浓度50mg/m3的要求。压降达5000Pa, 影响烟机的发电工况, 能耗上升明显。设备成型, 过滤精度较难提高, 反冲洗过滤器在国内催化的应用上空白, 实际运行效果有待验证。HAMON静电除尘技术能够除掉再生烟气中大于0.25um的粉尘颗粒, 对于入口500~1000mg/m3的粉尘浓度, 经过静电除尘后, 能够达到5~15mg/m3, 除尘能力强, 除尘效率99%以上。
四、结论
经过以上分析比较, 洛阳分公司二催化裂化装置烟气脱硫应采用在炼油厂催化烟气脱硫方面有较多经验的BELCO公司的EDV®工艺 (碱洗法) , 同时为了保证催化装置长周期平稳运行, 烟气脱硝采用Lo TOxTM工艺, 使烟气脱硫脱硝在一个设备中一起完成, 烟气除尘采用HAMON静电除尘技术。
参考文献
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从制砖工艺浅谈脱硫除尘 篇9
同理, 砖厂安装了脱硫塔, 也只是有了硬件设备, 如果制砖工艺有关环节处理不好, 脱硫塔也发挥不了应有作用。所以, 管理措施要跟上, 必须强化生产过程中各个环节的工艺管理。
1 原料环节
1.1 原料要低硫
砖厂脱硫达标要从源头抓起, 所购进的原料包括燃料含硫量和含氟量要低。抓住原料就抓住了根本, 就某地的A、B、C三厂情况看, 虽然都安装了脱硫塔, 但结果是不一样的, A厂用的是煤矸石和页岩, 安装了湿式脱硫塔, 循环水中几乎没有加脱硫剂, 但检测排放指标达标, 经检测, 该厂所用煤矸石含硫量只有0.18%, 页岩几乎不含硫, 页岩与煤矸石的配比是2:1, 也就是说配成的混合料含硫量大约为0.06%, 按1 h生产10 000块普通砖计算, 每块普通砖2.5 kg, 每小时用料25 000 kg, 烧成这些砖需排出SO2为15 kg (25 000×0.06%=15 kg) , 假设烧1 kg砖坯需要排放6 m3烟气, 那么1 h要排放150 000 m3 (25 000×6=150 000 m3) 烟气, 1 m3烟气平均含硫量为0.0001 kg=100 mg (15/150 000=0.0 00 1kg=100 mg) , 含硫量这样低, 检测达标是完全没有问题的。
再看B厂也用的是煤矸石和页岩配成混合料制砖, 由于煤矸石含硫量达3%以上, 混合料的含硫量也在1%以上, 与A厂产量基本一样, 假设1 h产量也是10 000块普通砖, 1 h用料也是25 000 kg, 烧成这些砖需排出SO2为250 kg, 计算下来1 m3烟气平均含硫量为0.0017 kg=1 700 mg (250/150 000=0.0017 kg=1700 mg) , 虽然脱硫塔的反应池加足了脱硫剂, 但厂区内和周围经常闻到有刺鼻的气味, 周围群众经常到厂里闹事, 最后换成A厂用的煤矸石, 不加脱硫剂也达标。
C厂也是用煤矸石做内燃用, 含硫量在2.8%。为了环保验收, 脱硫塔处的反应池不仅加石灰而且还加火碱, 用试纸测试反应池进脱硫塔的循环水p H值显示为10 (当然采用石灰石或石灰--石膏法脱硫的, p H值不是越高就越好, 过高反而会有副作用) , 从脱硫塔流出的循环液用试纸测试显示为6, 结果环保部门来检查, 含硫气体的排放还是不达标。由于近处没有低
硫煤矸石, 就改为用0.8%低硫煤做内燃, 再请环保部门来检测就达标了。可见, 烟气排放要想达标选取原料很重要。
1.2 热值要准确
在制备混合料时, 热值要准确, 如果热值配低了, 就需要另外加煤, 一般情况下, 1 kg外燃所起的作用大不如1 kg内燃, 甚至2 kg外燃才能起到1 kg内燃的作用。一旦热值配低, 就需要成倍的添加外燃煤, 这就会相应的增加SO2的生成量和所需空气量, 增加了达标排放难度。外加煤一旦过多, 更可怕的是会造成烟气中的颗粒物增加, 又给颗粒物达标排放造成麻烦。如果热值配高了也有麻烦, 不仅造成热量的浪费, 而且有害气体的生成量也会相应增加, 脱硫塔的脱硫压力也会增大, 使达标排放难度更大。由此可见, 混合料热值配比的准确与否, 对烟气能否达标排放影响很大。
2 成型环节
随着机械手和自动码坯机码坯质量的不断提高, 以及码坯形式灵活性和多样性的增多, 为码坯更加合理打下好的基础, 特别是为大断面隧道窑码坯的灵活性提供了极大的方便, 为有效地提高窑内风的利用率提供了保障。也就是说可根据风的特性和断面的大小, 设计更加合理的码坯方式, 做到边隙宽度不超标 (≤10 cm) , 垛隙之间更合理, 为焙烧时有效地增加穿流风量, 防止大量的风从垛隙和边隙流走打下良好的基础, 从而起到降低过量空气系数的作用。所以说, 成型车间在码坯时, 不仅要考虑到码坯的稳定性、整齐性、规范性等, 还要考虑到下一工段——干燥和焙烧过程中的脱硫达标问题。
3 干燥环节
干燥室的用热方式一般有三种。
3.1 利用余热
从焙烧窑抽取余热 (冷却带) 送给干燥室, 一般都从窑温500℃以下位置抽取, 这部分余热是空气与砖垛换热产生的, 我们称为“洁净余热”, 其被抽往干燥室加以利用。所以, 冷却带的这部分余热是比较干净的, 可直接送到干燥室干燥砖坯, 不需要再去上脱硫设备就可标达排放。
3.2 利用烟热
把预热带的全部烟热直接送往干燥室干燥砖坯, 脱硫塔设在干燥室的排潮处。这种方式虽然热利用率较高, 但给以后的脱硫环节带来很大麻烦。如前面所述, 焙烧1 kg砖坯需要排放6 m3多烟气, 那么1块普通砖干基为2.5 kg, 只需要排出约13 m3烟气就可以烧成, 而干燥1块普通砖大约要排出0.5 kg水, 需要约20 m3空气, 这不仅增加脱硫设备的负担, 更重要的是提高了过量的空气系数 (α) , 就过量的空气系数增大这一点, 就很难做到达标排放。所以, 把烟热直接送干燥室干燥砖坯的方法是不可取的, 最好的办法是把烟热通过热气转换器, 转换成干净的热空气送到干燥室, 把转换后的烟气再送到脱硫塔脱硫, 这样就易达标排放。
3.3 利用混合热量
混合热量的利用就是把余热和高温预热带的烟热一并送往干燥室, 这种方式虽然热利用率最高, 但需要为干燥室另外设置一套脱硫设备, 干燥室所排出的气体, 必须经过脱硫塔脱硫才能达标。这种方式要排放达标, 看似容易, 实际达标排放也很难, 因为GB29620—2013《砖瓦工业大气污染物排放标准》给核定的过量空气系数只有1.7, 也就是说排出的气体中氧的含量是按8.6%核定的, 这种送热方式会使干燥室排出的气体中含氧量远远大于8.6%, 甚至有的干燥室排出的气体中氧的含量几乎到达20%, 想达标排放很难。目前, 行业内推广的烟热分流方式, 就是比较好的一种方式。
以上三种利用余热的方式, 都可把窑顶空腔和窑底的热量一并利用, 这里不再赘述。
4 焙烧环节
4.1 码坯要规范
码坯时, 要千方百计降低风的阻力, 尽量增加穿流风量, 降低不必要的环流风量。我们知道烧空心砖时火行速度就快, 其重要的一条原因就是空心砖通风率高, 风可以从砖坯中间穿过, 热传导路径短。烧空心砖时, 排烟风机的电机HZ (频率) 开度要比烧实心砖小得多, 就某企业焙烧情况看, 烧普通砖时排烟风机的Hz开度90%, 火行速度为4 m/h;而烧空心砖时, 排烟风机开度为46%, 火行速度就达5.4 m/h, 这说明只要码坯合理, 千方百计提高穿流风量, 降低环流风量, 即减小总体风量, 也能达到理想的火行速度。在焙烧速度一定的情况下, 风的利用率越高, 排烟风机排出的气体就越少, 相应的过量空气系数就低, 与核定的1.7系数相差值就越小, 烟气中的含氧量比率就越低, 检测时就易达标。另外, 码坯时, 坯垛与窑墙的距离越小越好, 如果边隙大于15 cm以上, 只有5%的气流能从坯垛中间穿过, 而95%气流从边隙和垛隙周围流走了, 这样窑内风的利用率很低, 大量的气流没有发挥应有的作用被抽走排放, 做了无用功, 这不仅浪费了热量, 空气过剩系数也会大幅度增高, 仅此一项就给达标排放增加很大难度。由此可见, 码坯的合理与否对达标排放也是非常重要的。
4.2 操作要合理
合理的焙烧操作, 既要保证窑内合理的用风量, 也避免用风量过多;既要保证焙烧速度, 又避免把热量拉跑。在闸型上尽量用顺梯形闸和桥梯形闸, 提高热利用率。当然, 由于窑型不一样, 长短不一样, 焙烧方式也不一样, 总的原则是用最少的热值和风量达到最好的效果。
5 窑炉设备方面
干燥室和焙烧窑建造必须符合国家发布的《烧结砖瓦工厂节能设计规范》和《烧结砖瓦工厂工程设计规范》要求。
一是保温性能要好, 干燥室保温性能好, 干燥相同数量砖坯所需焙烧窑送的热量就少, 这实际上降低了焙烧窑的燃料消耗和有害气体的排放量。焙烧窑保温性能越好, 焙烧时窑墙和窑顶所散发掉的热量就越小, 燃料消耗就越低, 自然含硫气体相对就少, 减轻脱硫压力。
二是密封性要好。包括砂封槽不能缺砂, 窑车裙板要完整不变形。两车之间密封槽无硬物不缺棉, 进车门和截止门密封要好, 特别是进车门下面行车坑进车时的漏风问题应重视, 尽量也要做好密封。
就国内的干燥室和焙烧窑进车口设置情况来看, 有待进一步完善, 规范的企业一般设计两道门, 进车时把零车位的车顶进1号车位时, 只开截止门, 不开进车口门, 目的是防止冷风从进车口进入干燥室, 但进车门下面有一个行车坑 (车底通道) , 截面积一般都在1 m2左右, 虽有进车口门在挡风, 但下面行车坑进风量也不少, 这需要完善和改进: (1) 行车坑尽量小一点, 顶车机进出方便就可以了, 没有必要做的够宽够深, 已经做宽或深的可用砖往小的砌筑一下; (2) 顶车机进出口要用皮子挡风, 可用废旧的输送带剪裁成4 cm宽左右的长条, 密钉在进车门上, 既不影响顶车机进出也阻挡了风的吸入。总之, 要千方百计减少不必要的冷风进入窑室, 降低过量空气系数。
6 脱硫系统
目前, 制砖行业一般都采用湿式脱硫法, 这种方法从实际运用情况看, 即适用又经济。有了脱硫塔只是有了硬件, 要使脱硫塔有效的运行, 必须要给反应池不断补充脱硫剂。含硫越高的砖坯, 消耗的脱硫剂就越多, 这就要求我们依据使用不同的脱硫剂, 核定反应池的p H值的显示范围, 如石灰石 (石灰) -石膏脱硫法, 一般情况下, 进脱硫塔循环液体的p H值显示为≥7, 返回液体p H值不低于5, 当然这主要由砖坯的含硫量来定, 石灰浆液浓度一般控制在20%以下, 特殊情况时短时间可达30%。及时、规范、足量添加脱硫剂非常重要, 如有一企业, 安装了脱硫塔, 也加了脱硫剂, 但排出的烟气还很刺鼻, 经检查, 发现该企业没有按量按时添加脱硫剂。依据该企业原料含硫量和焙烧速度, 每天需要消耗脱硫剂 (石灰) 300 kg (按生石灰中氧化钙的实际含量计算) , 结果是3 d只加了300 kg, 脱硫剂量没有加够, 自然脱硫量也就不够, 后派专人依据反应池的p H显示情况及时加脱硫剂, 效果立竿见影。所以, 要求: (1) 依据反应池循环液的p H值情况及时补充脱硫剂; (2) 脱硫剂要均匀加入反应池里, 与循环液能很好地结合, 不可一次加入过多, 形成堆状, 影响脱硫剂效果, 最好在加料池上安装搅拌设备不停地搅拌, 使脱硫剂和循环浆液能有效地融合; (3) 建造水池时, 加脱硫剂 (石灰) 池比反应池高出50cm以上, 形成阶梯形, 主要是便于清渣, 为防止固体的脱硫剂过多的进入下一个水池内, 造成排出的气体中颗粒物增多, 浆液池一般不低于4个, 保证浆液有一定的沉淀时间; (4) 脱硫塔设计要合理, 进入脱硫塔的液体雾化效果要好, 雾气密度要高, 雾点直径要小, 液汽比要合理 (≤1.2) , 从而达到与含硫气体的最佳结合。
另外, 关于颗粒物排放的问题, 按照国家GB29620—2013《砖瓦工业大气污染物排放标准》要求, 1 m3烟气不得超过30 mg, 对我们绝大部分企业来说这项指标是高不可攀的, 从实际情况来看除尘比脱硫还要难, 必须高度重视: (1) 在码坯之前要把窑车清扫干净, 防止窑车上的尘粒被吸到脱硫塔里去, 最好用吸尘器吸净窑车上的尘粒, 德国有的企业做一个和窑车宽度一样大的吸尘器, 窑车推过时一次就把灰尘吸干净了, 当时国内还觉得没有必要把窑车面吸的那么干净, 但现在看来是非常正确的; (2) 在焙烧时尽量采用正负压焙烧方式, 风量和风压不可过大, 减少颗粒物可能被吸走的数量; (3) 给干燥室砂封槽添加的砂要过筛, 把过细的砂土要筛掉, 防止从两窑车连接不好的裙板间把细沙土吸入干燥室和焙烧窑的窑车面上; (4) 选择有高效除雾器的脱硫设备, 采用石灰石或石灰--石膏法脱硫的, 石灰浆液要控制在20%左右, 防止浓度过高产生过多的结晶物, 使这些结晶物被检测仪器的检测滤筒收集进去, 造成超标排放, 所以脱硫设备的除雾器效率要高, 塔内气体的流速一般控制在4 m/s以下, 尽量把尘粒、结晶物等颗粒物更多的黏附在除雾器的叶片上。就制砖企业来看, 脱硫除尘常用的办法是双碱法 (此项技术还有待完善和观察) 。钠碱做吸收液, 石灰做还原液, 虽然钠碱相对石灰来说较贵, 但在脱硫过程中脱硫剂主要是石灰, 钠碱只需要少量添加补充即可, 这种办法只要控制好, 就会减少石灰微粒等结晶物进入脱硫塔。
6 结束语
烟气排放达标, 仅仅靠脱硫塔来完成是不甚合理的, 牵一发动全身, 它关系到制砖工艺各个环节, 所以, 必须抓细抓好各个环节的工作, 只有这样, 才能用最小的投资和消耗达到排放要求。
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脱硫除尘 篇10
我国炼油企业以前主要加工低硫原油,从FCC(催化裂化)装置排出的SOX量并不大,环保要求也不严格。随着沿海沿江炼油厂加工进口原油,特别是中东含硫原油数量的增加,FCC装置原料的含硫量加大,大量的SOX及颗粒物已经成为主要的空气污染源。因此,减少炼油厂SOX排放正受到前所未有的关注[1,2]。
目前湿法仍是烟气SO2脱除的主要方法,主要有石灰石(石灰)法、双碱法、镁法、氨法等。其中双碱法的优点是塔内钠基清液吸收,可大大减少塔结垢机会;在较低的液气比下可得到较高的脱硫率;石灰的利用率较高[3,4]。在湿法烟气脱硫中吸收塔种类较多,主要有喷淋空塔托盘塔、液柱塔、喷射鼓泡塔、气动脱硫除尘塔等[5]。其中气动脱硫除尘塔充分利用空气动力学原理,在处理烟气SO2及粉尘方面效果显著。
2 双碱法脱硫机理
采用纯碱吸收SO2,吸收液再用石灰进行再生,生成亚硫酸钙和硫酸钙的少量沉淀物,再生后的溶液最终返回吸收塔,如此循环使用。循环吸收过程中发生的反应如下[6]:
吸收反应:
再生反应:
氧化反应:
某石化公司DRG工艺系统试验装置与基本流程,见图1。
原烟气自酸化塔烟气入口进入塔内,循环浆液通过吸收部分SO2后pH值降低;烟气经酸化塔后进入气动脱硫除尘塔进一步脱硫,同时除去大部分粉尘;净烟气经过气动脱硫除尘塔塔顶烟囱排入大气。
系统初始运行时以纯碱为脱硫剂,在气动脱硫除尘塔内生成亚硫酸钠与亚硫酸氢钠;这部分浆液排出塔外,与石灰乳(主要成分是Ca(OH)2)反应生成再生浆液,浆液的主要成分是亚硫酸钠、少量的NaOH和亚硫酸钙(固体)。再生浆液经过浓缩罐沉淀分离。浓缩罐溢流去软化罐,纯碱除钙软化后,钠盐溶液返回气动脱硫塔循环利用。浓缩罐底流浆液亚硫酸钙进入生长罐,用酸化塔排出的酸性溶液对生长罐内的亚硫酸钙浆液进行酸化处理,使浆液的pH值降低。生长罐上清液返回酸化塔,底流中通入氧化空气,使亚硫酸钙氧化成硫酸钙(即石膏)。硫酸钙在生长罐内充分结晶形成大颗粒的固体石膏,再利用石膏旋流器和皮带脱水机对石膏浆液进行固液分离。
气动脱硫除尘塔主要由烟气入口段、烟气稳定段、贮浆段、气动脱硫单元、气水分离器、烟气出口段组成。气动脱硫除尘塔核心部件为气动脱硫单元,它充分利用空气动力学原理,烟气从气动脱硫单元下方进入,在旋流器的作用下,形成具有一定速度的向上的旋转气流,将单元上端注入的吸收液托住反复旋切,形成一段动态稳定的液粒悬浮层。因气相流速高、剪切力强,故液相和气相的聚散组合瞬时、随机发生,气液两相的比表面积高,掺混强度大,传质效率高,从而达到有害气体吸收、粉尘捕集的目的。该脱硫除尘装置主要设计数据见表1。
3 运行参数分析
3.1 脱硫除尘效率的影响因素分析
利用图1中装置进行试验,采用正交实验法以减少试验次数,最终确定影响脱硫因素的合理范围,对操作条件进行优化。影响脱硫系统稳定高效运行的因素较多,根据工程经验主要影响因素有酸化塔液气比(L/G)(A)、气动脱硫除尘塔浆液pH值(B)、气动脱硫除尘塔浆液Na+浓度(C)、气动脱硫除尘塔液气比(L/G)(D)。确定的因素与水平见表2。
本试验共有4个因素,且不考虑因素间的交互作用,选用正交表L16(44)来安排试验。试验主要烟气参数见表1,试验时进口烟气SO2含量800mg/Nm3(表3)。
根据极差Rj的大小可知影响脱硫效率因素的主次顺序为B>D>C>A。
根据图2可知4个影响因素数值越高,脱硫效率越高。气动脱硫除尘塔浆液pH值对脱硫效率影响最大。pH值在7以下时,随着pH值降低,脱硫效率下降很快。pH值在7以上时,其对脱硫效率影响减弱,但仍有上升趋势。虽然pH值越高,脱硫率越高,但pH值太高,容易导致塔外浆液结垢现象和石灰利用率下降。因此脱硫除尘塔浆液的pH值控制在7.0~7.5左右比较合理。
气动脱硫除尘塔液气比(L/G)也是影响脱硫效率的另一大因素,液气比越大,脱硫效率越高。液/气比(L/G)在4.0以下时,脱硫率随着液气比的提高上升很快。但由于浆液循环量的增大,循环浆液泵(电耗)也会增大,增加了运行费用。所以脱硫除尘塔液/气比(L/G)为3.0~5.0比较合理。
Na+浓度提高也会提高脱硫效率,但影响力远不及气动脱硫除尘塔浆液pH和液气比(L/G),另外Na+浓度提高意味着纯碱的耗量增加。脱硫除尘塔钠盐的含量控制在8%~10%左右比较合适。
酸化塔液气比(L/G)对脱硫效率影响最小。由于没有吸收剂,酸化塔对SO2主要是物理吸收。但液气比不能太小,否则影响脱硫浆液酸化,石膏品质下降。综合考虑,酸化塔液气比(L/G)控制在3.0~4.0比较合理。
通过调试,主要设备中酸化塔液气比(L/G)控制在3.5左右;气动脱硫除尘塔钠盐的含量控制在10%左右,pH值控制在7.0左右,液/气比(L/G)为4,此时脱硫除尘效果满足要求而且经济合理。粉尘的捕集主要与塔的结构有关系,运用气动技术,塔的气动段具有很高的粉尘去除率。
在已确定的参数下,脱硫除尘装置入口不同SO2、粉尘浓度下的脱除率分别见图3和图4。此脱硫除尘装置具有较高SO2、粉尘去除率,而且适用工况范围广,对催化裂化烟气SO2含量变化较大、粉尘粒径细、含尘量波动大具有很强的适应性。
3.2 石膏品质的影响因素
石膏品质的保证是指石膏组成成分达到规定的保证值,主要有游离水含量(wt%)≤10%、CaSO4·2H2O含量(wt%)≥90%、可溶性Cl-≤100mg/kg。
石膏中游离水含量的控制通过石膏旋流器和皮带脱水机可以实现;石膏中可溶性Cl-浓度的控制通过外排一定的废水量实现。
出产石膏的主要成分CaSO4·2H2O含量与生长罐中的CaSO4·2H2O的生长环境有关系,主要是pH值。由(7)式,CaSO4·2H2O是由CaSO3· 1/2H2O氧化而来,图5是氧化速率与pH值的关系[5]。
利用图1中装置进行试验,石膏中CaSO4·2H2O含量(wt%)含量与pH值关系见表4,由表可知pH值的影响基本与图5相符。一般生长罐pH值控制在4.5~6之间比较合理。
4 结语
应用双减法与气动技术(DRG技术)相结合的脱硫除尘技术处理催化裂化再生烟气,脱硫除尘塔浆液的pH值控制在7.0~7.5,液/气比(L/G)为3.0~5.0,钠盐的含量控制在8%~10%,酸化塔液气比(L/ G)为3.0~4.0,生长罐pH值控制在4.5~6,脱硫效率一般可达到95%以上,除尘效率可达到90%以上,出产石膏品质较好;另外DRG技术对催化裂化再生烟气的SO2含量变化大、微细粉尘含量波动性强的特点具有很强的适应性。
摘要:指出了DRG(Dynamic Regeneration Gypsum)技术是双碱法及气动技术(脱硫除尘塔)的有机结合。重点对DRG技术处理某石化公司催化裂化的再生烟气进行了分析。研究表明:在烟气量200000Nm3/h,入口烟气SO2含量300~800Nm3/h,入口粉尘200~300Nm3/h条件下,脱硫效率达到95%以上,除尘效率达到90%以上。
关键词:双碱法,催化裂化再生烟气,脱硫除尘技术
参考文献
[1]吴中标,杨明珍.燃煤锅炉烟气除尘脱硫设施运行与管理[M].北京:北京出版社,2007.
[2]郭东明.脱硫工程技术与设备[M].北京:化学工业出版社,2007.
[3]马广大.大气污染控制工程[M].北京:中国环境科学出版社,1985.
[4]内维尔.大气污染控制工程(影印版)[M].北京:清华大学出版社,2000.
[5]莫建松.双碱法烟气脱硫工艺的可靠性研究及工业应用[D].杭州:浙江大学,2006.
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