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大型燃煤锅炉脱硫技术分析

时间:2017-07-11 08:58 来源:未知 作者:guoluzzc 点击:
 一、国内外脱硫技术和方法 
  脱硫技术和方法可分三大类,即炉前脱硫、炉内脱硫和烟气脱硫。后两类方法中还分干法和湿法,抛弃法和回收法。这些方法各有优缺点。干法的优点是投资稍小,脱硫后烟气温度高而不影响其后设备的腐蚀和大气扩散,缺点是脱硫率低,设备大,脱硫过程还要用催化剂。湿法的最大优点是所有反应在溶液里进行,其传质效果好,脱硫率高,缺点是投资大,排烟温度低而造成其后设备腐蚀并影响烟气大气扩散,因此,排烟(脱除SO2后) 需要用气气热交换器(GGH)再加热。 
  (一)炉前脱硫 
  机械浮洗法(MF)是目前用得最多的一种炉前脱硫方法。它利用煤和含无机硫煤密度差分离,浮选剂用水,采用跳汰机和摇床联合作业,脱硫率40%~50%,脱灰率30%~40%。煤的浮选,实际上是硫分在煤中的再分配,可作为低硫煤的补充。煤浮选后,可获一半多一点的低硫煤,同时有10%的尾煤,尾煤可作为制硫酸的原料或在流化床内脱硫和燃烧。浮选可在煤矿进行,洗选后的煤价将提高一倍,如用户(例如电站) 建立洗煤工程,其投资较大,约为电站投资的15%,尾煤如不利用,则有12%左右的热损失。 
  (二)炉内脱硫 
  1、型煤技术 
  型煤,特别是添加固硫剂的型煤,是工业锅炉实现炉内脱硫的主要方法之一。型煤是向煤粉中加入粘结剂和固硫剂,然后加压成具有一定形状的块状燃料。按用途分民用型煤和工业型煤两大类,工业型煤又分工业燃料型煤和工业气化型煤。随着采煤机械化程度的提高,块煤产量逐年下降,平均仅占煤炭总量20%~30%,而实际商品块煤则不足20%,远不能满足工业锅炉和窑炉燃烧的需要,采用添加固硫剂的型煤后,脱硫率可达40%~60%,并可减少烟尘排放量60%,节约煤炭15%~27%,因此在工业锅炉脱硫技术和方法中,具有广阔的发展前景。 
  2、炉内喷吸收剂脱硫(LIFAC,LIMB) 
  这种方法是炉内喷入脱硫剂(石灰石、白云石、消石灰或碳酸氢钠等),在烟温为900~1250℃区域,脱硫剂分解为CaO或MgO,再和SO2作用生成硫酸钙而达到脱硫目的。由于炉温较高,单纯的炉内喷钙系统脱硫率较低,为此在炉后增加第二级脱硫装置――增湿活化器,这就组成了炉内喷钙和活化氧化法脱硫(LIFAC)。增加增湿活化器后,就可使烟气中未反应的CaO、MgO和水反应生成高活性的Ca(OH)2、Mg(OH)2并与剩余的SO2化合成亚硫酸钙或亚硫酸镁,部分CaSO3、MgSO3还能氧化为硫酸钙和硫酸镁,最后在电气除尘器中被收集下来。LIFAC脱硫技术,在Ca/S=1.5时,脱硫率ηSO2可达70%~80%。 
  炉内喷钙排烟增湿活化脱硫技术有投资少、占地少、运行费用低、无废水、操作维护方便等优点。对中、小容量燃用中、低硫煤的锅炉特别适用。对现有机组进行环保改造时也可应用。此法在国外,以芬兰的Tempella Power公司的技术最典型。国内抚顺电厂、南京下关电厂应用后效果较好。 
  3、循环流化床(CFBC)、增压流化床联合循环(PFBC-CC)、煤气化联合循环(IGCC) 
  以上几种炉内脱硫技术,把煤破碎为0~5mm或0~10mm,石灰石0.1~1mm送入循环流化床,炉内布风板处风速20m/s,屏区5~6m/s,炉温为880~900℃,对脱硫特别有利。另外,煤粒和脱硫剂可经分离器分离后返回炉内,因此,燃烧效率和脱硫率都较高,当Ca/S=1.5时,脱硫率ηSO2可达90%~95%。 
  CFBC脱硫,除了ηSO2高外,其工艺特点没有喷浆系统,没有废水产生,占地面积小,投资小,脱硫副产品可作混凝土掺和料、矿井回填、路基等。因此,CFBC脱硫技术将有很好的发展和应用前景。 
  (三)烟气脱硫技术和方法(FGD) 
  1、喷雾干燥法脱硫(SDA) 
  这种方法是把脱硫剂石灰乳Ca(OH)2喷入烟气中,使之生成CaSO3,被热烟气烘干呈粉末状进入除尘器捕集下来,由于Ca(OH)2不可能得到完全反应,为提高ηSO2,可将吸收塔和除尘器中收集下来的脱硫渣返回料浆槽与新鲜补充石灰浆混合循环使用,国内外均有用电石渣[含Ca(OH)2达92%]代替石灰乳作为脱硫剂使用的情况,其脱硫效果较好。由于循环使用脱硫剂,而脱硫剂又和飞灰混在一起,因此,实际上,循环使用的是新鲜石灰乳和收集下来的脱硫剂加飞灰的混合浆。煤飞灰中含有碱性化合物,对脱硫有促进作用。这种方法当Ca/S=1.4时,ηSO2可达80%。由于回收系统简单,这种方法投资小,运行费用也不高,对中、大型工业锅炉和电站锅炉改造较适用。我国白马、黄岛电厂均用此法脱硫。 
  这种脱硫方法的关键设备是吸收塔,而吸收塔中Ca(OH)2和SO2的传质过程的好坏,完全取决于脱硫剂的雾化质量和雾化后与SO2的混合情况。为了提高脱硫剂浆液的雾化质量,如用机械雾化,则其出口喷射速度不能太低,但又因为脱硫剂浆液是飞灰和石灰浆混合液,因此喷嘴的磨损应特别注意。 
  2、湿式石灰石膏法(LW) 
  这种方法实质上就是SDA的湿法,烟气经电除尘后进入脱硫反应吸收塔,石灰石制成石灰浆液后用泵打入吸收塔,吸收塔结构和型式颇多,有单塔也有双塔,有空塔也有填料层塔。不管哪种型式的反应塔,它都由吸收塔和塔底浆池两部分组成。脱硫过程分别在吸收塔和浆池的溶液中完成,其反应式如下: 
  这种脱硫方法技术比较成熟,生产运行安全可靠,脱硫率高达90%~95%,所有的反应在溶液中进行,生成的盐类大多溶于水,不会发生严重堵塞(浆池除外),如用热再生,其温度比吸收时高得不多。为此,在国外烟气脱硫装置中占主导地位,一般在大型发电厂中使用,占脱硫总装机容量80%以上。但这种方法系统复杂、设备庞大、耗水量大、一次性投资大,脱硫后排烟温度低影响大气扩散,为此,系统中必须装设加热烟气的气-气加热器GGH,副产品石膏质量不高,销售困难,抛弃和长期堆放又会产生二次污染。 
  湿式石灰石膏法脱硫在我国珞璜电厂、重庆电厂、杭州半山电厂运行证明,其脱硫效果较好,可达95%。 
  3、电子束照射脱硫(ER) 
  这种方法是用大于1Mrad(兆拉德)电子流照射含水分的烟气,烟气中H2O被激活产生HO、HO2和O等强氧化剂,能迅速与烟气中的SO2、NOX化合生成SO3和N2O5 ,再添加氨化合物就生成硫铵和硝铵,经除尘器收集即为化肥。这种方法的脱硫率可达90%,脱硝率80%,很有发展前景,但投资很大,某种程度上限制了这种方法的大量应用。我国成都热电厂已有中试运行,效果良好。 
  二、脱硫技术的经济技术总结评价 
  选择一种脱硫技术首先要技术成熟,有尽可能高的脱硫率,投资和运行费用、电耗要低,脱硫剂来源简易价廉并可再生,副产品回收费用低并有良好的市场效益,设备不堵塞、腐蚀,烟气净化后有良好的扩散性能,最后,如不回收不应引起严重的二次污染。全面符合以上要求的脱硫技术为数不多,因此,使用者只能根据各种条件,选用和实施最合适的脱硫技术。 
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