電廠煙氣除塵脫硫設(shè)計(jì)探究

【摘要】中小型鍋爐燃燒時(shí)產(chǎn)生大量粉塵和二氧化硫等有害氣體，屬星點(diǎn)型擴(kuò)散污染源，對(duì)大氣環(huán)境污染嚴(yán)重。目前我國控制此類污染源除塵脫硫裝置較少，效果也不理想。本文主要分析電廠煙氣除塵脫硫設(shè)計(jì)。 　　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(duì)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(duì)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(duì)此，國家對(duì)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(huì)對(duì)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(jí)除塵裝置除去煙氣中的粉塵污染物。一級(jí)除塵利用除塵脫硫塔中形成向下運(yùn)動(dòng)的水膜與向上運(yùn)動(dòng)的含塵煙氣相互碰撞、攔截和凝集等作用來對(duì)灰塵洗滌而進(jìn)行除塵;二級(jí)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(duì)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(jí)沉降池、二級(jí)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(jí)沉降池中的凈水最終均引入二級(jí)沉降池中。二級(jí)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(duì)煙氣進(jìn)行除塵、脫硫，一級(jí)沉降池經(jīng)底部的夾管閥進(jìn)行重力排污、二級(jí)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(jiǎn)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(duì)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(duì)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(shì)。 　　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(duì)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(tái)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(tái)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(duì)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(duì)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(jí)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(tái)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(jí)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(shì)，因此具有廣闊的市場(chǎng)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(duì)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)還處在模化試驗(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。