火電廠用石灰石脫硫脫硝時對粉煤灰有何影響

【專家解說】：摘要： 火力發(fā)電廠的脫硫，為什么一定要用石灰石作為脫硫劑？火力發(fā)電廠排出的粉煤灰漿，無用，有害，量大，且多。酸堿度一般在8.5-13左右。為什么不能將其堿性應(yīng)用于脫硫呢？ 按照中等偏下原則計算粉煤灰漿中的脫硫物質(zhì)。粉煤灰漿中的脫硫物質(zhì)，是燃煤含硫量3％情況下的4倍多。足以用于脫硫。 不僅有價值，而且完全有必要，將粉煤灰漿應(yīng)用于火力發(fā)電廠的脫硫。運用高、精、尖技術(shù)的最新煙氣微分處理工藝，不僅能夠?qū)⒎勖夯覞{與二氧化硫充分有效混合，而且能夠降低傳統(tǒng)脫硫塔50％以上高度。也就是說，能夠大為減少占地面積和占用空間。根據(jù)已經(jīng)成功的十多個工業(yè)應(yīng)用業(yè)績進行計算，能夠?qū)嶋H應(yīng)用于火力發(fā)電廠的高效除塵脫硫裝置，其除塵、脫硫效率，一般在99.9999％左右。也就是說，完全可以節(jié)省掉靜電除塵這一部分。針對國內(nèi)、外燃煤電廠鍋爐煙氣治理的除塵、脫硫成本高、效率低，結(jié)構(gòu)復雜、操作繁瑣、具有二次污染，缺陷過多狀況，研發(fā)成功，可以廣泛運用于煙氣治理領(lǐng)域，可以與電廠污水零排放相結(jié)合，并且可以與城市污水水處理相結(jié)合的，全部國產(chǎn)化的，低成本、高效率濕式除塵、脫硫、污水處理一體化技術(shù)裝備。
緒言：解決溫室效應(yīng)、空氣質(zhì)量劇烈惡化、水污染和大規(guī)模酸沉降污染，是全人類面臨的重大問題之一。進行全球氣候和環(huán)境保護，是對人類智慧、勇氣和信心的重大考驗。進行全球氣候和環(huán)境保護，煙氣治理是主要措施之一。煙氣治理的除塵、脫硫一體化，以廢治害、以害制害，綜合利用、綜合開發(fā)，是降低脫除二氧化硫成本的最有效途徑。其意義，絲毫不亞于進行第二次工業(yè)革命。溫室效應(yīng)、空氣質(zhì)量劇烈惡化、水污染和大規(guī)模酸沉降污染，給予人類社會和諧發(fā)展造成的危害，愈發(fā)劇烈。日益明顯。這是每一個人都能夠切切實實的感受到的。對于環(huán)境保護的迫切性和重要性，人人皆知。但是，為什么煙氣治理的速度仍然不盡人意呢？ 歸根結(jié)底，靜電除塵--石膏脫硫的除塵、脫硫工藝流程，復雜、造價昂貴，是根本原因。雖然，石灰石價格低廉、資源廣泛，靜電除塵耗用的用電量也比較小，但是，久而久之，運行費用也是很為可觀的。僅就全國的火力發(fā)電廠除塵、脫硫來講，造價和運行費用，都是巨大的天文數(shù)字。對于脫硝、脫碳的具體實施要求，則更是遙遙無期了。降低除塵、脫硫的造價和運行費用，是粉塵和硫、氮、碳氧化物污染治理的根本所在。 煙氣治理，需要造價低、效率新高技術(shù)。電力，中國、乃至全世界的各行各業(yè)都在呼喚更好、更先進的除塵、脫硫全新技術(shù)裝備。 怎么樣降低除塵、脫硫的造價和運行費用？從這里就可以引出一個問題。
一、火力發(fā)電廠的脫硫，為什么一定要用石灰石作為脫硫劑？火力發(fā)電廠排出的粉煤灰漿，無用，有害，量大，且多。酸堿度一般在8.5-13左右。 為什么不能，為什么沒有將其堿性應(yīng)用于脫硫呢？如果能夠應(yīng)用一部分，那么，就可以降低粉煤灰的相當一部分有害性。就能夠減少許多石灰石的消耗。就能夠減少許多有關(guān)石灰石消耗的資源浪費。亞石膏的無用性，以及其堆積緩釋二氧化硫的二次污染性，眾所周知。石灰石-石膏-濕式脫硫工藝流程，雖然也能夠廣泛應(yīng)用，畢竟造價高、效率低、結(jié)構(gòu)復雜。浪費嚴重。需要根本性進步。
二、粉煤灰漿中含有能夠脫硫的物質(zhì)，是不是不足以用于脫硫呢？一般燃煤的含灰量在30％以上。30％含灰量中的脫硫物質(zhì)，能夠脫除多少二氧化硫？ 燃煤煤質(zhì)的不同，含灰量也不同。 30％的含灰量，能夠脫除3％的二氧化硫。十倍比例，從數(shù)學意義上講，根本沒有問題。 按照中等偏下原則計算粉煤灰漿中的脫硫物質(zhì)。粉煤灰漿中的脫硫物質(zhì)，是燃煤含硫量3％情況下的4倍多。足以用于脫硫。所以，不僅有價值，而且完全有必要，完全應(yīng)該將粉煤灰漿應(yīng)用于火力發(fā)電廠的脫硫。燃煤含灰量中的脫硫物質(zhì)，混溶在水溶劑中的活性更好。脫硫能力應(yīng)該更好。因為應(yīng)用石灰石脫硫的石膏脫硫法，并不能高效地脫除二氧化硫。還需要添加含鎂物質(zhì)等等。表1粉煤灰的化學成分及性能（%）： 細度 需水量 燒失比 含水量 SO 3 SiO 2 Fe 2 O 3 AI 2 O 3 CaO MgO K 2 O Na 2 O

20 106 1.73 0.3 0.14 54.0 6.11 27.7 2.57 1.23 1.50 0.37

粉煤灰是原煤經(jīng)電廠鍋爐燃燒后的產(chǎn)品。各地電廠所用的原煤來自不同的煤礦。所以燃煤中各組成物質(zhì)的含量不同。而且各個電廠爐膛結(jié)構(gòu)有別，受爐溫、空氣含氧量、燃燒質(zhì)量等的影響，以及原煤的燃燒方式不同，因而燃燒后粉煤灰的比重及成分不同。經(jīng)頻譜儀分析可知：粉煤灰的主要成分是氧化硅、氧化鋁和氧化鐵，約占粉煤灰總量的80%左右，還有一定量的氧化鈣、氧化鎂等(見表2)。表2不同電廠粉煤灰化學成分測定結(jié)果(%)：
灰名 SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO MgO 燒失量 d 50 (mm)

青山熱電廠干灰 59.82 26.66 4.95 2.42 0.90 0.93 0.035
青山熱電廠濕灰 57.28 24.24 7.48 3.48 0.31 3.47 0.029
漢川電廠干灰 57.50 26.70 4.10 2.72 0.95 4.81 0.031
漢川電廠濕灰 59.95 28.72 4.71 3.53 1.16 3.43 0.076
陽邏電廠干灰 54.54 24.48 5.05 2.68 0.95 4.29 0.027
陽邏電廠濕灰 56.31 23.50 7.79 4.16 1.09 3.59 0.083
鄭州熱電廠 50.37 21.28 4.19 3.24 1.30 4.30 0.061
鄭州火電廠 52.86 22.88 4.09 3.52 1.38 11.0 0.027

1.關(guān)于燃煤含硫量計算： 以35噸/小時鍋爐為例。煙氣量126000立方米/時。按用煤量6.6噸/時計算。燃煤含硫量為3%時煙氣含硫量：每小時煙氣含硫量6.6×1000×3％＝198kg，為198kg×1000÷32＝6187.5GM。
2.關(guān)于粉煤灰所含脫硫物質(zhì)計算： 按煤的含灰量為30％計算：煤渣、粉塵量為6.6×1000×30%＝1980kg。粉煤灰含SiO2為32-60%，取45%；Al2O3為10-32%，取20%；Fe2O3為4-12%，取8%；CaO為2-24%，取12%；MgO為1-11%，取6%；燒失量為1-15%，取9%。礦物組成以玻璃體為主要成分。玻璃體含量50-80%。其余為莫來石和石英相。粉煤灰中能夠脫硫的物質(zhì)數(shù)量如下：
SiO2： 45%×1980＝891（kg）， 891000÷（28×1+16×2）＝14850GM。 Al2O3：20%×1980＝396（kg）， 396000÷（27×2+16×3）＝3882.35GM。 Fe2O3：8%×1980＝158.4（kg）， 158400÷（56×2+16×3）＝990GM。 CaO： 12%×1980＝237.6（kg）， 237600÷（40×1+16×1）＝4242.85GM。 MgO： 6%×1980＝118.8（kg）， 118800÷（24×1+16×1）＝2970GM。合計為：14850+3882.35+990+4242.85+2970＝26935.2GM。
3.脫硫劑數(shù)量大于含硫量四倍以上。 燃煤含硫量3%時，每小時煙氣含硫量為198kg×1000÷32＝6187.5GM。粉煤灰中所含脫硫物質(zhì)的量，每小時為26935.2GM，是硫的26935.2÷6187.5＝4.35倍。
三、如何將粉煤灰漿中的脫硫物質(zhì)與二氧化硫充分混合?
傳統(tǒng)中的濕式石膏脫硫法，能夠?qū)⑹沂械拿摿蛭镔|(zhì)有效混合。也完全能夠?qū)⒎勖夯覞{與二氧化硫有效混合。在利用傳統(tǒng)的石膏脫硫法脫硫設(shè)施的基礎(chǔ)上，利用粉煤灰脫硫，一定會有許多不適之處。所以進行了研究。經(jīng)過研究、開發(fā)，事實證明，應(yīng)用粉煤灰進行脫硫的設(shè)施，不僅比石灰石脫硫設(shè)施小，而且，還可以將巨大的靜電除塵設(shè)施節(jié)約掉。
四、應(yīng)用粉煤灰漿脫硫，是否可以節(jié)省掉靜電除塵? 靜電除塵的效率一般在99.99％左右。傳統(tǒng)的麻石水膜除塵器效率，一般只有97％. 在利用粉煤灰漿脫硫時，除塵效率能不能達到99.99％，關(guān)系到能否節(jié)省掉靜電除塵問題。根據(jù)已經(jīng)成功的十多個工業(yè)應(yīng)用業(yè)績，作為粉煤灰漿脫硫的工業(yè)應(yīng)用試驗裝置進行計算。脫硫效率與除塵效率基本相同。煙氣治理的效率可以達到100％。但是，與物質(zhì)不滅定律、能量守恒定律絲毫無關(guān)。例如空調(diào)。例如沙塵暴污染的大氣，經(jīng)過濕式處理后，完全可以達到濕潤、清新程度。其經(jīng)過安裝紫外線、負離子發(fā)生裝置、恒溫裝置通道后，空氣質(zhì)量還可以進一步提高。
五、除塵、脫硫一體化，是降低除塵、脫硫成本的根本途徑。與目前世界上最為成熟、應(yīng)用范圍最為廣泛的石灰石-石膏濕式脫硫-靜電除塵煙氣治理工藝流程相比較，將靜電除塵和脫硫島這兩個龐然大物合而為一，一定能夠降低造價，降低運行成本。但是，還能不能夠具有更進一步的發(fā)展？研究證實，完全能夠?qū)⒊龎m、脫硫、污水處理合而為一。除塵、脫硫、污水處理一體化，更有利于煙氣治理向縱深發(fā)展。不僅有利于電廠的污水零排放，更有利于社會上的污水處理。除塵、脫硫、污水處理一體化，具有強大的污水處理功能。其它企業(yè)將印染廢水、造紙廢水、氨水、電石渣、海泥應(yīng)用于脫硫的工業(yè)應(yīng)用事實，完全能夠證明。工業(yè)應(yīng)用證明，經(jīng)過除塵、脫硫工藝流程的澄清水，清澈度一般在1.8米以上。 關(guān)于小型火力發(fā)電廠的廢水水質(zhì)、水量特點：小型火電廠的廢水一般分為除灰廢水、冷卻系統(tǒng)排水、化學處理系統(tǒng)排水、輸煤系統(tǒng)廢水、廠區(qū)生活廢水、含油廢水和雜用水系統(tǒng)排水等。其中除灰廢水和冷卻水系統(tǒng)排水水量占整個電廠廢水的80％左右。其它廢水水量由電廠的具體用水情況而定。冷卻水系統(tǒng)排水水質(zhì)較好，只是溫度和COD較高。除灰廢水水質(zhì)差，水中不僅COD和SS很高，還含有許多重金屬元素。表3小型火電廠各廢水系統(tǒng)水量和廢水中的污染物統(tǒng)計：
廢水系統(tǒng) 冷卻系統(tǒng)排水 除灰廢水 化學處理系統(tǒng)排水 含油廢水 輸煤系統(tǒng)廢水 廠區(qū)生活廢水 雜用水系統(tǒng)排水
占總廢水百分比/% 30-70 20-50 2-7 0.1-1 0.5-2 0.5-3 5-10
主要污染物 Cl - 、Ca 2+ 等 重金屬、COD、SS、Ca 2+ 、SO 4 2- 等 H+或OH - 、COD、Cl - 等 油污等 SS等 BOD等 COD、SS等
火力發(fā)電廠的煙氣治理，是一個相當巨大的社會工程。一般要求具有兩個同樣的業(yè)績。這就徹底否定了創(chuàng)新。作為企業(yè)，創(chuàng)新成果如果沒有業(yè)績，也是不可以接受的。必須堅持進一步深化科研體制、機制改革。火力發(fā)電廠的煙氣治理創(chuàng)新，也同樣是一個相當巨大的社會工程。也需要跨越很高的門檻。許許多多關(guān)于煤的清潔燃燒研究機構(gòu)、重點實驗室，并不能夠做到對于具體情況進行具體分析，進行具體研究，對于顯而易見的、近在咫尺的、具有明顯堿性特征的粉煤灰漿，加以應(yīng)用，至今仍然達不到非職務(wù)發(fā)明人一九九七年的研究水平，只能說明，開拓具有中國特色的科學技術(shù)全面發(fā)展道路，任重道遠。建設(shè)科學發(fā)展的創(chuàng)新型國家，需要全國上上下下每一個人的努力，匯聚成為共同的合力。
結(jié)論：利用具有堿性特征的粉煤灰漿脫硫，切實可行。關(guān)于其工業(yè)應(yīng)用的技術(shù)裝備，鑒于應(yīng)用在其它行業(yè)的十多個業(yè)績，證明其技術(shù)可靠、成熟。