摘要:石灰石-石膏湿法作为当前火电厂烟气脱硫处理的一个重要工艺,对减少火电厂环境污染,提高火力发电的质量,具有重要价值。文章针对石灰石-石膏湿法烟气脱硫复杂工艺问题,采用单因素试验的方式,通过布置脱硫监测点,探讨在原浆浓度、入口二氧化硫浓度、入口温度等不同因素工艺的脱硫效率的影响。
目前脱硫废水处理技术包括常规处理工艺,以及在此基础上开发的深度处理技术。文章对现有的脱硫废水处理技术进行了分析和比较,为燃煤电厂的脱硫废水处理工艺选型提供参考依据。所谓燃煤电厂脱硫废水零排放,就是燃煤电厂在脱硫时产生的废水经过处理后将其转换成可以利用和对环境不会带来影响的中水,从而实现废水零排放的目的。而为了达到这一目的,就必须切实掌握其形成机理和带来的危害,结合脱硫废水的特点,采取针对性的措施,强化燃煤电厂的脱硫废水处理效果。
关键词:石灰石-石膏湿法 火电厂脱硫 环保处理
引言
石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术是目前为止世界上应用最广泛、技术最为成熟的烟气脱硫技术,约占全部已安装烟气脱硫设备容量的70%,其主要原理是使得喷入吸收塔内的石灰石浆液与烟气中的 SO2 发生化学反应,从而达到脱硫的效果,具有脱硫效率高,脱硫量大的特点。本文对当代三类主要烟气脱硫技术进行分析,并对每种脱硫技术性能的优劣进行比较;对石灰石-石膏湿法脱硫技术的工艺流程以及目前存在的主要问题加以分析,并总结了现有的主要改进技术。
1脱硫脱硝概况
1.1燃料脱硫
燃料脱硫即燃烧前脱硫,是指煤粉没有进行燃烧之前,通过各种方法对原煤进行净化,脱除原煤中的部分硫份;燃料脱硫方法主要有煤炭洗选技术和煤炭转化技术。相比于燃烧中及燃烧后脱硫,由于燃烧前脱硫的工艺复杂度偏高,初期投资的综合成本较高,所以缺乏良好的适用性,实际的运营情景存在明显的限制性。煤炭洗选技术在工业上应用最为广泛的是物理法。物理选煤的方法主要是指重力选煤、风力选煤和重介质选煤等。其原理是利用煤中的有机物质和硫铁矿密度之间的差异,在重力的作用下使它们分离。虽然使用物理重力选煤法可以经济地去除煤中的大块黄铁矿,但不能脱除煤中的有机硫,因此实际运行中没有得到推广。煤炭转化技术是指利用化学方法将煤炭转化为气体或液体燃料、化工原料或产品,主要包括煤炭液化、煤炭气化和水煤浆技术等。煤炭转化效应的反应剂类别较多,但实际的反应环节要求高温、高压,所以综合操作存在较高的能耗。
1.2燃烧过程脱硫
其采用的燃料通常属于石灰石或白云石,同时实际的燃烧温度偏低,通常在800-850℃。该技术燃烧方式主要是在床内加入石灰石或者白云石等脱硫剂,煅烧分解成氧化钙和二氧化碳,然后氧化钙和二氧化硫反应生成硫酸钙,以达到脱硫的目的,过程中不需要增添额外的设备,即可确保反应的有效开展。同时,因为物料所存在的影响效应,使得其中的接触面存在一定的增加,进一步实现脱硫效率的显著提升。一般情况下,该方案的脱硫效率可大于90% 。但是因为其机
组偏小,会被循环流化床的实际容量所约束,因此该技术未能获得有效的推广。型煤固硫技术是用沥青、石灰、电石渣、无硫纸浆黑液等做黏结剂将粉煤经过机械加工成具有一定形状和体积的煤。因为其实际的脱硫效率较差,所以在较长时间中未能获得良好的工业应用,但该方案可降低成本、节省燃料、降低排放大量致癌物资,并可以将废弃物综合利用,降低电厂运行成本。
2石灰石-石膏湿法脱硫技术
石灰石-石膏湿法脱硫是将价格较低的石灰石等物质作为特定的吸收物质,完成粉碎的步骤后,石灰石呈现出粉末状的形态,添加一定量的水后,制作成浆液。在吸收塔内部,浆液跟烟气相互扰动混合,对其进行洗涤,烟气中存在的二氧化硫与碳酸钙等发生了积极的化学反应,被脱除掉,最后的生成物是石膏。
石膏浆液通过泵体向外排泄,随后借助脱水设备制成脱水石膏,完成副产品的回收操作。脱硫后的烟气经除雾器除去其中的细小液滴后排入烟囱。
工艺流程图
该脱硫方法有以下优点,脱硫效率很高。该方法所得到的脱硫效率一般可以超过95%,若能再加快塔内的烟气流动速度,可以进一步提高 SO2 的吸收。许多掌握先进技术的公司都在研究高性能、高流速的 FGD 装置。烟气的高流速增加了气液扰动,延长了液滴悬浮于吸收区的时间并且减小了液滴的气膜厚度。配套技术较为完善,运行的保障性优良。该方法已经有漫长的发展历史,技术相当完备,市场经验很多,已有的行业经验和故障处理案例十分丰富,所以因脱硫设备而造成锅炉运行故障的概率越来越小。能适应不同煤种变化。石灰石-石膏湿法脱硫适用于不同含硫比例的煤种,不管煤种含硫量大小,都能具备良好的脱硫效率。单机处理烟气量大,可与大型燃煤机组单元匹配;占地空间较大,投 资环节的所需成本较高,对一些老旧电厂的技术改造而言不太适合。吸收剂种类多样,而且价格不高。石灰石在我国不同地区广泛存在,开采容易,价格也相对较低,磨碎程序较为简洁,钙的提取操作比较完善。技术保障性高。该方法涉及到的技术较为完备,国内外的相关研究人员进行了不断分析和改进,脱硫工艺日趋完善。
3石灰石-石膏湿法脱硫相关设备及功能
石灰石-石膏湿法脱硫工艺系统通常含有:烟气系统、石膏脱水系统以及另外的配套系统,系统组成中最为关键的是烟气系统。
烟气系统主要指的是烟气流通的渠道,主要设备含有脱硫风机、烟道、挡板等,来自锅炉出口的烟气经过特定的烟道向外排出,在一般情况下,脱硫设备会配套安装烟道旁路挡板。当其处在正常的工作状态下时,烟道的旁路挡板会处在关闭的情形中,而烟气通流部分的挡板部分会处在打开状态。完成 GGH 换热的步骤后,烟气会进入到吸收塔内部,当烟气跟石灰石浆液完成充分的反应后,塔内排放出来的烟气通常温度不高,假如对外不加处理的排放,会带来管道腐蚀的问题,影响运行机组的稳定性使用,不利于其长周期运行。所以,相关烟气需要再经过 GGH 换热器的升温操作,到符合一定温度要求后再进行相应的排放。
4石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺问题分析
石灰石-石膏湿法脱硫存在显著的复杂性,关系到的设备数量较为庞大,通常在关键设备存在故障的情况下,会导致整个系统的不正常以及稳定状态受到影响,所以现场需要针对各主要设备安装监控仪表,用以辅助 DCS 集中控制, 以此来保障各方面设备的有效运转,因此运行方面的维护成本偏高。对比其余的脱硫工艺而言,石灰石-石膏湿法存在高效以及普遍适用等特征。但是因为其在工艺方面存在的特殊性,以及过高的投资成本,导致其对于小型机组难以实现理想的使用效果。系统构建成本偏高,大约为燃煤电厂综合投资规模的 10%—20%,而配套的运维成本也相对偏高。同时,由于设备的老化和环保要求的提高,需要对脱硫设备开展提效改造工作,因为系统存在的结构复杂的特征,导致实际的脱硫改造环节的工程花费巨大。
结语
石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术是控制燃煤 SO2 排放的重要措施,一直以来都是环保研究的重点领域之一。论文综合世界范围内的相关研究成果,具体的探讨脱硫技术的综合特征、流程、设备以及实际应用状况,进一步对烟气脱硫系统开展针对性的论述,探讨其中的关键问题,设计配套的提效改造措施,并在提效改造结束后开展了相关试验、运行效果测试和后期优化。
参考文献
[1]环境保护部科技标准司.火电厂大气污染物排放标准:B 13223-2003 [S].北京:中国环境科学出版社,2003.