摘要:随着人们环保意识的增强,以及国家对企业环保的高标准要求,使得居民对生活及工作环境提出了更高的要求。火电厂在发电过程中,难免会产生各类尾气污染,这就要求企业必须做好相关环保措施。在这一背景下,近年来我国有关环保标准更新迅速,对污染物的排放要求越来越严格,对锅炉烟气更是提出了超低排放的要求,企业所面临的环保形势越来越严峻。基于此,本文章对探究电厂锅炉脱硫脱硝及烟气除尘技术,以供相关从业人员参考。
关键词:电厂锅炉;脱硫;脱硝;;除尘;技术
引言
火电厂中锅炉在生产过程中,经燃烧会形成烟气,那么烟气中便包含大量的粉尘、二氧化硫与氮氧化物等,这些污染物的存在会导致环境污染,并且威胁到人们的身体健康。。因此,电站设立锅炉脱硫、脱硝、除尘系统,是保障电站安全运行、减少空气污染的重要系统。针对电站锅炉热电机组燃煤、排放的烟气脱硫、脱硝技术开展研究,并进行相应的调试和改进,确保电站热电机组锅炉系统运行效率高、无污染,促进发电站的良好发展。
1电厂锅炉脱硫脱硝及烟气除尘的必要性
粉尘、二氧化硫及氮氧化物属于大气污染物,危害到生态环境与人们的身体健康,并且由引发臭氧、酸雨等二次污染的可能。现如今,我国的酸雨污染现象已经转变为硫酸与硝酸复合型,其中硝酸根离子含量增加。在京津冀雾霾的环保压力持续增加这一环境下,氮氧化物防控工作被正式提上日程。电厂锅炉生产排放的氮氧化物含量比较高,在全国氮氧化物排放量中占比高达40%,是比较重要的粉尘、二氧化硫及氮氧化物排放源。除此之外,电厂锅炉产生的烟气属于高架源,在大气环境中经过远距离传输可能会出现化学转化,增加环境污染与跨界污染的可能性,由此可见粉尘、二氧化硫及氮氧化物污染控制工作的必要性。
2电厂锅炉脱硫技术
2.1旋转喷雾法脱硫工艺
旋转喷雾法属于半干法脱硫工艺,该工艺于20世纪80年代迅速发展起来的,首先在美国河滨电站试运行成功。该法是利用利用喷雾干燥原理,吸收剂浆液在吸收塔湿态下发生气液反应脱硫,同时烟气将热量传给吸收剂使之不断干燥,固态吸收剂在吸收塔内发生气固反应脱硫,产生固体灰渣,一部分在塔内分离,另一部分在电除尘器处理。主要步骤如下:
CaSO4难溶于水,便会迅速沉淀析出固态CaSO4。该法脱硫效率达80%~85%,腐蚀较小、设备操作简单、运行可靠性高、无废水排放、脱硫产物呈干粉状,能耗较低,只是湿法工艺能耗的1/2~1/3。
2.3石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺
将这一技术应用到发电厂的锅炉烟气脱硫处理之中,其主要的工艺原理是让锅炉烟气之中所含有的二氧化硫和石灰石-石膏浆液之中所含有的碳酸钙之间发生反应,进而实现亚钙的生成,其反应式如下:
在锅炉烟气之中所含有的氧和亚硝酸根之间发生的中间过度反应,可以让其中的一部分亚硝酸钙转化为石膏,在化学上,我们将这种物质称为二水硫酸钙。在吸收塔内的石灰石-石膏浆液之中,剩余的一部分亚硝酸钙会与氧化风机之中鼓入的空气进行反应,经过氧化反应之后,会有硫酸钙生成[3]。在这个反应之中,直接的氧化反应属于一种次要反应,主要反应则是氧气和亚硝酸根之间发生的反应,其反应式如下:
例如:2×12MW热电厂进行脱硫超低排放改造工程采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺,一炉一塔配置,脱硫除尘一体化技术。该热电厂脱硫超低排放湿法脱硫工艺参数表如表1所示(单台炉)。根据大中型机组石灰石-石膏湿法脱硫工艺脱硫超低排放改造经验,对于SO2吸收系统的设计,一般按一运一备,设置两台石膏排出泵,保证在12~15h内能够排空吸收塔;对于脱硫废水处理系统,一般对废水进行中和、絮凝、沉淀处理,采用板框压滤机对反应产生的污泥进行浓缩处理,脱水处理后污泥外运。
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3电厂锅炉脱硝技术
3.1SNCR脱销
SNCR工艺布置由还原剂贮槽、多层还原剂喷入装置和与之相匹配的控制仪表等组成。在炉膛850-1100℃这一狭窄的温度范围内、在无催化剂作用下,氨基还原剂可选择性地还原烟气中的NOx,基本上不与烟气中的氧气作用。化学反应方程式为:
SNCR技术对反应温度非常敏感。随温度降低,其还原反应速度降低,大量还原剂来不及反应而降低脱硝效率;当温度高于1100℃时,NH3的氧化反应速度超过还原反应,从而增加NO的排放。本项目SNCR脱硝技术采用尿素作为还原剂。尿素颗粒经过螺旋输送设备输送至尿素溶解罐,尿素溶液喷射模块将10%的尿素溶液直接从尿素溶液储罐中抽出,经过溶液计量分配模块将溶液输送到炉前SNCR喷枪处。尿素溶液在压缩空气的压力作用下,剧烈混合以雾状喷入炉内,与烟气中的氮氧化物发生还原反应从而达到脱硝目的。
4电厂锅炉烟气除尘技术
4.1除尘技术
在进行烟气除尘的过程中,静电除尘法与气固分离系统都可以对烟气进行有效的除尘。其中静电除尘法是通过电极来形成高压电,进而在电场作用之下,催化剂的颗粒会附带电力,因为正负电荷之间会相互吸引,所以催化剂会对细小颗粒进行吸附,随后对其进行集中回收。而气固分离系统使用的是传统物理分离法,在使用该技术的过程中,首先需要对过滤压降进行确定,保证过滤介质的孔径大小适宜,进而在表面进行固体收集,在达到压降之后,需要对过滤器进行反冲洗,将其上黏附的固体卸除,通过灰斗来对其进行回收,循环此过程,直到实现气固的有效分离。
4.2布袋除尘器
袋式集尘器是一种高效除尘装置,它使用过滤器组件(滤袋)将灰尘中的有害物质中的固体,细小液体颗粒或气体分离和捕集。例如:某化工产业园集中供热公司现有2台35t/h燃煤锅炉及5km供热管廊,化工园区集中供热项目“上大压小”,新上3×130t/h高温高压循环流化床锅炉(两用一备),原2×35t/h锅炉机组拆除。布袋除尘器入口设有机械预沉降室,降低布袋除尘器的除尘负荷,布袋除尘器按照锅炉满负荷工况条件下最大粉尘质量浓度设计,保证最终出口净烟气中粉尘质量浓度始终小于20mg/Nm3。布袋除尘器在顺气流方向上分为2个除尘室,除尘器的气布比(140℃)≤0.68m3/(m·2·2min),每个单元安装滤袋1110条,整台除尘器安装滤袋2220条,每条滤袋净过滤面积3.24m2。旋转式低压脉冲清灰布袋除尘器的清灰压力仅0.08~0.10MPa,滤袋以同心圆状布置,采用动态清灰方式,使用较少的脉冲阀,机组仅用2个大型脉冲阀,控制简单,系统稳定可靠。
结束语
综上所述,当前我国所使用的烟气脱硫技术与脱硫脱硝除尘技术都已经成熟,其具备着较大的商业优势,在电厂锅炉中得到了广泛的应用。根据脱硫技术与脱硫脱硝除尘技术具备的经济性、高效性与节能环保性优势,众多电厂接受了此类技术。现阶段,我国科技水平不断提高,脱硫技术也会不断地得到完善与改进,使电厂锅炉生产满足当前的环保要求,实现电厂锅炉的可持续化发展。
参考文献
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