摘要:我国的锅炉设备大多以煤炭为主要能源,在其运行过程中通常会排出大量的二氧化硫。而二氧化硫是一种会对环境造成严重污染的具有刺激性气味的气体,其不仅会危害生命体的健康,还会造成酸雨,进一步对区域内的土地和水源造成污染。目前我国锅炉设备造成的大气污染已经影响到了人们的正常生活,对锅炉等设备排出的烟气进行脱硫处理已经刻不容缓。鉴于此,本文主要分析锅炉烟气脱硫除尘技术。
关键词:锅炉;烟气脱硫;除尘技术
1、引言
生态文明建设是关系中华民族永续发展的根本大计,党中央把生态文明建设作为统筹推进 “五位一体”总体布局和协调推进 “四个全面” 战略布局的重要内容。环境保护作为生态文明建设的重要组成部分,对生态文明建设、建设美丽中国起着至关重要的作用,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。随着当今社会经济的发展,人们的用电需求也开始不断增加。这样的情况对于发电厂的发展起到了良好的推动作用。但是在发电厂的运行之中,锅炉烟气脱硫处理始终是一项备受关注的问题。所以,脱硫技术的合理应用也越来越受到当今社会的关注与重视。
2、燃煤锅炉污染现状
我国已经从农业大国向工业大国迈进,已经成为了世界工厂,与此同时大气污染对人类健康和生活环境的影响越来越严重。据估计,我国在用锅炉60多万台,其中工业锅炉占锅炉总台数的95%以上,且工业锅炉数量呈上升的态势。工业锅炉数量大分布广容量小,安装污染控制系统的经济投入相对较高,目前依然存在不少超标排放的工业锅炉。对燃煤锅炉烟气脱硫除尘环保设施改造及应用意义重大。
3、脱硫除尘环保问题
传统湿法脱硫存在诸多问题:湿法脱硫一般分为钙法(石灰石膏法、石灰石石膏法),钠法(单碱法)、氨法、双碱法(钠法+石灰还原)等。目前大部分燃煤锅炉采用湿法脱硫,湿法脱硫效率高、脱硫率大、调节范围大,目前可满足脱硫排放指标。湿法脱硫消耗大量的清洁水,脱硫后的污水需要污水处理厂后续处理;石灰石膏法脱硫在脱硫塔内生成亚硫酸钙,一定程度上会加大粉尘排放浓度;湿法脱硫后烟气成为接近饱和湿烟气,冬季从烟囱排放会有大量水雾析出,形成“白烟”,造成视觉上的污染。传统布袋除尘器安装在湿法脱硫工艺前,无法脱除湿法脱硫后的粉尘。
4、锅炉烟气脱硫除尘技术的应用实践
4.1、烟气湿法脱硫除尘
锅炉烟气脱硫除尘时可以采用湿法技术,其又包括多种形式,具体分析如下:
(1)石膏湿法脱硫除尘技术
对于燃煤锅炉而言,其烟气脱硫除尘操作工艺相对比较复杂,利用石灰石粉作为脱硫吸附剂,并且在浆液中加入适量水,将其制成石灰浆液。石灰石粉仓顶位置布设料位计,而且当仓内的料位达到了一定的预设高度时,接触式料位计就会自动发出警报。同时,还要将压力真空释放阀布设在石灰石粉仓顶部位置,舱压达到预设值以后,系统中的阀盖又恢复正常状态。从吸收区来看,二氧化硫等硫化物溶于浆液之中,并且吸收其中的烟气,其化学式为SO2+H2O→H2SO3;同时将SO2等有毒有害气体有效地溶解到液体之中,使其产生亚硫酸溶液,并且分解成氢离子以及亚硫酸氢根,其化学公式为H2SO3→H++HSO3-;H2SO3→H++SO32-。当浆液流入到吸收区以后,因其中存储了大量的硫化氢以及二氧化硫等毒害物质,酸性溶液内的氢离子数量增多,溶液吸收二氧化硫的能力就会不断减弱。
(2)钠法脱硫法与氨法脱硫技术
该种技术应用过程中,主要是以氢氧化钠以及亚硝酸钠和碳酸钠水溶液为吸收剂,用于吸收锅炉烟道内排出的烟气,尤其是二氧化硫气体。对于钠法脱硫法而言,其应用效果非常的显著,不仅吸收速度非常快,而且也不容易堵塞管道以及相关设备。钠法用于二氧化硫处理以后,吸收液通过无害化处理,可以达到直接排放的标准。
对于氨法脱硫技术而言,其主要是利用氨水为吸收剂,对锅炉烟气内的二氧化硫进行处理,统计数据显示,该种方法脱硫时二氧化硫的吸收率可达90%。
(3)双碱法脱硫技术
该种脱硫技术工艺,主要是以氢氧化钠为烟气除尘脱硫吸收剂,其中氢氧化钙是再生剂。统计显示,该种法脱硫技术的应用效果非常显著,脱硫率可达80%,烟气脱硫是会形成石膏等,可以进行二次利用。在此过程中,为了能够有效回收脱硫产物,先除尘处理,再进行脱硫处理。实践中如果不考虑中间环节的脱硫产物二次利用,可以进行脱硫、除尘一体化。
4.2、干法脱硫除尘
在半干法工艺的应用过程中,主要是通过浆液状态的吸收剂来洗涤吸收塔,在通过该工艺流程进行脱硫之后,产生的都是半干状态的副产品。因此我们将这种脱硫工艺称为半干法工艺。常见的干法脱硫技术有两种:一是NID技术,该技术实在敢干法技术的基础上而得出的,其避免了半干法技术中存在的问题,因而降低了脱硫成本,设备更加紧凑,且脱硫效率较高,可以去除烟气中90%的硫,能够有效应用在低于300MW的机组当中;二是CFB技术,即CFB循环流化床技术,该技术建设成本较低,占用面积较小,设备结构较为简单,设备装置易于操作,脱硫效率较高,可以将烟气中90%的硫去掉。当前,各国都加强了对烟气脱硫技术的研究,烟气脱硫技术的种类逐渐增多,但其原理上仍旧存在着很大的相同点。例如循环流化床干法,该种方法是当前较为先进的脱硫技术,其以循环流化床原理为重要基础,进而使用消石灰粉为吸收剂,通过吸收剂与烟气进行循环接触,实现脱硫的目标。
4.3、海水烟气脱硫除尘技术
该技术是当前较为先进的脱硫技术之一,主要是利用自然界中的海水,去掉烟气中的SO2,其原理为:火力发电设备产生烟气后,先在除尘装置中将烟尘去除,之后将剩余的传递到吸收塔的下部,并由上自下倒入海水,通过海水与SO2的接触,形成H2SO4,从而将烟气中的SO2去掉。最后,还要将剩余的气体加热,以免其脱硫设备造成损害。
4.4、半干式烟气脱硫技术
半干式脱硫技术使用的脱硫剂大多为石灰浆,由于低硫煤燃烧后产生的粉煤灰呈高碱性,在水存在的条件下粉煤灰中主要物质SiO2和Al2O3溶解出来,与熟石灰发生水合反应,形成水合硅酸钙和水合铝酸钙等高水合物质,主要包括以下3个反应:(1)石灰快速消化形成Ca(OH)2胶束;(2)活性氧化铝与CaSO4和Ca(OH)2反应生成水合硅酸铝;(3)活性二氧化硅与Ca(OH)2反应生成水合硅酸钙;水合产物具有黏结性、比表面积较大、持水性高的特点,能显著提高脱硫效率。半干式脱硫技术除了去除二氧化硫之外还可以去除许多其他具有酸性的气体,比如氯化氢、三氧化硫等,且其去除率可以高达95%。
5、结束语
随着工业行业发展进程的不断深入,经济发展与生态环境保护之间的关系越来越紧张,尤其是大量锅炉的应用导致空气中的二氧化硫以及烟尘等大量排入空气之中,致使生态环境遭到严重的破坏。在当前生态文明建设过程中,我们应当合理选择有效的技术工艺和手段,加强锅炉烟气处理,既要对其中的硫化物气体进行处理,又要解决锅炉燃煤产生的烟尘问题。
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