燃煤电厂的脱硫技术

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  摘要:SO2是我国大气污染的主要污染源之一。现有SO2成熟的脱除方法为湿式石灰石石膏法,这种方法在达到极高的SO2脱除效率的同时也带来了很多弊端,如脱硫废水处理,高湿烟气排放等,在治理环境的同时也带来了新的污染。本文就燃煤电厂的脱硫技术进行分析。
  关键词:燃煤电厂;脱硫;技术
  引言
  燃煤电厂的废气排放也已经成为我国环境污染的最大源头。目前,我国正抓紧研究废气的脱硫技术来减少废气的排放,以减少燃煤电厂在造福人类的同时对环境的污染。
  一、燃煤电厂烟气脱硫技术的一般情况
  1.1国外电厂烟气脱硫技术的发展概述
  在21世纪初期阶段,燃煤电厂烟气脱硫技术产生。人们花费了将近20年的时间对这一技术进行研究。一些工业发达的国家内,燃煤电厂烟气脱硫技术装置的应用发展速度较快,例如,部分西歐国家以及美国等,均投入了大量的人力、物理和财力进行燃煤电厂烟气脱硫技术的研究和开发,并形成了自身独有的特点。
  1.2国内电厂烟气脱硫技术的发展现状
  与欧美等发达国家相比,我国燃煤电厂的脱硫技术起步较晚,基础也较为薄弱,主要是通过对国外相关技术的引进和改造发展而来的。这一方面促使了我国燃煤脱硫技术和工艺的发展,但同时也造成了我国的脱硫技术缺乏一定的自主创新性。对于燃煤电厂而言,其脱硫过程主要涵盖以下三个阶段:燃烧前的脱硫、燃烧中的脱硫以及燃烧后的脱硫。对于燃烧前脱硫来说,通常是指采用一定的技术措施来对煤炭进行脱硫处理,其脱硫效果将对后续的工作质量产生重要影响。目前采用较为广泛的燃烧前脱硫技术主要有化学法、物理法和微生物法。对于燃烧中脱硫来说,主要是通过应用硫化床燃烧脱硫法来实现的。这一阶段的脱硫技术在整个脱硫工艺中也占据着重要的地位。至于燃烧后脱硫则主要是指对燃烧后的排放烟气进行处理,待烟气中的SO2成分被有效降低后再进行排放。此阶段常用的脱硫方法包括干法、半干法和湿法等。对于我国的燃煤电厂来说,绝大多数采用的都是石灰石-石膏湿法,这种方法不仅脱硫效率较高,而且应用成本也相对较低。此外,对于一些靠近沿海的燃煤电厂,在实际生产过程中还采用了海水脱硫法。与其他脱硫工艺相比,海水脱硫法充分利用了海水的碱性来实现了对SO2的吸收,具有脱硫效果好、成本低等方面的优势,缺点是受到地域限制,分布在内陆的燃煤电厂通常无法进行应用。
  二、石灰石石膏法烟气脱硫工艺
  2.1工艺原理
  脱硫吸收剂和水之间产生消化反应,反应后生成Ca(OH)2,Ca(OH)2在水中产生离解。将脱离吸收剂送入吸收塔,——石灰石粉浆液和经气换热器进行冷却后和进入吸收塔的烟气进行混合,当烟气中所存在的二氧化硫和吸收剂浆液中存在的碳酸钙以及进入空气中的氧气产生一定的化学反应后,便会生成二水硫酸钙,也就是石膏。
  2.2工艺流程
  采用石灰石石膏法烟气脱硫工艺进行脱硫过程中,烟气经气气换热气装置的温度降到100℃以后,进入脱硫塔。这时,烟气在脱硫塔的喷雾区吸收并产生氧化反应,在这一过程中发生冷却,通过夹带的液态浆体将其和烟气进行分离,最终落入到脱硫塔的循环池内。塔内循环喷出的消石灰浆液将烟气中的二氧化硫吸收,这时的烟气温度大概为47℃,利用脱硫塔顶部水平布置两级除雾器,将烟气中带有的水务去掉,当经气气换热器装置的温度升到90摄氏度之后,烟气将从烟囱排向大气。
  2.3湿式脱硫工艺的主要系统
  (1)烟气系统。将锅炉中的烟气从和烟囱相连接的烟道中引出后,经气气换热器装置的温度降低,利用增压机将系统产生的风压损失进行补充,然后进入脱硫吸收塔系统。烟道上缺乏挡板装置,对其进行设置的过程中,需要根据其具体情况布置,通过这样的方式可以使系统检修工作更加方便,同时可以实现处理故障旁路运行。
  (2)吸收剂破碎或储存和浆液制备系统。这一系统内主要有石灰石破碎、储存和浆液制备。条件允许的企业可以对石灰除尘分进行利用,对石灰石进行破碎,使其达到要求粒径,然后通过粉粒输送装置将石灰石输送到石灰粉仓,再将石灰石送到吸收剂浆液池内,将其和工业水进行搅拌,搅拌的浓度根据具体情况而定,通常情况下在25%-30%范围内。
  (3)石膏脱水系统。利用排浆泵将脱硫池吸收塔所吸收的浆液循环池中所生成的石膏浆液进行输送,使其到达石膏脱水系统内,并对其进行脱水。对脱水进行设置,主要有一级设置和二级设置两种。对副产品石膏产品要求高的,采用二级脱水。形成二级脱水的设备为水力旋流器和真空皮带脱水机。脱水石膏所含水分一般保持在10%以下。脱水机中使用的过滤液一部分对吸收剂浆液进行制备,将另外一部分返还到吸收塔内。
  (4)吸收塔系统。当前使用的喷淋塔比较多,不管是采用何种技术,均要保证低压力损失,并且使风机电耗被降低,保证吸收塔内没有污垢和阻塞物,这样做使其达到经济合理的状态。对塔中喷淋组件的距离进行设置,要结合喷液滴的喷射轨迹确定。
  三、回流式循环流化床烟气脱硫工艺
  回流式循环流化床烟气脱硫技术具有的装置投资节省,占地面积不大,具有简单的工艺流程,并且不会产生工业废水。这一技术下的装置还可以钙硫比较低的情况下实现脱硫率和烟气脱硫发相近的效果。根据用户需求以及排放的要求可以使脱硫率达到80%-98%。结合机组容量的大小和排放物控制所达到的要求,这项技术的实施可以选择例如销消石灰、生石灰或者焦炭等作为吸收剂。
  回流式循环流化床技术所具备最大的特色是具备极高的污染物去除率,并且其具备较低的消耗。这主要是对循环硫化床内部反应条件而实现,加强器固接触,固体物的接触时间较长,因此对反应表面进行不断更新。
  四、脱硫新工艺——烟气生物脱硫
  (1)二氧化硫吸收。对二氧化硫进行洗涤主要是利用碳酸氢钠冲溶液制作成洗涤液。对二氧化硫进行吸收时因为烟气中含有氧元素,并且有由亚硫酸盐氧化而成的硫酸盐,在中温条件下和常压的条件下,硫酸盐和亚硫酸盐在反应器中使其还原为硫化物,最后使其氧化成具有一定价值的副产物单质硫。
  (2)硫酸盐还原。BioDeSOx在第一反应过程中属于亚硫酸盐和硫酸盐的厌氧还原生成的硫化物。其反应公式为:SO42-+COD→HS-+HCO3-这一公式中的COD是硫酸盐还原菌完成后,还原反应所需要的厌氧环境,其被称为外加碳源,也就是“电子供体”。
  (3)硫化反应的公式如下:
  HS-+1/2O2→S0(s)+OH 反应过程中的单质硫和碱同时产生反应。在硫酸还原反应过程中,利用再生氢氧根,进而产生二氧化碳,使碳酸氢盐碱度量得到保障。
  (4)最后,利用所形成的单质硫对淀粉进行分离,使含有再生碱液的上氢液回到洗涤塔中,利用其吸收烟气中硫氧化物。
  五、脱硫工艺选择方法探讨
  脱硫工艺有很多种,对于具体的燃煤电厂而言,其在选择脱硫工艺时除了需要参考相关的技术指标外,还必须懂得运用一些科学的选择方法,以确保最终选择的脱硫工艺具有良好的适用性。脱硫工艺的选择方法主要包括以下几种;(1)专家会议法。通过专家开会讨论的方式来确定最佳的脱硫工艺方案。(2)层次分析法。将脱硫工艺的选择因素进行分层,并根据实际情况对每种因素附加权重,以确保最终所选工艺方案的合理性和适用性。(3)灰色综合评价法。利用系统分析方法,对脱硫工艺进行半定性半定量的评价。
  结语:
  对于我国的燃煤电厂而言,脱硫工作面临的形势依然十分严峻,存在各种问题急需解决。燃煤电厂只有从自身的实际情况出发,坚持适用、合理以及经济等原则,不断对脱硫工艺进行改进和创新,才能真正确保脱硫工作的质量和效率得到全面提升。
  参考文献
  [1]刘维平.燃煤电厂脱硫废水处理技术研究与应用进展分析[J].中国资源综合利用,2018,36(11):107-109.
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  (作者单位:河北国华沧东发电有限责任公司)
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