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文檔簡介

TS型火電廠煙氣脫硫、脫氮

除塵凈化三位一體技術摘要:美國、英國、日本、俄羅斯等世界各國急于尋找的技術。21世紀最先進的高科技技術。一種介質(zhì)、三種功能,同時在一個容器內(nèi)完成,達到即脫硫,又脫氮還能除塵.該項目無廢渣、廢水、廢氣排放。脫硫廢棄物綜合利用生產(chǎn)合成氨化肥,以廢制"肥",變廢為寶、用于農(nóng)業(yè)十二種農(nóng)作物作為肥料,可形成電力、煤炭、化肥工業(yè)鏈相結(jié)合。為脫硫用戶帶來可觀的經(jīng)濟效益。

關鍵字:火電廠煙氣脫硫脫氮除塵凈化三位一體

美國、英國、日本、俄羅斯等世界各國急于尋找的技術。21世紀最先進的高科技技術。一種介質(zhì)、三種功能,同時在一個容器內(nèi)完成,達到即脫硫,又脫氮還能除塵.該項目無廢渣、廢水、廢氣排放。脫硫廢棄物綜合利用生產(chǎn)合成氨化肥,以廢制"肥",變廢為寶、用于農(nóng)業(yè)十二種農(nóng)作物作為肥料,可形成電力、煤炭、化肥工業(yè)鏈相結(jié)合。為脫硫用戶帶來可觀的經(jīng)濟效益。

一.概述

21世紀是可持續(xù)發(fā)展的世紀。作為可持續(xù)發(fā)展重要內(nèi)容的環(huán)保工作,更成為新世紀人們關注的焦點。環(huán)保不僅關系人們生活質(zhì)量,更關系人類的生存和發(fā)展。

煤炭是我國的主要能源,與之伴生的二氧化硫(SO2)和酸雨污染問題將更加突出。一個相當有效的控制方法是電廠煙氣脫硫。我國政府對此已給予足夠重視,開展了多項自主技術攻關,引進10套發(fā)達國家的煙氣脫硫裝置,與發(fā)達國家開展多項技術合作研究。但是,現(xiàn)有技術投資大,成本高,電力脫硫很難有恰當?shù)倪x擇,我國能源與環(huán)境的矛盾亟待妥善解決。

那么,如何解決能源與環(huán)境的矛盾呢,很顯然,與追求經(jīng)濟效益的領域不同,在追求環(huán)境和社會效益的能源環(huán)保領域,我國不能走發(fā)達國家已走過的先污染后治理的老路,中國必須尋找適合國情的能源環(huán)保技術。我國在煙氣脫硫領域開展了長期的工作,提出了適合國情的專利技術,脫硫脫氮除塵三位一體技術被國家列為重點科技攻關項目。它以我國龐大的化肥工業(yè)為基礎,將火電廠清潔煙氣中的SO2回收,生產(chǎn)高效化肥,化害為利,變廢為寶,一舉多得,同時促進我國煤炭,電力和化肥工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

二.國情決定技術戰(zhàn)略

"環(huán)境與發(fā)展"的關系是由一個國家的經(jīng)濟實力和發(fā)展階段決定的,"要錢不要命"通常是落后地區(qū)的做法,"要命不要錢"通常是發(fā)達地區(qū)的行為。因此,理性的,當然也是發(fā)展中國家的原則應該是,既要"發(fā)展",又要"環(huán)境",即可持續(xù)發(fā)展,又對我國的能源環(huán)保工作有指導意義。煙氣脫硫的原理是堿性物質(zhì)吸收并固定酸性的二氧化硫,主要有兩種,一是石灰石(碳酸鈣),即鈣法,二是氨,即氨法:盡管鈣法投資大,運行成本高,在美國,德國,日本等發(fā)達國家中,它占據(jù)90%以上的市場。這是由其國情決定的,這些國家煤在其能源結(jié)構(gòu)中所占的比重不大。在美國和德國,煤在一次能源中約占20%:而在日本,煤在其能源結(jié)構(gòu)中只占15%。日本是一個島國,石灰石資源豐富,但缺乏天然石膏資源。鈣法雖然投資大,成本高,但脫硫產(chǎn)品為石膏,正好彌補其緊缺的石膏資源。長期以來,我國燃煤火力發(fā)電在電力中所占比重保持在75-80%之間,煙氣脫硫的任務將異艱巨和沉重。如果選擇鈣法勢必帶來巨大的投資和運行負擔,將致使財力難支。我國不僅具有豐富的石灰石資源,天然石膏資源也是世界第一,品質(zhì)又高。我國龐大的化肥工業(yè)每年副產(chǎn)石膏將超過4000萬噸,而我國年用量僅為1200萬噸。致使脫硫石膏難以利用。選擇鈣法,勢必造成大量廢渣并副產(chǎn)溫室廢氣二氧化碳,帶來二次污染和新的生態(tài)破壞。

因此,我們必須理性地思考現(xiàn)實問題,對煙氣脫硫以石灰石鈣法為主的作法,該作必要的調(diào)整時應當機立斷。我國是人口、糧食和化肥大國,合成氨生產(chǎn)能力和需求量非常巨大,年用量超過3000萬噸,為我國煙氣脫硫事業(yè)大力發(fā)展氨法提供了強有力的資源保障。如果我國火電廠全部采用氨法,每年所需合成氨約600萬噸,不到總量的20%。氨源供應相當方便:我國中小型合成氨廠很多,幾乎遍布縣市,在幾乎所有的電廠周圍,都容易找到配套的合成氨廠。而且,氨運輸技術成熟可*。氨法的原料來自化肥,脫硫產(chǎn)品為硫氨、磷氨和硫酸,又回到化肥,不消耗額外的自然資源,也不產(chǎn)生二次污染和新的生態(tài)環(huán)境問題。燃煤煙氣可提供巨大的硫資源?;噬a(chǎn)需要大量硫酸。近年來,我國每年進口硫磺200-300萬噸,等于進口二氧化硫400-600萬噸,我國火電行業(yè)的SO2排放量近2000萬噸,因此,氨法適合我國國情。

三.專業(yè)的煙氣脫硫技術

電力、物理、環(huán)境、化學,代表四個不同的學科領域,即代表四個不同學派。不同學派必然生出不同的技術,不同的技術勢必有不同之技術經(jīng)濟指標:投資和運行成本。哪個學派更接近本質(zhì)或真理呢,咋看,答案似乎很難,但是,普遍接受的是,煙氣脫硫是一個典型的化工過程。因此,化學界能夠看到SO2的本質(zhì)。電力界只看熱能和發(fā)電效率,漠視SO2之存在。

環(huán)境界中,SO2是有害的污染源,是造成酸雨的禍首。

化學界中SO2是物質(zhì),用則有利,棄則有害。

物理界中,SO2是一個頑固不化的"敵人",只有通過"導彈"才能予以徹底摧毀。

至于物理,原本與煙氣脫硫無關。它源于日本荏原公司對高能電子加速器用于煙氣脫硫的研究。

化學處理SO2方法很多,無需"導彈"。脫硫脫氮除塵三位一體技術結(jié)合了化工領域的最新技術成果,也就是將一個中型的化工廠搬到電廠來,確保了技術的高度可*性,以及很低的建設投資和很低的運行成本。

根據(jù)化學化工原理的脫硫脫氮除塵三位一體技術與其他學派的技術相比,具有突出的優(yōu)越性,投資僅為1/4-1/5,運行成本僅為1/3-1/4。

四.電力與煤炭和化肥工業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展

在我國,由東向西,由北向南,煤炭含硫量逐漸增加,四川和貴州煤含硫3%-5%,廣西煤高達5%-7%。然而,為降低電廠SO2排放量,當?shù)鼗痣姀S燃用北方煤,比如山西煤,增加的運輸成本每噸近100元,占原料成本的40%,對當?shù)亟?jīng)濟無疑是巨大的額外負擔。采用脫硫脫氮除塵三位一體

技術,火電廠燃煤含硫量不受任何限制,甚至含硫量越高,SO2回收價值越大。因此,脫硫脫氮除塵三位一體技術不僅能夠促進當?shù)孛禾抗I(yè)的發(fā)展,也使當?shù)仉娏I(yè)輕裝上陣,還能促進當?shù)睾铣砂奔盎使I(yè)的發(fā)展。

某電廠是坑口電站,燃用當?shù)孛?,總機組容量為430MW,年排放SO2超過20萬噸,折合硫酸30萬噸,價值1.5億元。如果該廠的技術治理方案是改用山西煤,并采用石灰石鈣法,既限制了當?shù)孛旱V的發(fā)展,又浪費了寶貴的硫資源,還增加了發(fā)電成本。事實上,成本增加等同于能耗增加和污染增加。若采用脫硫脫氮除塵三位一體技術,可形成一個年產(chǎn)40萬噸的化肥裝置,年產(chǎn)值超過2.5億元,年利潤可超過4000萬元。它具有一舉多得的優(yōu)勢:

(1)可促進當?shù)孛禾抗I(yè)的發(fā)展,燃用當?shù)孛旱V的煤炭,可以解決礦務局2萬多人的就業(yè)和發(fā)展問題,促進了當?shù)亟?jīng)濟的發(fā)展。

(2)電廠采用當?shù)孛?,原料成本降低,?30MW機組,年耗煤以120萬噸計,每噸運費按50元計,每年可節(jié)約發(fā)電成本6000余萬元,這個效益是非常明顯的。

(3)廣西硫資源較缺,當?shù)鼗蕪S年需硫酸40萬噸,原料由廣東提供。而且,廣西、廣東、海南和福建等南方省份的土壤缺硫,需要硫氨化肥。因此,充分利用自身的高硫煤,可以促進當?shù)鼗使I(yè)的發(fā)展。與廣西情況相似的省份還有云南、重慶、四川和貴州。重慶的華能珞磺電廠和重慶電廠,分別具有4臺360MW和3臺200MW機組,燃用重慶松藻煤,年總排放SO2為20-30萬噸,相當于硫酸30-45萬噸,價值1.5-2.25億元。遺憾的是,這些電廠都花巨資引進國外的石灰石鈣法,不僅浪費了寶貴的資源,產(chǎn)生二次污染,還使發(fā)電成本增加,在貴州省實施火電廠煙氣脫硫,采用脫硫脫氮除塵三位一體技術具有不可估量的意義,國家實施西部大開發(fā)戰(zhàn)略,西電東送,在貴州省則是黔電送粵。貴州省是SO2和酸雨控制區(qū),特別是省會貴陽市。在貴陽市有兩個嚴重的污染源,一是市區(qū)的貴陽發(fā)電廠,二是距市區(qū)25公里的清鎮(zhèn)發(fā)電廠,年排放SO2:25萬余噸。在兩個電廠間,貴州化肥廠生產(chǎn)合成氨16萬噸,因此,采用脫硫脫氮除塵三位一體技術具有很好的條件。采用脫硫脫氮除塵三位一體技術,兩個電廠的總投資2億元,可年產(chǎn)化肥50萬噸,產(chǎn)值3-4億元,年效益近1億元。在貴州省實施這個技術,可以形成年產(chǎn)150-200萬噸的火電廠化肥規(guī)模,年產(chǎn)值超過10億元。而如果貴陽發(fā)電廠的煙氣脫硫采用電子束技術,2臺200MW機組的投資近4億元。

由此可見,將我國化肥工業(yè)與電力工業(yè)相結(jié)合,形成一個具有綜合優(yōu)勢的火電廠化肥產(chǎn)業(yè),其意義十分顯著。它為我國煤炭、電力和化肥工業(yè)的可持續(xù)和協(xié)同發(fā)展提供了強有力的支撐,國家從戰(zhàn)略的高度發(fā)展并扶植這個產(chǎn)業(yè)是十分必要的。

五.脫硫需要政府大力支持

火電廠煙氣脫硫是我國實施清潔能源計劃的關鍵技術,受到各級政府部門的高度重視,多次被列入國家重大和重點科技計劃,以及與發(fā)達國家政府間的首腦級科技合作計劃。因此,我國的這項工作具有較強的政府行為。這就更需要我們做深入細致的調(diào)查,多比較相關技術的技術性能,經(jīng)濟指標,多結(jié)合國情考慮問題。

某發(fā)電廠2臺200MW機組,燃用含硫為0.8%的山西煤,建設煙氣脫硫裝置。對幾乎所有的煙氣脫硫技術進行了調(diào)研。采用國外技術的投資為4-5.5億元,發(fā)電成本每度將增加5分錢,勢必成為該廠的一個沉重的經(jīng)濟負擔。一旦決策失誤,企業(yè)將陷入困境,甚至由于無法竟價上網(wǎng)而關閉。脫硫脫氮除塵三位一體技術通過國家科技部門組織的鑒定驗收,被評價為國際領先水平,在電力界引起了較大反響。與國外技術相比,脫硫脫氮除塵三位一體技術具有相當明顯的技術和經(jīng)濟優(yōu)勢,總投資減少70-80%,運行成本減少70%以上,電耗減少40-60%。這樣,該廠決定采用脫硫脫氮除塵三位一體技術。并列入國家重點科技項目.

目前,讓煙氣脫硫界注目的另一項目在中石化集團公司某自備熱電廠6臺100MW(410蒸噸/h)鍋爐。令人興奮的是、參與競爭的技術高達10余家之多,大家希望得到公平競爭機會。該公司原來燃用當?shù)孛?,為降低SO2排放量,改用山西煤,年耗煤將超過200萬噸,運費按每噸30元計,增加成本6000萬元,該公司具有年產(chǎn)30萬噸的合成氨裝置,而且脫硫產(chǎn)品具有很好的市場,因此脫硫脫氮除塵三位一體技術符合石化公司的具體情況。根據(jù)可行性研究報告,石化公司6臺鍋爐年排放SO2可達8萬噸,生產(chǎn)化肥17萬噸,產(chǎn)值1億元,具有明顯的經(jīng)濟效益。在競爭的方法中,脫硫脫氮除塵三位一體技術的投資和成本都是最低的,而且還有利可圖,得到了該公司的充分肯定。

現(xiàn)在,電力工業(yè)的煙氣脫硫工作是"誰污染誰治理",治理需要投資。經(jīng)濟效益差而污染大的企業(yè)沒錢投資,只接受象征性罰款,受損害的是大氣。按目前的石灰石鈣法建設煙氣脫硫裝置,發(fā)電成本每度將增加2-3分錢,以一臺300MW機組年運行5000小時計,脫硫成本每年3000-4500萬元。燃用低硫煤,年排放SO2:為1.5萬噸,相當于每噸SO2為2000-3000元,燃用高硫煤,SO2排放量每年為4.5萬噸,相當于每噸SO2為1000元左右。但是,酸雨和SO2污染造成的損失每噸SO2超過5000元。因此,煙氣脫硫?qū)τ诖龠M國家的利益是非常明顯的。為促進企業(yè)治理SO2污染,國家環(huán)??偩种贫诵碌臒煔釹O2排污收費標準,對于高硫煤地區(qū)每噸SO2為600元,低硫煤地區(qū)每噸1000元,北京市為每噸1200元,基本上為脫硫成本的一半。這個費用目前是上交地方環(huán)保局的,并有較大比例的返回,以便企業(yè)用于建設脫硫裝置,脫硫電廠和單位將具有兩個主要和可*的收入來源:

1、電力企業(yè)的環(huán)保服務費(等于原來的排污上交費);

2、脫硫裝置產(chǎn)生的化肥利潤。脫硫脫氮除塵三位一體技術的效益非常好。

首先其建設投資比其他方法低,而且能耗低,產(chǎn)品具有很大的市場,還可以出口創(chuàng)匯。

六.TS型煙氣脫硫、脫氮除塵技術

該技術于一九九三年十月通過了國家部級鑒定,其中結(jié)論一綜合技術經(jīng)濟性能處于國內(nèi)外領先水平,具有廣闊的推廣應用價值。并于同年獲得兩項專利。該技術運用LS噴霧吸收法,以氨水、堿液、廢氨水為吸收劑,經(jīng)加藥裝置加壓,把吸收劑經(jīng)噴嘴霧化后的氨水產(chǎn)生氣-汽的瞬時化學反應,生成硫銨排出。

該技術具有以下特點:

1.先進的反應原理,使設備小巧、鋼耗低、占地面積??;

2.該系統(tǒng)適應煤的含硫量1%-7%;

3.具有多種功能,脫硫、脫氮、除塵,甚至可以處理污水;

4.吸收劑來源豐富,價格便宜;

5.一次投入只有國外設備價格的1/10-1/20;

6.選用廢氨水、廢堿液作脫硫劑,可使運行費用降到最低;

7.采用噴霧干燥方式;

8.該系統(tǒng)加裝了先進的氣水分離裝置風機不帶水;

9.煙氣不需加裝換熱設備;

10.該設備及系統(tǒng)內(nèi)部均涂以耐高溫特種防腐涂料,設備不腐蝕,不磨損、不堵塞;

11.系統(tǒng)設備阻力小,可以不用更換引風機;

12.可以提高系統(tǒng)的除塵效率4%-12%;

13.脫硫效率95%以上;

14.脫氮率50%,加"觸媒劑"系統(tǒng)80%以上。

該技術的研究始于80年代,在收集、考察國內(nèi)外同類技術文獻資料的基礎上,進行了大量的技術、經(jīng)濟方案的分析對比工作。從中發(fā)現(xiàn)普遍感到困擾的不僅僅是技術上的問題,而更嚴重阻撓的是經(jīng)濟問題,一次投入大,運行費用高。即是該技術目前居于領先地位的國、日本也不例外;他們在成為世界控制SO2排放最有效的國家的同時,也為此付出了巨大的經(jīng)濟代價。各國企業(yè)界面對煙氣脫硫裝置的巨大投資及運行費用,無不咋舌。因為脫硫裝置投資占電廠總投資的比例很大。巨額的投入對我國企業(yè)界是望而生畏。環(huán)保設備的投入企業(yè)界認為:"這種資金只有投入,沒有產(chǎn)出,是一種負擔"。

因此研究者必須首先考慮的是一次投資運行費用,使企業(yè)能夠接受的產(chǎn)品,占地面積小,專用設備少,工藝簡單,操作、管理、控制、維修方便,各項技術參數(shù)領先的脫硫技術,因此必須結(jié)合我國國情,走國產(chǎn)化的道路。

國外研究過的脫硫技術已逾近百種,真正在工業(yè)上運用過的30多種,但具有商業(yè)價值的不過十來種,無論采用那種方法,都必須考慮以下基本條件:

1.具有較高的吸收性能的吸收劑和吸收方法;

2.裝置有較高的可*性,能保證長期穩(wěn)定運行;

3.易操作和維修;

4.無二次污染,抗腐蝕;

5.建設費用及運行費用便宜,能耗小,裝置占地面積小;

6.吸收劑來源廣泛,價格便宜,易貯運;

針對上述要求,列出了攻關課題:

1.通過試驗室試驗,尋找出先進的反應速率高的原理;

2.結(jié)合我國情況選出來源廣泛價格便宜的反應劑;

3.使用什么樣的抗腐蝕材料;

4.終止物的綜合利用,防止二次污染;

以上課題通過有關專家的論證審定工作,確定運用LS噴霧吸收法,隨即開展了小試、中試及工業(yè)性應用試驗,經(jīng)過近百次的試驗,獲得了大量的數(shù)據(jù),通過對試驗點的監(jiān)測和運行考驗,均取得了滿意的結(jié)果。

(一)脫硫原理:

近半個世紀以來,國外脫硫技術迅速發(fā)展,但真正在工業(yè)應用上發(fā)揮作用的不外十來種。其中包括石灰法、石灰石法、石灰石膏法、噴霧干燥法、氧化鎂法,以上我們把它歸類于氣-固反應。WL法、雙堿法、碳酸鈉法、氫氧化鈉法,此類我們稱之為氣-液反應。LS噴霧吸收法是氣-汽反應是反應率最高,屬于瞬時反應。

氨的性質(zhì)決定氨極容易溶于水,是由水分子和氨分子通過氫鍵互相結(jié)合形成氨的水化物的緣故。

氨在水中的溶解度大于其它氣體,在0℃時,1體積水吸收1200體積的氨;在20℃時約吸收700體積。過去認為氨溶于水生成OH-的過程是分兩部分進行的。首先是大部分氨和水結(jié)合生成所謂氫氧化銨(NH4OH)然后氫氧化銨在溶液中電離成銨離子(NH4+)和氫氧根離子(OH-)?,F(xiàn)在已經(jīng)確認:氫氧化銨中的銨離子,無論從它的半徑大小或者從它的化合物性質(zhì)來看,它都和K+離子非常相似,它在水中應當全部電離,不可能有NH4OH分子存在,已確知,氨水溶液中并不含有NH4OH而是有氨的水分子NH3·H2O。NH3·H2O和NH4OH不同,NH3·H2O是氨分子通過氫鍵的結(jié)合,而NH4OH則為離子化合物。由(NH4+)和(OH-)新組成。氣態(tài)氨和酸(揮發(fā)性)的蒸汽作用生成銨鹽。

2NH3(氣)+H2O(蒸汽)+SO2(氣)=(NH4)2SO3

由此看來,煙氣中加入吸收劑NH3·H2O與SO2等酸性氣體可進行氣-汽反應。即氨和酸性氣體可以直接生成鹽類。這種化合物作用通常伴隨著大量的熱放出,通過試驗發(fā)現(xiàn)在無水的情況下,這種反應并不進行,即使微量的水的條件下也能反應出這種特性,因此這就是和其它吸收劑不同之處的主要原因。另外氨還和煙氣中的氮起反應:煙氣中的氮氧化物通常用NOX表示NO在空氣中可氧化成NO2易溶于水,生成亞硝酸和硝酸。

2NO+O2=2NO2

2NO2+H2O=HNO3+HNO2

當氨與HNO3或HNO2產(chǎn)生以下反應

NH3·H2O+HNO3=NH4NO3+H2O

NH3·H2O+HNO2=NH4NO2+H2O

此反應在氣-汽反應中產(chǎn)量很少,因硝酸銨與亞硝酸銨在一定溫度下易于分解,而在液相中

(NH4)SO3和NH4HSO3為還原劑,NOX被還原為N2,其反應為:

2NO2+4(NH4)2SO3=4(NH4)2SO4+N2↑

(NH4)2SO3+NO2=(NH4)2SO4+NO↑

2(NH4)2SO3+2NO=2(NH4)2SO4+N2↑

為此使用氨-亞硫酸氨的氮方法,能除去一定量的NOX

(二)脫氮原理

煙氣中往往同時含有NOx與SO2,如果用一種方法同時除去這兩種有害氣體,豈不是一件非常有前途的事。前面脫硫的論述中,脫硫后的終止物就是(NH4)2SO3和(NH4)2SO4(少量)和一部分(NH4)HSO3溶液。這些物質(zhì)又是吸收NOX的吸收劑。在生產(chǎn)硫酸同時又生產(chǎn)硝酸的行業(yè)中,多數(shù)都是利用處理硫氧化物而得到的(NH4)2SO3和(NH4)HSO3溶液來吸收硝酸生產(chǎn)中的NOX。其原理是利用亞硝酸銨溶液作為吸收劑和NOx反應,使NOx還原為N2:

4(NH4)2SO3+2NO2→4(NH4)2SO4+N2↑

4(NH4)HSO3+2NO2→4(NH4)HSO4+N2↑

4(NH4)HSO3+2NO2→4(NH4)HSO4+N2↑

4(NH4)2SO3+NO+NO2+3H2O→2N(OH)(NH4SO3)2+4NH4OH

4(NH4)HSO3+NO+NO2→2N(OH)(NH4SO3)2+H2O

2(NH4)OH+NO+NO2→2NH4NO2+H2O

按照排放濃度達標要求,脫氮效率達到72%就可以了,所以只要控制住吸收液的濃度,一般在180-200g/L,最后得到的溶液一部分重復循環(huán)使用,多余的部分進行下道工序,處理后溶液還可以再生,以節(jié)省大量的運行費用。煙氣中NO含量占90%以上,因此脫除的主要是NO。如果煤的含硫量比較低和氨反應產(chǎn)生的亞硫酸銨不足以滿足脫氮氧化物的需要,或者因為爐膛燃燒溫度高,產(chǎn)生的氮氧化物量較大。此時可以采取連續(xù)加入氨與NOX繼續(xù)反應,但這種反應應在催化劑(或稱觸媒劑)的作用下才可完成,使脫氮效率大大提高,這種方法稱之為"氨的選擇性催化還原法"。

4NH3+4NO+O2+4N2↑+6H2O

8NH3+6NO2+7N2+12H2O

把氮還給大自然,水回收再循環(huán)使用。

以上各式反應都是在同一個介質(zhì)---氨,共一套設備,同時氨與SOx、NOx瞬時交*進行的,這就是脫硫、脫氮一體化工藝。

(三)除塵原理

煙塵進入文氏管反應器,會產(chǎn)生多種效應,除了氨與SOx、NOx發(fā)生化學反應以外,粉塵經(jīng)過文氏管的漸縮段濃縮,產(chǎn)生碰撞、凝聚、增大,使塵的表面由原來的氣包圍界面,被經(jīng)噴霧所產(chǎn)生的液-固界面所代替,粉塵表面的水膜代替氣膜產(chǎn)生吸附、凝聚,并使離子間形成液橋,使塵粒增大。塵粒通過高速撞擊霧滴而粘附其上。

由于微粒的擴散作用易于霧滴接觸。由于微粒的煙氣增濕,使塵粒增大了浸潤性,塵粒間互相產(chǎn)生凝聚。因蒸汽以塵粒為核心的凝結(jié)而形成水滴。

因此本技術在結(jié)構(gòu)設計上采用如下措施:

1.煙氣攜帶的粉塵,高速通過文氏管霧區(qū),沖向液膜;

2.然后氣體切向運動而產(chǎn)生離心力,改變增大后的粉塵運動方向;

3.噴出的霧滴作旋轉(zhuǎn)運動,驅(qū)使粉塵*內(nèi)外壁貼向水膜;

4.增加水霧封鎖線,使逃逸的亞微米粉塵及亞微米硫銨晶體捕集下來;

采用高強磁化器,把循環(huán)水磁化,非但提高了脫硫效率,尤其對增水性的亞微米細粉塵,提高除塵效率更為明顯。

(四)使用范圍:

TS型系列脫硫脫氮除塵三位一體技術裝置,為工業(yè)鍋爐及電站鍋爐配套排煙脫硫工程應用而設計的系列產(chǎn)品。并可擴大應用在處理冶金焦化剩余氨水,造紙廠的廢堿液及紡織印染堿性廢水以及鍋爐排污水、爐渣水等。該設備即是脫硫器,又可作為污水處理器。

一套裝置適應多種類型的脫硫劑,又是這一裝置的一大特點,為適應我國的特定條件,用戶就近弄到什么脫硫劑就用什么脫硫劑以降低運行費用,以廢治廢。

(五)系統(tǒng)設備組成的特點:

系統(tǒng)設備組成,有文丘里噴霧反應器,自動加藥及動力泵、貯液、調(diào)液箱所組成。以及自動控制自動監(jiān)測系統(tǒng)。文丘里噴霧反應器的結(jié)構(gòu)設計,顯示出其獨到之處,通常人們稱之謂文丘里效應,但它具有什么效應,應該說它有多種效應。一是很好的反應作用:使兩種以上的介質(zhì),在反應段進行充分的混合、接觸、攪動,促使在較短的時間里進行瞬時反應。二是很好的除塵作用:帶粉塵的氣體通過漸縮段,細小的粉塵在碰撞、凝聚、粘結(jié)、增大,把粉塵撲集下來。三是很好的熱交換作用:利用煙氣的余熱,把噴成霧狀的液體迅速干燥、蒸發(fā)、固液分離,起到污水處理的作用。由于設計獨特,此套裝置的阻力僅有300-400Pa,對于原有的鍋爐房設備改造,可以不用更換引風機。重力與旋流雙級脫水除霧,其結(jié)構(gòu)的設計不會產(chǎn)生堵塞和腐蝕現(xiàn)象,而且一器兩種用途,它不但有效的脫除水霧而且使煙氣流呈旋轉(zhuǎn)上升,延長了反應時間和流程,提高了反應效率。

(六)變廢為寶,綜合利用:

當前國內(nèi)外所采用的各種脫硫技術,多數(shù)都存在著二次污染,物質(zhì)雖然經(jīng)過轉(zhuǎn)化,但加進的物料與經(jīng)過處理后的終止物終究是平衡的。對于如何處理這些終止物,怎樣綜合利用,這個總是普遍感到頭痛的較大難題。

TS型脫硫脫氮除塵三位一體技術如果在大的火電廠大量推廣應用后,所產(chǎn)生的硫銨,可以制成與傳統(tǒng)化肥完全不同的新型高效肥料,這種高科技產(chǎn)品是具有磁性效應的磁性化肥,利用火電廠排出粉煤灰(約占30%~40%),根據(jù)不同土壤和農(nóng)作物加入適量的鉀、磷,經(jīng)過強磁場磁化后制成的,這種原料將隨著TS型脫硫脫氮除塵三位一體技術的推廣而取之不盡。

磁化肥使用在十二種農(nóng)作物如紅薯、蔬菜、煙葉、玉米、棉花、水稻、小麥、水果等,均收到了廣泛的社會效益和可觀的經(jīng)濟效益,使得TS型脫硫脫氮除塵三位一體技術在電廠應用中形成一套工業(yè)鏈,廢"制"肥,變廢為寶,化害為利,適應我國國情的環(huán)保與綜合利用一大長。防止二次污染。

(七)保障該設備安全穩(wěn)定正常行動措施:

在腐蝕及磨損嚴重的部位,采取襯貼鑄石板的措施。如果用戶在經(jīng)濟條件許可情況下,采取鋼板噴涂陶瓷的復合材料。僅是有腐蝕的部位采用2520不銹鋼材料。腐蝕不太嚴重的部位,采取滾刷耐溫、防腐特種涂料。關鍵外協(xié)件、外購件、其中有些附件,如噴嘴、過濾器,采用美國制造,供液系統(tǒng)選用丹麥生產(chǎn)的,自動控制和監(jiān)測儀器選用日本或其他國家的。

先進的工藝,先進的設備,先進的材料,再加上低的建設投資及運行費用,構(gòu)成了該技術的高和新。

(八)670t/h鍋爐脫硫、脫氮、除塵及綜合利用方案經(jīng)濟分析。

1.運行費用

⑴已知數(shù)據(jù)

鍋爐蒸發(fā)量:670t/h

鍋爐煙氣排量:120萬m3/h

鍋爐燃煤量:150t/h

鍋爐運行時間:312.5天/年(7500h/年)

燃煤含硫量:1%

⑵SO2產(chǎn)生量

燃煤含硫量:150t/h×1%=1.5t/h

燃煤中的硫與氧的反應:S+O2=SO2

SO2產(chǎn)生量:1.5t/h×80%×64/32=2.4t/h

式中:32為S的分子量。

64為SO2的分子量。

80%為煤燃燒時硫的轉(zhuǎn)化率。經(jīng)實測統(tǒng)計為80%~85%,本處取80%。

⑶需氨量

一般脫硫效率達95%,煙氣即可達標排放。從(NH4)2SO4分子式中看出:NH3與SO2化合比

例為2:1,故需氨量為:2.4t/h×95%×17×2/64=1.2t/h

式中:17為NH3的分子量。

64為SO2的分子量。

年需氨量為:1.2t/h×7500h/年=9000t/年

⑷運行費用

用氨水做吸收劑的回收方案,整個裝置的運行費用主要為消耗氨水的費用(此項費用占總運行費用的95%以上)。根據(jù)上述計算結(jié)果,年需要氨量9000噸,按純氨水售價1700元/噸計,則全年運行費用為:9000t/年×1700元/t=1530萬元/年

2.生成物的綜合利用及經(jīng)濟效益

根據(jù)計算結(jié)果,670t/h燃煤鍋爐每年脫硫設備的運行費用為1530萬元,這是用戶難以接受的。顯而易見,這種方法必須立足于生成物綜合利用的基礎上,否則就不能成立。也就是說,只有用生成物綜合利用產(chǎn)生的經(jīng)濟效益去抵消脫硫設備的運行費用,才是這種方法生命力所在。

⑴硫銨產(chǎn)生量

從(NH4)2SO4分子式可看出,硫銨產(chǎn)出量為:9000t/年×132/17×2=34941t/年

式中:17為NH3分子量

132為(NH4)2SO4的分子量。

⑵硫銨的綜合利用及經(jīng)濟效益

硫銨是硫酸銨的簡稱,分子式為(NH4)2SO4,含氮量20.6%,為白色或微帶顏色的結(jié)晶,易溶于水,是最早生產(chǎn)的氮肥品種。隨著化肥工業(yè)的發(fā)展,新的氮肥品種的出現(xiàn),使硫銨與碳銨一樣漸成被淘汰的氮肥品種。這是由于除養(yǎng)分低外,其最大缺點是長期施用硫銨會造成土壤板結(jié),故不宜直

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