脫硫除塵器在電廠鍋爐和磚廠窯爐中的應用

點擊數：27332015-04-29 08:52:24　來源: 脫硫除塵器在電廠鍋爐 和磚廠窯爐中的應用

脫硫除塵器在電廠鍋爐和磚廠窯爐中的應用

據國家環境保護總局對全國2177個環境監測站13年(19811993年)來的檢測數據分析表明,環境空氣中二氧化硫濃度超標城市不斷增加。目前已有62.3%的城市空氣中二氧化硫和煙塵年平均濃度超過國家二級標準,由二氧化硫引起的酸雨污染范圍不斷擴大,現在已由20世紀80年代初的西南局部地區,擴展到西南、華中、華南和華北的大部分地區,年平均降水pH值低于5.6的地區已占全國面積的40%左右。1995年我國二氧化硫排放總量達2370萬噸,高居世界第一位,其中90%來自于燃煤;二氧化碳排放總量達30億噸,占世界總量的15%,僅次于美國,居世界第二位,其中燃煤要占礦物燃料排放二氧化碳量的85%。據國家環保監測總站統計,我國每年因二氧化硫造成的酸雨帶來的經濟損失高達1100億元。國家對酸雨和二氧化硫污染問題十分重視,2000年4月全國人大常委會修訂的《中華人民共和國大氣污染防止法》規定新建、擴建排放二氧化硫的企業,必須采取脫硫除塵裝置,或其他控制二氧化硫排放的除塵措施。在“兩控區”內強化對酸雨和二氧化硫的控制。到2005年“兩控區”內的二氧化硫排放要削減20%,酸雨面積有所減少。由于電廠鍋爐和磚廠窯爐排放的二氧化硫、二氧化碳占全國排放總量的一半以上,所以,開展電廠鍋爐和磚廠窯爐排放物的防止研究工作勢在必行。

為防止二氧化硫的有害影響,大多數國家把大氣中的二氧化硫濃度控制在0.05ppm以下,超過這個數值就認為構成了大氣污染,因此,企業必須采取防治措施,以降低其濃度。目前采取的有效途徑一般有如下幾種:一是采用低硫燃料,此種措施是減少二氧化硫排放的有效途徑之一,一些較發達國家規定了燃料中的最高含硫量,但煙氣仍需通過脫硫凈化達標后方可排放;二是高煙囪排放,該措施能降低二氧化硫的當地排放絕對量,但沒有從根本上解決二氧化硫對大氣的污染,高空中的二氧化硫與日光和濕氣作用,使降雨的pH值增加,形成酸雨;三是燃料脫硫,低硫燃料來源困難,價格高,全國正積極進行燃料的直接脫硫研究,但是,煤中有機硫脫出的方法還不太成熟;四是燃燒脫硫,在燃料燃燒過程中加入脫硫劑脫除硫分,比較成熟的技術有:循環硫化床燃煤鍋爐燃燒脫二氧化硫,在850℃的溫度下,脫除爐膛中的二氧化硫氣體;另一種方法是在燃料中加入脫硫劑,燃料與脫硫劑一起燃燒,當硫從煤中析出時,即被脫硫劑捕獲,達到脫硫目的,以上兩種方法缺點是脫硫效率低,煙氣仍需凈化;五是煙氣脫硫,在諸多脫硫方法中,煙氣脫硫是目前最主要和最有效的治理方法,煙氣中的硫主要是以二氧化硫的形態存在的,對大氣中二氧化硫的防治,應以煙氣脫硫為主。煙氣脫硫大體可分為兩類:一類是濕法:使用液體吸收劑對煙氣洗滌的方法;二類是干法:用粉狀(或少量液體)吸收劑、吸附劑噴入煙氣中來脫除二氧化硫。棗強縣天清玻璃鋼環保設備有限公司研制開發的脫硫除塵器就是采用以生石灰為原料的濕法脫硫,其主要優點是脫硫除塵一體,設備簡單,投資少,脫硫效率高,對操作技術要求不高。

1 脫硫凈化原理

采用煙氣硫化床脫硫除塵技術,在水中加入脫硫劑CaO,通過消化沉淀,形成澄清的脫硫劑Ca(OH)2,煙氣與霧化的脫硫劑在設備中通過混合、接觸,在碰撞、慣性、浸濕、對流和擴散凈化機理的綜合作用下,脫除煙氣中大部分的灰塵和二氧化硫,達到凈化的目的。脫硫化學反應過程為:

SO2+H2O→H2SO4

H2SO4→H++HSO3-→2H++SO32-H++CaCO3→Ca2++HCO3-Ca2++2HSO3-→Ca(HSO3)2

Ca2++1/2H2O+HSO3-→CaSO4?1/2H2O+H+H++HCO3-→H2CO3H2CO3→CO2+H2O

由上面的反應過程可見,酸性的二氧化硫在水中被吸收后與石灰中和,產生了中間產物———亞硫酸鈣,由于其在煙氣噴淋過程中也吸收了一些氧氣,使部分中間產物轉化成石膏,但這一反應進行的不完全,不能使全部中間產物全部轉化成石膏。因此,為了使生成石膏的反應進行充分,必須向吸收塔內鼓入空氣作為強氧化反應的氧源,將上述反應中生成的HSO3-與SO32-離子全部氧化,最終生成石膏沉淀物。生成石膏的化學反應過程為:

HSO3-+1/2O2→SO42-+H+SO32-+1/2O2→SO42-Ca2++SO42-→CaSO4

由以上兩組方程式可知,脫硫反應的總方程式為:

SO2+2H2O+1/2O2+CaCO3→CaSO4?2H2O+CO2

2 脫硫凈化工藝流程

生石灰經消化池熟化后,石灰乳液流至石灰乳池,在石灰乳池中經工藝水稀釋,再輸送至均質池,在均質池中進一步被工藝水稀釋為脫硫吸收液。石灰均質池內安有攪拌泵,防止堿液沉淀,確保堿液堿度均勻,堿液經供液泵送至脫硫塔進行脫硫反應,與此同時,吸收液還將煙氣中所含的煙塵吸附,避免煙塵排入大氣。為提高脫硫吸收液的利用率和產品的脫硫效率,設置一內循環泵,使上部較清的脫硫吸收液重復使用。整個系統脫硫液形成內、外兩個循環水系統,以保證脫硫劑的最大使用和廢水的閉路循環。

脫硫除塵工藝流程圖

3 設備結構及特點

設備由六部分組成。

3.1 脫硫除塵塔主體

脫硫塔是整個設備的核心部分,煙氣的脫硫除塵反應是通過吸收塔內脫硫劑霧化對含二氧化硫、煙塵的煙氣進行洗滌來完成的。脫硫塔體采用普通金屬結構,為避免腐蝕設備,延長設備的使用壽命,在主體塔內壁進行了耐溫、耐酸堿的防腐處理,采用316∠優質不銹鋼及陶瓷構件專門制作霧化裝置。為最大限度的減少動力消耗,降低制造成本,可將脫硫塔主體與煙道合為一體或并立,從而不改變原有風動系統。

3.2 煙氣脫水裝置

為防止煙氣帶水擴散,造成二次污染,在煙氣出口加裝脫水器,脫水器采用葉輪旋轉式結構,中心盲板的面積約為脫水器主體截面積的九分之一,如果脫水器內葉輪入口和脫硫塔主體氣流速度相同,則脫硫效率低。而當葉輪入口和脫硫塔主體氣流速度不相同,后者截面積大于前者時脫硫效率明顯改善。實踐證明,脫水器葉輪入口速度為脫硫塔主體氣流速度的四倍,葉輪夾角為45°時,脫硫效率最好。

3.3 脫硫液補給和循環系統

多級沉淀澄清的脫硫液通過補給系統加入脫硫塔體,為提高脫硫劑的利用率,在脫硫塔主體安裝了自循環系統,當存儲液堿性不足時,脫硫塔通過補給系統及時的予以補充。自循環泵的流量選擇要滿足液氣比的要求,通常采用11.5L/m3,揚程選擇應滿足霧化效果的要求。

3.4 脫硫洗滌劑生成系統

該系統主要用于配制脫硫洗滌液。配套設施有石灰消化池一個、攪拌器一個、多級沉淀池一個。石灰的消耗量應根據煙氣量和煙氣中二氧化硫的含量而定,其計算公式為:

G=Q×nSO2×1.1/64×56/106式中 G—石灰加入量,kg/h;Q—煙氣量,m3/h;nSO2—SO2的濃度,mg/m3。

例如某新型建材公司隧道窯排煙流量為60000m3/h,二氧化硫的濃度在4001500mg/m3之間波動,設計時按1500mg/m3計算,則石灰加入量為:G=Q×nSO2×1.1/64×56/106

=60000×1500×1.1/64×56/106=86.6(kg/h)

注意:石灰純度不同應按百分比進行調整。

3.5 pH值測試系統

在整個煙氣處理過程中,液體經過檢測口pH值測試系統時,能全自動的掌握脫硫塔內脫硫液酸堿度的準確數值,及時診斷洗滌液中脫硫劑的pH值,以便適時調整,從而經濟有效的確保脫硫效果。其特點是靈敏度和準確度高,適應性強,能連續自動操作。

3.6 灰水處理系統

煙氣處理后會產生大量的副產品———石膏,石膏的純度由煙氣中煙塵的含量而定,90%以上可回收石膏產品。該系統設灰漿濃縮池一個,液固分離器一個,以脫除石膏漿中的大量水分,石膏可以做建材制品的原料,此系統可達到綜合利用的效果。

4 脫硫凈化效果

根據型號不同設備設計處理煙氣能力最高可達到50萬m3/h;系統阻力小于1200Pa;處理后的煙氣林格曼黑度小于一級;脫硫效率大于85%;除塵效率大于95%。經過脫硫除塵裝置治理后的煙氣達到《工業爐窯大氣污染物排放標準》(GB9078-1996)中有關窯爐煙氣排放二級標準,即二氧化硫排放濃度小于850mg/Nm3;煙塵排放濃度小于250mg/Nm3。

5 費用估算及效益分析

5.1 經濟分析

a.投資。

本工程總投資60萬元,其中主體設備費用32.47萬元,配套設備費用23.92萬元,安裝費用3.61萬元。

b.運行成本。石灰消耗量:19.81萬元/年(以石灰120元/t70%計算);電耗:15.40萬元/年;人工

費:1.6萬元/年(按2人計算);其他:3萬元/年;小計:39.83萬元/年。

5.2 效益分析

經濟效益:如果煙塵達標排放,每年可少交煙塵排污費30萬元,二氧化硫排污費13.82萬元(以0.2元/kg計),經濟效益可觀。當前,國家正在加大排污收費力度和提高二氧化硫排污費征收標準,二氧化硫的排污費將逐漸過渡到1.2元/kg,那時僅二氧化硫排污費一項每年就可以節約82.94萬元,其經濟效益就更加可觀。

環境和社會效益:煙氣經脫硫除塵后,可使煙氣中二氧化硫排放量大幅降低,每年減少二氧化硫排放量約691.16t,煙塵約72t,這對改善區域大氣環境質量起到積極作用,同時也可以避免酸性氣體對設備的腐蝕,改善職工的勞動環境,有利于增強企業向心力。

根據有關預測,在今后一個時期,我國建材和電力需求將保持較快增長,同時,國家對企業的環保要求也逐步提高,權威資料表明,到2010年我國煙氣脫硫市場規模有望達到3300億元,龐大的市場需求和政府制定的產業政策為環保領域提供了廣闊的發展空間。