（工程热物理专业论文）湿式静电除雾器脱除烟气中酸雾的试验研究.pdf

i i 。一 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不 包含任何其它个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研 究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明 的法律责任由本人承担。 论文作者签名_ ! 当丕 日期：放鲤：圣兰z 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同 意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复e p 件和电子 版，允许论文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论 文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影f p 、 缩印或其它复制手段保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 一r - - q 一雠：趁型盟 目录 目录 摘要i a b s t r a c t i i i 第1 章绪论1 1 1 我国煤炭利用与污染现状1 1 2 燃煤电厂污染物控制技术3 1 2 1 除尘技术3 1 2 2 脱硫技术4 1 2 3 脱硝技术5 1 3 燃煤烟气中s 0 3 的生成及控制技术6 1 3 1 燃煤电厂s 0 3 的生成机制6 1 3 2s 0 3 酸雾控制技术7 1 4 高压静电技术原理及用于脱除燃煤污染物的研究进展8 1 4 1 静电除尘技术原理9 1 4 2 湿式静电除雾技术原理分析1 2 1 4 3 湿式静电脱除燃煤电厂污染物的研究进展1 3 1 5 本文研究目的和主要内容1 5 第2 章试验系统及试验方法1 7 2 1s 0 3 酸雾的模拟制备1 7 2 1 1s 0 3 酸雾发生方式1 7 2 1 2 酸雾粒径分布特性1 9 2 1 3s 0 3 酸雾发生系统2 0 2 2w e s p 脱除s 0 3 酸雾的试验系统2 2 2 2 1w e s p 主系统2 2 2 2 2 子系统2 5 2 3 试验方法2 6 2 3 1 试验参数的测定2 6 2 3 2s 0 3 取样测试方法2 8 2 4 本章小结3 4 第3 章w e s p 脱除酸雾的试验研究3 5 3 1 阳极板材质对s 0 3 酸雾脱除效率的影响3 5 3 2 停留时间对s 0 3 酸雾脱除效率的影响3 6 3 3w e s p 二次电压对s 0 3 酸劣脱除效率的影响3 7 3 4 酸雾卡节径对s 0 3 酸雾脱除效璋i 的影响3 8 3 5 酸雾入口浓度对s 0 3 峻雾脱除效率的影响3 9 3 6 炯气滞度对s 0 3 酸雾脱除效率的影响4 0 3 7w e s p 脱除s 0 3 酸雾的理论分析4 1 3 8 本章小结4 3 第4 章w e s p 脱除酸雾的中试试验研究4 5 山东大学硕士学位论文 4 1 中试试验系统4 5 4 2 试验结果与分析：4 7 4 3 本章小结4 8 第5 章采用柔性电极w e s p 的技术优势与经济性分析4 9 5 1 技术优势4 9 5 2 经济性分析5 0 5 3 市场前景与推广价值5 1 第6 章结论与展望5 3 6 1 结论5 3 6 2 不足与展望5 4 参考文献5 5 致谢6 1 攻读硕士学位期间发表的论文6 3 i i c o n t e n t s c o n t e n t s a b s t r a c t ( i nc h i n e s e ) l a b s t r a c t ( i ne n g l i s h ) l j 1 c h a p t e r1i n t r o d u c t i o n ：1 1 1s t a t u so f t h ec o a lu t i l i z a t i o na n dp o l l u t i o ni nc h i n a 1 1 2p o l l u t a n t sc o n t r o lt e c h n o l g i e si nc o a l f i r e dp o w e rp l a n t 3 1 2 1d u s t r e m o v a lt e c h n o l g i e s3 1 2 2s o ，r e m o v a lt e c h n o l g i e s4 1 2 3n o xr e m o v a lt e c h n o l g i e s5 1 3f o r m a t i o na n dc o n t r o lo f s 0 1i nc o a l f i r e dp o l l u t a n t s6 1 3 1f o r m a t i v em e c h a n i s mo f s 0 1i nc o a l f i r e dp r o c e s s 6 1 3 2c o n t r o lt e c h n o l o g yo f s 0 37 1 4p r i n c i p l eo fh i g hv o l t a g ee l e c t r o s t a t i ct e c h n o l g ya n dr e v i e wo fr e m o v a l p o l l u t a n t sf r o mc o a lc o m b u s t i o n 8 1 4 1p r i n c i p l eo f e s p 9 1 4 2p r i n c i p l ea n a l y s i so f w e s p1 2 1 4 3r e v i e wo fa p p l y i n g 、阮s pi nc o a l f i r e dp o w e rp l a n tf o rp o l l u t a n t s c o n t r o l1 3 1 5m a i nc o n t e n t sa n dp u r p o s eo f t h i ss t u d y1 5 c h a p t c r2e x p c r i m e n t a lm e t h o d sa n ds y s t e m 1 7 2 1g e n e r a t i n gs y s t e mo f s i m u l a t e ds 0 1a c i dm i s t 1 7 2 1 1s 0 1a c i dm i s tg e n e r a t i n gm e t h o d 一1 7 2 1 2s 0 1a c i dm i s tp a r t i c l es i z ed i s t r i b u t i o n 。1 9 2 1 3s 0 1a c i dm i s tg e n e r a t i n gs y s t e m 2 0 2 2e x p e r i m e n t a ls y s t e mo fu s i n gw e s pt or e m o v es 0 3a c i dm i s t 2 2 2 2 1m a i nw e s ps y s t e m 2 2 2 2 2e x p e r i m e n t a ls u b s y s t e m 2 5 2 3e x p e r i m e n t a lm e t h o d 2 6 2 3 1m e a s u r c m e n to f e x p e r i m e n t a lp a r a m e t e r s 2 6 2 3 2s a m p l i n gt e c h n i q u ea n dt e s tm e t h o do f s 0 32 8 2 4b r i e f s u m m a r yo f t h i sc h a p t e r 。3 4 c h a p t e r3e x p e r i m e n t a ls t u d yo nt h er e m o v a le f f i c i e n c yo fs 0 3a c i dm i s ti n w e s p 3 5 3 1e f l i z c to i t h em a t e r i a lo fp o s i t i v ep l a t eo ns 0 3a c i dm i s tr e m o v a le f f i c i e n c y 3 5 3 2e f f e c to f r e s i d e n c et i m eo ns 0 1a c i dm i s tr e m o v a le f f i c i e n c y3 6 3 3e f f e c to fs e c o n d a r yv o l t a g eo ns o ta c i dm i s tr e m o v a le f f i c i e n c y 3 7 3 4e f k c to fa c i dm i s tp a r t i c l es i z eo ns 0 3a c i dm i s tr e m o v a le f f i c i e n c y 3 8 3 5e f f e c to ra c i dm i s ti n l e tc o n c e n t r a t i o no ns 0 1a c i dm is tr e m o v a le f f i c i e n c y 3 9 3 6e f r c c to ff l u eg a st e m p e r a t u r eo ns 0 1a c i dmis tr e m o v a le f f i c i e n c y 4 0 山东大学硕士学位论文 3 7t h e o r e t i c a la n a l y s i so f s 0 3a c i dm i s tr e m o v a le f f i c i e n c y 4 1 3 8b r i e f s u m m a r yo f t h i sc h a p t e r4 3 c h a p t e r4p i l o tt e s to f s 0 3a c i dm i s tr e m o v a lu s i n g w e s p 4 5 4 1s y s t e mo f p i l o tt e s t4 5 4 2r e s u l ta n dd i s c u s s i o n ：4 7 4 3b r i e f s u m m a r yo f t h i sc h a p t e r z 1 8 c h a p t e r5t e c h n i c a la d v a n t a g ea n de c o n o m i ca n a l y s i s 。4 9 5 1t e c h n i c a la d v a n t a g e s 。4 9 5 2e c o n o m i ca n a l y s i s 5 0 5 3m a r k e tp r o s p e c ta n dp r o m o t i o n a lv a l u e 5 l c h a p t e r6c o n c l u s i o n sa n dp r o s p e c t 5 3 6 1c o n c l u s i o n s 5 3 6 2i n s u f f i c i e n c ea n dp r o s p e c t。5 4 r e f e r e n c e5 5 a c k n o w l e d g e m e n t 6 l p a p e r sp u b l i s h e di nt h ep e i i o do f m a s t e re d u c a t i o n 。6 3 i l 摘要 摘要 燃煤烟气中s 0 3 酸雾难以脱除，对设备造成腐蚀，对环境造成污染，对人体 也有很大的危害。为了避免s 0 3 对w f g d 后续设备的腐蚀，电厂普遍采用g g h 提高烟气温度，这又造成设备投资过高且容易出现运行故障。 本文提出了使用w e s p 来脱除脱硫后烟气中s 0 3 酸雾的新方法。并在w e s p 中采用一种新型柔性阳极板，并与采用传统刚性阳极板的w e s p 做了对比，主 要对设备运行参数和电源参数进行了相关试验，并分析了各参数对s 0 3 酸雾脱除 率的影响。另外对使用柔性电极的w e s p 进行了中试试验研究，并对使用w e s p 取消g g h 进行了经济性分析。 首先，针对当前实验室进行s 0 3 试验存在没有合适的发生方法和装置的情 况，对三种发生s 0 3 酸雾方式进行了一系列实验，并对其平均粒径进行了测量。 针对本试验的特点，选取并设计了易于使用的s 0 3 发生方法和发生系统，然后搭 建了w e s p 脱除s 0 3 酸雾的试验台。 其次，在搭建的w e s p 脱除s 0 3 酸雾的试验台上对不同的阳极板、运行参 数和电源参数进行了试验研究。对选用的玻璃钢制刚性阳极板以及两种柔性阳极 板8 4 0 a 和7 2 8 进行了对比试验研究，经过对试验结果的分析，证明新型的柔性 阳极板w e s p 的脱除率要略好于传统刚性阳极板w e s p 。试验对粒径大小、停留 时间、入口浓度和温度这四个运行参数进行了研究，并分析了这些运行参数对 w e s p 脱除s 0 3 酸雾的影响趋势和理论原因。另外试验还对电源电压对w e s p 脱除s 0 3 酸雾的影响进行了试验和分析。并根据干式静电除尘器的理论分析和试 验结果，总结出各试验参数与s 0 3 酸雾脱除率的关系式。 最后，简要介绍了使用柔性阳极板的w e s p 中试试验所取得的结果，并且 根据中试试验和相关文献，对燃煤电厂采用w e s p 取消g g h 的技术优势和经济 性进行了分析，结果表明可以节约大量设备成本和运行费用，w e s p 拥有良好的 市场前景和推广价值。 湿式脾电技术( w e s p ) 可以有效地控制燃煤电厂s 0 3 酸雾的排放，从而可 以取消g g h ，祚保护环境的前提下取f 1 1 f 了大的终济收益。所以w e s p 技术为未 山东大学硕士学位论文 来燃煤电厂的污染物控制提供了一个新方法和新思路。 关键词：湿式静电除雾器( w e s p ) ；s 0 3 酸雾；柔性电极； a b s t r a c t a b s t r a c t t h e5 0 3a c i dm i s ti sd i f f i c u l t l yr e m o v e di nt h ec o a lf i r e dp o w e rp l a n t ，w h i c hi s h a z a r dt ot h ee q u i p m e n t ，a t m o s p h e r i ce n v i r o n m e n ta n dp e o p l e sh e a l t h g g hi su s e d t oa v o i dt h ec o r r o s i o no fe q u i p m e n ta f t e rw f g d b yr a i s i n gt h ef l u eg a st e m p e r a t u r e b u tt h ec o s to fg g hi sh i g h ，a n di tc a u s e sal o to fo p e r a t i o n a lp r o b l e m s t h e r ei sn o te f f e c t i v es t u d yt or e m o v es 0 3i nt h ec h i n e s ec o a lf i r e dp o w e rp l a n t o nt h eb a s i so ff o r e i g nr e s e a r c h e s ，an e wm e t h o do fu s i n gw e s pt or e m o v es 0 3a c i d m i s ti sp u tf o r w a r di nt h i sp a p e r s y s t e m a t i ce x p e r i m e n t sa n dt h e o r e t i c a ls t u d i e sh a d b e e nc o n d u c t e di n t h i sp a p e r e s p e c i a l l yt h ed i f f e r e n c eb e t w e e nn e wf l e x i b l ea n d t r a d i t i o n a lr i g i de l e c t r o d eo fw e s ph a db e e ns t u d i e d t h ee f f e c t so fp o w e rs o u r c ea n d o p e r a t i o n a lp a r a m e t e ro ns 0 3a c i dm i s tr e m o v a le f f i c i e n c yo fw e s p w e r es t u d i e di n t h i sp a p e r i na d d i t i o n ，p i l o tt e s to fu s i n gw e s pa n de c o n o m i ca n a l y s i so fu s i n g w e s pa n dc a n c e l i n gg g hh a db e e ns t u d i e di nt h i sp a p e r f i r s t l y , t h e r ei sn o ts u i t a b l eg e n e r a t i n gs y s t e mo fs i m u l a t e ds 0 3a c i dm i s ti nt h e l a b o r a t o r y , s oas e r i e so fs 0 3a c i dm i s tg e n e r a t i n gm e t h o dh a db e e ds t u d i e da n ds 0 3 a c i dm i s tp a r t i c l es i z ed i s t r i b u t i o no ft h r e es e l e c t e dm e t h o d s h a db e e nm e a s u r e d t w o m e t h o d sh a db e e nc h o s e na st h eg e n e r a t i n gs y s t e mo fs i m u l a t e ds 0 3a c i dm i s t t h e n t h et e s tu n i to fs 0 3a c i dm i s tr e m o v a lu s i n gw e s pw a sb u i l t s e c o n d l y , t h ee f f e c t so fp o w e rs o u r c ep a r a m e t e r , o p e r a t i o n a lp a r a m e t e ra n d d i f f e r e n tp o s i t i v ee l e c t r o d e s ( t w on e wf l e x i b l ee l e c t r o d e so f8 4 0 aa n d7 2 8 ) o ns 0 3 a c i dm i s tr e m o v a le f f i c i e n c yo fw e s pw e r er e s e a r c h do nt h es 0 3a c i dm i s tr e m o v a l t e s t e x p e r i m e n t a lr e s u l t ss h o wt h a tt h er e m o v a le f f i c i e n c yo fa c i dm i s tw i t hn e w f l e x i b l ee l e c t r o d e si ss l i g h t l yb e t t e rt h a nt r a d i t i o n a lr i g i de l e c t r o d ew e s p t h ee f f e c t s o fr e s i d e n c et i m e ，v o l t a g e ，p a r t i c l es i z e ，i n l e tc o n c e n t r a t i o na n dt e m p e r a t u r eo ns 0 3 a c i dm i s tr e m o v a le f f i c i e n c yo fw e s pw e l l es t u d i e da n da n a l y z e d a c c o r d i n gt ot h e t e s tr e s u l ta n dt h e o r e t i c a la n a l y s i so fd r ye s p , t h ep r o p o r t i o n a lr e l a t i o n s h i pb e t w e e n t h et h e o r e t i c a le f f i c i e n c yo fs 0 3a c i dm i s tr e m o v a lu s i n gw e s pa n dt e s tp a r a m e t e r si s c o n c l u d e d 1 1 1t h ee n d ，ap i l o tt e s to fu s i n gw e s pi nt h ec o a lf i r e dp o w e r p l a n ti si n t r o d u c e d i l i i nt h i sp a p e r , a n dt h er e s u l to ft h i st e s tw a sa n a l y z e d a c c o r d i n gt ot h ep i l o tt e s ta n d r e l a t e da r t i c l e s ，t e c h n i c a la d v a n t a g ea n de c o n o m i ca n a l y s i so fu s i n gw e s pa n d c a n c e l i n gg g hh a db e e ns t u d i e da n da n a l y z e d t h ea n a l y s i ss h o w e dt h a tt h e t e c h n o l o g yo fw e s ph a dag o o dm a r k e tp r o s p e c ta n dp r o m o t i o n a lv a l u e t h ew e s pt e c h n o l o g yc a n e f f e c t i v e l yc o n t r o lt h ee m i s s i o no fs 0 3a c i dm i s t s o t h eg g hc o u l db ec a n c e l e di nt h ec o a lf i r e dp o w e rp l a n t t h i sw i l lb r i n ge c o n o m i c b e n e f i t st ot h ep o w e rp l a n tu n d e rt h ep r e m i s eo fe n v i r o n m e n tp r o t e c t i o n t h e r e f o r e ， t h ew e s pt e c h n o l o g yp r o v i d e san e wa p p r o a c ha n dw a yo fc o n t r o l l i n gt h ep o l l u t i o n i nt h ec o a lf i r e dp o w e r p l a n t k e y w o r d s ：w e te l e c t r o s t a t i cp r e c i p i t a t o r ( w e s p ) ；s 0 3a c i dm i s t ；f l e x i b l ee l e c t r o d e ； 第1 章绪论 第1 章绪论 1 1 我国煤炭利用与污染现状 我国能源储存丰富，特点是以煤为主，同时石油、天然气等资源丰富。根据 1 9 9 7 年的煤炭资源与预测评估，我国煤炭资源总量为5 6 1 0 1 2 吨，其中探明储 量1 1 0 1 2 吨，占世界总储量的1 1 ，居世界第三位。伴随着工业化进程，能源 的生产量逐年升高。据资料统计，从1 9 7 8 年到2 0 0 7 年，中国改革开放3 0 年间， 能源生产量从1 9 7 8 年的6 2 7 7 0 万吨标准煤【l 】，上升到2 0 0 7 年的2 3 7 0 0 0 万吨标 准煤。从我国近三十年的能源生产供应构成来看，原煤生产量居于各能源之首。 由于我国的煤炭资源较其它能源储量更为丰富以及更易开采的原因，原煤在经济 发展中发挥了中流砥柱的作用。据统计，1 9 7 8 年，我国的原煤生产占能源生产 总量的7 0 3 ，至2 0 0 7 年，原煤所占比例己上升至7 6 6 。经济发展对原煤的 依赖程度有所升甜2 1 。 从我国历年能源消费构成【3 】来看( 表1 1 ) ，消费构成与生产构成基本一致， 原煤是主要的消费能源，比例基本维持在7 0 左右【4 】，原油的消费与原煤的变化 形成此消彼长的格局。天然气的比例依然很小，水电、核电、风电有一定增长。 这说明中国对煤炭消费的依赖非常大。 我国是煤炭为主、石油次之、可再生能源发展缓慢的的生产和消费构成。化 石能源特别是煤炭和石油的大量燃烧，对环境的影响不容置疑。特别是化石燃料 燃烧，排放的c 0 2 、s 0 2 以及烟尘、n o x 等大气污染物，是我国大气污染的主要 来源。燃煤污染成为中国大气污染的特征。据仆算，全国煳尘排放量的7 0 、 s 0 2 排放量的9 0 ，n o x 排放的6 7 、c 0 2 排放罱7 0 都来自于煤炭燃烧【5 。7 】。 燃煤电厂排放的s 0 2 和n o x 是造成酸雨污染的主要原因。c 0 2 的温室效应、s 0 2 和n o x 的酸附效应，致使土壤和水体酸化，农作物减产，是人体健康受到严重 威胁的重要祸因。 山东大学硕士学位论文 2 0 0 8 年，全国发电装机容量达到7 9 3 亿千瓦，火电装机容量6 0 3 亿千瓦， 占总装机容量的7 6 ，全国6 0 0 0 千瓦及以上火电厂发电生产全年累计耗用原煤 1 3 1 9 亿吨，同比增长2 4 0 ，占全国煤炭生产量( 2 7 9 3 亿吨) 的4 7 2 3 t 引。火 力发电厂是工业大气污染物的主要来源，根据国家统计局的数据显示，2 0 0 7 年 工业二氧化硫排放总量为1 9 7 2 2 3 万吨，其中电力、热力行业的排放量就有 1 1 4 7 1 2 刀吨，可见其对环境的危害之大【3 】。燃煤电j 一中凶为大量s 0 2 的存在， 会形成s 0 3 酸雾，这种s 0 3 难以脱除，对设备造成腐蚀，对环境造成污染；另外 烟气中的有毒重金属( 如汞、砷、硒、铅、铜、锌、镍等) ，对人体危害大，难 以脱除2 1 。 2 第1 章绪论 目前各国的燃煤污染物控制技术虽然可以达到很高的水平，但对于燃煤电厂 中s 0 3 的排放控制还未有相关规定和有效措施，水雾、粉尘以及s 0 2 的控制技术 也还存在一些问题，需要深入开展相关领域的研究工作。 1 2 燃煤电厂污染物控制技术 燃煤电厂的污染物粉尘、s 0 2 和n o x 是大气污染物的主要来源，国内 各电厂陆续配套了相应污染物排放的减排系统，比如典型污染物减排系统由干式 静电除尘器( e s p ) 、石灰石一石膏湿法烟气脱硫( 、f g d ) 及选择催化还原法 脱硝系统( s c r ) 组成。这样的污染控制工艺技术成熟、应用广泛、系统运行可 靠，取得了良好的减排效果。当然除了这几种典型污染物控制工艺外，针对各个 污染物还存在其它各种有效的控制工艺。以下是针对各种污染物控制的技术简 介： 1 2 1 除尘技术 颗粒物是影响我国当前空气质量的主要污染物，且颗粒物表面吸收和富集了 大量有毒重金属元素，对环境与人体造成极大的污染危掣1 3 , 1 4 】。要控制污染源排 放颗粒物，主要利用除尘设备。根据除尘机理的不同，除尘器分为：利用颗粒自 身的重力除尘的各种沉降室、各类旋风除尘器；利用水来除尘的各种湿式除尘器； 利用各种过滤材料除尘的过滤式除尘器。目前我国燃煤电厂普遍应用的是袋式除 尘器，以及g i l t 】高压静电场力来除尘的各种高压静电除尘器【”】。 1 高压静电除尘器( e s p ) 电除尘器应用最多的工业部门是燃煤电厂。国外用于处理电厂飞灰的电除尘 器占到电除尘器总量的7 0 左右。我国火电工业发展很快，随着对环保观念的增 强，火电工业对电除尘特别关注。现阶段电厂使用的1 岛压静电除尘器鉴本上都是 干式静电除尘器，其工作步骤蕾要分三步：高压静电电离空气使粉尘荷电，荷电 粉尘在电场力作用下被收集到收尘板，振打收尘板收集积灰。随着烟气排放标准 e j 趋严格，电除尘效率高、运行费用低的特点已被人们逐步认识，乐于采用。一 般而言，当烟尘允许排放浓度为1 5 0 m g m 3 时，电除尘器投资约占电厂总投资的 3 4 ；当允许排放浓度为3 0 5 0 m g m 3 时，占4 6 。具体而言。一台3 0 0 m w 山东大学硕士学位论文 机组，配两台电除尘器，需耗钢材1 5 0 0 2 0 0 0 t 。运行耗电约占总发电量的0 3 【l 6 1 。 由于煤种多样性，加之运行维护等方面的原因，现役电除尘器大多难达到设 计效率。近年来，随着我国环保标准的进一步提高，对烟尘的排放要求和二氧化 硫的控制力度不断加大，燃煤电厂改用低硫煤或采用烟气脱硫装置以及采用循环 流化床锅炉等措施，致使飞灰比电阻增加，电除尘器的除尘效率急剧下降，很难 达到新的排放标准要求，电除尘器在运行中容易出现的问题主要有：运行电流偏 低；运行电压偏低；放电极线断线；发生反电晕；卸灰、输灰系统易堵灰【1 7 9 1 。 2 布袋除尘器 袋式除尘器主要是利用滤料( 织物或毛毡) 对含尘气体进行过滤，以达到除 尘的目的。袋式除尘器优点是除尘效率高，通常在实验室里测试效率可高达 9 9 9 9 9 9 ，在实际应用中除尘效率也能达到9 9 9 9 。经袋式除尘器过滤后的烟 气含尘浓度一般都低于3 0 m g m 3 ，有的甚至在l o m g m 3 以下。随着国家烟尘排放 标准的提高，在燃煤电厂烟气处理中，静电除尘器因其除尘效率受粉尘性质的影 响较大，因而难以保证长期、稳定高效地运行。而随着袋式除尘技术的发展，袋 式除尘器适应性强、除尘效率高、运行稳定、可靠且不受锅炉燃烧工况和粉尘特 性影响的优点逐渐显示出来，越来越多的新建、扩建、改建火电厂开始选用袋式 除尘器来处理锅炉烟气【2 0 , 2 1 】。 布袋除尘器的主要问题是设备阻力损失较大，滤袋易破损以及导致花板积灰 笙 2 2 】 t ro 1 2 2 脱硫技术 目前国内外普遍采用的脱硫方法可分为煤燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后 烟气脱硫三大类。煤燃烧前脱硫，是通过各种方法对煤进行净化，去除原煤中所 含的硫分、灰分等杂质。由于火电厂用煤量大、处理成本高等原因，无法对煤进 行燃烧前处理，故此法不适用于火力发电厂。煤燃烧中脱硫( 即炉内脱硫) ，是 在煤燃烧的过程中l 列时加入一定量的石灰白或白云白除去s 0 2 。火电厂典垄帅勺技 术是循环流化床燃烧脱硫技术。煤燃烧后烟气脱硫技术( f l u eg a sd e s u l f u r i z a t i o n ， 缩写为f g d ) ，是目前世界上各火电厂大规模商业化应用的脱硫技术，是在烟道 处加装脱硫设备对烟气进行脱硫的方法，典型的技术有石灰石一石膏法、喷雾干 4 第1 章绪论 燥法、电子束法、循环流化床烟气脱硫法、氨法等 1 5 1 。 1 石灰石一石膏湿法烟气脱硫( w f g d ) 湿法烟气脱硫工艺已有几十年的发展历史，技术上日趋成熟、完善，传统湿 法工艺中的堵塞、结垢问题已经得到很大的改善。w f g d 脱硫反应速度快，普 遍可达到9 0 以上的脱硫率，适用于大型燃煤电厂锅炉的烟气脱硫。石灰石一石 膏法具有吸收剂资源丰富、成本低廉等优点，成为世界上应用得最多的一种烟气 脱硫工艺。该工艺使用氧化钙或碳酸钙浆液在湿式洗涤塔中吸收二氧化硫。该工 艺技术成熟、运行安全可靠。但基建投资大，约占电厂总投资的1 1 , - 一2 0 ，占 大面积大，耗水量大，运行维护费用高 2 3 。2 6 】。 2 千法与半干法烟气脱硫 干法f g d 技术的脱硫吸收剂和产物处理均在干状态下进行。该法具有无污 水废酸排出、设备腐蚀程度较轻，烟气在脱硫过程中无明显温降、净化后烟温高、 利于烟囱排气扩散等优点，但存在脱硫效率低，反应速度较慢等问题。半干法， f g d 技术兼有干法与湿法的一些特点，指脱硫剂在干燥状态下脱硫、在湿状态 下再生，或者在湿状态下脱硫、在干状态下处理脱硫产物的烟气脱硫技术 2 3 , 2 4 】。 3 循环流化床炉内脱硫技术 循环流化床燃烧是洁净燃煤发电技术的发展方向之一，也是解决我国以煤为 主火力发电满足严格的环保要求的有效途径之一。循环流化床锅炉的燃料适应性 。 广，气一固混合良好；燃烧速率高，特别是对于粗粒燃料；绝大部分未燃尽的燃 料被再循环至炉膛，燃料燃烧充分，通常性能良好的c f b 锅炉燃烧效率达到 9 8 - - 9 9 。c f b 锅炉巾物料的反复循环使烟气中的二氧化硫气体与脱硫剂有充 分长的接触时间，使氧化钙( 煅烧石灰石) 能充分转化为硫酸钙，c f b b 锅炉达 到9 0 的脱硫效率时所需脱硫剂的c a s 摩尔比为1 8 2 5 。同时c f b b 还可以 降低n o x 以及h c i 等污染物的排放 2 4 , 2 7 , 2 8 】。 1 2 3 脱硝技术 在我国，对于燃煤电厂氮氧化物的控制方面起步较晚，目前的单机组装机容 量在3 0 万k w 以上大型燃煤机组都安装有低n o x 燃烧器。而原有煤粉炉n o x 的控制大多限于在燃烧器上做些工作，效果并不理想。 对于n o x 污染的控制主要有3 种方法：燃料脱氮；改进燃烧方式和生 山东大学硕士学位论文 产工艺；烟气脱硝。燃料脱氮技术至今尚未很好开发，有待于今后继续研究。 烟气脱硝是近期内n o x 控制措施中最重要的方法。烟气脱硝技术有气相反应法、 液体吸收法、吸附法、液膜法、微生物法等几类。下面介绍几种主要的烟气脱硝 工艺【2 9 】。 1 选择性催化还原法( s c r ) 选择性是指在催化剂的作用和氧气存在条件下，n i l 3 优先和n o x 发生还原 脱除反应，生成氮气和水。s c r 系统采用催化剂，降低了脱硝反应的活化能。 反应可以在3 0 0 - 4 0 0 c 的范围内有效进行，n o x 排放量可以减少8 0 以上。该 技术成熟，应用广泛，脱硝效率高，但s c r 装置投资较高和日常操作费用仍偏 高 3 0 3 2 1 。 2 选择性非催化还原法( s n c r ) 选择性非催化还原法( s n c r ) 技术是将氨或者尿素等氨基还原剂在高温区 喷入炉膛或高温烟气中，在适宜的温度区间内与生成的n o x 反应，将n o x 还原 成n 2 和h 2 0 ，从而达到脱硝的目的。与其它n o x 控制技术相比，s n c r 技术具 有效率高、系统简单、投资小、阻力小及占地面积小等优点，而且还可以与各种 低n o x 燃烧技术联合应用，是一种高效的n o x 控制技术。目前该技术在国外已 被广泛应用。同时，国内外的研究也表明，s n c r 技术在运行时存在一定的困难 与缺陷，如有效反应温度窗口狭窄、喷入点气氛及喷入量选择困难、混合不均易 导致脱硝效率偏低及氨气泄漏等问题3 3 。3 6 】。 1 3 燃煤烟气中s 0 3 的生成及控制技术 1 3 1 燃煤电厂s 0 3 的生成机制 燃煤电厂中s 0 3 的形成与很多因素有关，比如煤种的含硫量，过量空气系数， 烟灰的成分，空气预热器温度以及是否采用s c r 等等3 7 1 。直接因素是因为在高 温燃烧中：l ! l ! 含有的硫e 化乍成s 0 2 与s 0 3 。普遍认为燃煤电厂中锅炉生成的s 0 2 向s 0 3 的转化率大约为o 5 卿蚶3 8 , 3 9 】。同时脱硝过程中使用的催化剂也催化了 s 0 2 向s 0 3 的转化，形成了更多的s 0 3 。 随着越来越多的燃煤电厂为了控制n o x 的排放而安装s c r 之后，研究表明 s c r 加剧了s 0 2 向s 0 3 的转化，使得s 0 3 的排放量大约增) j n n 安装s c r 之前的 6 第1 章绪论 三倍 3 7 1 。这是由于s c r 中使用的催化剂同时也是s 0 2 向s 0 3 的转化的催化剂， 尤其是在比较高的温度下，s 0 2 向s 0 3 的氧化速度将迅速增加【4 0 。4 2 1 。所以燃煤