【《燃煤循环流化床锅炉烟气净化工艺的选择分析案例》5300字】

燃煤循环流化床锅炉烟气净化工艺的选择分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u8539燃煤循环流化床锅炉烟气净化工艺的选择分析案例 173441.1除尘器的选择 1260651.1.1除尘技术研究现状 1181121.1.2除尘设备的分类 1260951.1.3除尘器的比较与选择 575791.2脱硫工艺的选择 6259482.1.1脱硫技术研究现状 6303301.2.2烟气脱硫技术 7112501.2.3脱硫工艺的比较与选择 81.1除尘器的选择1.1.1除尘技术研究现状改革开放以来，我国的国民经济一直持续不断获得高速增长，环境保护对于实现国民经济健康可持续发展也就显得愈来愈重要，在社会主义市场经济的推动作用下，国内许多环保企业都开始了对除尘器的研究开发，除尘器的实际应用得到了极大的发展。目前我国电除尘器的生产规模和使用数量均居世界首位，电除尘技术接近世界先进水平。滤料是布袋除尘器的技术核心，随着材料科技的不断进步，袋式除尘技术在近年来得到了越来越广泛的应用。电袋复合除尘技术是基于静电除尘和袋式除尘两种成熟的除尘理论，由我国自行研发提出的新型除尘技术，近几年已在多家电厂成功应用。我国火电厂各除尘方式所占比例见图2-1。图2-1我国火电厂各除尘方式占比Fig.2-1ProportionofvariousdustremovalmethodsinthermalpowerplantsinChina1.1.2除尘设备的分类由空气含尘的颗粒气流直接进入粉尘空气捕集中将所有粉尘空气分离而后逸出并被吸收用于空气捕集的除尘装置也被称之为空气除尘捕集装置或是称为空气除尘器。除尘器是除尘系统中的主要组成部分，其性能对全系统的运行效果有很大影响。按照除尘器在各种空气污染环境中进行分离和自动捕集空气粉尘的主要物理作用以及机理，可将其功能划分归类为以下四种。①机械式除尘器它是一种基于利用质量物体在各种质量系统动力学（即诸如量子重力、惯性流体动力学和量子离心力等）的相互影响下，使得空气粉尘和气流进行分离和沉降的设备。包括重力沉降室、惯性除尘器和旋风除尘器等。它的主要技术特点是结构简单,造价低，维护方便，但是分层除尘处理效率一般并非很好，一般只是用来作为一种多层次空气除尘处理系统应用中的初级分层除尘。重力沉降室如图2-2所示。（a）单层重力沉降室（b）Howard多层重力沉降室图2-2重力沉降室Fig.2-2Gravitysettlingchamber②湿式除尘器湿式除尘器是利用液滴或液膜来洗涤含有烟尘的气流，使粉尘与气流产生分离沉降的一种设备[3]。在清除和洗涤的过程中，由于尘粒自身的一种惯性移位和运动，使其与液滴、液膜、气泡等物质之间产生了碰撞、扩散、黏附作用，如图2-3所示。黏附后的颗粒和尘粒相互聚集，从而使得尘粒和气体进行分离。图2-3颗粒捕集机理Fig.2-3Particletrappingmechanism湿式洗涤器既可以用于气体除尘，也同样可用于气体净化吸收。用于除尘方面的湿式除尘器主要有喷淋塔式除尘器、文丘里洗涤除尘器、冲击水浴式除尘器和水膜除尘器等。③过滤式除尘器过滤式除尘器里布置有过滤材料，需要处理的含尘气流进入除尘器通过过滤材料时，过滤材料会对粉尘起到一个分离捕集的作用。通常采用滤纸或玻璃纤维等作为滤料，过滤式除尘器包括袋式除尘器、颗粒层除尘器等。工业生产中比较常用的袋式除尘器的除尘效率很高，一般不低于99.9%，是能满足当今时代烟尘排放标准要求的除尘设备之一。在除尘器中，布袋除尘器种类最多，根据其特点可进行不同分类。布袋式除尘器根据清灰工作方式的不同大致可以细分为：机械式振动、逆气流清灰方式、脉冲喷吹清灰式、气环反吹式及复合清灰式，其中脉冲袋式除尘器在工业中的应用比较广泛，除尘原理如图2-4所示。进口；2-中部箱体；3-滤袋；4-文氏管；5-上箱体；6-排气口；7-框架；8-喷吹管；9-空气包；10-脉冲阀；11-控制阀；12-脉冲控制仪；13-集尘斗；14-卸尘阀图2-4脉冲袋式除尘器除尘原理Fig.2-4Dustremovalprincipleofpulsebagfilter④电除尘器静电除尘器(ESP)是一种可以利用一定高压的静电场压力促使流动尘粒荷载放电，在一定库仑斯压力的强大作用下就能促使静电粉尘和尘粒气流同时离开并迅速沉降的设备。它主要是通过在收尘极和电晕极之间通上高压直流电后，会产生一种强电场，这种强电场效应会促使气体粉尘发生载荷电离、粉尘荷电，带有正、负离子的粉尘颗粒分别向电晕极和收尘极运动而沉积在极板上，使得这些积灰颗粒经由一个粉尘振打器的固定位置直接落入一个灰斗中。由于我国企业使用高压电除尘器的各个行业生产技术过程不一、使用目标不同，工业窑炉的锅炉炉型与所用材料之间的差别较大，造成烟气性质各异、粉尘特性不同、对电除尘器的要求自然也不同。因此出现了各种不同类型的电除尘器。根据烟气在电除尘器电场内流动方向的不同，可将电除尘器分为立式电除尘器和卧式电除尘器；根据收尘极形式的不同，可分为三种：管式、板式和棒帷式电除尘器；按电极清灰方式可分为干式电除尘器、湿式电除尘器及其他清灰方式的电除尘器。电除尘器的种类繁多，但无论哪种类型，其结构一般都由图2-5所示的几部分组成。振打器；2-均流板；3-电晕电极；4-集尘电极；5-外壳；6-检修平台；7-灰斗图2-5卧式电除尘器Fig.2-5horizontalelectrostaticprecipitator由于静电除尘器是基于荷电收尘机理，故对飞灰的性质十分敏感，特别是在捕集较高的比电阻粉尘和微小烟尘方面有一定的困难，除尘器的除尘效率也会因运行工况的变化而受到不可避免的较大的影响。另外静电除尘器对于有害气体来说不易进行捕捉，且对制造、安装和工程人员的实操水平都有着比较高的要求。以上介绍的各种除尘器，对粒径大于3μm的粉尘有着高效的净化效率。而对于小于3μm的粉尘，尤其是粒径在1~0.1μm之间的细小微粒的净化效果并不好。于是，这些年来各个国家都致力于钻研探究新型的微小粉尘净化设备，这些新的装置，除了能够利用一些常见的除尘原理，如质量力、静电力、过滤洗涤等，还利用了泳力、磁力、声凝聚、冷凝、固结、凝结等机理，或在同一装置中同时利用几种机理。1.1.3除尘器的比较与选择袋式除尘器和静电除尘器是现阶段我国市场上极具代表性的两种除尘器。袋式除尘器是近几年来新式除尘器的一种类型，从结构上看，可以将袋式除尘器分为圆筒形除尘器、回转脉冲式除尘器。而在现实的工业应用中，按照清灰方式，可以分为离线清灰和在线清灰两种。袋式低压脉冲除尘器因其包括高效、占地少、投资小以及本体阻力小等在内的许多优势，深受各类燃煤厂家的欢迎，在实际的生产建设过程中，得到了较多的实践经验[4]。静电除尘器的主要工作原理是利用高压电场使烟气发生电离[5]，静电除尘器的安装和检修的难度相对袋式除尘器来说会比较大，并且设备的摩擦损坏程度会对设备的除尘效果和使用年限造成一定的影响，因此必须对除尘设备进行定期的检查和修护，这也就会消耗更多的人力、物力、财力。静电除尘器从其结构上分析，可以对其除尘方式予以分析，可分为湿式除尘器以及干式除尘器两种。而后从其形状上来看，也可以将其分为立式静电除尘器以及卧式静电除尘器两类。从除尘器的特性层面分析，它对高浓度、高风量以及高烟温的燃煤锅炉处理来看，现阶段应用较多的当属多电场卧式静电除尘器，它的电场数量两到四个，电场风速可达到每秒1~1.25m，除尘器的应用效率为98%~99%之间，其浓度在50~150mg/m3，并将其作为省煤器的降温装置[6]。袋式除尘器和电除尘器两者各有优缺点，具体见下表。项目袋式除尘器电除尘器技术成熟度成熟成熟系统设备系统较简单系统较复杂占地面积小大受煤种影响小易受飞灰电阻影响除尘效率99.9%99.9%设备阻力大，一般在1100~2000Pa小，不大于300Pa受工况影响易受工况温度的影响不易受影响初期投资较低较高在国家现今有关锅炉大气环保排放标准日趋严格的条件下，电除尘器想要减少烟气排放量，降低污染物浓度，只能考虑增加电场的数量或者降低烟气流速，。但是这样无疑会使电除尘器的本体增加，提高装置的价格，从而降低电除尘器在烟气净化市场中的核心竞争性。但是布袋除尘器的运行成本高，滤袋和喷吹系统的换新成本高，大型的布袋除尘器中的滤袋与小型布袋除尘器中滤袋相比，更容易发生损坏和加快老化速度。综合各项因素考虑，本设计最终选用板卧式电除尘器进行烟气除尘处理。1.2脱硫工艺的选择现阶段我国使用的燃煤锅炉烟气脱硫的主要方法，按照其所需要采用的吸收剂或是吸附剂的使用情况，我们将其划分为湿法脱硫和干法脱硫[7]。目前在化学工业中得到较为普遍应用的是湿法烟气脱硫，湿法脱硫工艺有很多，大部分都是在20世纪70年代早期由美国和日本研究开发的，多被广泛应用于处理冶金炼油厂和锅炉的加热机烟气。湿法烟气脱硫工艺的主要优点就是脱硫效果好，运行可靠性强，操作简便，SO2的污水脱硫处理费用少。石灰石-石膏法与氨法脱硫是我国燃煤锅炉烟气脱硫常用的两种方法。2.1.1脱硫技术研究现状我国早在70年代就开始了对燃煤电厂锅炉烟气脱硫技术的研究。第七个五年计划、第八个五年计划期间，我国对脱硫工艺的研究取得了一些成果，但对燃煤电厂高烟量的烟气脱硫的装置研究得还不够深入。“十五”规划中发布实施了一些政策，强制约束了SO2的排放量，对我国脱硫技术的进展提供了很大的推动力。2000~2011年的十年间，我国燃煤电厂实际投入运行的脱硫系统机组总容量增长了100多倍，2011年已达5.6亿千瓦，占全国燃煤火电机组容量的85%左右[8]。据统计，2016年底时，我国投入运行火电厂脱硫设备机组总容量约8.48亿千瓦，占全国燃煤火电机组总容量的90%[9]。目前SO2脱除的石灰石-石膏法脱硫工艺是在我国应用最广泛的工艺，在国内外工业燃煤发电厂，双碱法和氨法的应用也比较多，这两种技术也较成熟，脱硫效果较好。1.2.2烟气脱硫技术①石灰石-石膏法该工艺的SO2脱除过程：首先是烟气中的气态SO2物质溶于水生成亚硫酸根；其次是亚硫根在氧气的作用下被氧化为硫酸根，硫酸根与吸收剂发生化学反应生成硫酸盐；最后，硫酸盐从吸收剂中分离出来，分离后的吸收剂可以重复有效利用，工业广泛采用CaO或Ca(OH)2作为吸收剂。此种脱硫工艺的成熟度高、去除SO2的效率高，系统操作简便，但是具有设备投入大、用水量多、反应易结垢、反应物容易堵塞管道与系统的缺点[10]。②双碱法该技术的吸收剂是氢氧化钠，氢氧化钠是碱性溶液，SO2是酸性气体，两者可以发生化学反应来达到一个脱硫的效果。具体的工艺流程如下：一定浓度的NaOH碱性溶液直接经管路进入脱硫塔中，对烟气中的SO2进行洗涤，这个过程就是脱硫。氢氧化钠与二氧化硫反应生成的产物被分离后送入一个池子进行吸收剂的再生，产物在池子中经过处理后又被还原成氢氧化钠，还原出来的氢氧化钠再被循环利用。该技术利用中和化学反应脱硫，被广泛应用，对中小型锅炉烟气有很不错的脱硫效果，具有广泛的市场前景，但需消耗大量的NaOH或NaCO3而导致成本增加。③氨法此种工艺的吸收剂是氨水，它会产生副产物，副产物是硫酸铵。氨法脱硫全过程如图2-6所示，烟气首先进入预洗涤塔对HF/HCl进行脱除，预洗涤后的烟气进入液滴分离器，在液滴分离器内除去水滴后的烟气进入脱硫塔。在脱硫塔中，从塔顶喷淋母管和各支管中喷射出氨水，烟气中的SO2通过氨水的吸收去除。氨水与二氧化硫反应产生硫酸铵，大概有三成的硫酸铵溶液从脱硫塔中排出来，排出的硫酸铵溶液通常被送到化肥厂进行再处理，或者是被加工成固态状肥料出售，当然也可以以液态的状态直接向外销售。图2-6氨法脱硫过程Fig.2-6Ammoniadesulfurizationprocess1.2.3脱硫工艺的比较与选择石灰石-石膏法与氨法脱硫是我国工业上常用的两种脱硫方法。两种方法的具体技术分析情况如表2-1所示[11]。表2-1石灰石-石膏法和氨法脱硫技术分析Tab.2-1Analysisoflimestonegypsummethodandammoniamethoddesulfurizationtechnology项目石灰石-石膏法氨法技术成熟度成熟成熟系统设备系统较复杂系统较简单适用煤种不受含硫量限制不受含硫量限制使用单机规模大型电厂或热功率不小于29MW的锅炉大型电厂或旧锅炉改造脱硫率95%以上98%以上吸收剂种类石灰石氨水吸收剂来源易购买废氨水或液氨副产品种类石膏硫酸铵副产品用途可用作水泥缓凝剂或建筑石膏出售可作复合肥原料或直接作为化肥用于盐碱地烟气脱硫投资较高不高（产物可以直接利用）对于目前传统的石灰石-石膏法脱硫，单塔的脱硫处理量较大，对于生产高硫煤和大型煤矿机组来说脱硫具有一定的实用价值。采用天然石灰石或其他天然石灰作为原料可以作为石膏吸附催化剂，成本低廉、容易加工获取，产物中的石膏也因此可以广泛用来用于制作其他建筑材料。但是