鍋爐的污染控制技術
1 顆粒物控制技術
(1)靜電除塵器
靜電除塵器是利用高壓電場使顆粒荷電,在庫侖力作用下使顆粒與氣流分離沉降的裝 置。靜電除塵器幾乎可以捕集一切細微粉塵及霧狀液滴,其捕集粒徑范圍在 0.01~100 μm, 粉塵粒徑>0.2μm 時,除塵效率可高達 99%以上,污染物排放濃度低于 30mg/m³。具有高效 率、低能耗、使用簡單、維護費用低且無二次污染等特點,除塵器阻力很小,可處理高溫、 高壓的含塵氣流,在國內外工業顆粒物治理領域一直占據主導地位。
但設備占地面積大,需要高壓直流電源系統,一次性投資費用高,且沒有脫硫功能。鍋 爐工況和負荷的變化等能影響其凈化效率,導致排放濃度不穩定;對煤種變化較敏感,除塵 效率受飛灰比電阻影響大(最適宜比電阻為 104~5×1010•cm 的粉塵粒子);制造、安裝及運行管理水平要求高;在維修時一般需要設備停止運行。
污染治理技術比較
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(2)袋式除塵器
燃煤鍋爐應用袋式除塵器已是一項成熟的技術, 特別是非織物的聚合物濾材和金屬絲織 物混合物濾材的發展,使其應用日益廣泛。一般來說,袋式除塵器不受塵的比電阻、濃度、 粒度等影響,特別對靜電除塵器不易捕集的高比電阻塵粒很有效;適應的質量濃度范圍大, 對煙氣流速的變化也具有一定的穩定性;袋式除塵器的投資低于靜電除塵器,運行費用高于 靜電除塵器;除塵效率可高達 99.5%以上;維護方便且無二次污染;但是對于工業鍋爐使用 燃油點火運行時要注意保護。
(3)電袋復合除塵
電除塵器和袋式除塵器是工業粉塵治理的兩種主要傳統設備。 電除塵器具有處理煙氣量 大、運行阻力低等優點,但其除塵效率容易受到煙氣粉塵特性的影響而發生波動;袋式除塵 器排放濃度低,不受粉塵特性影響,但存在系統阻力大、能耗高、運行維護工作量大等缺點。 電袋復合式除塵器有機結合了靜電除塵和過濾除塵兩種原理, 首先應用靜電除塵原理使 粉塵預荷電并收集下大部分粉塵, 荷電粉塵改變了粉塵的過濾特性; 然后應用過濾除塵原理, 在保持前級電場收塵性能的前提下,利用前級電場的荷電,減少濾袋塵負荷,提高濾袋過濾 風速,降低濾袋阻力,延長濾袋壽命,實現穩定的低濃度排放。
2 二氧化硫控制技術
我國工業鍋爐脫硫值得關注的幾個問題:一是技術種類繁多,魚龍混雜;二是技術不配 套,監控不到位;三是運行可靠性較弱,利用率低;四是落后于火電脫硫進度,尚處于起步 階段。
(1)燃燒前脫硫
原煤在投入使用前,用物理、物理化學、化學及微生物等方法,將煤中的硫份脫除掉。 洗煤又稱選煤,是通過物理或物理化學方法將煤中的含硫礦物和矸石等雜質去除,來提高煤 的質量。是燃前除去煤中礦物質,降低硫含量的主要手段。煤炭經洗選后,可使原煤中的含 硫量降低 40%~90%,含灰分降低 50%~80%。
(2)燃燒中脫硫
固硫型煤:是向煤粉中加入粘結劑和固硫劑,加壓制成具有一定形狀的塊狀燃料,脫硫 率可達 40%~60%,減少顆粒物排放量 60%,節約煤炭 15%~27%,一般 6t/h 以下鍋爐推薦 使用。
爐內噴鈣脫硫工藝:典型的爐內噴鈣脫硫是循環流化床鍋爐,脫硫效率一般能達到 50%~70%,但為了越來越高的環保要求還需要在尾端上處理設施;另外脫硫劑量控制不好 會影響鍋爐運行效率及穩定性;該工藝在其他爐型上應用較少。
(3)煙氣脫硫技術
濕法脫硫工藝運用比較廣泛的有石灰石-石膏法、氧化鎂法、氨法、鈉堿法、雙堿法等, 濕法脫硫裝置占地面積大、投資和運行成本高,對煙囪有一定的腐蝕作用,脫硫副產品需要 處理。
根據 《工業鍋爐及爐窯濕法煙氣脫硫工程技術規范》 (HJ462-2009) , 適用于采用石灰法、鈉鈣雙堿法、氧化鎂法、石灰石法工藝,配用在蒸發量≥20t/h(14MW)的燃煤工業鍋爐或 蒸發量<400t/h 的燃煤熱電鍋爐以及相當煙氣量爐窯的新建、改建和擴建濕法煙氣脫硫工 程,脫硫裝置的設計脫硫效率不宜小于 90%。對于 65t/h 以下工業鍋爐脫硫裝置在滿足排放 標準和總量控制要求的前提下,設計脫硫效率可適當降低,但不宜小于 80%。 《環境保護產 品技術要求 濕式煙氣脫硫除塵裝置》 (HJ/T 288-2006)和《環境保護產品技術要求 花崗巖 石類濕式煙氣脫硫除塵裝置》 (HJ/T 319-2006)規定各類濕式脫硫除塵裝置通過添加堿性物 質脫硫的裝置脫硫效率>80%,除塵效率≥95%。
氨法:氨法脫硫是采用氨做吸收劑去除二氧化硫,該方法脫硫效率高、無廢渣排放、低 液氣比、低能耗,適合于高硫煤。但是工藝復雜、技術難度大,氨的運輸和儲存比較困難, 氨的散逸問題較難解決。
石灰石-石膏法:脫硫效率高,技術成熟,運行可靠性好,另外石灰石儲量豐富,價格 便宜,比較容易獲得,目前電廠采用的比較多。但系統占地面積較大,一次性建設投資大, 該工藝要求控制 pH=5.5左右,對自控系統要求嚴格;副產物石膏堆存嚴重,再利用是難點; 為了保持循環漿液中 Cl - 的含量不超標,要外排并處理一定量的廢水和補充一定量的新水。
雙堿法:雙堿法脫硫工藝特點是可溶性的堿在塔內與二氧化硫反應生成可溶性的鹽,在 塔外添加鈣基脫硫劑進行再生,并經過絮凝、沉淀、除渣等操作后將清液返回吸收塔重新吸 收二氧化硫,脫硫渣或拋棄或重新漿化經氧化成二水石膏。雙堿法具有塔內鈉堿清液吸收, 脫硫效率高,塔外再生不易結垢、可靠性高、低液氣比等優點。脫硫過程中主要消耗氫氧化 鈣,需少量補充在脫硫過程中損耗掉的鈉鹽。系統比較復雜,占地面積較大,脫硫渣沉淀難 度大,副產物石膏銷路問題必須解決,還有一定的廢水排放。
工業鍋爐適宜的脫硫技術比較
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氧化鎂法:是用氧化鎂熟化后生成的乳液作為吸收劑吸收二氧化硫。相對于鈣基脫硫, MgO 活性比 CaO 強,在 CaO 顆粒外表同 SO2 反應生成 CaSO4 是一層硬包膜,而 MgO 同 SO2 反應生成 MgSO4 很快溶入水中,又有新的 MgO顆?赏 SO2 反應。因此氧化鎂具有脫 硫效率高,脫除等量的 SO2 消耗的 MgO僅為 CaCO3 的 40%,具有低液氣比、低能耗、運行 穩定可靠等優點。氧化鎂法運行穩定可靠是由于 MgSO4 的溶解度大,脫硫塔內的循環吸收 液為溶液水循環,不結垢,不產生沉渣,吸收塔內不設攪拌裝置,因此系統的運行可靠性提 高,裝置的運轉率高,脫硫效果好。該工藝比較適合中小型鍋爐脫硫,但對于鎂資源缺乏的 地區不適宜應用。
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