锅炉的污染控制技术
1 颗粒物控制技术
(1)静电除尘器
静电除尘器是利用高压电场使颗粒荷电,在库仑力作用下使颗粒与气流分离沉降的装 置。静电除尘器几乎可以捕集一切细微粉尘及雾状液滴,其捕集粒径范围在 0.01~100 μm, 粉尘粒径>0.2μm 时,除尘效率可高达 99%以上,污染物排放浓度低于 30mg/m³。具有高效 率、低能耗、使用简单、维护费用低且无二次污染等特点,除尘器阻力很小,可处理高温、 高压的含尘气流,在国内外工业颗粒物治理领域一直占据主导地位。
但设备占地面积大,需要高压直流电源系统,一次性投资费用高,且没有脱硫功能。锅 炉工况和负荷的变化等能影响其净化效率,导致排放浓度不稳定;对煤种变化较敏感,除尘 效率受飞灰比电阻影响大(最适宜比电阻为 104~5×1010•cm 的粉尘粒子);制造、安装及运行管理水平要求高;在维修时一般需要设备停止运行。
污染治理技术比较
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(2)袋式除尘器
燃煤锅炉应用袋式除尘器已是一项成熟的技术, 特别是非织物的聚合物滤材和金属丝织 物混合物滤材的发展,使其应用日益广泛。一般来说,袋式除尘器不受尘的比电阻、浓度、 粒度等影响,特别对静电除尘器不易捕集的高比电阻尘粒很有效;适应的质量浓度范围大, 对烟气流速的变化也具有一定的稳定性;袋式除尘器的投资低于静电除尘器,运行费用高于 静电除尘器;除尘效率可高达 99.5%以上;维护方便且无二次污染;但是对于工业锅炉使用 燃油点火运行时要注意保护。
(3)电袋复合除尘
电除尘器和袋式除尘器是工业粉尘治理的两种主要传统设备。 电除尘器具有处理烟气量 大、运行阻力低等优点,但其除尘效率容易受到烟气粉尘特性的影响而发生波动;袋式除尘 器排放浓度低,不受粉尘特性影响,但存在系统阻力大、能耗高、运行维护工作量大等缺点。 电袋复合式除尘器有机结合了静电除尘和过滤除尘两种原理, 首先应用静电除尘原理使 粉尘预荷电并收集下大部分粉尘, 荷电粉尘改变了粉尘的过滤特性; 然后应用过滤除尘原理, 在保持前级电场收尘性能的前提下,利用前级电场的荷电,减少滤袋尘负荷,提高滤袋过滤 风速,降低滤袋阻力,延长滤袋寿命,实现稳定的低浓度排放。
2 二氧化硫控制技术
我国工业锅炉脱硫值得关注的几个问题:一是技术种类繁多,鱼龙混杂;二是技术不配 套,监控不到位;三是运行可靠性较弱,利用率低;四是落后于火电脱硫进度,尚处于起步 阶段。
(1)燃烧前脱硫
原煤在投入使用前,用物理、物理化学、化学及微生物等方法,将煤中的硫份脱除掉。 洗煤又称选煤,是通过物理或物理化学方法将煤中的含硫矿物和矸石等杂质去除,来提高煤 的质量。是燃前除去煤中矿物质,降低硫含量的主要手段。煤炭经洗选后,可使原煤中的含 硫量降低 40%~90%,含灰分降低 50%~80%。
(2)燃烧中脱硫
固硫型煤:是向煤粉中加入粘结剂和固硫剂,加压制成具有一定形状的块状燃料,脱硫 率可达 40%~60%,减少颗粒物排放量 60%,节约煤炭 15%~27%,一般 6t/h 以下锅炉推荐 使用。
炉内喷钙脱硫工艺:典型的炉内喷钙脱硫是循环流化床锅炉,脱硫效率一般能达到 50%~70%,但为了越来越高的环保要求还需要在尾端上处理设施;另外脱硫剂量控制不好 会影响锅炉运行效率及稳定性;该工艺在其他炉型上应用较少。
(3)烟气脱硫技术
湿法脱硫工艺运用比较广泛的有石灰石-石膏法、氧化镁法、氨法、钠碱法、双碱法等, 湿法脱硫装置占地面积大、投资和运行成本高,对烟囱有一定的腐蚀作用,脱硫副产品需要 处理。
根据 《工业锅炉及炉窑湿法烟气脱硫工程技术规范》 (HJ462-2009) , 适用于采用石灰法、钠钙双碱法、氧化镁法、石灰石法工艺,配用在蒸发量≥20t/h(14MW)的燃煤工业锅炉或 蒸发量<400t/h 的燃煤热电锅炉以及相当烟气量炉窑的新建、改建和扩建湿法烟气脱硫工 程,脱硫装置的设计脱硫效率不宜小于 90%。对于 65t/h 以下工业锅炉脱硫装置在满足排放 标准和总量控制要求的前提下,设计脱硫效率可适当降低,但不宜小于 80%。 《环境保护产 品技术要求 湿式烟气脱硫除尘装置》 (HJ/T 288-2006)和《环境保护产品技术要求 花岗岩 石类湿式烟气脱硫除尘装置》 (HJ/T 319-2006)规定各类湿式脱硫除尘装置通过添加碱性物 质脱硫的装置脱硫效率>80%,除尘效率≥95%。
氨法:氨法脱硫是采用氨做吸收剂去除二氧化硫,该方法脱硫效率高、无废渣排放、低 液气比、低能耗,适合于高硫煤。但是工艺复杂、技术难度大,氨的运输和储存比较困难, 氨的散逸问题较难解决。
石灰石-石膏法:脱硫效率高,技术成熟,运行可靠性好,另外石灰石储量丰富,价格 便宜,比较容易获得,目前电厂采用的比较多。但系统占地面积较大,一次性建设投资大, 该工艺要求控制 pH=5.5左右,对自控系统要求严格;副产物石膏堆存严重,再利用是难点; 为了保持循环浆液中 Cl - 的含量不超标,要外排并处理一定量的废水和补充一定量的新水。
双碱法:双碱法脱硫工艺特点是可溶性的碱在塔内与二氧化硫反应生成可溶性的盐,在 塔外添加钙基脱硫剂进行再生,并经过絮凝、沉淀、除渣等操作后将清液返回吸收塔重新吸 收二氧化硫,脱硫渣或抛弃或重新浆化经氧化成二水石膏。双碱法具有塔内钠碱清液吸收, 脱硫效率高,塔外再生不易结垢、可靠性高、低液气比等优点。脱硫过程中主要消耗氢氧化 钙,需少量补充在脱硫过程中损耗掉的钠盐。系统比较复杂,占地面积较大,脱硫渣沉淀难 度大,副产物石膏销路问题必须解决,还有一定的废水排放。
工业锅炉适宜的脱硫技术比较
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氧化镁法:是用氧化镁熟化后生成的乳液作为吸收剂吸收二氧化硫。相对于钙基脱硫, MgO 活性比 CaO 强,在 CaO 颗粒外表同 SO2 反应生成 CaSO4 是一层硬包膜,而 MgO 同 SO2 反应生成 MgSO4 很快溶入水中,又有新的 MgO颗粒可同 SO2 反应。因此氧化镁具有脱 硫效率高,脱除等量的 SO2 消耗的 MgO仅为 CaCO3 的 40%,具有低液气比、低能耗、运行 稳定可靠等优点。氧化镁法运行稳定可靠是由于 MgSO4 的溶解度大,脱硫塔内的循环吸收 液为溶液水循环,不结垢,不产生沉渣,吸收塔内不设搅拌装置,因此系统的运行可靠性提 高,装置的运转率高,脱硫效果好。该工艺比较适合中小型锅炉脱硫,但对于镁资源缺乏的 地区不适宜应用。
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