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锅炉烟气除尘器脱硫技术工艺及烟气措施

201903-1814:39:40
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环境污染的成因很多,长久以来,锅炉燃烧燃煤排放烟气是导致环境污染的主要原因。由于烟气中的硫化物(SO2和SO3)是酸雨的主要成分,氮氧 化物有强的致癌作用,都是环境污染的主要成分。此外,烟气中的颗粒物对大气PM2.5的贡献大,因此,去除烟气中的颗粒物也是烟气处理的重要目标之一。

一般意义上的烟气,只有硫化物是危害较大的,可燃物虽然有害,但对环境影响并不严重,并因其含量甚微,对环境并不构成太大的威胁。但需要强调的是,这只是对锅炉烟气排放的一般认识。随着环境科学的发展,人们从环保角度出发,对燃煤锅炉排放烟气的认识越来越深刻,逐渐认识到实际排放物种类元元超过上述几种,并且,有许多排放物的危害不可小视。这方面的成果,对煤碳燃烧烟气的处理提供了充分的理论依据。根据较新的,锅炉烟气排放对环境有着巨大危害的成分主要有:

1)氮氧 化物NOx科学一经发现N2O(一般称为笑气)是一种污染性质恶劣的物质。当前大气中的笑气浓度仅有CO浓度的千分之一,但其引起温室效应的能力、臭氧破坏能力都十分强大,而且其在大气中的生命力可以高达170年。NOx来源主要有源和人为源,源主要有闪电、森林或草原火灾等。人为源主要有两种。一种是指人为进行的燃料燃烧过程所生成的Nox,如各种工业锅炉的工作过程都有氮氧 化物的排放,另一中就是各种冶炼过程,如有色及黑色金属冶炼厂等工业生产过程也都排放氮的氧 化物。

氮氧 化物污染主要表现在两大方面,一方面是通过污染环境,在通过环境对包括人在内的各种动物造成危害;另一种是直接被人体吸收产生对人体直接的危害作用,科学已经表明,氮氧 化物具有强的致癌作用,也是人类呼吸系统产生具的重要原因。上个世纪90年代中期我国仅燃料燃烧排放的氮氧 化物每年约一百万吨。成为我国酸雨污染的重要因素之一,也是形成光化学烟雾的潜在危险源。

2)烟尘烟尘的主要来源是燃煤锅炉除尘器燃烧煤炭的过程,由于改革开放后的很长一段时间内,我国片面追求经济发展,忽略了环境保护问题,许多小锅炉房甚至没有烟气处理工艺,大的锅炉房燃煤锅炉排烟处理也是技术落后,设备陈旧,一般除尘器虽然有除尘效果,但可吸入颗粒物的除尘效率低下,特别是对PM2.5的除尘效率低。除尘后的烟气内仍有大量细颗粒物排入大气,因而导致严重的环境污染。所以,可以说燃煤锅炉排放,是当前我国烟尘排放量大的主要原因。这些污染物长期存在于大气环境中,不仅降低环境空气质量,也严重危害人体健康。不难看出,要解决目前的雾霆问题,治理燃煤锅炉的烟尘排放是十分重要的,也是行之的措施。

由此可见,对于大气环境,导致环境污染的主要有害物质就是烟尘、SO2和NOx,这些有害物的主要来源就是工业或者民用锅炉的燃煤排烟,而现实是,为了工业发展、为了冬季取暖,燃煤锅炉的运行是不可避免的,在进行工业生产、保障人民生活的同时,只能采取技术措施,从煤炭的预处理到燃烧产物的处理,采取各种技术措施,尽量降低燃煤锅炉拍严重各种环境污染物质的含量,对于社会形成缓凝保护的效益,而对于企业也是满足环境治理相关标准,确保企业生存发展的保证。

烟气排放污染是世界上各个的共同问题,因此,脱硫(FGD)技术在世界工业发达也都手抖很大的重视,并且世界各国也都取得了很大的进展。目前,已实现工业应用技术很多,从大的类别出发,一般可分为湿法、干法以及半干法脱硫三大类。如果进一步详细划分,还可以分为雾干燥、炉内喷射吸收剂/增温活化、吸收剂和湿法脱硫等,此外电子束技术、海水技术、烟气循环流化床技术、脉冲等离子体技术也有少量应用。

1)湿法脱硫技术湿法脱硫技术在世界范围使用很多。目前技术较成熟的也是应用较多的是石灰石一石膏法,此外还发展了诸如海水法、双碱法、氨法、氧 化镁法、微生物脱硫等等,这些脱硫方法正在过进一步使用当中。石灰石一石膏法具率高、副产品石膏可回收利用、工艺简单、费用低等优点,并且运行稳定、工艺成熟等优点,已经被广泛应用。

,烟气在吸收塔内在循环液的作用下完成脱硫工艺,形成达标的烟气排入大气。循环液经过氧 化塔、离心机分离成石膏和清液,石膏成为有用的副产品,清液用于补充循环液。

至于海水脱硫技术,因为对海洋存在较大的污染问题,因而应用中应慎重,切实可行方可采用。其它湿法脱硫技术,因应用不够广泛,存在着技术复杂等方面的问题,本文不做过多论述。

2)干法脱硫技术干法脱硫技术是使用干燥粉末状的脱硫剂(如石灰石)与煤共同燃烧,形成石灰石与二氧 化硫反应的机理,从而除掉烟尘中的二氧 化硫。这种脱硫反应过程中没有液体,不会产生废水等次生污染物,也不会对设备造成腐蚀。实际应用中,工艺也比较简单,即在煤炭燃烧过程中投放适量的干燥的除硫粉末,形成除硫粉末与煤共同燃烧的状态,燃烧过程中,烟气中的SO2与除硫粉中的Cao生成CaSO4。这种工艺虽然简单,但吸收、吸附速度较慢,且效率低,脱硫效率约20~30%。

为了提升脱硫效率,近年来都开发成功了“炉内喷钙,炉后增湿”活化工艺,大大提高了脱硫效率。比较典型的如NID多组分脱硫技术,这种工艺的关键技术是,让新补充的脱硫剂与除尘器捕集下来的飞灰充分混合、增湿,形成含湿颗粒,把这种颗粒物送入烟道,形成均布在烟气中的状态,在热湿共同作用下,SO2快速与脱硫剂发生化学反应,从而提高脱硫效率,实践证明,这种工艺脱硫效率高达85%。

3)半干法脱硫技术:半干法是利用雾化剂与烟气反应,反应后而产生干粉状的产物。此项技术融合了前两种脱硫技术的全部优点,具有资金投入省、工艺结构简单、能源消耗低等特点。大量表明,钙基脱硫剂与SO2的反应,在近绝热饱和温度下,脱硫效率较高,温度则靠水进行调节。此时,干法脱硫中有了水的参与,实际上是半干法范畴,即干法和半干法烟气脱硫已经没有明显的界限。

由于出于工艺、成本、费用等多方面的综合考虑,目前烟气脱硫还是以湿法中的石灰石一石膏法为主,因此,本文对干法、半干法工艺不做探讨。