燃煤电厂的供电原理是将燃煤产生的热能转化为电能,燃煤产生大量烟气,烟气的主要成分为二氧化硫,不处理吸收,排放到空气中会造成严重的空气污染,威胁人体健康。燃煤发电厂烟气脱硫除尘技术的有效应用可以使烟气中的二氧化硫和碱性物质发生化学反应生成盐类物质,降低环境污染。本文将简要介绍烟气脱硫除尘技术的工作原理,分析多种烟气脱硫除尘技术的具体应用,供参考。
一、烟气脱硫除尘技术原理
据调查统计,2004年我国燃煤电厂耗煤约8.4亿吨,烟气排放量约1100万吨,烟气主要成分为二氧化硫。根据国外先进烟气脱硫除尘技术的有效应用,目前燃煤发电厂最有效的除尘方法是将燃煤产生的烟气脱硫,烟气中二氧化硫是酸性物质,烟气脱硫除尘技术的应用原理是混合二氧化硫和碱性脱硫剂产生中和反应,生成盐类物质,降低二氧化硫的排放,避免大气污染[1]。该技术可以最大限度地吸收二氧化硫,根据脱硫剂的干湿状态,可分为湿法烟气脱硫除尘技术和干法、半干法烟气脱硫除尘技术。
二、烟气脱硫除尘技术的具体应用
1、湿法烟气脱硫除尘技术
湿法烟气脱硫除尘技术是指能与二氧化硫发生中和反应,达到二氧化硫吸收作用的脱硫剂为液态形式。包括石灰石浆烟气脱硫技术、氨水溶液烟气脱硫技术、海水烟气脱硫技术。湿式烟气脱硫除尘技术具有较高的原料利用率,原料成本低,吸收效果显着,是的烟气脱硫除尘技术。但是,使用该技术进行烟气脱硫时,有效处理脱硫产生的废弃物,避免二次污染。此外,还应定期维护脱硫设备,以避免物质化学反应对设备的腐蚀,影响设备的使用寿命。
2.石灰石浆烟气脱硫技术
石灰石浆烟气脱硫除尘技术以石灰石粉末与水混合形成的浆液为主要脱硫剂,将石灰石通过淋浴接触烟气,同时向设备引入空气,石灰石浆液与烟气中的二氧化硫充分反应产生亚硫酸钙(CaSO3),亚硫酸钙与空气中的氧化接触产生硫酸钙(CaSO4),最终脱硫废物为硫酸钙,不挥发有害物质,不污染空气,达到烟气脱硫的目的[2]。由于石灰石在我国比较容易获取,成本较低,性质稳定,且该技术的对石灰石的利用率较高,因此,在烟气脱硫除尘技术中被得到广泛应用。
3.氨水烟气脱硫技术
氨水烟气脱硫技术的脱硫原理与石灰石浆液烟气脱硫技术类似,氨水与水的混合溶液-氨水作为脱硫剂,氨水与烟气中的二氧化硫反应生成亚硫酸铵(((NH4)2SO3),亚硫酸铵与空气中的氧接触氧化生成硫酸((NH4)2SO4),最终生成的硫酸铵是脱硫产物,硫酸是生成农业肥的重要成分,可以二次利用脱硫副产物,提高氨水的利用率。氨水烟气脱硫除尘技术与石灰石浆液烟气脱硫除尘技术相比,反应速度快,脱硫设备成本低。此外,还可应用于工业脱硝技术,应用后无废水、废渣。
4.海水烟气脱硫技术
海水烟气脱硫除尘技术也是湿法烟气脱硫除尘技术的有效方法之一,该技术以海水为脱硫剂。海水中含有一定的碱性物质,含水量高,该技术适用于海水附近的燃煤发电厂,提供足够的海水资源,降低烟排入海水的成本。其原理是二氧化硫气体融入海水,生成亚硫酸盐,将溶液引入曝气池,同时向曝气池引入空气,亚硫酸盐中的亚硫酸根(SO32-)被空气氧化成硫酸根(SO42-),生成硫酸盐溶液[3]。其中技术不需要特制脱硫剂,直接用海水作为脱硫原料,应用成本非常低,而且脱硫副产品可以直接排入海中,避免水污染,该技术适用于建在海边的燃煤电厂。
5.干法、半干法烟气脱硫除尘技术
干法、半干法烟气脱硫除尘技术是指应用该技术后,最终的脱硫副产品为干法或半干法形式。包括旋转喷雾喷雾干燥脱硫技术、炉内喷钙加湿脱硫技术、流化床循环脱硫技术以电子束辐射脱硫技术。
6.旋转喷雾喷雾干燥脱硫技术
旋转喷雾喷雾干燥脱硫技术是半干法脱硫技术的一种,该脱硫技术由美国和丹麦共同开发,与湿法脱硫除尘技术相比,其应用设备比较简单,应用成本低,逐渐应用于国内燃煤电厂烟气脱硫除尘技术我国山东潍坊电厂对该技术有效应用,效果良好,为山东潍坊电厂脱硫除尘工作节约成本,据调查统计,应用该脱硫除尘技术后,山东潍坊电厂2013年度烟气排放量比去年减少34.5%。该技术的脱硫原理是将脱硫剂用旋转喷雾器雾化,与吸收塔内的二氧化硫反应,该化学反应是吸热反应,因此可以吸收反应物和生成物中的热量,蒸发水分,形成半干形式的脱硫副产品。该工艺以石灰石为脱硫剂,石灰石经旋转喷雾气雾化后可形成粒径业绩的雾化颗粒,可充分与烟中的二氧化硫反应,而且反应迅速,吸收大量热量,提高脱硫效率。
7.炉内喷钙加湿脱硫技术
炉内喷钙加湿脱硫技术是基于传统炉内喷钙技术开发的干烟脱硫除尘技术。传统炉内喷钙脱硫技术的除尘效率约为15%~20%,炉内喷钙加湿脱硫技术在除尘装置中设置加湿装置,通过喷水加湿,有效提高化学反应速度,使除尘效率达到60%~65%,该脱硫技术设备利用率高,设备成本低我国长山热电厂应用该技术,应用效果好。
8.流化床循环脱硫脱硫技术
流化床循环脱硫脱硫技术是利用循环流化床的热传导和导向性,将石灰石放入循环流化床中,通过石灰石和二氧化硫的反应达到脱硫的目的,吸收二氧化硫的同时,循环流化床的热传导和导向性能同时除去氯化氢和氟化氢等有害物质[4]。循环流化床的热传导性可以循环控制反应温度,使反应在最佳温度下进行,提高原料利用率。该技术技术简单,设备成本低,脱硫副产品干燥,无有害物质排出。我国井冈山发电厂引进循环流化床,应用于脱硫除尘技术,取得显着效果。
三、结语
总之,我国燃煤电厂分布较多,每年所需燃烧的煤炭量巨大,煤炭燃烧排放的大量烟气及粉尘是造成空气污染的主要原因之一,二氧化硫的排放导致酸雨的形成,对植物及建筑物的危害极大。因此,我国燃煤电厂应寻找有效的烟气脱硫除尘技术,借鉴国外的先进烟气脱硫除尘技术创新出适用于国内燃煤电厂的烟气脱硫除尘技术,促进经济与社会的可持续发展。
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