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鍋爐節能減排 你應該知道的那些事!

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鍋爐節能減排 你應該知道的那些事!

發布日期:2016-07-15 00:00 來源:http://www.bl-obi.com 點擊:

2016年7月1日起《貴州鍋爐大氣污染物排放標準》(GB13271—2014)要求所有燃煤鍋爐執行新的排放標準的法律法規,國家要求全面整治燃煤小鍋爐,加快重點行業脫硫脫硝、除塵改造工程建設。各地也不斷推進環境基礎設施建設,以環保為抓手淘汰落后產能、促進經濟發展轉型和結構調整。

從2014年國務院辦公廳頒發的《關于印發2014-2015年節能減排低碳發展行動方案的通知》(國辦發〔2014〕23號)、七部委制定的《燃煤鍋爐節能環保綜合提升工程實施方案》(發改環資〔2014〕2451號),2016年1月1日起新修訂的《中華人民共和國大氣污染防治法》,到2016年7月1日起《鍋爐大氣污染物排放標準》(GB13271—2014)要求所有燃煤鍋爐執行新的排放標準的法律法規,國家要求全面整治燃煤小鍋爐,加快重點行業脫硫脫硝、除塵改造工程建設。各地也不斷推進環境基礎設施建設,以環保為抓手淘汰落后產能、促進經濟發展轉型和結構調整。另外,鍋爐節能是一種技術,它可以提高鍋爐的熱效率,能夠使鍋爐的熱效率達到70%-80%,可以節煤10%-15%。鍋爐節能是通過鍋爐信息化節能控制系統對鍋爐設備中的引風機、鼓風機、爐排、水泵等部分自動化控制,從而實現強化燃燒,充分燃燒甚至完全燃燒。下面讓我們了解鍋爐節能減排你應該知道的那些事!


一什么是貴州鍋爐?具體的定義是什么?


貴州鍋爐是一種能量轉換設備,向鍋爐輸入的能量有燃料中的化學能、電能,鍋爐輸出具有一定熱能的蒸汽、高溫水或有機熱載體。鍋爐包括鍋和爐兩大部分。鍋爐中產生的熱水或蒸汽可直接為工業生產和人民生活提供所需熱能,也可通過蒸汽動力裝置轉換為機械能,或再通過發電機將機械能轉換為電能。提供熱水的鍋爐稱為熱水鍋爐,主要用于生活,工業生產中也有少量應用。產生蒸汽的鍋爐稱為蒸汽鍋爐,常簡稱為鍋爐,多用于火電站、船舶、機車和工礦企業。


在《特種設備安全法》中,對鍋爐的定義是利用各種燃料、電或者其他能源,將所盛裝的液體加熱到一定的參數,并對外輸出熱能的設備。其范圍規定為容積大于或者等于30L的承壓蒸汽鍋爐;出口水壓大于或者等于0.1MPa(表壓),且額定功率大于或者等于0.1Mw的承壓熱水鍋爐;有機載體鍋爐。


二鍋爐節能又是什么?其基本原理是怎樣的?


鍋爐節能是一種技術。它可以提高鍋爐的熱效率,能夠使鍋爐的熱效率達到70%-80%,可以節煤10%-15%。鍋爐節能是通過鍋爐信息化節能控制系統對鍋爐設備中的引風機、鼓風機、爐排、水泵等部分自動化控制,從而達到提高鍋爐熱效率效果。


在鍋爐控制柜中加裝可編程序控制器。將壓力給定值和水位給定值根據用戶要求提前寫入可編程序控制器,由壓力傳感器和水位傳感器檢測到的信號回饋給可編程序控制器后,進行運算、比較,然后輸出頻率信號,合理控制各個電機的轉速,達到引風、鼓風、爐排、水泵電機的同步調節,進而達到輸出恒定的氣壓值并節約能源的目的。


鍋爐節能的基本原理是把高新材料技術、燃燒技術和鍋爐綜合技術有機結合在一起,通過一系列物理、化學變化,使燃燒煤達到強化燃燒,充分燃燒,完全燃燒的一種全新的燃燒方式。這一技術已經得到了國家和用戶的認可。


三鍋爐節能都有哪些技術?


1、加裝燃油鍋爐節能器。


2、安裝冷凝型燃氣鍋爐節能器。


3、采用冷凝式余熱回收鍋爐技術。


4、鍋爐尾部采用熱管余熱回收技術。


5、采用防垢、除垢技術。


6、采用燃料添加劑技術。


7、采用新燃料,用清潔可再生的能源替代。


8、采用富氧燃燒技術。


9、采用旋流燃燒鍋爐技術。


10、采用空氣源熱泵熱水機組替換技術。


11、燃煤鍋爐改裝成燃油(氣)鍋爐。


當然上面說的這么多的技術都是要建立在擁有對鍋爐信息化監控系統的基礎上的。只是擁有了鍋爐信息化監控系統才能夠更好的發揮這一系列鍋爐節能技術的價值。


四鍋爐節能的八大方案


1、蒸汽的有效利用


蒸汽是鍋爐的產品,應嚴格按計劃使用。在有多臺鍋爐的鍋爐房,每臺鍋爐負荷(供汽量)的分配應按機組總效率最高的原則分配。鍋爐負荷先由效率高的鍋爐承擔,至滿負荷后,再由效率低的鍋爐承擔負荷。


1)為有效利用蒸汽,在各種情況下均不應將高壓蒸汽白白地膨脹為低壓蒸汽而未得到功的利用。


2)加裝排污擴容器或換熱器回收利用鍋爐排污,并控制其排污量在5%以下,最佳為2%。


3)利用擴容器回收疏水器的熱量,保持疏水器正常工作。


4)疏水器里的蒸汽凝結水,水質好,是優質鍋爐給水,回收后可節省水處理費用。


5)防止各種管道、閥門漏汽漏水,總泄量不超過2~3%。


6)回收各種余熱和廢熱。


2、貴州鍋爐管道保溫


蒸汽管道、熱水管道及各種用熱設備都會向周圍的空氣散失熱量,另外為了安全的目的,必須對輸汽、水管道進行保溫處理。


保溫用絕熱材料應符合以下要求:


1)導熱系數低、絕熱性能好。導熱系數λ<0.12千卡/米.時.℃


2)管內介質達到最高溫度時,性能仍較穩定,而且機械性能良好,一般抗壓強度不低于3公斤/厘米2。


3)當熱介質溫度大于120℃時,保溫材料不應含有有機物和可燃物。只有當介質溫度在80℃以下時,保溫材料內可含有有機物。


4)保溫材料要求吸濕性小,對管壁無腐蝕,易于制造成型,便于安裝。

符合上述要求的保溫材料有膨脹珍珠巖、堿玻璃纖維、泡沫塑料、石棉和礦渣棉等。


保溫層的厚度一般按以下原則確定:


1)保證管道的熱損失在規定值以下。


2)保溫層表面溫度不超過55~60℃。


3)保溫層的經濟厚度為應使保溫層的費用及熱損失折合為燃料費用之和最小。


為減少蒸汽管道的散熱損失,應盡可能采用小的管徑,并縮短輸送距離,同時應使其壓降較小。在輸送蒸汽前將汽壓降低到最低必須的數值。如壓降較大,則應利用其作功。對于動力裝置,應采用高溫高壓蒸汽。對供熱設備和管道進行良好的保溫是重要的節能措施。


3、熱水供暖


除了生產工藝必須使用蒸汽以外,對于供暖、通風和熱水供應等應采用熱水供熱。其主要優點是:


1)熱水供暖可以節約大量燃料(相比于蒸汽),約20~40%。因為它沒有凝結水和二次蒸發損失。其次,熱水供暖管道散熱損失小。蒸汽供暖管道漏汽損失較大。蒸汽鍋爐需要連續和定期排污,而熱水鍋爐只需少量的定期排污。最后,熱水供暖可根據室外環境溫度的變化,靈活地對熱水進行質量調節,達到既節約燃料又保證供熱質量的要求。


2)高溫熱水供暖系統的維修費用比蒸汽供暖低。實踐證明,熱水供暖系統維修費用只是蒸汽供暖系統的1/3,維修人員可相應地減少一半。


3)熱水供暖熱半徑大,可達幾十公里,而蒸汽供暖受管道阻力損失限制,一般僅為2~3公里。


4)高溫水供暖適合于區域性供熱事業的發展。而采用區域性集中供熱不僅可以節約大量燃料,又可減少鍋爐對大氣環境的污染。


熱水采暖的缺點是外部管網的投資比蒸汽供暖要大,尤其是供水和回水的溫差較少時更為顯著。熱水采暖循環泵的容量大,消耗電能多,增加了運行費用。由于水的比重大,對于地形高度差大的地區以及高層建筑中會產生相當大的重位壓差,給系統設計和運行帶來了很大的復雜性。但是從全面衡量,熱水供暖經濟效益顯著,因此,應大力發展熱水供暖,在區域鍋爐房安裝高效率大容量的熱水鍋爐。


4、區域鍋爐房集中供熱


我國供熱系統基本上是采用小鍋爐分散供熱的方式,鍋爐效率低、能源利用率差、環境污染嚴重,而采用具有規模和場地的選擇比較靈活、以及不定因素少、投資少、建設周期短、能較快發揮投資效益的區域鍋爐房集中供熱可節省燃料,提高能源的利用率。區域鍋爐房集中供熱就是用高效率大容量鍋爐代替分散小鍋爐的一種集中供熱方式。集中供熱就是由一個大型的熱源通過熱力管網向一個或幾個較大區域或工業企業供熱的方式。它由熱源、熱網和熱用戶組成。


集中供熱的熱效率由鍋爐、管道和熱網三部分效率組成。由于鍋爐熱效率提高所獲得的效益足以補嘗熱網系統輸送熱量所產生的損失時,就開始節省燃料。區域鍋爐房節能的關鍵是要采用高效率的鍋爐代替分散低效率的小鍋爐,因此,區域鍋爐房的容量不能太小,至少應有容量不少于10t/h兩臺,即供熱量應在50GJ/h以上,相應的供暖面積應在20萬平方米以上。


5、熱電聯產


凝汽式發電廠的主要熱損失是汽輪排汽的熱量在凝汽器中被冷卻水帶走,無法加以利用,這部分熱損失通常占40%—60%,因而使凝汽式電廠的效率不高。如果采用熱電聯產方式,將汽輪機的排汽或抽汽用于供熱,可大大減少汽輪機的排汽損失,同時用高效率大容量的鍋爐代替低效率小鍋爐,可使能源利用率大大提高,因此能取得很大的經濟效益。可采用建設大型熱電廠、凝汽式電廠改造供熱及企業自備中小型熱電廠等熱電聯產方式。


在工業集中的地區可以建設大型熱電廠,在采暖熱負荷大的北方大中城市可以建設供暖熱電廠,在供暖季節按熱電聯產運行,在非供暖季節按凝汽方式運行。對有凝汽式機組,可采用冷凝器低真空運行或在汽輪機高低壓缸連通管上打孔抽汽的辦法供熱,可取得顯著的節能效果。


對于不具備由中心熱電廠供熱的大中型企業,當具有連續穩定的用汽量在20t/h以上時,一般均有建立自備熱電廠的條件。這類企業可以選擇20t/h次中壓鍋爐式或35t/h中壓及次高壓鍋爐,1.5MW或3MW背壓式汽輪發電機組,建立以供熱為主,發電為輔的自備熱電廠,可取得很大的經濟效益。與分散的小型工業鍋爐相比,由于鍋爐熱效率提高,熱電聯產的燃料消耗與小型鍋爐相當。在同樣的供熱條件下,利用熱電聯產,可獲得額外的電能。


6、裕壓發電


在印染、紡織、制糖、造紙、化肥、化工等許多行業,大量需要工藝用汽,但所需壓力不高,一般小于3×105Pa,而熱源供汽,包括自備鍋爐供汽或熱電廠供汽,其壓力較高,多在13×105Pa以上,因此在供汽與用汽設備之間存在一定的壓差,利用這一壓差發電的方式叫裕壓發電。它是將熱源供給的蒸汽先進入背壓汽輪機發電,再將其排汽供用熱設備使用,這樣可使熱能得充分利用,因而提高了能源利用率。


裕壓發電,具有如下一些優點:


1)背壓發電效率高,能耗低,可大量節省燃料。


2)背壓機組設備簡單,投資少,建設快。裕壓發電的投資一般可在三年內回收,建設周期大約為一年左右,因而能較快地取得經濟效益。


3)裕壓發電成本低,經濟效益顯著,裕壓發電成本略低于電力系統發電成本,如將裕壓電供本企業使用,則與電網供電價格相比,便宜得多,能為企業取得較大的經濟效益。


4)在供電緊張地區,可增加供電的可靠性,對保證企業正常生產有很大意義。

5)裕壓發電運行和管理簡便可靠,而且不需要大量冷卻水源。


7、熱管換熱器回收鍋爐煙道余熱


熱管是一種高效傳熱元件,由熱管組成的換熱器體積小、重量輕、傳熱功率大,流動阻力小等許多優點。熱管換熱器屬于熱流體互不接觸的表面式換熱器,作為工業鍋爐的尾部受熱面,可充分利用鍋爐的排煙余熱,提高鍋爐效率,節約能源。可用作為熱管空氣預熱器、熱管式省煤器和熱管式熱水器。熱管式空氣預熱器用來加熱燃燒用的空氣,不僅可以降低排煙損失,而且采用熱空氣可大大加強燃燒,能有效地降低灰渣含炭量和化學不完全燃燒損失,因此可大大提高工業鍋爐效率。熱管省煤器用來加熱鍋爐給水,熱管熱水器用來加熱生產和生活用的熱水,都可以提高能源的利用率,應用也很普遍。


8、蒸汽蓄熱器


蒸汽蓄熱器是利用水的蓄熱能力把熱能儲存起來的一種裝置,它是由蓄熱器本體和控制蒸汽進出自動調節閥兩個主要部分組成的。蓄熱器的原理是以熱水為介質來儲存熱能的壓力容器。在用氣負荷有波動的情況下,利用蓄熱器充熱和放熱作用,調節負荷需要,保持鍋爐穩定運行,達到節約燃料,提高鍋爐效率的目的。


當蒸汽使用量不大時,將剩余蒸汽以通過噴嘴進入容器,使蓄熱器內的水溫和壓力逐漸上升,直到額定壓力下的飽和溫度,完成熱能的儲存。當蒸汽使用量增大時,就由蓄熱器供汽,蓄熱器內的壓力就下降。蓄熱器的工作壓力受鍋爐壓力的限制,當鍋爐額定壓力與汽壓有很大的壓差時,蓄熱器單位容積所產生的蒸汽量就多,使用蓄熱器的經濟效益就高。在采用蓄熱器時,宜選用工作壓力較高的鍋爐,用汽部門按不同壓力分類,分別配置蒸汽管路,以提高蓄熱器工作的經濟性。


工業鍋爐的節能有系統節能、軟件節能與硬件節能相結合等措施。我們要有效地利用蒸汽,回收和利用余熱蒸汽。對各種管道進行保溫,利用熱管換熱器、蒸汽蓄熱器等裝置進行節能。采用熱水鍋爐供暖、區域鍋爐房集中供熱、熱電聯產和裕壓發電等方式提高能源的利用率,可取得很大的經濟效益。這里只是簡單介紹一些基本和常見的節能措施,還有很多節能措施等待我們去研究和利用。只要真正重視能源的節約和合理利用,采取各種有效措施,就可不斷地提高工業鍋爐的能源利用率,使有限的能源,發揮更大的作用,為國民經濟的發展奠定堅實的物質基礎。


五鍋爐煙氣脫硫脫硝技術


脫硫技術


目前煙氣脫硫技術種類達幾十種,按脫硫過程是否加水和脫硫產物的干濕形態,煙氣脫硫分為:濕法、半干法、干法三大類脫硫工藝。濕法脫硫技術較為成熟,效率高,操作簡單。


一、濕法煙氣脫硫技術


優點:濕法煙氣脫硫技術為氣液反應,反應速度快,脫硫效率高,一般均高于90%,技術成熟,適用面廣。濕法脫硫技術比較成熟,生產運行安全可靠,在眾多的脫硫技術中,始終占據主導地位,占脫硫總裝機容量的80%以上。


缺點:生成物是液體或淤渣,較難處理,設備腐蝕性嚴重,洗滌后煙氣需再熱,能耗高,占地面積大,投資和運行費用高。系統復雜、設備龐大、耗水量大、一次性投資高,一般適用于大型電廠。


分類:常用的濕法煙氣脫硫技術有石灰石-石膏法、間接的石灰石-石膏法、檸檬吸收法等。


A石灰石/石灰-石膏法:


原理:是利用石灰石或石灰漿液吸收煙氣中的SO2,生成亞硫酸鈣,經分離的亞硫酸鈣(CaSO3)可以拋棄,也可以氧化為硫酸鈣(CaSO4),以石膏形式回收。是目前世界上技術最成熟、運行狀況最穩定的脫硫工藝,脫硫效率達到90%以上。


目前傳統的石灰石/石灰—石膏法煙氣脫硫工藝在現在的中國市場應用是比較廣泛的,其采用鈣基脫硫劑吸收二氧化硫后生成的亞硫酸鈣、硫酸鈣,由于其溶解度較小,極易在脫硫塔內及管道內形成結垢、堵塞現象。對比石灰石法脫硫技術,雙堿法煙氣脫硫技術則克服了石灰石—石灰法容易結垢的缺點。


B間接石灰石-石膏法:


常見的間接石灰石-石膏法有:鈉堿雙堿法、堿性硫酸鋁法和稀硫酸吸收法等。原理:鈉堿、堿性氧化鋁(Al2O3&dot;nH2O)或稀硫酸(H2SO4)吸收SO2,生成的吸收液與石灰石反應而得以再生,并生成石膏。該法操作簡單,二次污染少,無結垢和堵塞問題,脫硫效率高,但是生成的石膏產品質量較差。


C檸檬吸收法:


原理:檸檬酸(H3C6H5O7&dot;H2O)溶液具有較好的緩沖性能,當SO2氣體通過檸檬酸鹽液體時,煙氣中的SO2與水中H發生反應生成H2SO3絡合物,SO2吸收率在99%以上。這種方法僅適于低濃度SO2煙氣,而不適于高濃度SO2氣體吸收,應用范圍比較窄。


另外,還有海水脫硫法、磷銨復肥法、液相催化法等濕法煙氣脫硫技術。


二、干法煙氣脫硫技術


優點:干法煙氣脫硫技術為氣同反應,相對于濕法脫硫系統來說,設備簡單,占地面積小、投資和運行費用較低、操作方便、能耗低、生成物便于處置、無污水處理系統等。


缺點:但反應速度慢,脫硫率低,先進的可達60-80%。但目前此種方法脫硫效率較低,吸收劑利用率低,磨損、結垢現象比較嚴重,在設備維護方面難度較大,設備運行的穩定性、可靠性不高,且壽命較短,限制了此種方法的應用。


分類:常用的干法煙氣脫硫技術有活性碳吸附法、電子束輻射法、荷電干式吸收劑噴射法、金屬氧化物脫硫法等。


典型的干法脫硫系統是將脫硫劑(如石灰石、白云石或消石灰)直接噴入爐內。以石灰石為例,在高溫下煅燒時,脫硫劑煅燒后形成多孔的氧化鈣顆粒,它和煙氣中的SO2反應生成硫酸鈣,達到脫硫的目的。


干法煙氣脫硫技術在鋼鐵行業中已經有應用于于大型轉爐和高爐的例子,對于中小型高爐該方法則不太適用。干法脫硫技術的優點是工藝過程簡單,無污水、污酸處理問題,能耗低,特別是凈化后煙氣溫度較高,有利于煙囪排氣擴散,不會產生“白煙”現象,凈化后的煙氣不需要二次加熱,腐蝕性小;其缺點是脫硫效率較低,設備龐大、投資大、占地面積大,操作技術要求高。常見的干法脫硫技術有。


A活性碳吸附法:


原理:SO2被活性碳吸附并被催化氧化為三氧化硫(SO3),再與水反應生成H2SO4,飽和后的活性碳可通過水洗或加熱再生,同時生成稀H2SO4或高濃度SO2。可獲得副產品H2SO4,液態SO2和單質硫,即可以有效地控制SO2的排放,又可以回收硫資源。該技術經西安交通大學對活性炭進行了改進,開發出成本低、選擇吸附性能強的ZL30,ZIA0,進一步完善了活性炭的工藝,使煙氣中SO2吸附率達到95.8%,達到國家排放標準。


B電子束輻射法:


原理:用高能電子束照射煙氣,生成大量的活性物質,將煙氣中的SO2和氮氧化物氧化為SO3和二氧化氮(NO2),一步生成H2SO4和硝酸(NaNO3),并被氨(NH3)或石灰石(CaCO3)吸收劑吸收。


C荷電干式吸收劑噴射脫硫法(CD.SI):


原理:吸收劑以高速流過噴射單元產生的高壓靜電電暈充電區,使吸收劑帶有靜電荷,當吸收劑被噴射到煙氣流中,吸收劑因帶同種電荷而互相排斥,表面充分暴露,使脫硫效率大幅度提高。此方法為干法處理,無設備污染及結垢現象,不產生廢水廢渣,副產品還可以作為肥料使用,無二次污染物產生,脫硫率大于90%,而且設備單,適應性比較廣泛。但是此方法脫硫靠電子束加速器產生高能電子;對于一般的大型企業來說,需大功率的電子槍,對人體有害,故還需要防輻射屏蔽,所以運行和維護要求高。四川成都熱電廠建成一套電子脫硫裝置,煙中SO2的脫硫達到國家排放標準。


D金屬氧化物脫硫法:


原理:根據SO2是一種比較活潑的氣體的特性,氧化錳(MnO)、氧化鋅(ZnO)、氧化鐵(Fe3O4)、氧化銅(CuO)等氧化物對SO2具有較強的吸附性,在常溫或低溫下,金屬氧化物對SO2起吸附作用,高溫情況下,金屬氧化物與SO2發生化學反應,生成金屬鹽。然后對吸附物和金屬鹽通過熱分解法、洗滌法等使氧化物再生。這是一種干法脫硫方法,雖然沒有污水、廢酸,不造成污染。


但是此方法也沒有得到推廣,主要是因為脫硫效率比較低,設備龐大,投資比較大,操作要求較高,成本高。該技術的關鍵是開發新的吸附劑。


以上幾種SO2煙氣治理技術目前應用比較廣泛的,雖然脫硫率比較高,但是工藝復雜,運行費用高,防污不徹底,造成二次污染等不足,與我國實現經濟和環境和諧發展的大方針不相適應,故有必要對新的脫硫技術進行探索和研究。


三、半干法煙氣脫硫技術


半干法脫硫包括噴霧干燥法脫硫、半干半濕法脫硫、粉末一顆粒噴動床脫硫、煙道噴射脫硫等。


A噴霧干燥法:


噴霧干燥脫硫方法是利用機械或氣流的力量將吸收劑分散成極細小的霧狀液滴,霧狀液滴與煙氣形成比較大的接觸表面積,在氣液兩相之間發生的一種熱量交換、質量傳遞和化學反應的脫硫方法。一般用的吸收劑是堿液、石灰乳、石灰石漿液等,目前絕大多數裝置都使用石灰乳作為吸收劑。一般情況下,此種方法的脫硫率65%~85%。其優點:脫硫是在氣、液、固三相狀態下進行,工藝設備簡單,生成物為干態的CaSO、CaSO,易處理,沒有嚴重的設備腐蝕和堵塞情況,耗水也比較少。缺點:自動化要求比較高,吸收劑的用量難以控制,吸收效率不是很高。所以,選擇開發合理的吸收劑是解決此方法面臨的新難題。


B半干半濕法:


半干半濕法是介于濕法和干法之間的一種脫硫方法,其脫硫效率和脫硫劑利用率等參數也介于兩者之間,該方法主要適用于中小鍋爐的煙氣治理。這種技術的特點是:投資少、運行費用低,脫硫率雖低于濕法脫硫技術,但仍可達到70%tn,并且腐蝕性小、占地面積少,工藝可靠。工業中常用的半干半濕法脫硫系統與濕法脫硫系統相比,省去了制漿系統,將濕法脫硫系統中的噴入Ca(OH):水溶液改為噴入CaO或Ca(OH):粉末和水霧。與干法脫硫系統相比,克服了爐內噴鈣法SO2和CaO反應效率低、反應時間長的缺點,提高了脫硫劑的利用率,且工藝簡單,有很好的發展前景。


C粉末一顆粒噴動床半千法煙氣脫硫法:


技術原理:含SO2的煙氣經過預熱器進入粉粒噴動床,脫硫劑制成粉末狀預先與水混合,以漿料形式從噴動床的頂部連續噴人床內,與噴動粒子充分混合,借助于和熱煙氣的接觸,脫硫與干燥同時進行。脫硫反應后的產物以干態粉末形式從分離器中吹出。這種脫硫技術應用石灰石或消石灰做脫硫劑。具有很高的脫硫率及脫硫劑利用率,而且對環境的影響很小。但進氣溫度、床內相對濕度、反應溫度之間有嚴格的要求,在漿料的含濕量和反應溫度控制不當時,會有脫硫劑粘壁現象發生。


D煙道噴射半干法煙氣脫硫:


該方法利用鍋爐與除塵器之間的煙道作為反應器進行脫硫,不需要另外加吸收容器,使工藝投資大大降低,操作簡單,需場地較小,適合于在我國開發應用。半干法煙道噴射煙氣脫硫即往煙道中噴人吸收劑漿液,漿滴邊蒸發邊反應,反應產物以干態粉末出煙道。


四、新興的煙氣脫硫方法


最近幾年,科技突飛猛進,環境問題已提升到法律高度。我國的科技工作者研制出了一些新的脫硫技術,但大多還處于試驗階段,有待于進一步的工業應用驗證。


1、硫化堿脫硫法


由Outokumpu公司開發研制的硫化堿脫硫法主要利用工業級硫化納作為原料來吸收SO2工業煙氣,產品以生成硫磺為目的。反應過程相當復雜,有Na2SO4、Na2SO3、Na2S203、S、Na2Sx等物質生成,由生成物可以看出過程耗能較高,而且副產品價值低,華南理工大學的石林經過研究表明過程中的各種硫的化合物含量隨反應條件的改變而改變,將溶液pH值控制在5.5—6.5之間,加入少量起氧化作用的添加劑TFS,則產品主要生成Na2S203,過濾、蒸發可得到附加值高的5H0&dot;Na2S203,而且脫硫率高達97%,反應過程為:SO2+Na2S=Na2S203+S。此種脫硫新技術已通過中試,正在推廣應用。


2、膜吸收法


以有機高分子膜為代表的膜分離技術是近幾年研究出的一種氣體分離新技術,已得到廣泛的應用,尤其在水的凈化和處理方面。中科院大連物化所的金美等研究員創造性地利用膜來吸收脫出SO2氣體,效果比較顯著,脫硫率達90%。過程是:他們利用聚丙烯中空纖維膜吸收器,以NaOH溶液為吸收液,脫除SO2氣體,其特點是利用多孔膜將氣體SO2氣體和NaOH吸收液分開,SO2氣體通過多孔膜中的孔道到達氣液相界面處,SO2與NaOH迅速反應,達到脫硫的目的。此法是膜分離技術與吸收技術相結合的一種新技術,能耗低,操作簡單,投資少。


3、微生物脫硫技術


根據微生物參與硫循環的各個過程,并獲得能量這一特點,利用微生物進行煙氣脫硫,其機理為:在有氧條件下,通過脫硫細菌的間接氧化作用,將煙氣中的SO2氧化成硫酸,細菌從中獲取能量。


生物法脫硫與傳統的化學和物理脫硫相比,基本沒有高溫、高壓、催化劑等外在條件,均為常溫常壓下操作,而且工藝流程簡單,無二次污染。國外曾以地熱發電站每天脫除5t量的H:S為基礎;計算微生物脫硫的總費用是常規濕法50%。無論對于有機硫還是無機硫,一經燃燒均可生成被微生物間接利用的無機硫SO2,因此,發展微生物煙氣脫硫技術,很具有潛力。四川大學的王安等人在實驗室條件下,選用氧化亞鐵桿菌進行脫硫研究,在較低的液氣比下,脫硫率達98%。


4、煙氣脫硫技術發展趨勢


目前已有的各種技術都有自己的優勢和缺陷,具體應用時要具體分析,從投資、運行、環保等各方面綜合考慮來選擇一種適合的脫硫技術。隨著科技的發展,某一項新技術韻產生都會涉及到很多不同的學科,因此,留意其他學科的最新進展與研究成果,并把它們應用到煙氣脫硫技術中是開發新型煙氣脫硫技術的重要途徑,例如微生物脫硫、電子束法脫硫等脫硫新技術,由于他們各自獨特的特點都將會有很大的發展空間。隨著人們對環境治理的日益重視和工業煙氣排放量的不斷增加,投資和運行費用少、脫硫效率高、脫硫劑利用率高、污染少、無二次污染的脫硫技術必將成為今后煙氣脫硫技術發展的主要趨勢。


各種各樣的煙氣脫硫技術在脫除SO2的過程中取得了一定的經濟、社會和環保效益,但是還存在一些不足,隨著生物技術及高新技術的不斷發展,電子束脫硫技術和生物脫硫等一系列高新、適用性強的脫硫技術將會代替傳統的脫硫方法。


脫硝技術


常見的脫硝技術中,根據氮氧化物的形成機理,降氮減排的技術措施可以分為兩大類:


一類是從源頭上治理。控制煅燒中生成NOx。其技術措施:①采用低氮燃燒器;②分解爐和管道內的分段燃燒,控制燃燒溫度;③改變配料方案,采用礦化劑,降低熟料燒成溫度。


另一類是從末端治理。控制煙氣中排放的NOx,其技術措施:①“分級燃燒+SNCR”,國內已有試點;②選擇性非催化還原法(SNCR),國內已有試點;③選擇性催化還原法(SCR),目前歐洲只有三條線實驗;③SNCR/SCR聯合脫硝技術,國內水泥脫硝還沒有成功經驗;④生物脫硝技術(正處于研發階段)。


國內的脫硝技術,尚屬探索示范階段,還未進行科學總結。各種設計工藝技術路線和裝備設施是否科學合理、運行是否可靠?脫硝效率、運行成本、能耗、二次污染物排放有多少等都將經受實踐的檢驗。


脫硝技術具體可以分為:


燃燒前脫硝:


加氫脫硝


洗選燃燒中脫硝:


1)低溫燃燒


2)低氧燃燒


3)FBC燃燒技術


4)采用低NOx燃燒器


5)煤粉濃淡分離


6)煙氣再循環技術


燃燒后脫硝:


1)選擇性非催化還原脫硝(SNCR)


2)選擇性催化還原脫硝(SCR)


3)活性炭吸附


4)電子束脫硝技術


其中SNCR脫硝效率在大型燃煤機組中可達25%~40%,對小型機組可達80%。由于該法受鍋爐結構尺寸影響很大,多用作低氮燃燒技術的補充處理手段。其工程造價低、布置簡易、占地面積小,適合老廠改造,新廠可以根據鍋爐設計配合使用。


而選擇性催化還原技術(SCR)是目前最成熟的煙氣脫硝技術,它是一種爐后脫硝方法,最早由日本于20世紀60~70年代后期完成商業運行,是利用還原劑(NH3,尿素)在金屬催化劑作用下,選擇性地與NOx反應生成N2和H2O,而不是被O2氧化,故稱為“選擇性”。目前世界上流行的SCR工藝主要分為氨法SCR和尿素法SCR2種。此2種方法都是利用氨對NOx的還原功能,在催化劑的作用下將NOx(主要是NO)還原為對大氣沒有多少影響的N2和水,還原劑為NH3。


目前,在SCR中使用的催化劑大多以TiO2為載體,以V2O5或V2O5-WO3或V2O5-MoO3為活性成分,制成蜂窩式、板式或波紋式三種類型。應用于煙氣脫硝中的SCR催化劑可分為高溫催化劑(345℃~590℃)、中溫催化劑(260℃~380℃)和低溫催化劑(80℃~300℃),不同的催化劑適宜的反應溫度不同。如果反應溫度偏低,催化劑的活性會降低,導致脫硝效率下降,且如果催化劑持續在低溫下運行會使催化劑發生永久性損壞;如果反應溫度過高,NH3容易被氧化,NOx生成量增加,還會引起催化劑材料的相變,使催化劑的活性退化。目前,國內外SCR系統大多采用高溫催化劑,反應溫度區間為315℃~400℃。該方法在實際應用中的優缺點如下:


優點:該法脫硝效率高,價格相對低廉,目前廣泛應用在國內外工程中,成為電站煙氣脫硝的主流技術。


缺點:燃料中含有硫分,燃燒過程中可生成一定量的SO3。添加催化劑后,在有氧條件下,SO3的生成量大幅增加,并與過量的NH3生成NH4HSO4。NH4HSO4具有腐蝕性和粘性,可導致尾部煙道設備損壞。雖然SO3的生成量有限,但其造成的影響不可低估。另外,催化劑中毒現象也不容忽視。


鍋爐企業脫硫脫硝技術應用


鍋爐企業的脫硫脫硝技術,在國內現有鍋爐生產廠家中多以煤或煤氣作為燃燒介質,對于燃煤鍋爐,國內應用最成熟的工藝是FGD法(利用吸收劑或吸附劑去除煙氣中的二氧化硫)脫硫技術,脫硝則以選擇性催化還原法SCR技術為主。


SCR法脫硝技術是世界上最主流的去除NOx的方法,這種方法可以在現有的FGD工藝下加入脫硝裝置,在含氧氣氛下,還原劑有限與廢氣中NO反應的催化過程稱為選擇性催化還原,合適的催化劑和還原劑應具有特點如下:


1)還原劑應具有高的反應性。


2)還原劑可選擇性的與NOx反應,而不與煙氣中大量存在的氧化性物質反應。


3)還原劑必須價格低廉,以使脫除過程的低成本運作。


4)催化劑應大大降低NOx還原溫度。


5)催化劑應具有高的催化活性,以利于煙氣中低濃度NOx的有效還原。


6)催化劑選擇性的與還原劑與NOx的反應形成N2,而對還原劑與煙氣中其他氧化性物質的反應表現惰性。


7)催化劑應具有結構穩定。


8)催化劑不收煙氣其他祖墳的毒化。


對于貴州鍋爐行業來說,一定要研究同時脫硫脫硝技術,目前國內多為單獨脫硫脫硝技術,這種方式造成設備重復建設,能耗大,人員成本、運行成本高,而同時脫硫脫硝技術則可以在一定程度上避免此類問題的發生。


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