燃煤電廠的供電原理是將燃煤產生的熱能轉化為電能,燃煤產生大量煙氣,煙氣的主要成分為二氧化硫,不處理吸收,排放到空氣中會造成嚴重的空氣污染,威脅人體健康。燃煤發電廠煙氣脫硫除塵技術的有效應用可以使煙氣中的二氧化硫和堿性物質發生化學反應生成鹽類物質,降低環境污染。本文將簡要介紹煙氣脫硫除塵技術的工作原理,分析多種煙氣脫硫除塵技術的具體應用,供參考。
一、煙氣脫硫除塵技術原理
據調查統計,2004年我國燃煤電廠耗煤約8.4億噸,煙氣排放量約1100萬噸,煙氣主要成分為二氧化硫。根據國外先進煙氣脫硫除塵技術的有效應用,目前燃煤發電廠最有效的除塵方法是將燃煤產生的煙氣脫硫,煙氣中二氧化硫是酸性物質,煙氣脫硫除塵技術的應用原理是混合二氧化硫和堿性脫硫劑產生中和反應,生成鹽類物質,降低二氧化硫的排放,避免大氣污染[1]。該技術可以最大限度地吸收二氧化硫,根據脫硫劑的干濕狀態,可分為濕法煙氣脫硫除塵技術和干法、半干法煙氣脫硫除塵技術。
二、煙氣脫硫除塵技術的具體應用
1、濕法煙氣脫硫除塵技術
濕法煙氣脫硫除塵技術是指能與二氧化硫發生中和反應,達到二氧化硫吸收作用的脫硫劑為液態形式。包括石灰石漿煙氣脫硫技術、氨水溶液煙氣脫硫技術、海水煙氣脫硫技術。濕式煙氣脫硫除塵技術具有較高的原料利用率,原料成本低,吸收效果顯著,是的煙氣脫硫除塵技術。但是,使用該技術進行煙氣脫硫時,有效處理脫硫產生的廢棄物,避免二次污染。此外,還應定期維護脫硫設備,以避免物質化學反應對設備的腐蝕,影響設備的使用壽命。
2.石灰石漿煙氣脫硫技術
石灰石漿煙氣脫硫除塵技術以石灰石粉末與水混合形成的漿液為主要脫硫劑,將石灰石通過淋浴接觸煙氣,同時向設備引入空氣,石灰石漿液與煙氣中的二氧化硫充分反應產生亞硫酸鈣(CaSO3),亞硫酸鈣與空氣中的氧化接觸產生硫酸鈣(CaSO4),最終脫硫廢物為硫酸鈣,不揮發有害物質,不污染空氣,達到煙氣脫硫的目的[2]。由于石灰石在我國比較容易獲取,成本較低,性質穩定,且該技術的對石灰石的利用率較高,因此,在煙氣脫硫除塵技術中被得到廣泛應用。
3.氨水煙氣脫硫技術
氨水煙氣脫硫技術的脫硫原理與石灰石漿液煙氣脫硫技術類似,氨水與水的混合溶液-氨水作為脫硫劑,氨水與煙氣中的二氧化硫反應生成亞硫酸銨(((NH4)2SO3),亞硫酸銨與空氣中的氧接觸氧化生成硫酸((NH4)2SO4),最終生成的硫酸銨是脫硫產物,硫酸是生成農業肥的重要成分,可以二次利用脫硫副產物,提高氨水的利用率。氨水煙氣脫硫除塵技術與石灰石漿液煙氣脫硫除塵技術相比,反應速度快,脫硫設備成本低。此外,還可應用于工業脫硝技術,應用后無廢水、廢渣。
4.海水煙氣脫硫技術
海水煙氣脫硫除塵技術也是濕法煙氣脫硫除塵技術的有效方法之一,該技術以海水為脫硫劑。海水中含有一定的堿性物質,含水量高,該技術適用于海水附近的燃煤發電廠,提供足夠的海水資源,降低煙排入海水的成本。其原理是二氧化硫氣體融入海水,生成亞硫酸鹽,將溶液引入曝氣池,同時向曝氣池引入空氣,亞硫酸鹽中的亞硫酸根(SO32-)被空氣氧化成硫酸根(SO42-),生成硫酸鹽溶液[3]。其中技術不需要特制脫硫劑,直接用海水作為脫硫原料,應用成本非常低,而且脫硫副產品可以直接排入海中,避免水污染,該技術適用于建在海邊的燃煤電廠。
5.干法、半干法煙氣脫硫除塵技術
干法、半干法煙氣脫硫除塵技術是指應用該技術后,最終的脫硫副產品為干法或半干法形式。包括旋轉噴霧噴霧干燥脫硫技術、爐內噴鈣加濕脫硫技術、流化床循環脫硫技術以電子束輻射脫硫技術。
6.旋轉噴霧噴霧干燥脫硫技術
旋轉噴霧噴霧干燥脫硫技術是半干法脫硫技術的一種,該脫硫技術由美國和丹麥共同開發,與濕法脫硫除塵技術相比,其應用設備比較簡單,應用成本低,逐漸應用于國內燃煤電廠煙氣脫硫除塵技術我國山東濰坊電廠對該技術有效應用,效果良好,為山東濰坊電廠脫硫除塵工作節約成本,據調查統計,應用該脫硫除塵技術后,山東濰坊電廠2013年度煙氣排放量比去年減少34.5%。該技術的脫硫原理是將脫硫劑用旋轉噴霧器霧化,與吸收塔內的二氧化硫反應,該化學反應是吸熱反應,因此可以吸收反應物和生成物中的熱量,蒸發水分,形成半干形式的脫硫副產品。該工藝以石灰石為脫硫劑,石灰石經旋轉噴霧氣霧化后可形成粒徑業績的霧化顆粒,可充分與煙中的二氧化硫反應,而且反應迅速,吸收大量熱量,提高脫硫效率。
7.爐內噴鈣加濕脫硫技術
爐內噴鈣加濕脫硫技術是基于傳統爐內噴鈣技術開發的干煙脫硫除塵技術。傳統爐內噴鈣脫硫技術的除塵效率約為15%~20%,爐內噴鈣加濕脫硫技術在除塵裝置中設置加濕裝置,通過噴水加濕,有效提高化學反應速度,使除塵效率達到60%~65%,該脫硫技術設備利用率高,設備成本低我國長山熱電廠應用該技術,應用效果好。
8.流化床循環脫硫脫硫技術
流化床循環脫硫脫硫技術是利用循環流化床的熱傳導和導向性,將石灰石放入循環流化床中,通過石灰石和二氧化硫的反應達到脫硫的目的,吸收二氧化硫的同時,循環流化床的熱傳導和導向性能同時除去氯化氫和氟化氫等有害物質[4]。循環流化床的熱傳導性可以循環控制反應溫度,使反應在最佳溫度下進行,提高原料利用率。該技術技術簡單,設備成本低,脫硫副產品干燥,無有害物質排出。我國井岡山發電廠引進循環流化床,應用于脫硫除塵技術,取得顯著效果。
三、結語
總之,我國燃煤電廠分布較多,每年所需燃燒的煤炭量巨大,煤炭燃燒排放的大量煙氣及粉塵是造成空氣污染的主要原因之一,二氧化硫的排放導致酸雨的形成,對植物及建筑物的危害極大。因此,我國燃煤電廠應尋找有效的煙氣脫硫除塵技術,借鑒國外的先進煙氣脫硫除塵技術創新出適用于國內燃煤電廠的煙氣脫硫除塵技術,促進經濟與社會的可持續發展。
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