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文檔簡介
1、Good is good, but better carries it.精益求精,善益求善。TS型火電廠煙氣脫硫、脫氮除塵凈化三位一體技術(shù)-TS型火電廠煙氣脫硫、脫氮除塵凈化三位一體技術(shù)一.概述21世紀是可持續(xù)發(fā)展的世紀。作為可持續(xù)發(fā)展重要內(nèi)容的環(huán)保工作,更成為新世紀人們關(guān)注的焦點。環(huán)保不僅關(guān)系人們生活質(zhì)量,更關(guān)系人類的生存和發(fā)展。煤炭是我國的主要能源,與之伴生的二氧化硫(SO2)和酸雨污染問題將更加突出。一個相當(dāng)有效的控制方法是電廠煙氣脫硫。我國政府對此已給予足夠重視,開展了多項自主技術(shù)攻關(guān),引進10套發(fā)達國家的煙氣脫硫裝置,與發(fā)達國家開展多項技術(shù)合作研究。但是,現(xiàn)有技術(shù)投資大,成本高,電力
2、脫硫很難有恰當(dāng)?shù)倪x擇,我國能源與環(huán)境的矛盾亟待妥善解決。那么,如何解決能源與環(huán)境的矛盾呢,很顯然,與追求經(jīng)濟效益的領(lǐng)域不同,在追求環(huán)境和社會效益的能源環(huán)保領(lǐng)域,我國不能走發(fā)達國家已走過的先污染后治理的老路,中國必須尋找適合國情的能源環(huán)保技術(shù)。我國在煙氣脫硫領(lǐng)域開展了長期的工作,提出了適合國情的專利技術(shù),脫硫脫氮除塵三位一體技術(shù)被國家列為重點科技攻關(guān)項目。它以我國龐大的化肥工業(yè)為基礎(chǔ),將火電廠清潔煙氣中的SO2回收,生產(chǎn)高效化肥,化害為利,變廢為寶,一舉多得,同時促進我國煤炭,電力和化肥工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。二.國情決定技術(shù)戰(zhàn)略環(huán)境與發(fā)展的關(guān)系是由一個國家的經(jīng)濟實力和發(fā)展階段決定的,要錢不要命通常是
3、落后地區(qū)的做法,要命不要錢通常是發(fā)達地區(qū)的行為。因此,理性的,當(dāng)然也是發(fā)展中國家的原則應(yīng)該是,既要發(fā)展,又要環(huán)境,即可持續(xù)發(fā)展,又對我國的能源環(huán)保工作有指導(dǎo)意義。煙氣脫硫的原理是堿性物質(zhì)吸收并固定酸性的二氧化硫,主要有兩種,一是石灰石(碳酸鈣),即鈣法,二是氨,即氨法:盡管鈣法投資大,運行成本高,在美國,德國,日本等發(fā)達國家中,它占據(jù)90%以上的市場。這是由其國情決定的,這些國家煤在其能源結(jié)構(gòu)中所占的比重不大。在美國和德國,煤在一次能源中約占20%:而在日本,煤在其能源結(jié)構(gòu)中只占15%。日本是一個島國,石灰石資源豐富,但缺乏天然石膏資源。鈣法雖然投資大,成本高,但脫硫產(chǎn)品為石膏,正好彌補其緊缺
4、的石膏資源。長期以來,我國燃煤火力發(fā)電在電力中所占比重保持在75-80%之間,煙氣脫硫的任務(wù)將異艱巨和沉重。如果選擇鈣法勢必帶來巨大的投資和運行負擔(dān),將致使財力難支。我國不僅具有豐富的石灰石資源,天然石膏資源也是世界第一,品質(zhì)又高。我國龐大的化肥工業(yè)每年副產(chǎn)石膏將超過4000萬噸,而我國年用量僅為1200萬噸。致使脫硫石膏難以利用。選擇鈣法,勢必造成大量廢渣并副產(chǎn)溫室廢氣二氧化碳,帶來二次污染和新的生態(tài)破壞。因此,我們必須理性地思考現(xiàn)實問題,對煙氣脫硫以石灰石鈣法為主的作法,該作必要的調(diào)整時應(yīng)當(dāng)機立斷。我國是人口、糧食和化肥大國,合成氨生產(chǎn)能力和需求量非常巨大,年用量超過3000萬噸,為我國煙
5、氣脫硫事業(yè)大力發(fā)展氨法提供了強有力的資源保障。如果我國火電廠全部采用氨法,每年所需合成氨約600萬噸,不到總量的20%。氨源供應(yīng)相當(dāng)方便:我國中小型合成氨廠很多,幾乎遍布縣市,在幾乎所有的電廠周圍,都容易找到配套的合成氨廠。而且,氨運輸技術(shù)成熟可靠。氨法的原料來自化肥,脫硫產(chǎn)品為硫氨、磷氨和硫酸,又回到化肥,不消耗額外的自然資源,也不產(chǎn)生二次污染和新的生態(tài)環(huán)境問題。燃煤煙氣可提供巨大的硫資源?;噬a(chǎn)需要大量硫酸。近年來,我國每年進口硫磺200-300萬噸,等于進口二氧化硫400-600萬噸,我國火電行業(yè)的SO2排放量近2000萬噸,因此,氨法適合我國國情。三.專業(yè)的煙氣脫硫技術(shù)電力、物理、環(huán)
6、境、化學(xué),代表四個不同的學(xué)科領(lǐng)域,即代表四個不同學(xué)派。不同學(xué)派必然生出不同的技術(shù),不同的技術(shù)勢必有不同之技術(shù)經(jīng)濟指標:投資和運行成本。哪個學(xué)派更接近本質(zhì)或真理呢,咋看,答案似乎很難,但是,普遍接受的是,煙氣脫硫是一個典型的化工過程。因此,化學(xué)界能夠看到SO2的本質(zhì)。電力界只看熱能和發(fā)電效率,漠視SO2之存在。環(huán)境界中,SO2是有害的污染源,是造成酸雨的禍首?;瘜W(xué)界中SO2是物質(zhì),用則有利,棄則有害。物理界中,SO2是一個頑固不化的敵人,只有通過導(dǎo)彈才能予以徹底摧毀。至于物理,原本與煙氣脫硫無關(guān)。它源于日本荏原公司對高能電子加速器用于煙氣脫硫的研究?;瘜W(xué)處理SO2方法很多,無需導(dǎo)彈。脫硫脫氮除塵
7、三位一體技術(shù)結(jié)合了化工領(lǐng)域的最新技術(shù)成果,也就是將一個中型的化工廠搬到電廠來,確保了技術(shù)的高度可靠性,以及很低的建設(shè)投資和很低的運行成本。根據(jù)化學(xué)化工原理的脫硫脫氮除塵三位一體技術(shù)與其他學(xué)派的技術(shù)相比,具有突出的優(yōu)越性,投資僅為1/4-1/5,運行成本僅為1/3-1/4。四.電力與煤炭和化肥工業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展在我國,由東向西,由北向南,煤炭含硫量逐漸增加,四川和貴州煤含硫3%-5%,廣西煤高達5%-7%。然而,為降低電廠SO2排放量,當(dāng)?shù)鼗痣姀S燃用北方煤,比如山西煤,增加的運輸成本每噸近100元,占原料成本的40%,對當(dāng)?shù)亟?jīng)濟無疑是巨大的額外負擔(dān)。采用脫硫脫氮除塵三位一體技術(shù),火電廠燃煤含硫量不受任
8、何限制,甚至含硫量越高,SO2回收價值越大。因此,脫硫脫氮除塵三位一體技術(shù)不僅能夠促進當(dāng)?shù)孛禾抗I(yè)的發(fā)展,也使當(dāng)?shù)仉娏I(yè)輕裝上陣,還能促進當(dāng)?shù)睾铣砂奔盎使I(yè)的發(fā)展。某電廠是坑口電站,燃用當(dāng)?shù)孛?,總機組容量為430MW,年排放SO2超過20萬噸,折合硫酸30萬噸,價值1.5億元。如果該廠的技術(shù)治理方案是改用山西煤,并采用石灰石鈣法,既限制了當(dāng)?shù)孛旱V的發(fā)展,又浪費了寶貴的硫資源,還增加了發(fā)電成本。事實上,成本增加等同于能耗增加和污染增加。若采用脫硫脫氮除塵三位一體技術(shù),可形成一個年產(chǎn)40萬噸的化肥裝置,年產(chǎn)值超過2.5億元,年利潤可超過4000萬元。它具有一舉多得的優(yōu)勢:(1)可促進當(dāng)?shù)孛禾抗?/p>
9、業(yè)的發(fā)展,燃用當(dāng)?shù)孛旱V的煤炭,可以解決礦務(wù)局2萬多人的就業(yè)和發(fā)展問題,促進了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟的發(fā)展。(2)電廠采用當(dāng)?shù)孛?,原料成本降低,?30MW機組,年耗煤以120萬噸計,每噸運費按50元計,每年可節(jié)約發(fā)電成本6000余萬元,這個效益是非常明顯的。(3)廣西硫資源較缺,當(dāng)?shù)鼗蕪S年需硫酸40萬噸,原料由廣東提供。而且,廣西、廣東、海南和福建等南方省份的土壤缺硫,需要硫氨化肥。因此,充分利用自身的高硫煤,可以促進當(dāng)?shù)鼗使I(yè)的發(fā)展。與廣西情況相似的省份還有云南、重慶、四川和貴州。重慶的華能珞磺電廠和重慶電廠,分別具有4臺360MW和3臺200MW機組,燃用重慶松藻煤,年總排放SO2為20-30萬噸,
10、相當(dāng)于硫酸30-45萬噸,價值1.5-2.25億元。遺憾的是,這些電廠都花巨資引進國外的石灰石鈣法,不僅浪費了寶貴的資源,產(chǎn)生二次污染,還使發(fā)電成本增加,在貴州省實施火電廠煙氣脫硫,采用脫硫脫氮除塵三位一體技術(shù)具有不可估量的意義,國家實施西部大開發(fā)戰(zhàn)略,西電東送,在貴州省則是黔電送粵。貴州省是SO2和酸雨控制區(qū),特別是省會貴陽市。在貴陽市有兩個嚴重的污染源,一是市區(qū)的貴陽發(fā)電廠,二是距市區(qū)25公里的清鎮(zhèn)發(fā)電廠,年排放SO2:25萬余噸。在兩個電廠間,貴州化肥廠生產(chǎn)合成氨16萬噸,因此,采用脫硫脫氮除塵三位一體技術(shù)具有很好的條件。采用脫硫脫氮除塵三位一體技術(shù),兩個電廠的總投資2億元,可年產(chǎn)化肥5
11、0萬噸,產(chǎn)值3-4億元,年效益近1億元。在貴州省實施這個技術(shù),可以形成年產(chǎn)150-200萬噸的火電廠化肥規(guī)模,年產(chǎn)值超過10億元。而如果貴陽發(fā)電廠的煙氣脫硫采用電子束技術(shù),2臺200MW機組的投資近4億元。由此可見,將我國化肥工業(yè)與電力工業(yè)相結(jié)合,形成一個具有綜合優(yōu)勢的火電廠化肥產(chǎn)業(yè),其意義十分顯著。它為我國煤炭、電力和化肥工業(yè)的可持續(xù)和協(xié)同發(fā)展提供了強有力的支撐,國家從戰(zhàn)略的高度發(fā)展并扶植這個產(chǎn)業(yè)是十分必要的。五.脫硫需要政府大力支持火電廠煙氣脫硫是我國實施清潔能源計劃的關(guān)鍵技術(shù),受到各級政府部門的高度重視,多次被列入國家重大和重點科技計劃,以及與發(fā)達國家政府間的首腦級科技合作計劃。因此,我
12、國的這項工作具有較強的政府行為。這就更需要我們做深入細致的調(diào)查,多比較相關(guān)技術(shù)的技術(shù)性能,經(jīng)濟指標,多結(jié)合國情考慮問題。某發(fā)電廠2臺200MW機組,燃用含硫為0.8%的山西煤,建設(shè)煙氣脫硫裝置。對幾乎所有的煙氣脫硫技術(shù)進行了調(diào)研。采用國外技術(shù)的投資為4-5.5億元,發(fā)電成本每度將增加5分錢,勢必成為該廠的一個沉重的經(jīng)濟負擔(dān)。一旦決策失誤,企業(yè)將陷入困境,甚至由于無法竟價上網(wǎng)而關(guān)閉。脫硫脫氮除塵三位一體技術(shù)通過國家科技部門組織的鑒定驗收,被評價為國際領(lǐng)先水平,在電力界引起了較大反響。與國外技術(shù)相比,脫硫脫氮除塵三位一體技術(shù)具有相當(dāng)明顯的技術(shù)和經(jīng)濟優(yōu)勢,總投資減少70-80%,運行成本減少70%以
13、上,電耗減少40-60%。這樣,該廠決定采用脫硫脫氮除塵三位一體技術(shù)。并列入國家重點科技項目.目前,讓煙氣脫硫界注目的另一項目在中石化集團公司某自備熱電廠6臺100MW(410蒸噸/h)鍋爐。令人興奮的是、參與競爭的技術(shù)高達10余家之多,大家希望得到公平競爭機會。該公司原來燃用當(dāng)?shù)孛海瑸榻档蚐O2排放量,改用山西煤,年耗煤將超過200萬噸,運費按每噸30元計,增加成本6000萬元,該公司具有年產(chǎn)30萬噸的合成氨裝置,而且脫硫產(chǎn)品具有很好的市場,因此脫硫脫氮除塵三位一體技術(shù)符合石化公司的具體情況。根據(jù)可行性研究報告,石化公司6臺鍋爐年排放SO2可達8萬噸,生產(chǎn)化肥17萬噸,產(chǎn)值1億元,具有明顯的
14、經(jīng)濟效益。在競爭的方法中,脫硫脫氮除塵三位一體技術(shù)的投資和成本都是最低的,而且還有利可圖,得到了該公司的充分肯定?,F(xiàn)在,電力工業(yè)的煙氣脫硫工作是誰污染誰治理,治理需要投資。經(jīng)濟效益差而污染大的企業(yè)沒錢投資,只接受象征性罰款,受損害的是大氣。按目前的石灰石鈣法建設(shè)煙氣脫硫裝置,發(fā)電成本每度將增加2-3分錢,以一臺300MW機組年運行5000小時計,脫硫成本每年3000-4500萬元。燃用低硫煤,年排放SO2:為1.5萬噸,相當(dāng)于每噸SO2為2000-3000元,燃用高硫煤,SO2排放量每年為4.5萬噸,相當(dāng)于每噸SO2為1000元左右。但是,酸雨和SO2污染造成的損失每噸SO2超過5000元。因
15、此,煙氣脫硫?qū)τ诖龠M國家的利益是非常明顯的。為促進企業(yè)治理SO2污染,國家環(huán)??偩种贫诵碌臒煔釹O2排污收費標準,對于高硫煤地區(qū)每噸SO2為600元,低硫煤地區(qū)每噸1000元,北京市為每噸1200元,基本上為脫硫成本的一半。這個費用目前是上交地方環(huán)保局的,并有較大比例的返回,以便企業(yè)用于建設(shè)脫硫裝置,脫硫電廠和單位將具有兩個主要和可靠的收入來源:1、電力企業(yè)的環(huán)保服務(wù)費(等于原來的排污上交費);2、脫硫裝置產(chǎn)生的化肥利潤。脫硫脫氮除塵三位一體技術(shù)的效益非常好。首先其建設(shè)投資比其他方法低,而且能耗低,產(chǎn)品具有很大的市場,還可以出口創(chuàng)匯。六.TS型煙氣脫硫、脫氮除塵技術(shù)該技術(shù)于一九九三年十月通過
16、了國家部級鑒定,其中結(jié)論一綜合技術(shù)經(jīng)濟性能處于國內(nèi)外領(lǐng)先水平,具有廣闊的推廣應(yīng)用價值。并于同年獲得兩項專利。該技術(shù)運用LS噴霧吸收法,以氨水、堿液、廢氨水為吸收劑,經(jīng)加藥裝置加壓,把吸收劑經(jīng)噴嘴霧化后的氨水產(chǎn)生氣-汽的瞬時化學(xué)反應(yīng),生成硫銨排出。該技術(shù)具有以下特點:1.先進的反應(yīng)原理,使設(shè)備小巧、鋼耗低、占地面積??;2.該系統(tǒng)適應(yīng)煤的含硫量1%-7%;3.具有多種功能,脫硫、脫氮、除塵,甚至可以處理污水;4.吸收劑來源豐富,價格便宜;5.一次投入只有國外設(shè)備價格的1/10-1/20;6.選用廢氨水、廢堿液作脫硫劑,可使運行費用降到最低;7.采用噴霧干燥方式;8.該系統(tǒng)加裝了先進的氣水分離裝置風(fēng)
17、機不帶水;9.煙氣不需加裝換熱設(shè)備;10.該設(shè)備及系統(tǒng)內(nèi)部均涂以耐高溫特種防腐涂料,設(shè)備不腐蝕,不磨損、不堵塞;11.系統(tǒng)設(shè)備阻力小,可以不用更換引風(fēng)機;12.可以提高系統(tǒng)的除塵效率4%-12%;13.脫硫效率95%以上;14.脫氮率50%,加觸媒劑系統(tǒng)80%以上。該技術(shù)的研究始于80年代,在收集、考察國內(nèi)外同類技術(shù)文獻資料的基礎(chǔ)上,進行了大量的技術(shù)、經(jīng)濟方案的分析對比工作。從中發(fā)現(xiàn)普遍感到困擾的不僅僅是技術(shù)上的問題,而更嚴重阻撓的是經(jīng)濟問題,一次投入大,運行費用高。即是該技術(shù)目前居于領(lǐng)先地位的國、日本也不例外;他們在成為世界控制SO2排放最有效的國家的同時,也為此付出了巨大的經(jīng)濟代價。各國企
18、業(yè)界面對煙氣脫硫裝置的巨大投資及運行費用,無不咋舌。因為脫硫裝置投資占電廠總投資的比例很大。巨額的投入對我國企業(yè)界是望而生畏。環(huán)保設(shè)備的投入企業(yè)界認為:這種資金只有投入,沒有產(chǎn)出,是一種負擔(dān)。因此研究者必須首先考慮的是一次投資運行費用,使企業(yè)能夠接受的產(chǎn)品,占地面積小,專用設(shè)備少,工藝簡單,操作、管理、控制、維修方便,各項技術(shù)參數(shù)領(lǐng)先的脫硫技術(shù),因此必須結(jié)合我國國情,走國產(chǎn)化的道路。國外研究過的脫硫技術(shù)已逾近百種,真正在工業(yè)上運用過的30多種,但具有商業(yè)價值的不過十來種,無論采用那種方法,都必須考慮以下基本條件:1.具有較高的吸收性能的吸收劑和吸收方法;2.裝置有較高的可靠性,能保證長期穩(wěn)定運
19、行;3.易操作和維修;4.無二次污染,抗腐蝕;5.建設(shè)費用及運行費用便宜,能耗小,裝置占地面積小;6.吸收劑來源廣泛,價格便宜,易貯運;針對上述要求,列出了攻關(guān)課題:1.通過試驗室試驗,尋找出先進的反應(yīng)速率高的原理;2.結(jié)合我國情況選出來源廣泛價格便宜的反應(yīng)劑;3.使用什么樣的抗腐蝕材料;4.終止物的綜合利用,防止二次污染;以上課題通過有關(guān)專家的論證審定工作,確定運用LS噴霧吸收法,隨即開展了小試、中試及工業(yè)性應(yīng)用試驗,經(jīng)過近百次的試驗,獲得了大量的數(shù)據(jù),通過對試驗點的監(jiān)測和運行考驗,均取得了滿意的結(jié)果。(一)脫硫原理:近半個世紀以來,國外脫硫技術(shù)迅速發(fā)展,但真正在工業(yè)應(yīng)用上發(fā)揮作用的不外十來
20、種。其中包括石灰法、石灰石法、石灰石膏法、噴霧干燥法、氧化鎂法,以上我們把它歸類于氣-固反應(yīng)。WL法、雙堿法、碳酸鈉法、氫氧化鈉法,此類我們稱之為氣-液反應(yīng)。LS噴霧吸收法是氣-汽反應(yīng)是反應(yīng)率最高,屬于瞬時反應(yīng)。氨的性質(zhì)決定氨極容易溶于水,是由水分子和氨分子通過氫鍵互相結(jié)合形成氨的水化物的緣故。氨在水中的溶解度大于其它氣體,在0時,1體積水吸收1200體積的氨;在20時約吸收700體積。過去認為氨溶于水生成OH的過程是分兩部分進行的。首先是大部分氨和水結(jié)合生成所謂氫氧化銨(NH4OH)然后氫氧化銨在溶液中電離成銨離子(NH4+)和氫氧根離子(OH-)?,F(xiàn)在已經(jīng)確認:氫氧化銨中的銨離子,無論從它
21、的半徑大小或者從它的化合物性質(zhì)來看,它都和K+離子非常相似,它在水中應(yīng)當(dāng)全部電離,不可能有NH4OH分子存在,已確知,氨水溶液中并不含有NH4OH而是有氨的水分子NH3H2O。NH3H2O和NH4OH不同,NH3H2O是氨分子通過氫鍵的結(jié)合,而NH4OH則為離子化合物。由(NH4+)和(OH-)新組成。氣態(tài)氨和酸(揮發(fā)性)的蒸汽作用生成銨鹽。2NH3(氣)+H2O(蒸汽)+SO2(氣)=(NH4)2SO3由此看來,煙氣中加入吸收劑NH3H2O與SO2等酸性氣體可進行氣-汽反應(yīng)。即氨和酸性氣體可以直接生成鹽類。這種化合物作用通常伴隨著大量的熱放出,通過試驗發(fā)現(xiàn)在無水的情況下,這種反應(yīng)并不進行,即
22、使微量的水的條件下也能反應(yīng)出這種特性,因此這就是和其它吸收劑不同之處的主要原因。另外氨還和煙氣中的氮起反應(yīng):煙氣中的氮氧化物通常用NOX表示NO在空氣中可氧化成NO2易溶于水,生成亞硝酸和硝酸。2NO+O2=2NO22NO2+H2O=HNO3+HNO2當(dāng)氨與HNO3或HNO2產(chǎn)生以下反應(yīng)NH3H2O+HNO3=NH4NO3+H2ONH3H2O+HNO2=NH4NO2+H2O此反應(yīng)在氣-汽反應(yīng)中產(chǎn)量很少,因硝酸銨與亞硝酸銨在一定溫度下易于分解,而在液相中(NH4)SO3和NH4HSO3為還原劑,NOX被還原為N2,其反應(yīng)為:2NO2+4(NH4)2SO3=4(NH4)2SO4+N2(NH4)2S
23、O3+NO2=(NH4)2SO4+NO2(NH4)2SO3+2NO=2(NH4)2SO4+N2為此使用氨-亞硫酸氨的氮方法,能除去一定量的NOX(二)脫氮原理煙氣中往往同時含有NOx與SO2,如果用一種方法同時除去這兩種有害氣體,豈不是一件非常有前途的事。前面脫硫的論述中,脫硫后的終止物就是(NH4)2SO3和(NH4)2SO4(少量)和一部分(NH4)HSO3溶液。這些物質(zhì)又是吸收NOX的吸收劑。在生產(chǎn)硫酸同時又生產(chǎn)硝酸的行業(yè)中,多數(shù)都是利用處理硫氧化物而得到的(NH4)2SO3和(NH4)HSO3溶液來吸收硝酸生產(chǎn)中的NOX。其原理是利用亞硝酸銨溶液作為吸收劑和NOx反應(yīng),使NOx還原為N
24、2:4(NH4)2SO3+2NO24(NH4)2SO4+N24(NH4)HSO3+2NO24(NH4)HSO4+N24(NH4)HSO3+2NO24(NH4)HSO4+N24(NH4)2SO3+NO+NO2+3H2O2N(OH)(NH4SO3)2+4NH4OH4(NH4)HSO3+NO+NO22N(OH)(NH4SO3)2+H2O2(NH4)OH+NO+NO22NH4NO2+H2O按照排放濃度達標要求,脫氮效率達到72%就可以了,所以只要控制住吸收液的濃度,一般在180-200g/L,最后得到的溶液一部分重復(fù)循環(huán)使用,多余的部分進行下道工序,處理后溶液還可以再生,以節(jié)省大量的運行費用。煙氣中N
25、O含量占90%以上,因此脫除的主要是NO。如果煤的含硫量比較低和氨反應(yīng)產(chǎn)生的亞硫酸銨不足以滿足脫氮氧化物的需要,或者因為爐膛燃燒溫度高,產(chǎn)生的氮氧化物量較大。此時可以采取連續(xù)加入氨與NOX繼續(xù)反應(yīng),但這種反應(yīng)應(yīng)在催化劑(或稱觸媒劑)的作用下才可完成,使脫氮效率大大提高,這種方法稱之為氨的選擇性催化還原法。4NH3+4NO+O2+4N2+6H2O8NH3+6NO2+7N2+12H2O把氮還給大自然,水回收再循環(huán)使用。以上各式反應(yīng)都是在同一個介質(zhì)-氨,共一套設(shè)備,同時氨與SOx、NOx瞬時交叉進行的,這就是脫硫、脫氮一體化工藝。(三)除塵原理煙塵進入文氏管反應(yīng)器,會產(chǎn)生多種效應(yīng),除了氨與SOx、N
26、Ox發(fā)生化學(xué)反應(yīng)以外,粉塵經(jīng)過文氏管的漸縮段濃縮,產(chǎn)生碰撞、凝聚、增大,使塵的表面由原來的氣包圍界面,被經(jīng)噴霧所產(chǎn)生的液-固界面所代替,粉塵表面的水膜代替氣膜產(chǎn)生吸附、凝聚,并使離子間形成液橋,使塵粒增大。塵粒通過高速撞擊霧滴而粘附其上。由于微粒的擴散作用易于霧滴接觸。由于微粒的煙氣增濕,使塵粒增大了浸潤性,塵粒間互相產(chǎn)生凝聚。因蒸汽以塵粒為核心的凝結(jié)而形成水滴。因此本技術(shù)在結(jié)構(gòu)設(shè)計上采用如下措施:1.煙氣攜帶的粉塵,高速通過文氏管霧區(qū),沖向液膜;2.然后氣體切向運動而產(chǎn)生離心力,改變增大后的粉塵運動方向;3.噴出的霧滴作旋轉(zhuǎn)運動,驅(qū)使粉塵靠內(nèi)外壁貼向水膜;4.增加水霧封鎖線,使逃逸的亞微米粉
27、塵及亞微米硫銨晶體捕集下來;采用高強磁化器,把循環(huán)水磁化,非但提高了脫硫效率,尤其對增水性的亞微米細粉塵,提高除塵效率更為明顯。(四)使用范圍:TS型系列脫硫脫氮除塵三位一體技術(shù)裝置,為工業(yè)鍋爐及電站鍋爐配套排煙脫硫工程應(yīng)用而設(shè)計的系列產(chǎn)品。并可擴大應(yīng)用在處理冶金焦化剩余氨水,造紙廠的廢堿液及紡織印染堿性廢水以及鍋爐排污水、爐渣水等。該設(shè)備即是脫硫器,又可作為污水處理器。一套裝置適應(yīng)多種類型的脫硫劑,又是這一裝置的一大特點,為適應(yīng)我國的特定條件,用戶就近弄到什么脫硫劑就用什么脫硫劑以降低運行費用,以廢治廢。(五)系統(tǒng)設(shè)備組成的特點:系統(tǒng)設(shè)備組成,有文丘里噴霧反應(yīng)器,自動加藥及動力泵、貯液、調(diào)液
28、箱所組成。以及自動控制自動監(jiān)測系統(tǒng)。文丘里噴霧反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計,顯示出其獨到之處,通常人們稱之謂文丘里效應(yīng),但它具有什么效應(yīng),應(yīng)該說它有多種效應(yīng)。一是很好的反應(yīng)作用:使兩種以上的介質(zhì),在反應(yīng)段進行充分的混合、接觸、攪動,促使在較短的時間里進行瞬時反應(yīng)。二是很好的除塵作用:帶粉塵的氣體通過漸縮段,細小的粉塵在碰撞、凝聚、粘結(jié)、增大,把粉塵撲集下來。三是很好的熱交換作用:利用煙氣的余熱,把噴成霧狀的液體迅速干燥、蒸發(fā)、固液分離,起到污水處理的作用。由于設(shè)計獨特,此套裝置的阻力僅有300-400Pa,對于原有的鍋爐房設(shè)備改造,可以不用更換引風(fēng)機。重力與旋流雙級脫水除霧,其結(jié)構(gòu)的設(shè)計不會產(chǎn)生堵塞和腐蝕
29、現(xiàn)象,而且一器兩種用途,它不但有效的脫除水霧而且使煙氣流呈旋轉(zhuǎn)上升,延長了反應(yīng)時間和流程,提高了反應(yīng)效率。(六)變廢為寶,綜合利用:當(dāng)前國內(nèi)外所采用的各種脫硫技術(shù),多數(shù)都存在著二次污染,物質(zhì)雖然經(jīng)過轉(zhuǎn)化,但加進的物料與經(jīng)過處理后的終止物終究是平衡的。對于如何處理這些終止物,怎樣綜合利用,這個總是普遍感到頭痛的較大難題。TS型脫硫脫氮除塵三位一體技術(shù)如果在大的火電廠大量推廣應(yīng)用后,所產(chǎn)生的硫銨,可以制成與傳統(tǒng)化肥完全不同的新型高效肥料,這種高科技產(chǎn)品是具有磁性效應(yīng)的磁性化肥,利用火電廠排出粉煤灰(約占30%40%),根據(jù)不同土壤和農(nóng)作物加入適量的鉀、磷,經(jīng)過強磁場磁化后制成的,這種原料將隨著TS
30、型脫硫脫氮除塵三位一體技術(shù)的推廣而取之不盡。磁化肥使用在十二種農(nóng)作物如紅薯、蔬菜、煙葉、玉米、棉花、水稻、小麥、水果等,均收到了廣泛的社會效益和可觀的經(jīng)濟效益,使得TS型脫硫脫氮除塵三位一體技術(shù)在電廠應(yīng)用中形成一套工業(yè)鏈,廢制肥,變廢為寶,化害為利,適應(yīng)我國國情的環(huán)保與綜合利用一大長。防止二次污染。(七)保障該設(shè)備安全穩(wěn)定正常行動措施:在腐蝕及磨損嚴重的部位,采取襯貼鑄石板的措施。如果用戶在經(jīng)濟條件許可情況下,采取鋼板噴涂陶瓷的復(fù)合材料。僅是有腐蝕的部位采用2520不銹鋼材料。腐蝕不太嚴重的部位,采取滾刷耐溫、防腐特種涂料。關(guān)鍵外協(xié)件、外購件、其中有些附件,如噴嘴、過濾器,采用美國制造,供液系
31、統(tǒng)選用丹麥生產(chǎn)的,自動控制和監(jiān)測儀器選用日本或其他國家的。先進的工藝,先進的設(shè)備,先進的材料,再加上低的建設(shè)投資及運行費用,構(gòu)成了該技術(shù)的高和新。(八)670t/h鍋爐脫硫、脫氮、除塵及綜合利用方案經(jīng)濟分析。1運行費用已知數(shù)據(jù)鍋爐蒸發(fā)量:670t/h鍋爐煙氣排量:120萬m3/h鍋爐燃煤量:150t/h鍋爐運行時間:312.5天/年(7500h/年)燃煤含硫量:1%SO2產(chǎn)生量燃煤含硫量:150t/h1%=1.5t/h燃煤中的硫與氧的反應(yīng):S+O2=SO2SO2產(chǎn)生量:1.5t/h80%64/32=2.4t/h式中:32為S的分子量。64為SO2的分子量。80%為煤燃燒時硫的轉(zhuǎn)化率。經(jīng)實測統(tǒng)計
32、為80%85%,本處取80%。需氨量一般脫硫效率達95%,煙氣即可達標排放。從(NH4)2SO4分子式中看出:NH3與SO2化合比例為2:1,故需氨量為:2.4t/h95%172/64=1.2t/h式中:17為NH3的分子量。64為SO2的分子量。年需氨量為:1.2t/h7500h/年=9000t/年運行費用用氨水做吸收劑的回收方案,整個裝置的運行費用主要為消耗氨水的費用(此項費用占總運行費用的95%以上)。根據(jù)上述計算結(jié)果,年需要氨量9000噸,按純氨水售價1700元/噸計,則全年運行費用為:9000t/年1700元/t=1530萬元/年2生成物的綜合利用及經(jīng)濟效益根據(jù)計算結(jié)果,670t/h
33、燃煤鍋爐每年脫硫設(shè)備的運行費用為1530萬元,這是用戶難以接受的。顯而易見,這種方法必須立足于生成物綜合利用的基礎(chǔ)上,否則就不能成立。也就是說,只有用生成物綜合利用產(chǎn)生的經(jīng)濟效益去抵消脫硫設(shè)備的運行費用,才是這種方法生命力所在。硫銨產(chǎn)生量從(NH4)2SO4分子式可看出,硫銨產(chǎn)出量為:9000t/年132/172=34941t/年式中:17為NH3分子量132為(NH4)2SO4的分子量。硫銨的綜合利用及經(jīng)濟效益硫銨是硫酸銨的簡稱,分子式為(NH4)2SO4,含氮量20.6%,為白色或微帶顏色的結(jié)晶,易溶于水,是最早生產(chǎn)的氮肥品種。隨著化肥工業(yè)的發(fā)展,新的氮肥品種的出現(xiàn),使硫銨與碳銨一樣漸成被淘汰的氮肥品種。這是由于除養(yǎng)分低外,其最大缺點是長期施用硫銨會造成土壤板結(jié),故不宜直接施用。要對其進行改性,其方法是加入部分粉煤灰制成的復(fù)合肥并磁化。粉煤灰可疏松土
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