燃煤锅炉脱硫技术-.doc

收稿日期2006ˉ07ˉ09作者简介王广慧1978-,女,河北秦皇岛人,华北电力 大学硕士研究生。 由于我国能源资源特点和经济发展水平的制约,决定了以煤炭为主的能源结构在我国将长期存在。大量燃用煤炭等 化石燃料的结果,使得我国的大气污染十分严重。[1] 1997年, 我国的二氧化硫排放总量为2346万t 。二氧化硫排放量的不断增加,将对人体健康、农作物生长和增产、工业产品的质量提高以及建筑和文物的保护等诸多方面有很大的危害,造成较大的经济损失。为了控制酸雨污染,进一步推广和发展烟气脱硫技术尤为重要。脱硫技术和方法大体上可分三大类,即炉前脱硫、炉内脱硫和烟气脱硫。 1 燃烧前脱硫技术 1.1 煤炭洗选技术 选煤是除去或减少原煤中所含的硫分、灰分等杂质,并 按不同用户对煤质的不同要求,实行对路供应的有效方法。发展煤炭洗选,是从源头上减少污染的有效措施。选煤技术分物理法、化学法和微生物法3种。 1.1.1物理及化学选煤法 物理选煤可除去原煤中的部分灰分和黄铁矿硫,是目前 我国广泛采用的一种选煤方法。其中跳汰占59、重介质选煤占23、浮选占14。化学选煤是借助化学反应使煤中有用成分富集或除去杂质和有害成分的工艺过程。机械浮洗法M F 是目前用得最多的一种炉前脱硫方法。它利用煤和含无机硫煤密度差分离,浮选剂用水,采用跳汰机和摇床联合作业,脱硫率40￣50,脱灰率30￣40。我国煤炭的入洗率现在已超过30。 1.1.2微生物脱硫技术 微生物脱硫是把煤粉悬浮在含细菌的气泡液中。细菌产 生的酶促使硫氧化为硫酸盐,从而达到脱硫的目的。用于脱除煤中硫化物的微生物种类较多,但主要的种类是氧化亚铁硫杆菌和氧化硫杆菌。这一方法具有脱硫反应条件温和、成本低、能耗省、没有煤流失等优点。当前还应用有浸出法、空气搅拌式浸出法、表面氧化法等。 1.2强磁分选HMS 和微波辐射法MCD 煤系黄铁矿适合用强磁分离法HM S 除硫。 煤系黄铁矿中无机硫呈顺磁性,而煤质呈逆磁性,因而可以利用强磁场将煤中顺磁性的无机硫与反磁性的煤质分离。用超导材料制成磁选机,在2万高斯磁场下可实现脱硫,总脱硫率可达45。 微波辐射法M CD 是用一定波长电磁波照射经水、碱或FeCL 3等盐类处理过50￣100℃煤粉,能使煤中的Fe-S , C-S 化学键共振裂解,形成游离S 并与H ,O 反应生成H 2S , SO 2或含氧、 硫低分子气体从煤中逸出,脱硫率可达70。1.3煤气化技术 煤气化是把经过适当处理的煤送入反应器,在一定的温 度和压力下,通过气化剂空气或氧和蒸汽以一定的流动方式移动床、流化床或携带床转化成气体。煤气化联合循环发电IGCC 是目前世界发达国家大力开发的一项高效、低污染清洁煤发电技术。它不仅能满足日趋严格的环保要求,而且发电效率可达45以上,极有可能成为21世纪主要的洁净发电方式之一。 1.4水煤浆技术 水煤浆是上世纪70年代发展起来的一种低污染、高效 率、流动性强的代油煤基型流体燃料。它是把灰分很低而挥发分很高的煤,研磨成微细煤粉,按煤水合理的比例,加入分散剂和稳定剂配制而成,可以像燃料油一样运输贮存和燃烧。水煤浆可分为高浓度水煤浆CWM 、普通浓度水煤浆CWS 、 煤泥浆CWS 、精细水煤浆等。2 燃烧中脱硫 2.1 烟气循环流化床脱硫技术 烟气循环流化床脱硫技术是上世纪80年代发展起来的 新一代脱硫技术,由于流化床内的燃烧温度较低850￣900 ℃,[ 2] 所以可在床层内直接添加石灰石脱硫剂,在燃烧过程 燃煤锅炉脱硫技术与方法浅析 王广慧1, 王智广2 1.华北电力大学能源与动力工程学院, 河北保定 071003; 2.河北唐山新区热电厂, 河北 丰润 064000 摘 要分析了燃煤所产生SO 2的原因及危害,介绍了燃煤锅炉燃烧前、燃烧中和燃烧后各种比较常见 的脱硫方式,分析了其优缺点和适用范围,给出了选用的指导意见。关键词燃煤锅炉;脱硫;污染中图分类号TK229.6 文献标识码A 山西能源与节能 2007年第1期总第44期SHANXI ENERGY AND CONSERVATION 2007年3月出版 中完成有效的脱硫。同传统脱硫技术相比,流化床内脱硫剂与烟气中SO 2间的反应环境反应温度、停留时间和传质等十分有利于脱硫反应的进行。循环流化床是目前电力行业中、小容量发电锅炉的首选炉型之一。[ 3] 2.2AG-R 型脱硫技术 煤中含有有机硫和无机硫两类,但在煤粉炉的高温燃烧 中,无机硫能够分解为SO 2。煤在充分燃烧过程中,所有的可燃硫都会释放出来,氧化生成SO 2,排入大气。AG-2型脱硫剂关键是加入一定量的催化剂,改变了传统脱硫剂的物理和化学特性,大大提高了脱硫剂吸收SO 2的能力。反应式可写为 氧化过程 SO 2 SO 2脱硫剂燃烧分解为M X O Y 的过程 脱硫剂 M X O Y 硫酸盐化过程 SO 212 O 2M X O Y M X SO 4 脱硫剂储存在置于锅炉零米的脱硫剂储仓内,通过空气将脱硫剂送入锅炉喷射点附近的炉前小料仓内,给料机均匀地将脱硫剂提供给压缩空气,喷嘴将脱硫剂喷入炉膛内,与烟气充分混合、分解、催化,并与SO 2作用,生成硫酸盐,达到脱硫的目的。AG-R 型脱硫系统具有投资低,占地面积小,运行成本少,操作方便灵活和可调节性强等优点。 3 燃烧后脱硫 3.1 循环悬浮式半干法 半干法兼有干法与湿法的一些特点,是脱硫剂在干燥状 态下脱硫在湿状态下再生如水洗活性炭再生流程,或者在湿状态下脱硫在干状态下处理脱硫产物如喷雾干燥法的烟气脱硫技术。特别是在湿状态下脱硫,在干状态下处理脱硫产物的半干法,以其既具有湿法脱硫反应速度快、脱硫效率高的优点,又具有干法无污水废酸排出、 脱硫后产物易于处理的好处而受到人们广泛的关注。适用于300M W 燃煤锅炉机组的烟气脱硫。 3.2炉内喷钙尾部增湿活化法 虽然炉内喷钙尾部增湿脱硫的基本工艺都是将CaCO 3粉 末喷入炉内,[4] 脱硫剂在高温下迅速分解产生CaO ,同时与烟 气中的SO 2反应生成CaSO 3。 由于单纯炉内喷钙脱硫效率往往不高在20￣50之间,脱硫剂利用率也较低,因此炉内喷钙还需与尾部增湿配合以提高脱硫效率。炉内喷钙尾部增湿活化脱硫工艺系统简单,脱硫费用低,适用于老锅炉的改造,但脱硫效率不高,而且对锅炉燃烧效率和运行有一定影响。 3.3海水烟气脱硫技术 这是一种投资省、运行费用低、易管理的脱硫技术,适用于 燃煤含硫不高,并以海水为循环冷却水的电厂。[5] 已投运或工程 建设中的国家有挪威、西班牙、印度尼西亚、委内瑞拉和瑞典。英国也计划在大型燃煤电站实施海水脱硫工艺。现已有20多套商业运行系统,烟气处理总量达6.589106m 3/h ,相当于装机容量2150M W 。这是一种符合我国国情并值得在海边电厂试点的脱硫技术。深圳西部电厂海水脱硫项目已经投入运行。 3.4电子束烟气脱硫技术 这是一种由日本开发正在西方国家中试验,不产生二次 污染并能实现资源综合利用的脱硫技术。它将烟气中的H 2O 和O 2离解后生成活性原子,SO 2,NO X 氧化后喷氨而生成副产品原料,其工艺流程简单。并且能同时脱硫、 脱硝,脱除率分别为90和80以上,而目前任何一种其他烟气脱硫方法一次只能脱除其中一种。 4结束语 随着人们环境意识的提高和法制观念的增强,排烟脱硫 技术已逐步被重视,世界各国都在积极研究开发脱硫新技术如利用增压流化床技术、 静电技术等。因此,我们应该加强脱硫技术的开发和应用,选择既经济又实用的脱硫技术,充分降低SO 2排放量,保护我们生存的环境。参考文献[1]张基伟.国外燃煤电厂烟气脱硫技术综述[J ].中国电力,1999,761-65. [2]黄小平.锅炉烟气脱硫技术浅析[J ].石油化工环境保护,2004,242-44. [3]周一工.国外大型循环流化床锅炉的发展与问题[J ].能源通讯,1999,312-16. [4]毛健雄.煤的清洁燃烧[M ].北京科学出版社,2000.[5] 樊泉桂,阎维平.锅炉原理[M ].北京中国电力出版社,2004. 高温燃烧 高温分解 催化剂 如上所述在将炉壁减薄的同时采用了 导热性好的高密度硅砖,使炭化室炉壁的导热率可提高至原焦炉的1.7倍。只是相邻燃煤室之间的接合部,从保护炉体结构的强度出发未予减薄,从而保证了预热煤的快速干馏。 5总体设备的工试 从1998年开始干馏炉的设计,1999年起用2年时间建成了工试设备。其能力如上所述为中试设备的20倍和实用机的1/20。 只是低温出炉后焦炭的升温改质和熄焦,已于1994年至1999年利用现有的干熄焦设备完成了试验,不再纳入此次工 试。 煤预热处理系统用的主要设备规格均按实用机1/20的规模选用和参照中试结果设计。干馏炉采用1台,亦按照上述燃烧最佳化试验的结果,并考虑今后实用时符合环保要求的条件设计,炉体形状按炉高、炉宽用实用机和炉长为实用机的1/2,即分别为7.5m 435465mm 8m 。 经2001年建成并工试后,均达到了以上所述的预定目标,整个项目经有关部门验收评审合格,现正积极准备实用化工程的设计中。 上接第20页 山西能源与节能 2007年3月 22・・