火电厂脱硫石膏和粉煤灰综合利用的实验研究.pdf

双涡流烟气洗涤技术在燃煤电厂烟气除尘脱硫中的应用 朱 丽 1 孙理密 2 王复程 3 1.山东建筑大学市政与环境学院, 山东 济南 250101; 2.山东建筑大学环保工程设备中心, 山东 济南 250101; 3.山东省冶金设计院, 山东 济南 250014 摘要 介绍双涡流烟气洗涤技术的特点和工作原理, 通过具体的工程实例分析该技术的除尘脱硫效果, 结果表明 双 涡流烟气洗涤技术对亚微米级的尘粒和 SO2污染物具有较好的捕获去除作用, 脱硫效率达 77. 2, 除尘效率达 94. 8。 关键词 双涡流烟气洗涤技术 燃煤电厂 除尘脱硫 应用 0 引言 目前燃煤电厂排放的烟气除尘与脱硫多是分开 设计和运行的, 一体化设计的较少 。除尘设备多采用 电除尘器和布袋除尘器, 这些设施除尘效率很高, 但 脱硫效果较差, 二氧化硫排放不达标。脱硫工艺主要 采用双碱法和氨水法的湿法脱硫技术, 石灰石-石膏 湿法脱硫工艺是目前世界上应用最多、最为成熟的技 术 [ 1] ,但石灰石-石膏法脱硫技术工程投资大、运行成 本高、设备和管路系统易磨损和堵塞, 对于中小型锅 炉和窑炉不合适 [ 2] 。 大多湿式脱硫除尘设备, 主要是依靠离心力将尘 粒甩向筒壁 ,然后尘粒被筒壁上的水膜所捕获 ,但亚 微米粒径的尘粒和烟气中的气相 SO2污染物不易被 有效捕获 。另一类喷淋型的湿法除尘装置,虽有较好 的雾化效果,但水压不高 ,雾滴动力也不大,在这种情 况下, 雾滴在引风机的强大抽力作用下 , 根本无法形 成设计中对全部烟气捕获有效的喷淋区 ,实际上在筒 体内的喷淋覆盖范围小, 达不到设计中的覆盖面积, 实际捕获效果较差 。而双涡流烟气洗涤技术克服了 上述设备的缺点 ,采用的是高速涡流对烟尘和二氧化 硫进行捕获 ,是一种全新的除尘脱硫机理 ,除尘脱硫 一体化设计,占地面积小, 除尘脱硫率高 。这项烟气 除尘脱硫系统已成功地应用在山东 、 福建等省的一些 燃煤电厂的锅炉烟气净化中, 成功地解决了锅炉湿法 除尘脱硫装置运行中的三大难题即 堵灰 、 烟气带水 及高阻力 ,取得了很好的环境效益和社会经济效益 。 1 双涡流烟气洗涤技术特点及工作原理 1. 1 技术特点 双涡流烟气洗涤技术是基于多相紊流掺混的强 传质机理 ,利用气体动力学原理,使气体 带有固体微 尘及有害气体 与液体充分混合, 提高了气液接触的 比表面积, 从而大大提高了过滤器的除尘脱硫效率。 主要具有以下优点 1. 1. 1 除尘脱硫率高 由于采用涡流式液气传质机理 ,因此在同样水气 比下 ,它的除尘 、 脱硫效率处于国内湿法技术的较高 水平 ,其除尘效率可达到 95～ 98, 脱硫效率可达 到75～ 90。经测试 分级效率 dcsp 1. 8 μ m ,PM2. 5 除尘效率 38. 45,PM10除尘效率达84. 87。 1. 1. 2 脱水除雾完全 由于采用的是高速涡流对烟尘和二氧化硫进行 捕获 ,不存在其它湿式除尘脱硫装置雾状液体被引风 机抽吸到风机的情况 ,而且该技术采用了高效复合式 除雾器 ,因此脱水除雾非常完全, 效率高, 阻力小, 可 保证引风机不带水。 1. 1. 3 不会发生喷头堵塞现象 该技术采用特种不锈钢材料制作的喷管代替常 规的喷头, 避免由于水中钙盐以及悬浮物对整个水系 统造成的堵塞和腐蚀 ,因此不会发生喷头堵塞现象, 有利于设备的正常运转 , 减少维修工作量与检修 时间 。 1. 1. 4 对脱硫剂适应性强、 使用维护方便 系统可适应钠基 、 镁基、 钙基、 碱性废液等多种脱 硫剂 。由于这种装置中没有运动部件,设备各部件不 会产生积灰 、 腐蚀、 磨损, 而且有设备检修孔等保证措 施,所以使用维护方便。 1. 2 工作原理 双涡流烟气洗涤装置示意图见图 1。燃煤锅炉产 生的含烟尘、 SO2等污染物的烟气沿一定的角度经过 特殊设计的导向叶片进入涡流式液气传质装置, 烟气 64 环 境 工 程 2007年 12 月第 25卷第 6 期 在涡轮部位呈涡流状高速旋转 ,当喷液管所喷出的碱 性喷液在特殊结构的涡流式液气传质装置时 ,与高速 、 高能量旋转的烟气相互碰撞,使气 、 固相的污染物与碱 液有充分的接触, 反应时间长 ,接触的比表面积大,从 而大大提高了对烟尘与 SO2等污染物的捕获率, 此时 捕获的污染物从净化装置的底部排到循环槽 ,达到了 第一级也是该净化装置主要的捕获污染物作用。 1上部挡水圈; 2主塔; 3除雾器; 4喷头; 5脱水板; 6涡流器上叶板; 7喷管; 8喷管; 9涡流器下叶板; 10副塔; 11检测孔; 12留洞。 图 1 双涡流烟气洗涤装置示意图 烟气在经过第一级涡流装置后 ,进入中心力场装 置 二级涡流区 ,烟气呈涡流状旋转上升 ,在向心力 的作用中与烟气中的 SO2与碱性液滴充分反应而达 到进一步的脱硫 ,而细微尘粒也由于凝聚成较大颗粒 而捕获,达到第二级捕获污染物作用。经两级涡流作 用净化后的烟气通过中心力场装置上部特制的涡流 装置及高效复合式除雾器后, 不含水雾净化的烟气经 引风机通过烟囱排入大气 。 GXL 型系列双涡流烟气洗涤装置中的涡流器为 核心部件 ,由于采取横向进风 ,烟气的通道面积大 ,是 径向进风旋流板塔的 100 倍,因此彻底杜绝了脱硫装 置的堵灰现象。由于通道面积大, 烟气与脱硫剂的接 触面积大, 大大提高了脱硫效率, 也降低了脱硫塔的 阻力 。在涡流出口安装了一定高度的内筒,使烟气在 内筒中高速分离, 与烟道中的组合式脱水装置相配 合,可保证在烟气进行湿法脱硫后不带水 ,保证引风 机的正常工作。该技术成功解决了锅炉湿法除尘脱 硫装置运行中的堵灰 、 烟气带水及高阻力等难题。 2 工程实例分析 2. 1 工程概况 福建三明化工有限责任公司热电厂 简称三化热 电厂 创建于 1958 年 ,现有中温中压锅炉 6 台, 其中 3 锅炉为75 t h煤粉炉。目前该锅炉环保处理设施运 行状况不理想, 其除尘装置为麻石文丘里水膜除尘 器,由于运行时间较长,除尘器溢水槽堵塞,除尘效率 下降 ; 锅炉漏风严重 ,尾部烟道及除尘系统阻力增大, 锅炉目前处于正压运行状态。其烟尘的排放严重超 标,无烟气脱硫装置 ,烟气虽再经一级静电除尘,仍不 能适应目前环保的排放要求。因此必须对 3 锅炉的 除尘系统进行改造和更新 ,使其烟尘和二氧化硫排放 能达到国家规定的排放标准。 2. 2 污染源分析 三化热电厂 3 锅炉为煤粉炉, 烟尘初始浓度高。 锅炉烟气虽经静电除尘器除尘治理后烟尘浓度仍有 1 800 mg m 3左右 ,且经静电除尘器治理后的烟尘粒径 小,难去除 。因此,本项目不仅是进行脱硫,而且还要 作为静电除尘器的补充和完善。三化电站锅炉为煤 粉炉,煤粉炉排放的烟尘粒径 0. 2 注 液气比和洗涤液流量的控制参数在正常运行时取低值, 在静电除尘器 检修时取高值。 65 环 境 工 程 2007年 12 月第 25卷第 6 期 图 2 双碱法脱硫示意图 双涡流烟气洗涤塔采用的液气比较低,正常运行 取0. 8 L m 3 , 而旋流板塔则要达到 1. 0 ～ 1. 5 L m 3[ 3] , 液气比低意味着消耗的脱硫剂少, 脱硫成本低于其它 脱硫装置 。 改造工程竣工后 ,三明市有关部门对三化热电厂 3 锅炉配置的双涡流脱硫除尘一体化设施进行监 测,结果见表 2。 表 2 3锅炉烟气净化系统除尘脱硫效果分析 监测点位 烟气流量 m3h- 1 烟尘浓度 mgm- 3 SO2浓度 mgm- 3 除尘效 率 脱硫效 率 静电除尘器进口123 82423 675 . 62 858 静电除尘器出口113 438925 . 43 36497 . 213. 8 双涡流烟气 洗涤塔出口 128 07341. 870094 . 877. 2 注 烟气流量、烟尘浓度、SO2浓度、除尘效率和脱硫效率均是 2 个 周期的平均值。 由表 2 可以看出 ,静电除尘器除尘效率很高, 达 97. 2; 但脱硫效果较差 ,脱硫效率仅有 13. 8。双 涡流烟气洗涤塔除尘效率为 94. 8, 仅低于静电除 尘器 2. 4,但脱硫效率却远远高于静电除尘器, 达 77. 2。烟气经二级净化系统 , 总脱硫效率达 91, SO2的排放浓度为700 mg m 3 , 满足设计要求 。因此, 三化热电厂 3 锅炉的烟气净化系统改造工程是很成 功的 。 3 结论 1 双涡流烟气洗涤技术采用涡流式液气传质机 理,可有效去除亚微米级的尘粒和烟气中的 SO2。除 尘效率可达 95～ 98, 脱硫效率达 70 以上 ,并很 好地解决了锅炉湿法除尘脱硫装置运行中的堵灰 、 烟 气带水及高阻力三大难题 。 2 福建三化热电厂采用双涡流烟气洗涤技术对 3 锅炉的烟气净化系统进行改造是成功的, 改造后 总脱硫效率达 91,SO2的排放浓度低于排放标准 。 参考文献 [ 1] 吴耀忠. 浙江火电厂烟气脱硫方案探讨. 浙江电力, 2004 6 48. 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The results show that the flow field in the cyclone changed obviously after adopting the louver concentrator inlet. The tangential velocity of gas and solid of the new type cyclone is larger than the common cyclone, which has the advantage of separating the large solids. The separating efficiency and the resistance of this cyclone with different types of louver concentrators are also studied. Which provides a basis for the engineering design. Keywords cyclone, louver concentrator inlet, flow field and numerical simulation RESEARCH ON THE REMOVAL OF ODOR SUBSTANCES BY LOW TEMPERATURE PLASM Ma Jingtao Zhou Zhefei Wu Zucheng et al 46 Abstract Using low temperature plasma to treat odor gas is a newly emerging technology. It was studied the removal of some typical odor substances i. e. hydrogen sulfide, ethyl mercaptan, benzene, and tolueneby low temperature plasma treatment. The results show using corona discharge plasma to treat odor gas is practicable;the longer the residence time and the higher the voltage, the better the removal effect; when the residence time is longer than 9 s and the voltage is higher than 20 kV, the odor removal efficiency is basically above 90; further increasing the residence time and the voltage won t dramatically increase the removal efficiency ; basically, the alkane background gaswith a low concentration has no effect on the odor removal efficiency ,while the alkane background gas with a high concentration will decrease the odor removal efficiency; besides, the presence of hydrogen with a higher concentration will also decrease the odor removal efficiency, while increasing the concentration of oxygen will remarkably increase the removal efficiency of hydrogen sulfide. Keywords plasma, waste gas treatment, odor, hydrogen sulfide, mercaptan, benzene and toluene ANALYSIS OF FACTORS INFLUENCING DESULPHURATION EFFICIENCY OF FUME BY WASTEWATER FROM CONVERTERLu Gang Xing Yi Song Cunyi 50 Abstract A series of single factor experimentswere carried out on desulfurization of fume by waste water from converter. Factors as pH and concentration of Fe2etc are studied to find out their impacts on desulfurization, hence some comparisonswere carried out. The result comes that, those factors have significant impacts and special rule on the desulfurization. Keywords waste water from converter, fume and desulfurization MEMBRANE -BASED GAS ABSORPTION COUPLING FOR CO2CAPTURE Lu Jiangang Wang Lianjun Zheng Youfei et al 53 Abstract During the last two decades there has been significant progress in the development of coupling technology of membrane -based gas absorption MGAfor CO2capture. This review focuses on technical process and characteristics of MGA . Mass transfer, kinetics and chemical enhancements with chemical reactions in MGA are emphatically analyzed.Recent advances of MGA for CO2capture are comprehensively summarized. Keywords membrane -based gas absorption, carbon dioxide, mass transfer kinetics and chemical enhancement factor STUDY ON REMOVAL EFFICIENCY OF PURIFYING HYDROGEN SULFIDE IN BIOTRICKLING FILTERZhang Lisun Yu Min Sha Haolei et al 60 Abstract A biotrickling filter is used to do a test of purifying H2S emissions from pharmaceuticalfactory . The outfit uses highly concentrated mix funguswhich is separated and purified in the laboratory and raise to extend in field-pilot, rapidly completesthe startup in8 days; The air flow of biotrickling filter BTFis 11. 3 m3 h, the average density is 385. 6mg m3, the average empty -bed residence time EBRTis 13. 5 s, the H2S removal efficiency REreached 96, and the RE is steady. With pollutant reducing the EBR T in BTF, RE is reduced gradually ; the ECmaxof BTF is 209. 6 g m3h, and about 80 is undertaken by the lower floor of packing . To increase liquid quantity is helpful to improve removal effect, but the thickness of fluid film has negative influence to the RE. When the SO2 - 4 density of BTF accumulate more than 28 g L, RE is less than 90. The results show that the BTF system runs steadily and adapts well, which is feasible to purify industrial waste gases. Keywords biotrickling filter, hydrogen sulfide, biological treatment and air pollution control APPLICATION OF DUAL -EDDY CURRENT INREMOVAL OF DUST AND SULFUR OF FLUE GAS FROM COAL -FIRED POWER PLANTZhu Li Sun Limi Wang Fucheng 64 Abstract It is given a brief introduction to the feature and working principle on dual-eddy current in removal of dust and sulfur of flue gas from coal -fired power plant. The efficientof removalof dust and sulfur of flue gas hasbeen analyzed through a practical project. The results show that the technology is quite effective in collecting and removing both submicron particulate matter and sulfur dioxide with flue gas desulfurization efficient of 77. 2 and dust removal efficient of 94. 8. Keywords dual-eddy current technology for purifying boiler gas, coal -fired power plant, removal of dust sulfur and application MICROBIAL RECYCLE OF WASTE NATURAL RUBBERWITHSACCHAROMYCES CEREVISIAE EXTRACTYu Xiumei Wang Yaqin Zhao Suhe et al 67 4 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 25, No. 6, Dec . , 2007