ZTC型锅炉除尘器运用了基于多相紊流强传质机理而研制的一种湿法脱硫除尘技术,把离心水膜除尘和喷雾沸腾脱硫除尘相结合为一体,将带有粉尘和有害气体的烟气经特制的旋流器被加速,并与文丘里前喷入的雾化液及塔部上端喷淋的脱硫液相碰撞形成旋切力,气、液被高速旋切,充分混合后上升进入沸腾反应层,烟气中的粉尘和有害气体被脱硫液中的微细液粒捕获与吸收,由于雾化的液粒产生大量界面,因而单位液量捕集和吸收烟尘和有害气体的效率高,净化后的烟气经脱水器、引风机、烟囱排到大气中。

我国烟气脱硫发展史与湿法烟气脱硫工艺<一>、我国烟气脱硫技术的发展史
我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国。尽管煤炭在世界商品能源结构中所占的比例已从50年代的57.5%下降到90年代的27.3%,但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还将长期存在。1996年我国煤炭消耗量达13.7亿t,在商品能源仍占75%左右。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,且以煤烟型污染为主。1997年,二氧化硫排放总量为2346万t;烟尘排放总量为1873万t。二氧化硫排放量的不断增加,不仅使大气中二氧化硫的污染程度加剧,而且已使部分地区出现了严重的酸雨污染。1997年,我国降水的PH年均值低于5.6的酸雨城市达44个,占统计城市的47.8%。其中75%以上的长江以南城市的年均PH值低于5.6;华中和西南地区的酸雨频率达70%,PH值达3.4。
长江三角洲地区的SO2和酸雨污染也很严重。以中心城市上海为例,1997年上海市能源消耗总量达4600万t标准煤,其中煤炭的消耗量占能源消耗总量的70%左右。1997年上海的SO2排放总量约为51万t,酸雨发生率为15%以上。从污染源分析看,火电系统的8000MW装机容量的燃煤锅炉年耗煤1700万t,年排放SO2约为27万t,占53%左右;其次为12000台工业锅炉,年耗煤量为700万t,年排放SO2约12万t;占全市总排放量的23.5%;但由于工业锅炉的烟囱较低,故其对地面浓度的贡献率约45%。不仅上海如此,长江三角洲地区的其他城市也大致相似,有的甚至更严重。如宁波的镇海地区,1997年酸雨率高达71%,年均PH值达4.75;从地理条件看,该区东临大海,四周无高山,大气净化能力强,其酸雨如此严重的主要原因是镇海城区半径6km内有2座大型电厂,装机总量达120MW,年耗煤达350万t,如以煤中含硫1%计,年排放SO2约7万t之多。
据世界银行估计,中国南部和西南部高硫煤地区的酸雨已危及全国11%的土地面积,使受影响区的农作物及林业生产率下降3%左右;我国的大气与水污染,特别是细微大气污染物对人体健康的危害每年至少达540亿美元,几乎是1995年中国国内生产总值的8%左右。为了控制酸雨污染,我国对燃煤锅炉排放的SO2进行了限制,采取SO2排放总量控制和征收SO2排污费等措施,国家公布了“SO2和酸雨的两控区”,并对治理SO2污染的各项技术加快了研究和开发的步伐,这对于进一步推广和发展烟气脱硫技术有决定性的作用。
我国从70年代开始,曾进行过各种不同的烟气脱硫试验和研究工作,先后有60多个单位参加这项工作,如:上海南市电厂的催化氧化吸收法;上海闸北电厂等的石灰石-石膏法:湖北松木坪电厂的含碘活性碳吸附法;四川西南电力设计院开发的旋转喷雾干燥法脱硫以及一些工业锅炉的湿式除尘脱硫装置;虽然取得了一些成绩,但大部分技术尚停留在小试或中试阶段,有的技术虽然已完成了工业性试验,但由于技术、管理、经济和环境意识等多方面的原因,也未能在大范围内推广使用。
随着国家对环境保护的日益重视,加大了对烟气脱硫的应用技术研究和开发。近年来从日本等国引进了15项先进的烟气脱硫技术,如:重庆路磺电厂2台360MW机组引进的日本三菱公司的湿石灰石-石膏法烟气脱硫装置:太原电厂300MW机组上采用的简易湿法脱硫工艺:山东黄岛电厂200MW机组上采用的简易喷雾干燥法脱硫工艺等。这些引进的烟气脱硫设备技术先进,运行稳定,自控程度高,对我国的烟气脱硫有很大的推动作用,对我们积累设计,运行和管理等方面的经验是十分有用的。但是,这些引进烟气脱硫设备的投资及运行费用极为昂贵,以我国目前的国力难以大面积推广,也不是我国广大燃煤用户所能承受的。因此结合我国的实际情况及经济上的承受能力,学习国外的先进技术,开发和推广适合我国国情的烟气脱硫技术是非常必要的。
<二>、湿法烟气脱硫工艺
湿法脱硫的优点是:硫氧化物的吸收反应速度快,脱硫装置体积小,建设费用较低,建筑用地较少,二次污染减少。缺点是:由于排烟温度降到60℃左右,排烟的扩散效果差;需要大量的水。
1、石灰/石灰石-石膏法
湿法烟气脱硫应用最为广泛,占脱硫总装机容量的83.02%,而其中占绝对统治地位的石灰/石灰石-石膏法是目前世界上最成熟、运行状况最稳定的脱硫工艺。该法最早是由美国Eschellman在1909年提出来的,1931年美国Battersea电站建成了第一套石灰/石灰石脱硫系统。在该工艺中,石灰石或石灰洗涤剂与烟气中SO2反应,反应产物硫酸钙在洗涤液中沉淀下来,经分离后即可抛弃也可以石膏的形式回收。
80年代,随着吸收塔、吸收槽内腐蚀和结垢问题的解决,新设备、新技术以及电子计算机的使用都使得该法更具有生命力。目前,该法已在很大程度上进行了改进和完善,比较常用的技术如传统的双碱法、由德国鲁奇公司于80年代末开发的CFB-GFB新型脱硫工艺、日本开发的煤灰干式脱硫法以及黄磷和碱水乳液法等。
该过程存在的主要问题是:当SO2的浓度波动时,脱硫剂石灰粉末或浆液的投入量难以控制,吸收塔中的吸收液不能处于最佳吸收状态,影响脱硫率;低值副产物石膏还有待于解决含水率高和综合利用的问题;整体装置和运行费用仍偏高;脱硫效率不局。
2、海水脱硫工艺
海水脱硫是近年来发展起来的一项新技术。该工艺利用天然的纯海水作为烟气中SO2的吸收剂,无需其它任何添加剂,也不产生任何废弃物,具有工艺简单、系统运行可靠、脱硫效率高等特点。
3、液柱喷射烟气脱硫除尘集成技术
该技术是清华大学的专利技术,液柱喷射烟气脱硫除尘集成系统主要由脱硫反应塔、脱硫及制备系统、脱硫及产物处理系统、控制系统和烟道系统组成,其中液柱反应塔是其核心装置。该技术投资低,脱硫率达85%以上,脱硫剂的利用率为90%以上,除尘效率达95%以上,运行成本低,脱硫成本每千克SO2约为0.45元。脱硫产物主要是CaSO4,可以用作建筑材料和盐碱地的改造。
4、其它湿法工艺
除前述的传统方法外,还有MgO法、亚硫酸铵法、Wellman-Lord法、柠檬酸钠-磷酸钠法和千代田法、液相湿式生物还原法等。通常可根据原材料来源及副产物销路,合理选用。
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