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我国脱硫脱硝烟气除尘发展及半干法烟气脱硫工艺进展

2020-03-27 17:09:31

<一>、我国脱硫脱硝和烟气除尘技术的发展前景
  我国主要以燃煤为主,煤炭作为我国的主要能源结构,给大气环境造成了严重的污染。因此,我国应该按照本国的发展实际、因地制宜采取适合大气环境的成熟技术。
  结合我国国情脱硫脱硝和除尘技术,实行脱硫脱硝的综合治理。引进的技术,吸收消化国产设备,将SO2、NOx等资源进行回收利用。对小型电厂锅炉除尘的时候,可以利用单元复合多管式的除尘器,也可以利用陶瓷多管除尘器,不仅可以实现除尘目的,还可以节约资源;对中大型电厂锅炉除尘的时候应该考虑环境质量的标准,采用多级静电除尘器,也可以采用袋式除尘,以达到的对于烟尘排放的标准。
  目前我国采用的脱硫脱硝和烟气除尘技术已经成熟,而且已经具备的商业优点,不仅能够在经济发展较好的地区普及,也能在经济较差的地区普及。根据脱硫脱硝和烟气除尘技术经济、节能环保的优点,众多企业开始广泛接受,而且为了经济的可持续发展和科技的进步贡献自己的力量。
  <二>、半干法烟气脱硫工艺技术进展
  半干法烟气脱硫(SDFGD)是以雾化的乳状吸收剂与烟气中的SO2反应,同时利用烟气自身的热量蒸发吸收液的水分,使终产物为干粉状。该技术综合了湿法和干法烟气脱硫技术的优点,与湿式石灰石/石灰一石膏法烟气脱硫相比,脱硫装置投资省、工艺简单,能耗仅相当于湿式烟气脱硫装置的25%,而且无腐蚀、结垢等问题。当钙硫摩尔比为1.2时,脱硫效率达80%以上。
  旋转喷雾干燥烟气脱硫技术(SDA)早由丹麦NIRO公司于20世纪70年代。该工艺将石灰浆液通过高速旋转的喷雾装置,雾化成很细的液滴,在吸收塔内与烟气中的SO2进行混合与反应,同时雾化后的石灰浆液滴受热蒸发,形成干粉状脱硫产物与飞灰一起排出,经除尘器除尘后由烟囱排放。为了提高脱硫剂的利用率,新改进的SDA装置还增加了再循环灰系统。
  SDA工艺特点是石灰浆液滴雾化非常细,分布均匀,化学反应接触面积大,反应速度快,脱硫效率在70%~90%。在德国、奥地利、意大利、丹麦、芬兰等应用较多,美国已有15套装置投入运行,总容量为5000MW。我国先后引进了4套SDA装置,西南电力设计院等对该工艺技术也进行了深入的研究。但SDA装置尚有不足之处:①旋转雾化器转速达1万r/min以上,材质要求高,变速装置结构复杂,易磨损、腐蚀,需要经常维修更换,难于国产化;②脱硫剂要求纯度高,且用量较湿法脱硫工艺高出20%~50%;③投资运行费用仍偏高,一次性投资占电厂总投资的8%~12%,电耗占电厂发电量的1%;④用于燃煤电厂改造时,常遇到安装场地不足的问题。
  20世纪80年代,德国Lurgi公司研究了循环流化床烟气脱硫技术CFBFGD。该工艺特点是在流化床内固体颗粒物与烟气之间的相对速度较大,床内脱硫剂、脱硫产物、烟气之间互相混和,传热、传质强烈,使脱硫剂充分反应;同时,通过脱硫剂的多次再循环,使脱硫剂与烟气接触时间增加,一般为30min以上,提高了脱硫剂的利用率。研究表明:向流化床内喷入量的增湿水时,其脱硫效率显著增加,在钙硫摩尔比为1.2~1.5时,脱硫效率达90%以上。
  在CFBFGD技术及相近技术的分类上,脱硫剂以颗粒状,而少量水作为增湿水分别进入脱硫反应塔中,此种工艺属于干法烟气脱硫。而脱硫剂与水先制成浆液,再喷入脱硫反应塔中,则属于半干法烟气脱硫。CFBFGD技术工艺流程简单、占地少、投资省、脱硫。它一问世就引起了各国的广泛关注,德国的Wulff公司在Lurgi公司研究的基础上,进一步研究了回流式循环流化床烟气脱硫工艺(RCFBFGD);丹麦的FLS公司了与CFBFGD工艺相似的气体悬浮吸收法烟气脱硫技术(GSA)。
  RCFBFGD工艺,主要对吸收塔内的流场和塔顶做了较大改进,塔内向上运动的脱硫剂颗粒到达吸收塔顶后,有一大部分向下回流,它与烟气流动方向相反,在塔内形成一个内循环,增加了烟气和脱硫剂的接触时间,加强了烟气和脱硫剂的混合、湍动。实验表明:内部循环固体物料量约为外部再循环量的30%~50%,出口含尘浓度降低15%~30%。德国某自备热电厂220t/h燃煤锅炉安装了RCFBFGD装置,当钙硫摩尔比为1.25时,脱硫效率达9700。目前ABB公司已经购买了Wulff公司的RCFBFGD技术许可证。
  我国东南大学、清华大学、山东大学、哈尔滨工业大学等单位都对CFBFGD技术进行了大量的实验研究,有的已经出具有自主知识产权的CFBFGD脱硫装置。清华大学在清华大学电厂,建造了干式循环流化床烟气脱硫工业化示范装置,处理烟气量为20000m³/h,设计脱硫效率大于80%,2002年5月通过专家验收,目前清华大学正在银川热电厂设计建造一套150t/h循环流化床烟气脱硫装置,计划2003年10月竣工;广州中绿环保有限公司在东南大学实验研究的基础上,为无锡化工厂一台65t/h燃煤锅炉设计建造了一套循环流化床烟气脱硫装置,已投入运行,烟气处理量为126200m³/h,当钙硫摩尔比为1.5时,脱硫效率可以达到90%以上,采用废电石渣作为脱硫剂,山东大学与哈尔滨工业大学合作在青岛热电厂75t/h燃煤锅炉上设计建造了一套双循环流化床烟气脱硫装置,已投入运行,并通过专家验收。当钙硫摩尔比为1.3时,脱硫效率可达到90%。半干式循环流化床烟气脱硫技术具有工艺简单、脱硫、钙的利用率高、占地面积小等优点,同时可以采用废石膏、电石渣等工业废弃物作为脱硫剂,是一项适合我国国情的烟气脱硫。
  GSA脱硫技术通过在反应器内设置结构简单的喷嘴,将新鲜的石灰浆液喷出与烟气中的SO2充分接触,以去除烟气中的SO2,同时反应后的脱硫产物(固体颗粒物)再返回反应器内循环利用,以提高脱硫剂的利用率。该工艺有以下特点:①GSA工艺系统中,大量干态固体颗粒物在反应器中高倍率循环,作为反应介质在反应器内参与反应,提高了脱硫剂的利用率;②GSA系统在近绝热饱和温度下运行;③在湍动床内附着在固体颗粒物表面的石灰浆与含SO2烟气间的传热、传质;④只需一个简单的两相流喷嘴向反应器内喷射石灰浆。因此,GSA技术工艺简单,具有较高的脱硫效率。美国10万MW电厂示范实验表明,当钙硫摩尔比为1.2~1.4时,脱硫效率达90%以上,运行过程中从未出现因系统内固体颗粒物粘结而导致的停运。
  我国龙潭电力环保公司与FLS公司合作,在云南小龙潭电厂的一台100MW机组上,设计建造一台GSA技术装置。

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