脫硫除塵文獻綜述.docx

精品文檔脫硫除塵文獻綜述摘要：除塵和脫硫技術(shù)是當(dāng)前兩種主要的煙氣污染物控制技術(shù)。通過閱讀、分析和評估相關(guān)工程應(yīng)用及文獻，對現(xiàn)有除塵，脫硫技術(shù)進行總結(jié)和綜述，對常用除塵、脫硫技術(shù)進行對比分析，具體分析探討袋式除塵技術(shù)、石灰石-石膏法脫硫技術(shù)的原理方法及存在的問題和解決措施。關(guān)鍵詞：除塵；脫硫；煙氣；文獻綜述引言：目前中國的一次能源結(jié)構(gòu)仍舊以煤炭為主。2016年，全國煤消費量37.8億噸，煤炭消費量占能源消費總量的62.0%1。煤炭燃燒產(chǎn)生二氧化硫，硫化氫，一氧化氮及粉塵等污染物，對自然環(huán)境造成嚴重污染。為此國家出臺更為嚴格的GB13271-2014鍋爐煙氣污染物排放標準2，燃煤鍋爐煙氣污染物以SO2、粉塵為主，顆粒物排放限值降低至50 mg/m3，重點地區(qū)為30 mg/m3；二氧化硫排放限制為300 mg/m3，重點地區(qū)為200 mg/m3。目的在于控制大氣污染，保證可持續(xù)發(fā)展。一 除塵技術(shù)1.除塵技術(shù)的分類3根據(jù)除塵機理的不同，除塵技術(shù)可分為機械力除塵技術(shù)和電力除塵技術(shù)兩大類。共同特點是使含塵氣體通過力場或電場，力場或電場作用在塵粒上，從而使氣體與粉塵分離。機械力包括重力、離心力、慣性力、沖擊、碰撞等，過濾也是機械力的一種。常用的采用機械力除塵技術(shù)的設(shè)備有：重力沉降室、旋風(fēng)除塵器、袋式除塵器、文氏管除塵器、重力噴霧塔4等。采用電力除塵技術(shù)的除塵器有干式電除塵器和濕式電除塵器，區(qū)別在于清灰方式的不同，前者采用干法清灰，后者采用濕法清灰。以上分類僅是依據(jù)起主導(dǎo)作用的除塵機理，實際除塵器中，為提高除塵器的效率，往往綜合運用了幾種不同的除塵機理，如電袋復(fù)合除塵器、靜電強化的除塵器等。2.常用除塵器的對比分析3,4除塵器重力沉降室旋風(fēng)除塵器文丘里洗滌器袋式除塵器電除塵器電袋復(fù)合除塵器除塵機理通過粉塵顆粒自身重力從氣流中分離利用高速旋轉(zhuǎn)的氣流對粉塵產(chǎn)生離心力，從氣流中分離出粉塵利用氣液兩相流速差及相互碰撞接觸使粉塵從氣體中分離含塵氣體通過濾袋濾去其中粉塵除塵器電場使塵粒荷電，收塵電極吸引并收集塵粒，從氣體分離出粉塵先通過電除塵區(qū)再經(jīng)過袋式除塵區(qū)，運用了兩者除塵機理除塵效率40%50%70%95%80%99%99%以上99%以上99%以上壓損50150Pa5002000Pa10009000Pa10001500Pa300500Pa10001500Pa處理粒徑大于50m大于5m0.1100m大于0.4m大于0.5m大于0.4m費用低低中較高高高優(yōu)缺點結(jié)構(gòu)簡單，阻力低，費用低可靠性高；但除塵效率低設(shè)備龐大結(jié)構(gòu)簡單、占地小、維護方便、造價低、耐高溫高壓、可用于高濃度粉塵；但對細微粉塵去除率低除塵效率高，可用于高溫?zé)煔饨禍?，可用于吸收氣態(tài)污染物；但阻力大，運行費用高除塵效率高、可捕集多種干性粉塵，除塵效率及阻力穩(wěn)定，適應(yīng)不通氣量處理；缺點是受濾料耐溫耐腐蝕等性能影響，不適于處理粘性及吸濕性強的氣體除塵效率高、阻力低、處理氣量大、適應(yīng)高壓高濕氣體、自動化程度高；主要缺點是設(shè)備龐大，投資高，技術(shù)要求高受粉塵濃度和比電阻影響大綜合了兩種除塵器優(yōu)點，運行穩(wěn)定、清灰效率高、運行阻力低、運行及維護費用低；但需兼顧兩者的操作及技術(shù)要求，粉塵性質(zhì)對除塵器影響大，設(shè)備龐大、投資高袋式除塵器和電除塵器因為處理效率高，受到環(huán)保行業(yè)的青睞。隨著排放標準的愈加嚴格，電除塵器必然要大幅增加成本。而隨著布袋除塵技術(shù)的發(fā)展，一些核心問題得到解決，使得袋式除塵器投資運行成本遠低于電除塵器。因此袋式除塵器將逐漸稱為主導(dǎo)除塵設(shè)備5。3.袋式除塵器3.1國內(nèi)袋式除塵器的發(fā)展6,7進入本世紀以來，國內(nèi)袋式除塵器得到長足的發(fā)展，袋式除塵器設(shè)計和制造技術(shù)更成熟，袋式除塵裝備大型化、模塊化，許多許多新技術(shù)得到應(yīng)用，設(shè)備出口量逐年增加。在耐高溫纖維濾袋領(lǐng)域，我國自行研制成功聚苯硫醚纖維，并得到批量生產(chǎn)，結(jié)束了PPS纖維完全依賴進口的局面。玄武巖纖維及濾料在國內(nèi)被研制出，這種材料具有耐腐蝕耐高溫、彈性模量大、化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)勢，其產(chǎn)品及生產(chǎn)工藝逐漸成熟。脈沖閥方面也實現(xiàn)了創(chuàng)新和進步。滑動閥片脈沖閥在國內(nèi)研制成功，其閥片采用高分子材料和金屬材料，改變了傳統(tǒng)的橡膠材料，增加可靠性和使用壽命，同時增大了閥開度。此外在超大型脈沖閥研制方面也取得了長足進步，開發(fā)出14英寸和16英寸的脈沖閥。失效布袋處理技術(shù)得到發(fā)展。針對糊袋問題開發(fā)出了移動清灰儀和測試設(shè)備。針對濾袋“灌腸”問題，利用射流氣動原理開發(fā)出“吸灰槍”，可將濾袋內(nèi)部粉塵清理出來，恢復(fù)濾袋功能。廢舊濾料回收利用技術(shù)日趨成熟。國內(nèi)正在建立廢舊濾料收運綜合利用系統(tǒng)，已成立了幾家相關(guān)連鎖公司，基本做到“誰生產(chǎn)誰回收利用”。3.2袋式除塵器的優(yōu)化改進錢磊8依靠工程技術(shù)經(jīng)驗，提出了袋式除塵器技術(shù)優(yōu)化方法。從增加濾袋長度、采用大灰斗、改變清灰制度幾個方面改進，有效改善了袋式除塵器存在的耗鋼量大、輸行阻力高、占地面積大等問題。3.2.2袋式除塵器濾袋失效問題濾袋是袋式除塵器的核心部件，很大程度上決定了袋式除塵器的性能。濾袋失效主要有幾種形式：濾袋破損、煙氣特性導(dǎo)致的濾袋化學(xué)失效、高溫?zé)煔庵率沟臑V袋失效、濾袋結(jié)露失效、濾袋堵塞9。為減輕上述問題，袋式除塵器的設(shè)計需要充分考慮當(dāng)?shù)貧夂驐l件，合理設(shè)計清灰周期、過濾速度，增加相關(guān)設(shè)施，依據(jù)煙氣溫度和粉塵性質(zhì)合理選擇濾袋；在設(shè)備加工過程中需要避免出現(xiàn)不平整、凸起，并充分做好防腐；在設(shè)備運行中避免除塵器水漏進除塵器中，需要輔熱的除塵器在暫時關(guān)停時輔熱不能停。二 脫硫技術(shù)1.脫硫技術(shù)的分類脫硫技術(shù)可分為燃燒前脫硫、燃燒中脫硫和煙氣脫硫（FGD）3類。1.1燃燒前脫硫分物理脫硫和化學(xué)脫硫兩種。優(yōu)點是能夠同時除去灰分，減輕運輸量，減輕窯爐的沾污和磨損，減少灰渣量，還可回收部分硫資源。但煤的燃燒前的脫硫技術(shù)還存在著種種問題，得不到廣泛應(yīng)用。1.2爐內(nèi)脫硫爐內(nèi)脫硫是指在燃燒過程中，向爐內(nèi)加入固硫劑如CaCO3等，使煤中硫分轉(zhuǎn)化成硫酸鹽，隨爐渣排除。目前應(yīng)用較多是循環(huán)硫化床鍋爐。缺點是脫硫效率低，鍋爐受熱面磨損大。1.3煙氣脫硫煙氣脫硫主要是指從末端的廢氣中除去硫氧化物的工藝技術(shù)。根據(jù)脫硫方式、脫硫劑和產(chǎn)物形態(tài)的不同，煙氣脫硫技術(shù)一般分為干法、半干法、濕法三類。2.幾種常用脫硫技術(shù)對比10脫硫技術(shù)循環(huán)流化床噴鈣增濕活化噴霧干燥法簡易石灰石石膏法石灰石石膏法雙堿法氧化鎂法氨洗滌法磷銨復(fù)合肥法電子束照射法脫硫率（%）90808570909098959598959590相對投資（%）414759709010011498130137200相對運行費用（%）34443370100111100123134139占地面積小小小大大大中大大中脫硫劑石灰石灰石或石灰石灰石灰石石灰石氧化鎂（可再生）可溶堿NH3活性炭、磷礦粉、NH3電力、氨副產(chǎn)品處理方式（拋棄或回收）拋棄或做建材棄拋棄或部分用做建材回收石膏回收石膏回收SO2回收亞硫酸鎂、硫酸鎂回收硫銨化肥回收磷銨化肥硫酸銨技術(shù)成熟程度國內(nèi)外應(yīng)用 國內(nèi)外應(yīng)用國內(nèi)外應(yīng)用國內(nèi)外應(yīng)用國內(nèi)外應(yīng)用國內(nèi)外應(yīng)用國內(nèi)外應(yīng)用主要國外應(yīng)用國內(nèi)首創(chuàng)，少量應(yīng)用 國內(nèi)外應(yīng)用應(yīng)用及前景工業(yè)鍋爐、電站鍋爐用，應(yīng)用前景好中、大工業(yè)鍋爐、電站鍋爐環(huán)保改造用應(yīng)用前景好，低硫煤電站用低硫煤大電站應(yīng)用大電站主導(dǎo)脫硫方法堿源充足可應(yīng)用大、中、小型均可運用有氨源可應(yīng)用國內(nèi)可大力推廣應(yīng)用大電站脫硫脫硝同時進行時用3.濕式石灰石-石膏法脫硫技術(shù)在世界各國現(xiàn)有脫硫技術(shù)中，濕法脫硫技術(shù)占了85%左右，其中石灰石石膏法占36.7%，其他濕法占48.3%11。由此可見石灰石石膏法是目前主流的煙氣脫硫技術(shù)。3.1.濕式石灰石-石膏法技術(shù)原理此法是將石灰石粉磨成細粉，配制成料漿作為SO2吸收劑，打入脫硫塔中，煙氣中的SO2與石灰石發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成亞硫酸鈣和硫酸鈣，在吸收塔低槽內(nèi)鼓入大量空氣，使亞硫酸鈣氧化成硫酸鈣，結(jié)晶分離得到副產(chǎn)品石膏。因此過程主要分為吸收和氧化兩個步驟：（1）SO2的吸收 石灰石料降在吸收塔內(nèi)生成石膏降，主要反應(yīng)如下：CaCO3+SO2+1/2H2O=CaSO31/2H2O+CO2CaSO31/2H2O +SO2+1/2H2O=Ca(HSO3)2（2）亞硫酸鈣氧化 由于煙氣中含有O2，因此在吸收過程中會有氧化副反應(yīng)發(fā)生。在氧化過程中，主要是將吸收過程中所生成的CaSO31/2H2O氧化生成CaSO42H2O。2CaSO31/2H2O+ O2+3H2O =2CaSO42H2O由于在吸收過程中生成了部分Ca(HSO3)2，在氧化過程中，亞硫酸氫鈣也被氧化，分解出少量的SO2：Ca(HSO3)2+1/2O2+ H2O=CaSO42H2O+ SO2亞硫酸鈣氧化時，其離子反應(yīng)可表達為：CaSO31/2H2O+H+ Ca2+ HSO3+1/2H2OHSO3+1/2O2 SO42+H+Ca2+ SO42+2H2O CaSO42H2O由以上反應(yīng)可見，氧化反應(yīng)必須有H+存在，漿液的PH值在6以上時，反應(yīng)就不能進行。在吸收SO2過程中，一般石灰的PH值為56，石灰石的PH值為67，吸收劑石灰石的粒度越細越好。3.2.濕式石灰石-石膏法常見問題分析12,13 （1）脫硫塔反應(yīng)閉塞問題 由于石灰石的溶解受阻，使得反應(yīng)不能進行。閉塞現(xiàn)象產(chǎn)生的主要原因有：二氧化硫濃度突然升高，而氧化空氣量不足；高飛灰；石灰石粒度大或AL2O3含量高；漿液PH值長時間過低。當(dāng)出現(xiàn)反應(yīng)閉塞問題時，首先要關(guān)閉脫硫塔供漿，降低PH值，使塔內(nèi)石灰石盡量消耗，必要時進行換漿。 （2）結(jié)垢、堵塞問題 主要有三種結(jié)垢形式：灰垢、石膏垢、CSS垢?？刂品椒ㄖ饕腥矫妫阂种蒲趸?，通過投加抑制劑控制氧化率低于15%實現(xiàn)；強制氧化，通過向漿液中鼓入空氣控制氧化率高于90%實現(xiàn)；控制PH值6.2。 （3）腐蝕問題 腐蝕問題產(chǎn)生的主要原因是硫酸霧腐蝕、氯酸腐蝕、亞硫酸和稀硫酸腐蝕?？刹捎脙?nèi)襯防腐技術(shù)解決，部分易腐蝕部件使用防腐材料制造。 （4）磨損問題 含塵氣體高速通過設(shè)備及管道時容易使之磨損?？刹捎酶侠淼脑O(shè)計工藝，如先除塵后脫硫解決，此外也可采用耐磨材料制造相關(guān)設(shè)備管道或內(nèi)襯耐磨材料。3.3.濕式石灰石-石膏法設(shè)計優(yōu)化14濕式石灰石-石膏法設(shè)計優(yōu)化，可從脫硫系統(tǒng)的反應(yīng)原理入手，具體有以下方法：（1） 控制合理的PH值，一般為5.56.2。（2） 保證脫硫塔入口的流速小于12m/s的前提下，最大化入口煙道的寬高比。（3） 入口煙道設(shè)置導(dǎo)流系統(tǒng)，使煙氣在塔內(nèi)均勻分布。（4） 合理增加煙道入口至噴淋層間距，提高吸收時間。但不宜過高，否則會增加阻力和投資運行成本。（5） 在有效噴淋區(qū)內(nèi)增加導(dǎo)氣環(huán)，避免塔壁上煙氣的垂直走向，使所有煙氣有效吸收。（6） 采用雙向 ，合理設(shè)置噴嘴間距。（7） 優(yōu)化設(shè)置除霧器結(jié)構(gòu)形式、間距。三 結(jié)語經(jīng)過多年的發(fā)展，當(dāng)前過國外煙氣處理技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，許多問題得到解決，多種凈化設(shè)備及工藝均能滿足當(dāng)前排放要求。但綜合對比處理效率、技術(shù)成熟程度、投資運行成本等方面，無疑袋式除塵器、濕式石灰石-石膏法更具優(yōu)勢，這兩種設(shè)備和工藝也會得到更好的運用和發(fā)展。參考文獻：1史玉波等.中國能源發(fā)展報告（2017）.2017.7.272中華人民共和國環(huán)境保護部 國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.GB-13271-2014鍋爐大氣污染物排放標準,2014.05.163王純,張殿印.廢氣處理工程技術(shù)手冊M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社.，2012.114童志權(quán),大氣污染控制工程M，機械工業(yè)出版社，2006.7.5李付濤,淺析電除塵器和布袋除塵器的發(fā)展前景J，中國高新技術(shù)企業(yè)，2009(21)47-486陳隆樞,我國袋式除塵技術(shù)近十年的發(fā)展綜述J.中國環(huán)保產(chǎn)業(yè).2011(11)7-117 中國環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)協(xié)會袋式除塵委員會,袋式除塵行業(yè)2014年發(fā)展綜述J.中國環(huán)保產(chǎn)業(yè).2015(11) 4-148錢磊,脈沖袋式除塵器技術(shù)優(yōu)化及其效應(yīng)J.工業(yè)安全與環(huán)保.2017(6)76-789段超龍、余文毅等,袋式除塵器濾袋失效原因分析J.水泥工程.2017(4)43-4610李成益,幾種雅琴脫硫工藝及技術(shù)經(jīng)濟分