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火电厂脱硫脱硝一体化存在的问题和解决办法 工业锅炉

发布日期:2021-07-21 13:00:06浏览次数:

目前,国内外应用于工业生产和正在进行中间试验的烟气脱硫方法比较多,总体上可以分为三类:即以吸收剂水溶液洗涤烟气的湿法烟气脱硫;吸收剂浆液吸收硫及干燥的半干法;以及直接喷射钙基吸着剂粉料的干法烟气脱硫.湿法烟气脱硫的脱硫效率比较高,适用范围广,但系统复杂,设备投资和运行费用高,要求的运行管理水平高,即使在发达国家推广应用也存在着一定困难。喷雾干燥半干法烟气脱硫投资及运行费用与湿法比较有所降低,但旋转雾化喷头等关键设备技术要求高,灰浆系统比较复杂,推广应用也不容易。与上述两种脱硫方法相比,喷钙脱硫成套技术具有投资低,运行成本低,系统简单,操作容易等优点,在中国被认为有广阔发展前景的脱硫技术。

连续实施了十多年的强化电力脱硫除尘一体化急待应用示范建设政策使我国电力行业得到迅速发展,进入2000年后,电力总装机容量超过了3亿千瓦。从目前的情况看,新增电源的增长速度基本上能够实现与国民经济较高增速之间的动态平衡。 与此同时,较多依赖火力发电的电源结构仍未得到有效改善,目前燃煤发电仍占电力总消耗量的75%以上。由其引发的环境污染问题也随之趋于严重,1998年和1999年我国因煤炭燃烧而排放出的二氧化硫总量分别高达2087万吨和1857万吨,居世界第一位,北方地区则接连发生大规模烟尘污染和酸雨现象,火电厂已经成为我国主要的大气污染源之一。除了二氧化硫外,火电生产过程中还会形成一定的污水,构成了电力污染的一个部分,各个省市已纷纷响应,出台各种燃煤电厂脱硫的配套优惠政策,这一系列措施使火电厂安装环保装置的积极性有所加强,尤其是电力脱硫设备,未来两三年电力脱硫装置市场将会达到一个峰值。

根据中国环境科学研究院的研究表明火电厂是中国排放大气污染物大户,2003 年全国排放二氧化硫约为2150 万吨,火电厂的排放量就达到1100 万吨, 占到了全国二氧化硫排放总量的50%以上,按照目前的排放控制水平,到2020 年,中国火电厂排放的二氧化硫将达到2100 万吨以上。从长远来看,我国二氧化硫的排放量要削减一半,控制在1200 万吨/年,其中电力行业排放的二氧化硫应控制在550 万吨/年以下,这是一项艰巨的工程。

电力污染早已引起政府有关部门的高度关注,国家环保总局、国家经贸委等先后颁布《火电厂大气污染物排放标准》、《火电厂烟气脱硫关键技术与设备国产化规划要点》等行政法规,并采用政策规制和经济杠杆来促使火电企业实施环保措施,以期实现电力产业向环保化发展的政策,同时也提出了电厂脱硫脱硝除尘一体化国产化的目标。

二.电力脱硫脱硝除尘存在问题

1.技术方法成旧装置造价高昂

电力环保装置迟迟未能安装运行主要是由于装置造价高昂,比如,一个装机容量60 万千瓦左右的中型电厂,以250元/千瓦的造价,脱硫设备投资大约需要1.5 亿元;一年需脱硫1.25 万吨,以1000 元/吨的脱硫运行成本计算,脱硫装置的年运行成本也在1000 万以上,在煤炭价格日渐高涨的情况下,发电企业面对高昂的脱硫成本,并且发电成本的提高又不能在电价上同步,国家提出每度电加价0.02元的脱硫费用,更不适应国家提倡循环经济的发展方针。

电力脱硫设备市场容量主要来自于两个方面,一是增量市场新建电厂上脱硫项目,二是存量市场---已建电厂的脱硫改建。2004 年新建成的机组一半左右没有脱硫装置,这是因为电站项目建设的周期大约在三四年,而这些机组大都是2002 年以前立项的,当时还未要求新建机组全面脱硫。而从2003 年开始, 国家环保总局要求新建的燃煤机组必须上脱硫装置,所以,今后新投产机组中脱硫机组所占比例将逐年增大。“十一五”中后期投产的新机组基本都要配套脱硫装置。老机组的脱硫改造目前仍存在一定问题,比如资金、电价、预留场地等,由于电力紧张,机组停不下来也是个问题。

电力环保设备行业一方面受新增装机容量的增加, 另一方面受环保产业政策趋紧的影响,行业面临巨大发展机会。但目前这个市场存在着技术性的问题,一些环保公司只考虑石灰石—石膏法,采用喷淋塔技术不尖端相互竞争激烈打价格战,厂商利润率逐步降低。

2. 电力环保石灰石—石膏法可靠性值得研究

由于烟气脱硫设备的核心技术仍然从国外引进的石灰石—石膏法,装置就是喷淋塔,工艺简单造成此行业的进入壁垒较低,从2003 年脱硫市场的爆发性增长开始,市场上就出现了很多家只有很少核心技术人员、仅凭一些社会关系就投标揽活的小公司,这些公司为了挤进市场,竞相杀价,使脱硫行业毛利率水平急剧下降,已经形成恶性竞争,导致工程中标价格不断下降,目前烟气脱硫工程总承包中标价格已经降低到250 元/ 千瓦左右。国内电力环保无序竞争加剧,再加上钢材等原材料涨价,所以不少环保公司目前的订单饱满,而目前国内专门做电力环保的企业已经多数满负荷运作,同时做十几个项目的调试,难度与危险系数都比较大。即使在发达国家推广应用也存在着一定困难石灰石—石膏法,在我国电力环保上成了香脖子

所有这些脱硫公司都采用挂靠外国公司石灰石—石膏法技术,弊端是装置造价高,脱硫运行成本大。发电企业对脱硫设运行难和费用高感到头疼。因此,所有这些电力环保公司认为石灰石—石膏法技术性不强,不象航天器和托卡马装置那样尖端,只考虑企业经济效益,不顾国情和技术创新,挂靠中外技术合作,一哄而起。

3.脱硫.除尘各行其事

电场在环保上考虑除尘的多,没有认识烟灰富含多种金属氧化物,它正是好的脱硫剂,由于肃虎造成资源浪费。而且静电除尘设备投资也不小。特别是运转费用更不能忽略不记,烟气含尘量通常情况下为:20000mg/m3。其中有脱硫作用金属氧化物占50%左右。这也是可观资源,而没有有效利用。其次考虑的是脱硫,这是因为脱硫投资大发电企业自己作不了主,所以在电力环保上打擂台赛,先是除尘紧跟其后就是脱硫。对脱硫除尘没有综和考虑,形成了单打一。因此启动火电厂烟气脱硫国产化示范工程,湿法烟气脱硫设备国产化的同时,选择其它若干种烟气脱硫工艺作为国产化的示范工程,编制出国产化实施方案,指定几种自主知识产权的技术装置全面推广是直观重要。

烟灰中32%左右的以氧化铝和氧化钙,氧化镁,氧化钾,氧化钛等碱性氧化与脱硫液亚硫酸中和产生亚硫酸盐,又有9.6%的三价铁与脱硫液中亚硫酸反应产生亚硫酸铁,亚硫酸铁易水解成氢氧化铁,它不仅是硫的吸收剂,也是的还原剂。既有这些资源就为脱硫脱销除尘一体化提供了条件。

4.科技成果转化难极为突出

当今从事电力环保企业他们是作势,而没有真正作技术创新。他们的作法是挂靠外国公司,能可支付高昂技术费,也不愿意做国内的技术成果示范,甚至对国内的技术发明持歧视态度,这让国内技术发明者满怀激情发展社会科技事业,却给带来的是债台高筑,身心疲惫。国家提出开发自主知识产权的烟气脱硫除尘一体化装置只不过是号召而已。中国加入世贸以来,国外对中国设置了很多贸易障碍,又在知识产权上施加压力,而中国的技术发明又何从何为,不得不引起我们深思。

三. 还原法脱硫脱硝除尘一体化技术方法介绍

还原法脱硫脱硝除尘一体化技术主要用于解决治理有色金属冶炼和以劣质煤燃烧的电站锅炉燃烧产生废气。其创新之处在于:从自然现象中找到切入点,率先应用还原法治理烟气污染,运用地质化学原理,按火山口固硫成因原理,在本项目工艺流程中通过两级吸收、两次配气,将烟气均匀注入脱硫塔还源液内,多元化还原反应沉积单质硫,烟气SO2回收率达95%以上,烟尘净申请项目的必要性化率达99%,并且还原液循环使用,无二次污染,本工艺技术装置实现脱硫除尘一体化。工艺技术先进,造价低廉,容易实施,产业化前景广阔。

在工业技术上,“工业烟气脱硫除尘装置”吸取了过去吸收液高压雾化反应不彻底的弊病,以水烟袋的机理,将烟气按流量大小和烟道直径分配于几个排列组合的烟管上,在烟管上排列加装“T”字型小直径烟嘴插入还原液体内,这一方法解决了烟气克服液体密封的阻力,将高温烟气均匀注入脱硫塔脱硫液中的同一界面中,已达到充分反应的目的。且采取脱硫塔两级吸收、两次配氧。每级烟气过载面积为60m2--120 m2,还原液循环过滤利用全过程自动化操作。

2. 工艺流程概述

A、装置分三段区:第一段喷淋降尘区,第二段两级还原吸收区,第三段氧化还原除雾区。

第一区段:设计烟气进入后成“U”走向,加上装置上安装10个喷头,高压雾化喷淋,将烟尘沉降在除尘器下部用螺旋出渣机定时卸出,和疏水阀疏水。

第二区段:利用变径增加压强克服液体对气体阻力,烟气通过烟道分别均匀插在吸收液中,两次吸收反应后,烟尘和亚硫酸盐排入固液分离器,吸收液输回重复使用。

第三区段:经过脱硫塔排出的烟气通过氧化冷却除水雾后排放烟

囱,此区段靠鼓风进氧和吸湿材料完成脱水。本装置的工艺创新和科学的思维,适用性强,开发应用转化容易。

项目的创新点

脱硫脱销除尘的核心是装置,目前国内外都采用喷淋塔,而本工艺方法上我是将高温烟气均匀的注射入还原液内充分反应新型装置,反应彻底。工艺装置设计构思新颖,利用压强差将烟气完全、均匀地吸收在还原液内,使SO2充分反应,得到的硫粉烟尘一并过滤回收吸收液输回重复使用,技术处于国内首创。技术率先应用烟气注射法脱硫治理烟气污染,烟气与还原液接吻面积大,反应时间长的特点。

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