除尘脱硫脱硝

第一节除尘设备一、除尘的意义目前对烟气的处理方法主要是除尘、脱硫和发电机组低NOx燃烧技术。除尘是指在炉外加装各类除尘设备，净化烟气，减少排放到大气的粉尘，它是当前控制排尘量达到允许程度的主要方法。粉尘的产生及危害：凝固的细灰及尚未完全燃烧的固体可燃物就是飞灰，粉尘对锅炉、周围工厂、电气设备的影响。二、除尘器1.除尘器的作用将飞灰从烟气中分离并清除出去，减少它对环境的污染，并防止引风机的急剧磨损。2.除尘器的类型火力发电厂的除尘器按工作原理不同可分为机械式除尘器和电气除尘器两大类。而机械式除尘器又可分为干式除尘器和湿式除尘器两种。（1）干式除尘器干式除尘是利用机械方法改变烟气流动的方向产生的惯性力，将灰粒分离而使烟气净化。旋风除尘器结构简单、管理方便、投资少、耗电量小、处理烟气量大、除尘效率高，被广泛地应用于供热锅炉烟气除尘。1-筒体；2-锥体；3-排出管；4-外涡旋；5-内涡旋（2）湿式除尘器湿式除尘，是利用水膜粘住或吸附烟气中的灰粒，或用喷雾的水使灰粒凝聚随水清洗下来。常用的有离心式水膜除尘器、文丘里湿式除尘器等。这类除尘器耗水量较大，我国的缺水地区不适用。（3）电除尘器电除尘器的工作原理可简单地概括为以下四个过程：气体的电离。粉尘获得离子而荷电。荷电粉尘（的捕集）向电极运动而收尘。振打清灰。电气除尘器由两部分构成：一部分是电气除尘器本体，烟气通过这一装置完成净化过程，主要由放电极（电晕极、负极或阴极）、集尘极（正极或阳极）、槽板、清灰设备、外壳、进出口烟箱、贮灰系统等部件组成；另一部分是产生高压直流电装置和低压控制装置。将380V，50Hz的交流电转换成60kV的直流电供除尘器使用。它包括高压变压器、绝缘子和绝缘子室、整流装置、控制装置等。1-正极板（集尘极板）；2-灰斗；3-梯子平台；4-正极振打装置；5-进气烟箱；6-顶盖；7-负极振打传动装置；8-出气烟箱；9-星形负极线；10-负极振打装置；11-卸灰装置；12-正极振打传动装置；13-底盘电除尘器有如下优点：（1）除尘效率高。（2）能处理大流量、高温、高压或有腐蚀性的气体。（3）电耗小，运行费用低。（4）维修简单，费用低。电除尘器存在着如下缺点：（1）占地面积大，一次性投资大。（2）对各类不同性质的粉尘，电除尘器的收尘效果是不相同的。（3）电除尘器对运行人员的操作水平要求比较高。（4）钢材的消耗量大，尤其是薄钢板的消耗量大。例如：一台四电场240m2的卧式电除尘器，其钢材耗量达1000t以上。电除尘器按不同的分类方法可分出不同的类型。（1）按对尘粒的处理方法分类干式和湿式（2）按烟气的流动方向分类立式和卧式（3）按收尘极的结构分类管式和板式（4）按收尘极与放电极的匹配形式分类单区式和双区式第二节除灰系统及设备发电厂收集、处理和输送灰渣的设备、管道及其附件构成发电厂的除灰系统。除灰方式有三种：水力、气力和机械除灰。具体选择何种除灰方式，一般是根据灰渣综合利用的要求、水量多少以及贮灰场的距离来确定，如采用一种方式不能满足除灰要求时，就需要采用两种除灰方式联合的除灰系统。一、水力除灰方式水力除灰是燃煤发电厂灰渣输送的一种典型方式，是以水为介质，通过部分设备、管道，完成灰渣输送。水力除灰对输送不同的灰渣适应性强，各个系统设备结构简单、成熟，运行安全可靠，操作检修维护简单，灰渣在输送过程中不易扬散，且有利于环境清洁，从而能够实现灰浆远距离输送。但是，水力除灰方式也存在以下缺点：(1)不利于灰渣综合利用。(2)灰浆中的氧化钙含量较高时，易在灰管内壁结垢，堵塞灰管，而且不易清除。(3)耗水量较大。(4)冲灰水与灰混合后一般呈碱性，PH值超过工业“三废”的排放规定。南方多数采用灰水比为1:15的低浓度输灰系统。北方采用灰水比为1:1～1:2.5的高浓度输灰系统。水力除灰系统一般由以下几个系统中的几个或全部组成：卸灰装置、冲灰泵系统、灰浆泵系统、浓缩机系统、回收水系统、远距离输送动力装置、输灰管。锅炉内部除灰系统的主要设备有捞渣机、碎渣机以及喷射泵，外部除灰系统的主要设备有灰浆泵、回水泵(渣水回收泵、灰水回收泵)、浓缩池、搅拌槽或湿式搅拌机、容积泵(包括水隔离泵、铀隔离泵、柱塞泵)、箱式冲灰器等。二、气力除灰系统气力除灰是一种以空气为载体，借助某种压力（正压或负压）设备和管道系统对粉状物料进行输送的方式。燃煤电厂的除灰系统是一种比较先进、经济、环保的科学技术。气力除灰在环保、节约水资源、实现自动控制等方面与传统的水力输灰及常规机械输灰方式相比，有着无可比拟的优越性，但也存在以下不足：(1)某些设备及部件的耐磨性能难以满足工况要求，影响单纯运行的可靠性。(2)粗大的颗粒、粘滞性粉体及潮湿粉体不宜使用气力输送，输送距离和输送量受到一定的限制。气力除灰又可分为正压和负压两种系统。下引式仓泵结构1-灰斗；2-锥形阀；3-仓泵；4-冲灰压缩空气管；5-压灰空气管；6-输灰管；7-滤水管；8-压缩空气总管；9-冲洗压缩空气管；10-压灰空气门三、锅炉除渣系统燃煤发电机组的除渣系统，一般分为水力除渣和机械除渣两种。水力除渣系统的优点：对输送不同的灰渣适应性强，运行安全可靠，操作维护简便，技术成熟等特点，并且在输送过程中灰渣不会扬散，是一种传统的、成熟的灰渣输送形式。水力除渣主要存在的问题：(1)水力除渣的耗水量比较大。(2)灰渣中的氧化钙含量较高容易在灰管内结成垢物，堵塞灰管，难以清除。(3)除灰水与灰渣混合多呈碱性，其pH值超过工业“三废”的排放标准，则不允许随便从灰场向外排放。不论采取回收还是采取处理措施，都需要很高的设备投资和运行费用。与水力除渣形式相比，机械固态排渣形式有以下特点和优势：(1)机械除渣不需要水力除渣用的自流沟，地下设施（沟、管、喷嘴）简化。(2)机械除渣对渣的处理比较简单，可减少向外排放的困难，输送方便，有利于渣的综合利用。(3)机械除渣不存在冲灰水的排放回收等问题。正因为以上优势，现在新建电厂除渣形式越来越多地采用机械固态排渣设计，是现代燃煤发电机组灰渣输送的发展趋势。这种除渣方式能连续运行，消耗水量少，可根据炉渣量的多少决定链条转速，电耗低，适用于远距离输送。但炉底结构复杂，维护工作量大。炉渣→排渣槽→刮板式捞渣机→碎渣机→灰渣池→灰渣泵→灰场冲灰水第三节脱硫及脱硝技术概述燃烧产物中的粉尘和SO2、NOx等有害气体，首先对锅炉本身产生不利影响。烟气中大量的有害气体（如SO2）还会限制排烟温度，增加排烟损失，降低锅炉效率。燃煤产生的SO2、NOx在一定物化条件下形成酸雨。造成金属腐蚀和房屋建筑结构破坏；大气中的NOx，则会产生光化学烟雾，危害人体健康和动植物生长，对大气环境及生态平衡造成严重影响。一、脱硫技术烟气脱硫技术按脱硫剂及脱硫反应产物的状态可分为湿法、干法及半干法三大类。1.湿法脱硫工艺主要是以碱性溶液为脱硫剂吸收烟气中的SO2。这种工艺已有50年的历史，经过不断地改进和完善后，技术成熟，而且具有脱硫效率高(90%～98%)、机组容量大、钙硫比低、煤种适应性强、运行费用较低和副产品易回收等优点。缺点：工艺流程复杂、占地面积大、投资大，需要烟气再热装置，脱硫产物为湿态，且普遍存在腐蚀严重、运行维护费用高及造成二次污染等问题。湿法脱硫工艺是世界上应用最多的，占脱硫总装机容量的83.02%。据美国环保局(EPA)的统计资料，全美火电厂采用湿式脱硫装置中，石灰石/石灰—石膏湿法占87%;双碱法占4.1%，碳酸钠法占3.1%。目前，湿法脱硫工艺占据80%以上的烟气脱硫市场。湿法脱硫工艺主要有:石灰石/石灰-石膏法、海水法、双碱法、亚钠循环法、氧化镁法等。根据吸收塔型式不同又可分为三类:逆流喷淋塔、顺流填料塔和喷射鼓泡反应器，常用的为逆流喷淋塔型式湿法工艺。石灰石/石灰-石膏湿法烟气脱硫工艺流程图缺点：是基建投资费用高、占地多、耗水量大、脱硫副产物为湿态，且脱硫产生的废水需处理后排放。优点：技术成熟、性能可靠、脱硫效率高、脱硫剂利用率高，且以最见的石灰石作脱硫剂，其资源丰富、价格低廉，脱硫副产品石膏有较高的回收利用价值，很适合在中、高硫煤(含硫率≥1.5%)地区使用。2.干法脱硫工艺始于20世纪80年代初。优点：使用固相粉状或粒状吸收剂、吸附剂或催化剂，在无液相介入的完全干燥的状态下与反应，并在干态下处理或再生脱硫剂。脱硫产物为干态，工艺流程相对简单、投资费用低；烟气在脱硫过程中无明显降湿，利于排放后扩散；无废液等二次污染；设备不易腐蚀、不易发生结垢及堵塞。缺点：钙硫比高，反应速度慢，脱硫效率及脱硫剂利用率低；飞灰与脱硫产物相混可能影响综合利用；对干燥过程控制要求很高。方法:荷电干法吸收剂喷射脱硫法、电子束照射法、吸附法等。3.半干法脱硫工艺半干法脱硫工艺融合了湿法、干法脱硫工艺的优点，具有广阔的应用前景。它利用热烟气使Ca(OH)2吸收烟气中的SO2，在反应生成CaSO3·0.5H2O的同时进行干燥过程，使最终产物为干粉状。该工艺通常配合袋式除尘器使用，能提高10%～15%的脱硫效率。方法:喷雾干燥法、循环流化床法、增湿灰循环法、烟道喷射法等。喷雾干燥法烟气脱硫工艺流程图炉内喷钙炉后增湿活化工艺流程图循环流化床烟气脱硫工艺流程图4.脱硫工艺比较工艺石灰石/石灰-石膏湿法喷雾干燥炉内喷钙炉后增湿活化循环流化床适用煤种含硫量1.5%1%～3%2%低，中，高硫均可Ca/S比1.1～1.21.5～22.51.2左右脱硫效率90%80%～90%60%～80%85%工程投资占电厂总投资的百分数15%～20%10%～15%4%～7%5%～7%钙利用率90%50%～55%35%～40%80%运行费用高较高较低较低设备占地面积大较大小小灰渣状态湿干干干是否成熟成熟较成熟成熟较成熟透用规模及场合大型电厂高硫煤机组燃用中、低硫煤的现有中小型机组改造燃用高中低硫煤的现有中小型机组改造受场地限制新建的中小型机组二、脱硝技术简介从NOx的生成途径可以看出，降低NOx排放的主要措施有两种，一是控制燃烧过程中NOx的生成，即低NOx燃烧技术；二是对生成的NOx进行处理，即烟气脱硝技术。1.低NOx燃烧技术为了控制燃烧过程中的生成量所采取的措施原则为：（1）降低过量空气系数和氧气浓度，使煤粉在缺氧条件下燃烧；（2）降低燃烧温度，防止产生局部高温区；（3）缩短烟气在高温区的停留时间等。空气分级燃烧燃料分级燃烧烟气再循环低NOx燃烧器2.烟气脱硝技术（1）炉膛喷射法实质是向炉膛喷射还原性物质，在一定温度条件下可使已生成的还原，从而降低NOx的排放量该方法包括:喷水法、二次燃烧法(喷二次燃料即前述燃料分级燃烧)和喷氨法等。（2）烟气处理法烟气脱硝技术有气相反应法、液体吸收法、吸附法、液膜法、微生物法等。液体吸收法的脱硝效率低，净化效果差；吸附法虽然脱硝效率高，但吸附量小，设备过于庞大，再生频繁，应用也不广泛；液膜法和微生物法是两种新技术，还有待发展；脉冲电晕法可以同时脱硫脱硝，但如何实现高压脉冲电源的大功率、窄脉冲、长寿命等问题还有待解决；电子束法技术能耗高，并且有待实际工程应用检验；SNCR法（选择性非催化还原法）氨的逃逸率高，影响锅炉运行的稳定性和安全性等。目前脱硝效率高，最为成熟的技术是SCR（选择性催化还原法）技术。3.原理及流程SCR方法已成为目前国内外电站脱硝比较成熟的主流技术。但其投资和运行费用大，同时还存在NH3的泄漏等问题。SCR系统包括催化剂反应室、氨储运系统、氨喷射系统及相关的测试控制系统。SCR工艺的核心装置是脱硝反应器，水平和垂直气流的2种布置方式如图所示。在燃煤锅炉中，由于烟气中的含尘量很高，因而一般采用垂直气流方式。NoImageNoImageNoImageNoImage