明晟環(huán)保氨法脫硫:燃煤供熱鍋爐除塵脫硫設(shè)備的分析與選用
1 燃煤供熱鍋爐的兩種基本爐型
1.1 鏈條爐
鏈條爐通過爐前煤斗實現(xiàn)煤的供給,可對煤層厚度、爐排運行速率,還有進風量進行實時調(diào)整,從而實現(xiàn)對熱功率的控制。另外,燃煤種類的選擇需要參考爐膛的結(jié)構(gòu)。爐排是煤層燃燒的主要“場所”,所以爐排上的煤層不僅要保證粒度均勻,還要滿足易燃燒、不結(jié)焦等條件。鏈條爐優(yōu)點如下:成本低,不僅表現(xiàn)在造價低,還表現(xiàn)在運行成本低上;對除塵裝置要求不高;技術(shù)已經(jīng)趨于成熟,運行安全、可靠,操作也較為簡單。鏈條爐缺點如下:無法在爐內(nèi)進行脫硫;在煤種適應(yīng)性方面不盡如人意,較差;高溫燃燒過程中易產(chǎn)生NOx;熱效率較低,對負荷變化適應(yīng)性較差。
1.2 循環(huán)流化床鍋爐
近些年來,循環(huán)流化床鍋爐開始走進了人們的視野,該設(shè)備優(yōu)點如下:高效;低污染;較好的煤種適應(yīng)性;NOx生成率較低,可在爐內(nèi)進行脫硫;可在負荷狀態(tài)實現(xiàn)性能的有效調(diào)節(jié)。該設(shè)備的缺點如下:造價高;對除塵裝置要求較高;耗電量較大;不利于長時間不間斷運行;維修花費大,運行操作比較復(fù)雜。
2 除塵脫硫裝置及一體化技術(shù)
依據(jù)鍋爐煙氣中粉塵的原始排放濃度,可以將常用的除塵裝置分為旋風除塵器、多管除塵器、水膜除塵器、布袋除塵器和靜電除塵器,其中前三種適用于鏈條爐,而后兩種適用于循環(huán)流化床鍋爐。常用的脫硫裝置主要有三種,即為燃燒前脫硫裝置、燃燒中脫硫裝置和燃燒后脫硫裝置。其中燃燒前脫硫裝置采用洗選法、強磁分離法,燃燒中脫硫裝置采用爐內(nèi)噴鈣、循環(huán)流化床燃燒技術(shù),而燃燒后脫硫裝置則采用石灰石-石膏濕式脫硫的方法。
除塵脫硫一體化技術(shù)可以分為干式和濕式兩種,干式為可控*湍流傳質(zhì)除塵脫硫技術(shù),它的效果明顯,但是造價及運行成本*,不易推廣。而濕式為噴霧旋流煙氣除塵脫硫和麻石水膜除塵增效脫硫,其造價、運行成本低。
水浴高效除塵脫硫器具有較高的除塵效率和脫硫效率,分別高達93%~99%、80%~85%,是一種能夠較好滿足實際需要的除塵脫硫設(shè)備,不僅技術(shù)成熟,而且運行穩(wěn)定。
鋼制(麻石)高效除塵脫硫器具有相同的工作原理,二者都是利用某種強化氣體和堿性水發(fā)生化學(xué)反應(yīng),從而起到除塵脫硫的效果,區(qū)別在于二者所用的制作材料是不同的。該種除塵脫硫設(shè)備不僅技術(shù)成熟,而且運行穩(wěn)定,相較靜電除塵器而言,具有投資小的優(yōu)點,另外,排煙中不管是含塵量,還是含硫量都在國家現(xiàn)行《鍋爐大氣污染物排放標準》的要求之內(nèi),獲得了用戶的*認可和好評。
高溫(大約為250℃)含塵含硫煙氣以某種規(guī)定的煙速進入到除塵器的內(nèi)部,對水面形成沖擊,并激起水花,形成一定量的水霧,水滴便會與塵粒進行有效接觸,zui終煙氣中所含有的塵粒便會在慣性力的作用下被沖入水中,此時,塵粒受水表面張力黏附力的影響,質(zhì)量變大,和水滴融為一體,zui終沉降在除塵器的底部,形成泥漿,并將之定期排出。少量粒徑約為1um的塵粒有一定的幾率會隨著洗滌處理后的煙氣上升,zui終被擋水板攔截,隨水滴一起落下。為了實現(xiàn)對煙氣更為*的凈化,可以給煙氣施加一個特定的流速,使其進入到旋流式除水器中,在圓筒壁高速旋轉(zhuǎn)作用之下,煙氣中的塵粒將會被甩到筒壁上,隨著水滴進入旋流筒中的溢水槽中,經(jīng)過一定時間的沉淀之后由排污閥排出。zui后,將得到處理后的純凈煙氣,并由煙囪排出。
將含塵含硫高溫煙氣(大約為250℃)沖入預(yù)制的堿性水中,然后和激起的水花或者水霧混合在一起,此時,煙氣中所含有的CO及SO2等有害氣體便會和堿性水發(fā)生化合反應(yīng),并生成H2CO3及H2SO3溶于水中,從煙氣中脫離出來,這樣煙氣中有害氣體便得到了較好的凈化,zui終實現(xiàn)了脫硫的目的。
鋼制高效除塵脫硫器和麻石高效除塵脫硫器相比,整體投資小,但維修成本較大,通常不建議在室外布置。29~58MW中型燃煤鍋爐,由于鍋爐排煙量有所提升,導(dǎo)致設(shè)備體積龐大,即需占用較大的廠房面積,因此,也不適用。
麻石高效脫硫水浴除塵器,常見于中型燃煤鍋爐,可布置在室外,因而降低了工業(yè)廠房土建施工所需的相關(guān)費用,但多了一項灰水沉降池的施工。綜合比較,麻石高效脫硫水浴除塵器的造價略高于鋼制高效脫硫水浴除塵器,但在運行維護方面成本較低,而且服役壽命較長。
3 配置方案的確定與選擇
確定爐型和除塵脫硫裝置配置方案的過程中,一方面要考慮技術(shù)上可行,另一方面要考慮經(jīng)濟上可承受,除此之外,還要考慮節(jié)能環(huán)保的相關(guān)要求。鏈條爐是沒有辦法做到爐內(nèi)脫硫的,因此,一定要有煙氣脫硫除塵裝置的配置。循環(huán)流化床鍋爐使用過程中,通常利用石灰石進行爐內(nèi)脫硫,不需要專門為其配置相關(guān)的煙氣脫硫裝置,值得注意的事,它的煙氣中含有較高濃度的煙塵,因此,需要配置布袋除塵器或者利用靜電除塵器予以處理。
從技術(shù)角度和經(jīng)濟角度分析,初步確定三種方案:(1)鏈條爐+濕式煙氣除塵脫硫一體化設(shè)備(麻石水膜除塵增效脫硫設(shè)備);(2)循環(huán)流化床鍋爐+布袋除塵器+爐內(nèi)脫硫裝置;(3)循環(huán)流化床鍋爐+靜電除塵器+爐內(nèi)脫硫裝置。
以華北地區(qū)非產(chǎn)煤區(qū)某單臺熱功率為58MW熱水鍋爐為例,供暖期設(shè)定為4個月,煤價設(shè)定為408元/t。
從經(jīng)濟角度分析,方案1“鏈條爐+濕式煙氣除塵脫硫一體化設(shè)備”*,方案2“循環(huán)流化床鍋爐+布袋除塵器+爐內(nèi)脫硫裝置”第二,方案3“循環(huán)流化床鍋爐+靜電除塵器+爐內(nèi)脫硫裝置”zui次。
4 結(jié)語
方案1,即“鏈條爐+濕式煙氣除塵脫硫一體化設(shè)備”在經(jīng)濟方面好于其他兩種方案,但其SO2以及NOx的排放量則劣于其他兩種方案。長遠看來,循環(huán)流化床燃燒技術(shù)加設(shè)除塵裝置的配置方案有一定的應(yīng)用前景。
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