干法锅炉烟气除尘脱硫一体化研究开发

我国是以煤为主要能源的   ，也是世界上煤烟污染物排放大国。目前我国共装备工业锅炉约42万台，年消费原煤12亿t，1997年我国因燃煤所排放的SO2已达2042万t，占   总排放的87%，烟尘达1124万t，占   总排放量的60%。大量燃煤排放的煤烟型污染物已经在我国形成了很大的危害，降水PH值小于5.6的区域扩大，已占国土面积的40%，而且都在我国的经济发达地区。估计2000年的SO2排放量至少在2500万t。烧煤所造成的酸雨污染已成为制约我国国民经济和社会可持续发展的一个重要影响因素。如不采取有利的治理措施，这种局面将会加速恶化。
　　80年代以来，为环境质量，   在   范围内划定烟尘控制区，有力地推动了烟尘污染治理工作。电除尘等   除尘设备比例不断增加，特别是在电力行业，烟尘排放了控制。例如：在电力行业中，1996年和1980年相比，尽管火电装机容量和燃烧煤量分别增加了3.27倍和2.8倍，但烟尘排放量却从399万t降至370万t。1997年   烟尘排放量为1873万t，比1996年减少150万t。然而，就SO2而言，由于技术与经济方面原因，目前尚未的控制，且以每年100万t的速度在递增，因此，符合我国国情的低费用烟气脱硫技术将要大力，而兼顾除尘脱硫的一体化装置研究将成为我国锅炉污染控制的一个热点。
　　目前关于脱硫除尘的方法很多，单就烟气脱硫来讲，可将目前所研究的脱硫除尘一体化装置分为干法和湿法装置。
　　干法锅炉烟气除尘脱硫一体化装置大体可分成如下几类。
　　(1)吸附过滤法　利用可循环   的固定吸附材料，除去烟气中的SO2、NOx和烟尘，水洗   。该装置一般由预除尘器、吸附塔(双塔)组成。这种装置具有很高的脱硫除尘效率，SO2去除率大于90%，净化气烟尘浓度小于10mg/m³，烟气温降少，无二次污染，可回收副产品的优点。但也有其不足之处，吸附塔入口烟气含尘要求＜145mg/Nm³，否则易堵塞和引起吸附剂中毒。阻力降允2000~3000Pa。吸附剂容量有限，需经常进行   ，比较麻烦。再者一次投资大。该方法在德国已处量达110万Nm³/h的处理装置，日本也有30万Nm³/h的装置。我国湖北松木坪电厂也已成功地应用活性炭一水洗   法处理烟道气。该装置操作条件一般为：空速0.1~1.3m/s，气体速度0.1~0.6m³/kg·h，吸附温度0~50度。
　　(2)喷雾干燥法一体化装置　炉内喷钙脱硫是一种投资很低的技术，但效率一般在30%左右。喷钙后烟气中粉尘量增加，电阻提高，增加了电除尘器的负荷。为提高脱硫率及钙的利用率，可在炉内喷钙后，电除尘之前，采用烟气喷钙增湿活化技术，对烟气喷钙及对脱硫剂进行活化，降低钙基脱硫剂的比电阻，提高收尘率及硫的转化率。这种联合脱硫除尘技术，脱硫率可达85%，且不会因过高地炉内喷钙造成换热管结垢及降低炉温。南京下关电厂的二套125MW发电机组应用了该技术。其主要技术经济指标为：钙硫比2.5，石灰石粉细度325目筛余20%，电除尘出口温度70℃，对锅炉效率影响小于0.61%，耗电量约10.4kW·h/h·MW台，该方法占地不大，适合旧电厂改造，且无废水排放。
　　(3)排烟循环流化床脱硫除尘(FGD-CFB)的联合装置　德国Lurgi公司的排烟循环硫化床脱硫除尘(FGD-CFB)的联合装置。排烟通过固体吸收剂流化床，固体吸收剂与SO2充分接触，且强烈进行传质传热。运行温度降至露点附近，仍不会在反应器壁面结垢。由此带来益处：脱硫剂的和高脱硫率。对高硫煤也能达到80%~90%脱硫率。其后接电除尘或布袋除尘器，除尘效果可以。该装置占地大，运行，投资大，运行费用适中。该装置业已应用19套，    大的为200MW发电机组。其主要技术参数为：Ca：S=1.1~1.3，排烟温度约为70℃，吸收剂平均粒径为100~120目，床重18~53kg/㎡，压降200~530Pa，气速0.25~0.4m/s。适合旧电厂改造。
　　(4)荷电干式吸收剂喷射(CDSI)除尘脱硫系统装置　   Alanco环境资源公司在90年代初研制了CDSI除尘脱硫系统。该系统由吸收剂喷射单元、吸收剂给料单元、计算机控制单元、电除尘器组成。吸收剂以高速流过喷射单元产生的高压静电电晕充电区，使吸收剂带有静电荷(通常负电荷)。吸收剂进入烟气后，由于彼此带有电荷，相互排斥，而形成均匀分布的悬浮状态。每个吸附剂表面充分暴露而接触SO2，从而脱硫效率大为提高。此外，因静电而致使亚微级粒子被吸附而形成大颗粒，其后的电除尘器将已荷电的固体吸收剂及粉尘一并除去。CDSI系统技术要求高，维护复杂，投资不大，占地少，适合旧厂改造。其主要技术经济系数：除尘率＞，脱硫率＞70%。Ca：S=1.3~1.5，粒状Ca(OH)2粒度＜50μm，脱硫时间＞2s，耗电量占发电机组的0.2%。喷射点烟尘浓度≤10g/Nm³，我国杭钢焦化热电厂上三套10万Nm³/h的装置。
　　(5)等离子体烟气除尘脱硫一体化装置　等离子体烟气除尘脱硫一体化装置也是近几年发展的装备。该装备工艺流程是：烟气→静电除尘器→热交换至烟气65~80℃→混氨→等离子体反应器→ESP或布袋。等离子体工作原理为：烟气通过脉冲放电产生的低温离子体，其中含有大量活性电子、离子、激发态粒子和光子。这些活性粒子和气体分子碰撞，从而找开气体分子键，生成一些单原子、分子和固体微粒。另一方面产生大量OH、HO2等自由基和氧化性的O3。由这些单原子、分子基和O3等组成的活性离子所引起的反应是将SO2、NOx转变成H2SO4和NHO3。注入NH3后凝成硫钱和硝钱。飞灰具有强烈催化吸收作用，可使脱硫率提高31%。作为产物收集器的除尘器布袋也能起反应器作用，SO2气体穿过石灰层，部分SO2在布袋里被除去，可提高脱硫率10%~20%。意大利ENEL公司在Marghera热电厂上了该装置，脱硫率80%，脱NOx率50%~60%，能量利用率12~14W·h/Nm³，约占电厂发电量5%左右，气体在等离子反应器中停留时间10s左右，烟气相对温度100%，NH3化学计量1：1。我国成都热电厂有30万Nm³/h的工业装置。该工艺流程简单，可回收副产物，部分降低了装置的运行费用。