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从设计阶段合理设计脱硫电气和控制系统

进入21世纪后,我国燃煤发电厂的空气污染问题得到了一定程度的改善,二氧化硫等污染物的排放得到了明显的控制。然而,为了降低排放量和运行成本,电厂的利润也大大降低。为了更好地促进空气环境治理,提高电厂减少空气污染排放的积极性,我国出台了电价补贴措施和严格的排放控制措施。在国家政策的支持下,我国超低排放环保发展迅速,脱硫除尘系统的稳定性和经济性也成为当前关注的焦点。为了提高脱硫除尘系统的节能效果,必须从设计阶段合理设计脱硫电气和控制系统,提高电厂的经济效益。


一、电厂脱硫技术


针对火电厂环保排放技术的研究,常用的二氧化硫排放控制技术包括燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫。


(1)燃烧前脱硫


燃烧前有许多脱硫技术,相对成熟的技术是液化、加工和洗煤。其中,加工洗煤是通过微生物、氧化、重选等方法减少煤中的粉尘和硫,洗煤技术可降低煤粉尘和硫含量,用户使用煤,减少无用杂质,提高煤燃烧效率,降低运输和应用成本[1]。在洗煤加工阶段,通过物理技术净化手段更加完善,通过物理技术清除原煤中的铁矿硫、土壤等无用杂质,具有成本低、投资少、设备操作简单的优点。虽然物理技术对无机硫有很好的处理效果,但对有机硫的处理并不明显。煤有机硫的化学脱硫是通过化学反应将煤中的硫转化为化合物,提高煤中硫的去除率。


(2)燃烧过程中的脱硫


燃烧过程中脱硫,即燃煤过程中,将碱性催化剂喷入锅炉,使催化剂与炉内二氧化硫中和反应,减少燃烧后二氧化硫的排放。燃烧过程中的脱硫技术如下:一是型煤技术固硫。煤炭开采机械化水平高,煤炭含量也明显提高。与煤粉相比,锅炉中使用的型煤可以减少粉尘,结构上比粉煤差距大,粒度更均匀。因此,燃烧将更加环保节能,可以净化70%以上的有害物质。目前,我国型煤的生产工艺有很多不同的类型。二是锅炉内喷钙技术脱硫[2]。锅炉内喷钙技术脱硫效果不理想,投资少的设备可以采用这种方法脱硫,适合发展中国家。脱硫喷钙的脱硫率只有30%~40%,但如果能与催化剂结合,脱硫效率会提高到70%以上,因此该技术仍有一定的发展前景。


(3)燃烧后脱硫


燃烧后的脱硫技术是对烟气进行脱硫处理。根据脱硫过程中使用的水,烟气脱硫可分为湿法、半干法和干法。根据脱硫后副产品的处理,烟气脱硫可分为回收法和抛弃法。回收法表示氨脱硫法和排气法表示钙喷射脱硫法。


二、烟气脱硫技术


(1)制备脱硫剂


脱硫剂主要是石灰石液体,其制备和供应需要满足更多设备的应用。为了保证脱硫剂达到良好的脱硫效果,在制备脱硫剂时,必须保证90%以上的成分。石灰石的制备和系统供应应应该设计一个大容器来储存石灰石,在设计溶液箱、配套设备和给料系统时也应该综合考虑[3]。脱硫剂的制备过程如下:石灰石粉末通过旋转给料机称重后送入溶液箱,与溶液箱中的水混合形成石灰石液体。脱硫剂制备后,通过输送管道进入循环脱硫池,补充反应消耗的液体。溶液箱配有搅拌设备,定期搅拌浆液,避免脱硫剂沉淀。


(2)烟气排放系统


煤燃烧形成的烟气经风机加压处理后进入吸收塔,吸收塔与喷雾反应后进行除尘除雾处理,再进行脱硫处理,形成净烟排入大气。


(3)二氧化硫吸收和氧化装置


火力发电厂的每个锅炉都应配备二氧化硫吸收和氧化装置。该装置有一个吸收塔,上部为喷淋装置、烟气和浆液反应区,下部为搅拌器和氧化风机供氧。浆液中的Ga2SO3与氧气反应产生Ga2SO4石膏。


在脱硫过程中,应定期对吸收塔内的浆液进行密度检测,及时排出吸收塔内的高密度石膏液体,并根据监测结果补充缺失的石灰石液体,以保证吸收塔脱硫反应的效果。吸收脱硫后,烟气和除尘形成的干燥气体流入烟囱,避免对烟囱造成腐蚀。


(4)石膏脱水系统


石膏脱水系统主要包括旋流分流器、真空气泵、脱水圆盘机、脱水带式输送机等。石膏脱水的过程是:吸收塔内的石膏液体通过旋转分流器分离石膏和水,然后通过脱水圆盘机和脱水带式输送机进一步脱水,最终形成石膏粉,石膏粉通过带式输送机运输到料场或库存中保存。过滤后的液体通过水分离器进入池中循环使用。


(五)废水处理


在脱硫技术中,脱硫液长期应用,液体中的重金属和氯离子不能形成固体,排除到系统中。因此,脱硫系统中的废水应及时排出,避免石膏和石灰石浆质量的恶化。脱硫后,废水中的重金属和氯离子通过中和和絮凝分离。


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