半干式煙氣脫硫在垃圾發(fā)電廠的應(yīng)用論文
摘要：本文通過SO2對(duì)人類環(huán)境的影響，環(huán)保對(duì)垃圾發(fā)電廠的要求，講述了煙氣脫硫的三種方法，并從技術(shù)上、效率上、維護(hù)方面進(jìn)行了比較，著重對(duì)半干法煙氣脫硫系統(tǒng)在垃圾發(fā)電廠的應(yīng)用上從各個(gè)方面進(jìn)行了解析。
關(guān)鍵詞：煙氣脫硫；垃圾發(fā)電；環(huán)境
我國SO2的污染主要是由企業(yè)生產(chǎn)造成的，而發(fā)電企業(yè)產(chǎn)生的SO2污染占相當(dāng)大的比例。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的生活水平不斷提高，產(chǎn)生的生活垃圾和工業(yè)垃圾也越來越多。相應(yīng)的垃圾發(fā)電廠的焚燒量不斷增加，而由垃圾焚燒排放的SO2量也就會(huì)不斷的增加。因此，控制SO2的排放量已經(jīng)成為垃圾發(fā)電廠環(huán)保要求的硬性指標(biāo)。
目前煙氣的脫硫技術(shù)主要分為三種，主要有：濕法、干法、半干法。濕法脫硫效率高，技術(shù)成熟，但初投資高，系統(tǒng)復(fù)雜，不適用于垃圾發(fā)電廠；干法初投資少，但效率低，穩(wěn)定性不高，維護(hù)困難；半干法脫硫效率、投資和運(yùn)行費(fèi)用易于接受，且工藝穩(wěn)定，是一種值得深入研究、不斷改進(jìn)并大力推廣的脫硫技術(shù)。噴霧干燥法是20世紀(jì)80年代迅速發(fā)展起來的一種半干法脫硫工藝，是目前市場份額僅次于濕鈣法的煙氣脫硫技術(shù)，具有設(shè)備和操作簡單，可以采用碳鋼作為結(jié)構(gòu)材料，不產(chǎn)生由微量金屬元素污染的廢水等優(yōu)點(diǎn)。在垃圾發(fā)電的龍頭企業(yè)偉明集團(tuán)里，下屬各電廠均采用自主研發(fā)的半干法煙氣凈化系統(tǒng)，這套系統(tǒng)可以保證煙氣排放達(dá)到《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB18485-2001）的要求。
一、半干法煙氣脫硫原理
半干法煙氣脫硫的'反應(yīng)機(jī)理涉及傳熱、傳質(zhì)及化學(xué)反應(yīng)，主要包括：（1）反應(yīng)物SO2從主流氣體向顆粒表面的氣相傳質(zhì)；（2）顆粒表面對(duì)SO2的吸收溶解，形成HSO3和SO32-離子；（3）Ca(OH) 2顆粒在液相中溶解；（4）鈣與硫的液相反應(yīng)，亞硫酸鹽的析出；（5）液滴中水分的蒸發(fā)。對(duì)于石灰噴霧干燥，SO2吸收的總反應(yīng)為：
Ca(OH) 2 + SO2+H 2O=CaSO3·2H 2O
CaSO3·2H 2O+0.5O2=CaSO4·2H 2O
從上反應(yīng)可以看出，要控制煙氣脫硫的效果就要從石灰的顆粒度、石灰漿液的pH值、石灰漿液與煙氣的液氣比、鈣硫比、石灰漿液與煙氣的接觸時(shí)間、煙氣中的含氧量著手。
二、半干法煙氣脫硫系統(tǒng)的應(yīng)用
偉明集團(tuán)公司為了使煙氣脫硫系統(tǒng)全部國產(chǎn)化，起到垃圾發(fā)電龍頭企業(yè)的作用，投入了大量人力物力，并經(jīng)多年的實(shí)踐，自主研發(fā)了垃圾發(fā)電廠煙氣脫硫系統(tǒng)。
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石灰制漿系統(tǒng)是用于半干法煙氣凈化系統(tǒng)的石灰漿制備、儲(chǔ)存和輸送，由CaO粉末輸送系統(tǒng)、石灰粉儲(chǔ)倉、石灰粉末計(jì)量裝置、硝化槽、儲(chǔ)漿罐、石灰漿泵、閥門和管道等主要部件組成。
首先將純度大于90％的400目石灰粉由電動(dòng)葫蘆起吊到石灰粉儲(chǔ)倉頂部，經(jīng)人工解包倒入儲(chǔ)倉。在控制系統(tǒng)的控制下，石灰粉從儲(chǔ)倉進(jìn)入計(jì)量裝置，石灰粉投放量由垃圾的成分而定（5-10kg/噸垃圾），硝化槽內(nèi)工業(yè)水的計(jì)量由液位控制裝置完成，通過石灰粉和水的計(jì)量可以方便地控制石灰漿濃度，計(jì)量后的石灰粉被輸送到硝化槽進(jìn)行攪拌，攪拌均勻后的石灰漿溢流到儲(chǔ)漿罐中，再由石灰漿泵輸送到噴霧系統(tǒng)。石灰漿濃度要控制在7%-10%之間，并調(diào)整石灰漿pH值在5-6之間(可適當(dāng)加入適量的液堿來調(diào)整)。當(dāng)pH值=6時(shí)，SO2吸收效果最佳。
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噴霧系統(tǒng)是將石灰漿霧化的設(shè)備，主要由三流體石灰噴槍、管道、閥門及控制系統(tǒng)組成。
石灰漿液從儲(chǔ)漿罐出來，經(jīng)過石灰泵升壓流進(jìn)石灰漿液母管，母管壓力保持在0.6-0.8Mpa。石灰漿液進(jìn)入三流體石灰噴槍前由電動(dòng)球閥調(diào)節(jié)流量，由再循環(huán)閥調(diào)節(jié)進(jìn)入石灰噴槍漿液混合室的石灰漿液壓力（石灰漿到達(dá)混合室里的壓力保持在0.25-0.35Mpa）,同時(shí)，工業(yè)水進(jìn)入工業(yè)水混合室（工業(yè)水壓力保持在0.25-0.35Mpa），壓縮空氣分別進(jìn)入石灰噴槍的石灰漿混合室和工業(yè)水混合室（壓縮空氣壓力保持在0.45-0.55Mpa），這時(shí)在石灰混合室里的石灰漿經(jīng)過霧化盤的噴嘴，由壓縮空氣對(duì)石灰漿液進(jìn)行霧化，由反應(yīng)塔喉部垂直向上噴入中和反應(yīng)塔，噴灑壓力是由反應(yīng)塔的筒體高度、塔內(nèi)的煙氣流速來決定的，保證霧化的石灰漿液在中和塔內(nèi)停留時(shí)間在1.5秒左右，這樣才能保證反應(yīng)劑與煙氣中的SO2充分反應(yīng)。石灰噴槍在噴灑過程中要經(jīng)常檢查噴頭流量計(jì)的流量讀數(shù)，如石灰漿流量小于0.8m3/h時(shí)，可判斷為噴嘴堵塞，要及時(shí)更換備用石灰噴槍，以保證石灰漿液的正常噴灑。
（三）中和反應(yīng)塔
中和反應(yīng)塔是垃圾焚燒尾氣除酸脫硫的設(shè)備，主要由反應(yīng)塔本體、連接橋、旋風(fēng)分離器、返料器、旋轉(zhuǎn)排灰閥等組成。
煙氣從煙道進(jìn)入中和反應(yīng)塔底部，經(jīng)過煙道和中和反應(yīng)塔本體的錐體交接部分（喉口），在喉口設(shè)置三流體石灰噴槍，霧化的石灰漿由此噴入，由于喉部截面積縮小，流體的速度增加，產(chǎn)生高度紊流及氣、液的混合，氣體中所夾帶的粉塵混入液滴之中，流體通過喉部后，速度降低，便于酸性氣體與石灰漿充分反應(yīng)。反應(yīng)后的氣體經(jīng)過連接橋在經(jīng)旋風(fēng)分離器作用由頂部排出后進(jìn)入布袋除塵器，而粉塵則進(jìn)入旋風(fēng)分離器下的返料器回到中和反應(yīng)塔循環(huán)利用，通過物料在中和塔內(nèi)的內(nèi)循環(huán)和高倍率的外循環(huán)（物料循環(huán)次數(shù)約在30-100次），使得吸收劑與SO2等酸性氣體間的傳質(zhì)交換強(qiáng)烈，吸收劑內(nèi)的傳質(zhì)過程強(qiáng)烈，固體物料在中和塔內(nèi)的停留時(shí)間達(dá)30-60分鐘，且運(yùn)行溫度可降至露點(diǎn)附近，從而大大提高了吸收劑的利用率和脫硫率。同時(shí)噴入中和塔內(nèi)的水分在高溫下蒸發(fā)，降低了煙氣溫度，使反應(yīng)劑與煙氣中的酸性氣體發(fā)生的反應(yīng)更加劇烈，提高了煙氣凈化效率，另一方面，也可以使煙氣進(jìn)入布袋除塵器時(shí)的溫度控制在許可范圍之內(nèi)。在較低的Ca/S比（Ca/S=1.1—1.5）情況下，脫硫率可大于85%。最終反應(yīng)物由中和塔底部和返料器上部排出。
三、煙氣脫硫系統(tǒng)達(dá)到的指標(biāo)
在整個(gè)煙氣凈化系統(tǒng)運(yùn)行過程中，不但對(duì)煙氣中的SO2去除率可以達(dá)到85%以上，同時(shí)，還可以把煙氣溫度從中和反應(yīng)塔入口的200-250℃降至出口的150-190℃，完全達(dá)到了布袋除塵器入口溫度的要求，保證了布袋的安全運(yùn)行。而且對(duì)HCI和HF的去除率在98%以上，粉塵去除率達(dá)到99%，完全達(dá)到了GB18485—2001的排放標(biāo)準(zhǔn)。
通過以上的數(shù)據(jù)，證明了半干式脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合理性，更加說明整套系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中的發(fā)展前景，是完全可以信賴的全部國產(chǎn)化的煙氣凈化設(shè)備。
參考文獻(xiàn)：
[1]《生活垃圾焚燒處理工程技術(shù)規(guī)范》CJJ90-20022007年10月
[2]電廠煙氣脫硫設(shè)備及運(yùn)行中國電力出版社出版 2007年7月
[3]生活垃圾焚燒技術(shù) 化學(xué)工業(yè)出版社、環(huán)境科學(xué)與工程出版中心出版發(fā)行 2000年8月
[4]偉明煙氣凈化系統(tǒng)使用說明
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