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锅炉节能减排

2014年国务院办公厅颁发的《关于印发2014-2015年节能减排低碳发展行动方案的通知》(国办发〔201423)、七部委制定的《燃煤锅炉节能环保综合提升工程实施方案》(发改环资〔20142451)201611日起新修订的《中华人民共和国大气污染防治法》,到201671日起《锅炉大气污染物排放标准》(GB13271—2014)要求所有燃煤锅炉执行新的排放标准的法律法规,国家要求全面整治燃煤小锅炉,加快重点行业脱硫脱硝、除尘改造工程建设。各地也不断推进环境基础设施建设,以环保为抓手淘汰落后产能、促进经济发展转型和结构调整。另外,锅炉节能是一种技术,它可以提高锅炉的热效率,能够使锅炉的热效率达到70%-80%,可以节煤10%-15%。锅炉节能是通过锅炉信息化节能控制系统对锅炉设备中的引风机、鼓风机、炉排、水泵等部分自动化控制,从而实现强化燃烧,充分燃烧甚至完全燃烧。下面让我们了解锅炉节能减排你应该知道的那些事!

 

一什么是锅炉?具体的定义是什么?

 

锅炉是一种能量转换设备,向锅炉输入的能量有燃料中的化学能、电能,锅炉输出具有一定热能的蒸汽、高温水或有机热载体。锅炉包括锅和炉两大部分。锅炉中产生的热水或蒸汽可直接为工业生产和人民生活提供所需热能,也可通过蒸汽动力装置转换为机械能,或再通过发电机将机械能转换为电能。提供热水的锅炉称为热水锅炉,主要用于生活,工业生产中也有少量应用。产生蒸汽的锅炉称为蒸汽锅炉,常简称为锅炉,多用于火电站、船舶、机车和工矿企业。

 

在《特种设备安全法》中,对锅炉的定义是利用各种燃料、电或者其他能源,将所盛装的液体加热到一定的参数,并对外输出热能的设备。其范围规定为容积大于或者等于30L的承压蒸汽锅炉;出口水压大于或者等于0.1MPa(表压),且额定功率大于或者等于0.1Mw的承压热水锅炉;有机载体锅炉。

 

二锅炉节能又是什么?其基本原理是怎样的?

 

锅炉节能是一种技术。它可以提高锅炉的热效率,能够使锅炉的热效率达到70%-80%,可以节煤10%-15%。锅炉节能是通过锅炉信息化节能控制系统对锅炉设备中的引风机、鼓风机、炉排、水泵等部分自动化控制,从而达到提高锅炉热效率效果。

 

在锅炉控制柜中加装可编程序控制器。将压力给定值和水位给定值根据用户要求提前写入可编程序控制器,由压力传感器和水位传感器检测到的信号回馈给可编程序控制器后,进行运算、比较,然后输出频率信号,合理控制各个电机的转速,达到引风、鼓风、炉排、水泵电机的同步调节,进而达到输出恒定的气压值并节约能源的目的。

 

锅炉节能的基本原理是把高新材料技术、燃烧技术和锅炉综合技术有机结合在一起,通过一系列物理、化学变化,使燃烧煤达到强化燃烧,充分燃烧,完全燃烧的一种全新的燃烧方式。这一技术已经得到了国家和用户的认可。

 

三锅炉节能都有哪些技术?

 

1、加装燃油锅炉节能器。

 

2、安装冷凝型燃气锅炉节能器。

 

3、采用冷凝式余热回收锅炉技术。

 

4、锅炉尾部采用热管余热回收技术。

 

5、采用防垢、除垢技术。

 

6、采用燃料添加剂技术。

 

7、采用新燃料,用清洁可再生的能源替代。

 

8、采用富氧燃烧技术。

 

9、采用旋流燃烧锅炉技术。

 

10、采用空气源热泵热水机组替换技术。

 

11、燃煤锅炉改zhuang成燃油()锅炉。

 

当然上面说的这么多的技术都是要建立在拥有对锅炉信息化监控系统的基础上的。只是拥有了锅炉信息化监控系统才能够更好的发挥这一系列锅炉节能技术的价值。

 

四锅炉节能的八大方案

 

1、蒸汽的有效利用



蒸汽是锅炉的产品,应严格按计划使用。在有多台锅炉的锅炉房,每台锅炉负荷(供汽量)的分配应按机组总效率最高的原则分配。锅炉负荷先由效率高的锅炉承担,至满负荷后,再由效率低的锅炉承担负荷。

 

1)为有效利用蒸汽,在各种情况下均不应将高压蒸汽白白地膨胀为低压蒸汽而未得到功的利用。

 

2)加装排污扩容器或换热器回收利用锅炉排污,并控制其排污量在5%以下,最佳为2%

 

3)利用扩容器回收疏水器的热量,保持疏水器正常工作。

 

4)疏水器里的蒸汽凝结水,水质好,是优质锅炉给水,回收后可节省水处理费用。

 

5)防止各种管道、阀门漏汽漏水,总泄量不超过23%

 

6)回收各种余热和废热。

 

2、管道保温

 

蒸汽管道、热水管道及各种用热设备都会向周围的空气散失热量,另外为了安全的目的,必须对输汽、水管道进行保温处理。

 

保温用绝热材料应符合以下要求:

 

1)导热系数低、绝热性能好。导热系数λ<0.12千卡/..

 

2)管内介质达到最高温度时,性能仍较稳定,而且机械性能良好,一般抗压强度不低于3公斤/厘米2

 

3)当热介质温度大于120℃时,保温材料不应含有有机物和可燃物。只有当介质温度在80℃以下时,保温材料内可含有有机物。

 

4)保温材料要求吸湿性小,对管壁无腐蚀,易于制造成型,便于安装。

符合上述要求的保温材料有膨胀珍珠岩、碱玻璃纤维、泡沫塑料、石棉和矿渣棉等。

 

保温层的厚度一般按以下原则确定:

 

1)保证管道的热损失在规定值以下。

 

2)保温层表面温度不超过5560℃。

 

3)保温层的经济厚度为应使保温层的费用及热损失折合为燃料费用之和最小。

 

为减少蒸汽管道的散热损失,应尽可能采用小的管径,并缩短输送距离,同时应使其压降较小。在输送蒸汽前将汽压降低到最低必须的数值。如压降较大,则应利用其作功。对于动力装置,应采用高温高压蒸汽。对供热设备和管道进行良好的保温是重要的节能措施。

 

3、热水供暖

 

除了生产工艺必须使用蒸汽以外,对于供暖、通风和热水供应等应采用热水供热。其主要优点是:

 

1)热水供暖可以节约大量燃料(相比于蒸汽),约2040%。因为它没有凝结水和二次蒸发损失。其次,热水供暖管道散热损失小。蒸汽供暖管道漏汽损失较大。蒸汽锅炉需要连续和定期排污,而热水锅炉只需少量的定期排污。最后,热水供暖可根据室外环境温度的变化,灵活地对热水进行质量调节,达到既节约燃料又保证供热质量的要求。

 

2)高温热水供暖系统的维修费用比蒸汽供暖低。实践证明,热水供暖系统维修费用只是蒸汽供暖系统的1/3,维修人员可相应地减少一半。

 

3)热水供暖热半径大,可达几十公里,而蒸汽供暖受管道阻力损失限制,一般仅为23公里。

 

4)高温水供暖适合于区域性供热事业的发展。而采用区域性集中供热不仅可以节约大量燃料,又可减少锅炉对大气环境的污染。

 

热水采暖的缺点是外部管网的投资比蒸汽供暖要大,尤其是供水和回水的温差较少时更为显著。热水采暖循环泵的容量大,消耗电能多,增加了运行费用。由于水的比重大,对于地形高度差大的地区以及高层建筑中会产生相当大的重位压差,给系统设计和运行带来了很大的复杂性。但是从全面衡量,热水供暖经济效益显著,因此,应大力发展热水供暖,在区域锅炉房安装高效率大容量的热水锅炉。

 

4、区域锅炉房集中供热

 

我国供热系统基本上是采用小锅炉分散供热的方式,锅炉效率低、能源利用率差、环境污染严重,而采用具有规模和场地的选择比较灵活、以及不定因素少、投资少、建设周期短、能较快发挥投资效益的区域锅炉房集中供热可节省燃料,提高能源的利用率。区域锅炉房集中供热就是用高效率大容量锅炉代替分散小锅炉的一种集中供热方式。集中供热就是由一个大型的热源通过热力管网向一个或几个较大区域或工业企业供热的方式。它由热源、热网和热用户组成。

 

集中供热的热效率由锅炉、管道和热网三部分效率组成。由于锅炉热效率提高所获得的效益足以补尝热网系统输送热量所产生的损失时,就开始节省燃料。区域锅炉房节能的关键是要采用高效率的锅炉代替分散低效率的小锅炉,因此,区域锅炉房的容量不能太小,至少应有容量不少于10t/h两台,即供热量应在50GJ/h以上,相应的供暖面积应在20万平方米以上。

 

5、热电联产

 

凝汽式发电厂的主要热损失是汽轮排汽的热量在凝汽器中被冷却水带走,无法加以利用,这部分热损失通常占40%—60%,因而使凝汽式电厂的效率不高。如果采用热电联产方式,将汽轮机的排汽或抽汽用于供热,可大大减少汽轮机的排汽损失,同时用高效率大容量的锅炉代替低效率小锅炉,可使能源利用率大大提高,因此能取得很大的经济效益。可采用建设大型热电厂、凝汽式电厂改造供热及企业自备中小型热电厂等热电联产方式。

 

在工业集中的地区可以建设大型热电厂,在采暖热负荷大的北方大中城市可以建设供暖热电厂,在供暖季节按热电联产运行,在非供暖季节按凝汽方式运行。对有凝汽式机组,可采用冷凝器低真空运行或在汽轮机高低压缸连通管上打孔抽汽的办法供热,可取得显著的节能效果。

 

对于不具备由中心热电厂供热的大中型企业,当具有连续稳定的用汽量在20t/h以上时,一般均有建立自备热电厂的条件。这类企业可以选择20t/h次中压锅炉式或35t/h中压及次高压锅炉,1.5MW3MW背压式汽轮发电机组,建立以供热为主,发电为辅的自备热电厂,可取得很大的经济效益。与分散的小型工业锅炉相比,由于锅炉热效率提高,热电联产的燃料消耗与小型锅炉相当。在同样的供热条件下,利用热电联产,可获得额外的电能。

 


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6、裕压发电

 

在印染、纺织、制糖、造纸、化肥、化工等许多行业,大量需要工艺用汽,但所需压力不高,一般小于3×105Pa,而热源供汽,包括自备锅炉供汽或热电厂供汽,其压力较高,多在13×105Pa以上,因此在供汽与用汽设备之间存在一定的压差,利用这一压差发电的方式叫裕压发电。它是将热源供给的蒸汽先进入背压汽轮机发电,再将其排汽供用热设备使用,这样可使热能得充分利用,因而提高了能源利用率。

 

裕压发电,具有如下一些优点:

 

1)背压发电效率高,能耗低,可大量节省燃料。

 

2)背压机组设备简单,投资少,建设快。裕压发电的投资一般可在三年内回收,建设周期大约为一年左右,因而能较快地取得经济效益。

 

3)裕压发电成本低,经济效益显著,裕压发电成本略低于电力系统发电成本,如将裕压电供本企业使用,则与电网供电价格相比,便宜得多,能为企业取得较大的经济效益。

 

4)在供电紧张地区,可增加供电的可靠性,对保证企业正常生产有很大意义。

5)裕压发电运行和管理简便可靠,而且不需要大量冷却水源。

 

7、热管换热器回收锅炉烟道余热

 

热管是一种高效传热元件,由热管组成的换热器体积小、重量轻、传热功率大,流动阻力小等许多优点。热管换热器属于热流体互不接触的表面式换热器,作为工业锅炉的尾部受热面,可充分利用锅炉的排烟余热,提高锅炉效率,节约能源。可用作为热管空气预热器、热管式省煤器和热管式热水器。热管式空气预热器用来加热燃烧用的空气,不仅可以降低排烟损失,而且采用热空气可大大加强燃烧,能有效地降低灰渣含炭量和化学不完全燃烧损失,因此可大大提高工业锅炉效率。热管省煤器用来加热锅炉给水,热管热水器用来加热生产和生活用的热水,都可以提高能源的利用率,应用也很普遍。

 

8、蒸汽蓄热器

 

蒸汽蓄热器是利用水的蓄热能力把热能储存起来的一种装置,它是由蓄热器本体和控制蒸汽进出自动调节阀两个主要部分组成的。蓄热器的原理是以热水为介质来储存热能的压力容器。在用气负荷有波动的情况下,利用蓄热器充热和放热作用,调节负荷需要,保持锅炉稳定运行,达到节约燃料,提高锅炉效率的目的。

 

当蒸汽使用量不大时,将剩余蒸汽以通过喷嘴进入容器,使蓄热器内的水温和压力逐渐上升,直到额定压力下的饱和温度,完成热能的储存。当蒸汽使用量增大时,就由蓄热器供汽,蓄热器内的压力就下降。蓄热器的工作压力受锅炉压力的限制,当锅炉额定压力与汽压有很大的压差时,蓄热器单位容积所产生的蒸汽量就多,使用蓄热器的经济效益就高。在采用蓄热器时,宜选用工作压力较高的锅炉,用汽部门按不同压力分类,分别配置蒸汽管路,以提高蓄热器工作的经济性。

 

工业锅炉的节能有系统节能、软件节能与硬件节能相结合等措施。我们要有效地利用蒸汽,回收和利用余热蒸汽。对各种管道进行保温,利用热管换热器、蒸汽蓄热器等装置进行节能。采用热水锅炉供暖、区域锅炉房集中供热、热电联产和裕压发电等方式提高能源的利用率,可取得很大的经济效益。这里只是简单介绍一些基本和常见的节能措施,还有很多节能措施等待我们去研究和利用。只要真正重视能源的节约和合理利用,采取各种有效措施,就可不断地提高工业锅炉的能源利用率,使有限的能源,发挥更大的作用,为国民经济的发展奠定坚实的物质基础。

 

五锅炉烟气脱硫脱硝技术


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脱硫技术

 

目前烟气脱硫技术种类达几十种,按脱硫过程是否加水和脱硫产物的干湿形态,烟气脱硫分为:湿法、半干法、干法三大类脱硫工艺。湿法脱硫技术较为成熟,效率高,操作简单。

 

一、湿法烟气脱硫技术

 

优点:湿法烟气脱硫技术为气液反应,反应速度快,脱硫效率高,一般均高于90%,技术成熟,适用面广。湿法脱硫技术比较成熟,生产运行安全可靠,在众多的脱硫技术中,始终占据主导地位,占脱硫总装机容量的80%以上。

 

缺点:生成物是液体或淤渣,较难处理,设备腐蚀性严重,洗涤后烟气需再热,能耗高,占地面积大,投资和运行费用高。系统复杂、设备庞大、耗水量大、一次性投资高,一般适用于大型电厂。

 

分类:常用的湿法烟气脱硫技术有石灰石-石膏法、间接的石灰石-石膏法、柠檬吸收法等。

 

A石灰石/石灰-石膏法:

 

原理:是利用石灰石或石灰浆液吸收烟气中的SO2,生成亚硫酸钙,经分离的亚硫酸钙(CaSO3)可以抛弃,也可以氧化为硫酸钙(CaSO4),以石膏形式回收。是目前世界上技术最成熟、运行状况最稳定的脱硫工艺,脱硫效率达到90%以上。

 

目前传统的石灰石/石灰石膏法烟气脱硫工艺在现在的中国市场应用是比较广泛的,其采用钙基脱硫剂吸收二氧化硫后生成的亚硫酸钙、硫酸钙,由于其溶解度较小,极易在脱硫塔内及管道内形成结垢、堵塞现象。对比石灰石法脱硫技术,双碱法烟气脱硫技术则克服了石灰石石灰法容易结垢的缺点。

 

B间接石灰石-石膏法:

 

常见的间接石灰石-石膏法有:钠碱双碱法、碱性硫酸铝法和稀硫酸吸收法等。原理:钠碱、碱性氧化铝(Al2O3&dot;nH2O)或稀硫酸(H2SO4)吸收SO2,生成的吸收液与石灰石反应而得以再生,并生成石膏。该法操作简单,二次污染少,无结垢和堵塞问题,脱硫效率高,但是生成的石膏产品质量较差。

 

C柠檬吸收法:

 

原理:柠檬酸(H3C6H5O7&dot;H2O)溶液具有较好的缓冲性能,当SO2气体通过柠檬酸盐液体时,烟气中的SO2与水中H发生反应生成H2SO3络合物,SO2吸收率在99%以上。这种方法仅适于低浓度SO2烟气,而不适于高浓度SO2气体吸收,应用范围比较窄。

 

另外,还有海水脱硫法、磷铵复肥法、液相催化法等湿法烟气脱硫技术。


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二、干法烟气脱硫技术

 

优点:干法烟气脱硫技术为气同反应,相对于湿法脱硫系统来说,设备简单,占地面积小、投资和运行费用较低、操作方便、能耗低、生成物便于处置、无污水处理系统等。

 

缺点:但反应速度慢,脱硫率低,先进的可达60-80%。但目前此种方法脱硫效率较低,吸收剂利用率低,磨损、结垢现象比较严重,在设备维护方面难度较大,设备运行的稳定性、可靠性不高,且寿命较短,限制了此种方法的应用。

 

分类:常用的干法烟气脱硫技术有活性碳吸附法、电子束辐射法、荷电干式吸收剂喷射法、金属氧化物脱硫法等。

 

典型的干法脱硫系统是将脱硫剂(如石灰石、白云石或消石灰)直接喷入炉内。以石灰石为例,在高温下煅烧时,脱硫剂煅烧后形成多孔的氧化钙颗粒,它和烟气中的SO2反应生成硫酸钙,达到脱硫的目的。

 

干法烟气脱硫技术在钢铁行业中已经有应用于于大型转炉和高炉的例子,对于中小型高炉该方法则不太适用。干法脱硫技术的优点是工艺过程简单,无污水、污酸处理问题,能耗低,特别是净化后烟气温度较高,有利于烟囱排气扩散,不会产生白烟现象,净化后的烟气不需要二次加热,腐蚀性小;其缺点是脱硫效率较低,设备庞大、投资大、占地面积大,操作技术要求高。常见的干法脱硫技术有。

 

A活性碳吸附法:

 

原理:SO2被活性碳吸附并被催化氧化为三氧化硫(SO3),再与水反应生成H2SO4,饱和后的活性碳可通过水洗或加热再生,同时生成稀H2SO4或高浓度SO2。可获得副产品H2SO4,液态SO2和单质硫,即可以有效地控制SO2的排放,又可以回收硫资源。该技术经西安交通大学对活性炭进行了*,开发出成本低、选择吸附性能强的ZL30ZIA0,进一步完善了活性炭的工艺,使烟气中SO2吸附率达到95.8%,达到国家排放标准。

 

B电子束辐射法:

 

原理:用高能电子束照射烟气,生成大量的活性物质,将烟气中的SO2和氮氧化物氧化为SO3和二氧化氮(NO2),一步生成H2SO4和硝酸(NaNO3),并被氨(NH3)或石灰石(CaCO3)吸收剂吸收。

 

C荷电干式吸收剂喷射脱硫法(CD.SI)

 

原理: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,当吸收剂被喷射到烟气流中,吸收剂因带同种电荷而互相排斥,表面充分暴露,使脱硫效率大幅度提高。此方法为干法处理,无设备污染及结垢现象,不产生废水废渣,副产品还可以作为肥料使用,无二次污染物产生,脱硫率大于90%,而且设备单,适应性比较广泛。但是此方法脱硫靠电子束加速器产生高能电子;对于一般的大型企业来说,需大功率的电子*,对人体有害,故还需要防辐射屏蔽,所以运行和维护要求高。四川成都热电厂建成一套电子脱硫装置,烟中SO2的脱硫达到国家排放标准。

 

D金属氧化物脱硫法:

 

原理:根据SO2是一种比较活泼的气体的特性,氧化锰(MnO)、氧化锌(ZnO)、氧化铁(Fe3O4)、氧化铜(CuO)等氧化物对SO2具有较强的吸附性,在常温或低温下,金属氧化物对SO2起吸附作用,高温情况下,金属氧化物与SO2发生化学反应,生成金属盐。然后对吸附物和金属盐通过热分解法、洗涤法等使氧化物再生。这是一种干法脱硫方法,虽然没有污水、废酸,不造成污染。

 

但是此方法也没有得到推广,主要是因为脱硫效率比较低,设备庞大,投资比较大,操作要求较高,成本高。该技术的关键是开发新的吸附剂。

 

以上几种SO2烟气治理技术目前应用比较广泛的,虽然脱硫率比较高,但是工艺复杂,运行费用高,防污不彻底,造成二次污染等不足,与我国实现经济和环境和谐发展的大方针不相适应,故有必要对新的脱硫技术进行探索和研究。

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三、半干法烟气脱硫技术

 

半干法脱硫包括喷雾干燥法脱硫、半干半湿法脱硫、粉末一颗粒喷动床脱硫、烟道喷射脱硫等。

 

A喷雾干燥法:

 

喷雾干燥脱硫方法是利用机械或气流的力量将吸收剂分散成极细小的雾状液滴,雾状液滴与烟气形成比较大的接触表面积,在气液两相之间发生的一种热量交换、质量传递和化学反应的脱硫方法。一般用的吸收剂是碱液、石灰乳、石灰石浆液等,目前绝大多数装置都使用石灰乳作为吸收剂。一般情况下,此种方法的脱硫率65%85%。其优点:脱硫是在气、液、固三相状态下进行,工艺设备简单,生成物为干态的CaSOCaSO,易处理,没有严重的设备腐蚀和堵塞情况,耗水也比较少。缺点:自动化要求比较高,吸收剂的用量难以控制,吸收效率不是很高。所以,选择开发合理的吸收剂是解决此方法面临的新难题。

B半干半湿法:

 

半干半湿法是介于湿法和干法之间的一种脱硫方法,其脱硫效率和脱硫剂利用率等参数也介于两者之间,该方法主要适用于中小锅炉的烟气治理。这种技术的特点是:投资少、运行费用低,脱硫率虽低于湿法脱硫技术,但仍可达到70%tn,并且腐蚀性小、占地面积少,工艺可靠。工业中常用的半干半湿法脱硫系统与湿法脱硫系统相比,省去了制浆系统,将湿法脱硫系统中的喷入Ca(OH):水溶液改为喷入CaOCa(OH):粉末和水雾。与干法脱硫系统相比,克服了炉内喷钙法SO2CaO反应效率低、反应时间长的缺点,提高了脱硫剂的利用率,且工艺简单,有很好的发展前景。

 

C粉末一颗粒喷动床半千法烟气脱硫法:

 

技术原理:含SO2的烟气经过预热器进入粉粒喷动床,脱硫剂制成粉末状预先与水混合,以浆料形式从喷动床的顶部连续喷人床内,与喷动粒子充分混合,借助于和热烟气的接触,脱硫与干燥同时进行。脱硫反应后的产物以干态粉末形式从分离器中吹出。这种脱硫技术应用石灰石或消石灰做脱硫剂。具有很高的脱硫率及脱硫剂利用率,而且对环境的影响很小。但进气温度、床内相对湿度、反应温度之间有严格的要求,在浆料的含湿量和反应温度控制不当时,会有脱硫剂粘壁现象发生。

 

D烟道喷射半干法烟气脱硫:

 

该方法利用锅炉与除尘器之间的烟道作为反应器进行脱硫,不需要另外加吸收容器,使工艺投资大大降低,操作简单,需场地较小,适合于在我国开发应用。半干法烟道喷射烟气脱硫即往烟道中喷人吸收剂浆液,浆滴边蒸发边反应,反应产物以干态粉末出烟道。

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四、新兴的烟气脱硫方法

 

最近几年,科技突飞猛进,环境问题已提升到法律高度。我国的科技工作者研制出了一些新的脱硫技术,但大多还处于试验阶段,有待于进一步的工业应用验证。

 

1、硫化碱脱硫法

 

Outokumpu公司开发研制的硫化碱脱硫法主要利用工业级硫化纳作为原料来吸收SO2工业烟气,产品以生成硫磺为目的。反应过程相当复杂,有Na2SO4Na2SO3Na2S203SNa2Sx等物质生成,由生成物可以看出过程耗能较高,而且副产品价值低,华南理工大学的石林经过研究表明过程中的各种硫的化合物含量随反应条件的改变而改变,将溶液pH值控制在5.5—6.5之间,加入少量起氧化作用的添加剂TFS,则产品主要生成Na2S203,过滤、蒸发可得到附加值高的5H0&dot;Na2S203,而且脱硫率高达97%,反应过程为:SO2+Na2S=Na2S203+S。此种脱硫新技术已通过中试,正在推广应用。

 

2、膜吸收法

 

以有机高分子膜为代表的膜分离技术是近几年研究出的一种气体分离新技术,已得到广泛的应用,尤其在水的净化和处理方面。中科院大连物化所的金美等研究员创造性地利用膜来吸收脱出SO2气体,效果比较显著,脱硫率达90%。过程是:他们利用聚丙烯中空纤维膜吸收器,以NaOH溶液为吸收液,脱除SO2气体,其特点是利用多孔膜将气体SO2气体和NaOH吸收液分开,SO2气体通过多孔膜中的孔道到达气液相界面处,SO2NaOH迅速反应,达到脱硫的目的。此法是膜分离技术与吸收技术相结合的一种新技术,能耗低,操作简单,投资少。

 

3、微生物脱硫技术

 

根据微生物参与硫循环的各个过程,并获得能量这一特点,利用微生物进行烟气脱硫,其机理为:在有氧条件下,通过脱硫细菌的间接氧化作用,将烟气中的SO2氧化成硫酸,细菌从中获取能量。

 

生物法脱硫与传统的化学和物理脱硫相比,基本没有高温、高压、催化剂等外在条件,均为常温常压下操作,而且工艺流程简单,无二次污染。国外曾以地热发电站每天脱除5t量的HS为基础;计算微生物脱硫的总费用是常规湿法50%。无论对于有机硫还是无机硫,一经燃烧均可生成被微生物间接利用的无机硫SO2,因此,发展微生物烟气脱硫技术,很具有潜力。四川大学的王安等人在实验室条件下,选用氧化亚铁杆菌进行脱硫研究,在较低的液气比下,脱硫率达98%

 

4、烟气脱硫技术发展趋势

 

目前已有的各种技术都有自己的优势和缺陷,具体应用时要具体分析,从投资、运行、环保等各方面综合考虑来选择一种适合的脱硫技术。随着科技的发展,某一项新技术韵产生都会涉及到很多不同的学科,因此,留意其他学科的最新进展与研究成果,并把它们应用到烟气脱硫技术中是开发新型烟气脱硫技术的重要途径,例如微生物脱硫、电子束法脱硫等脱硫新技术,由于他们各自独特的特点都将会有很大的发展空间。随着人们对环境治理的日益重视和工业烟气排放量的不断增加,投资和运行费用少、脱硫效率高、脱硫剂利用率高、污染少、无二次污染的脱硫技术必将成为今后烟气脱硫技术发展的主要趋势。

 

各种各样的烟气脱硫技术在脱除SO2的过程中取得了一定的经济、社会和环保效益,但是还存在一些不足,随着生物技术及高新技术的不断发展,电子束脱硫技术和生物脱硫等一系列高新、适用性强的脱硫技术将会代替传统的脱硫方法。

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脱硝技术

 

常见的脱硝技术中,根据氮氧化物的形成机理,降氮减排的技术措施可以分为两大类:

 

一类是从源头上治理。控制煅烧中生成NOx。其技术措施:①采用低氮燃烧器;②分解炉和管道内的分段燃烧,控制燃烧温度;③改变配料方案,采用矿化剂,降低熟料烧成温度。

 

另一类是从末端治理。控制烟气中排放的NOx,其技术措施:①分级燃烧+SNCR”,国内已有试点;②选择性非催化还原法(SNCR),国内已有试点;③选择性催化还原法(SCR),目前欧洲只有三条线实验;③SNCR/SCR联合脱硝技术,国内水泥脱硝还没有成功经验;④生物脱硝技术(正处于研发阶段)

 

国内的脱硝技术,尚属探索示范阶段,还未进行科学总结。各种设计工艺技术路线和装备设施是否科学合理、运行是否可靠?脱硝效率、运行成本、能耗、二次污染物排放有多少等都将经受实践的检验。

 

脱硝技术具体可以分为:

 

燃烧前脱硝:

 

加氢脱硝

 

洗选燃烧中脱硝:

 

1)低温燃烧

 

2)低氧燃烧

 

3)FBC燃烧技术

 

4)采用低NOx燃烧器

 

5)煤粉浓淡分离

 

6)烟气再循环技术

 

燃烧后脱硝:

 

1)选择性非催化还原脱硝(SNCR)

 

2)选择性催化还原脱硝(SCR)

 

3)活性炭吸附


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4)电子束脱硝技术

 

其中SNCR脱硝效率在大型燃煤机组中可达25%40%,对小型机组可达80%。由于该法受锅炉结构尺寸影响很大,多用作低氮燃烧技术的补充处理手段。其工程造价低、布置简易、占地面积小,适合老厂改造,新厂可以根据锅炉设计配合使用。

 

而选择性催化还原技术(SCR)是目前最成熟的烟气脱硝技术,它是一种炉后脱硝方法,最早由日本于20世纪60~70年代后期完成商业运行,是利用还原剂(NH3,尿素)在金属催化剂作用下,选择性地与NOx反应生成N2H2O,而不是被O2氧化,故称为选择性。目前世界上流行的SCR工艺主要分为氨法SCR和尿素法SCR2种。此2种方法都是利用氨对NOx的还原功能,在催化剂的作用下将NOx(主要是NO)还原为对大气没有多少影响的N2和水,还原剂为NH3

 

目前,在SCR中使用的催化剂大多以TiO2为载体,以V2O5V2O5-WO3V2O5-MoO3为活性成分,制成蜂窝式、板式或波纹式三种类型。应用于烟气脱硝中的SCR催化剂可分为高温催化剂(345℃~590)、中温催化剂(260℃~380)和低温催化剂(80℃~300),不同的催化剂适宜的反应温度不同。如果反应温度偏低,催化剂的活性会降低,导致脱硝效率下降,且如果催化剂持续在低温下运行会使催化剂发生永久性损坏;如果反应温度过高,NH3容易被氧化,NOx生成量增加,还会引起催化剂材料的相变,使催化剂的活性退化。目前,国内外SCR系统大多采用高温催化剂,反应温度区间为315℃~400℃。该方法在实际应用中的优缺点如下:

 

优点:该法脱硝效率高,价格相对低廉,目前广泛应用在国内外工程中,成为电站烟气脱硝的主流技术。

 

缺点:燃料中含有硫分,燃烧过程中可生成一定量的SO3。添加催化剂后,在有氧条件下,SO3的生成量大幅增加,并与过量的NH3生成NH4HSO4NH4HSO4具有腐蚀性和粘性,可导致尾部烟道设备损坏。虽然SO3的生成量有限,但其造成的影响不可低估。另外,催化剂中毒现象也不容忽视。


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锅炉企业脱硫脱硝技术应用

 

锅炉企业的脱硫脱硝技术,在国内现有锅炉生产厂家中多以煤或煤气作为燃烧介质,对于燃煤锅炉,国内应用最成熟的工艺是FGD(利用吸收剂或吸附剂去除烟气中的二氧化硫)脱硫技术,脱硝则以选择性催化还原法SCR技术为主。

 

SCR法脱硝技术是世界上最主流的去除NOx的方法,这种方法可以在现有的FGD工艺下加入脱硝装置,在含氧气氛下,还原剂有限与废气中NO反应的催化过程称为选择性催化还原,合适的催化剂和还原剂应具有特点如下:

 

1)还原剂应具有高的反应性。

 

2)还原剂可选择性的与NOx反应,而不与烟气中大量存在的氧化性物质反应。

 

3)还原剂必须价格低廉,以使脱除过程的低成本运作。

 

4)催化剂应大大降低NOx还原温度。

 

5)催化剂应具有高的催化活性,以利于烟气中低浓度NOx的有效还原。

 

6)催化剂选择性的与还原剂与NOx的反应形成N2,而对还原剂与烟气中其他氧化性物质的反应表现惰性。

 

7)催化剂应具有结构稳定。

 

8)催化剂不收烟气其他祖坟的毒化。

 

对于锅炉行业来说,一定要研究同时脱硫脱硝技术,目前国内多为单独脱硫脱硝技术,这种方式造成设备重复建设,能耗大,人员成本、运行成本高,而同时脱硫脱硝技术则可以在一定程度上避免此类问题的发生

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