燃煤電廠煙氣治理探討

陳俄云 蔡篤強(qiáng)

【摘 ?要】煤炭資源作為我國工業(yè)生產(chǎn)中的主要能源，在全國范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。因燃煤用量的不斷增加，電廠的煙氣排放量不斷增多。其中排出的二氧化硫及煙塵等污染物對大氣污染嚴(yán)重，深刻危害大眾健康。因此，我國生態(tài)環(huán)境部門加大了對煙氣環(huán)境污染的治理。在此背景下，本文深刻分析了燃煤電廠煙氣問題，探究有效的環(huán)境污染治理技術(shù)，為我國環(huán)境治理問題做貢獻(xiàn)。

【關(guān)鍵詞】燃煤電廠;煙氣;治理;

1我國燃煤電廠煙氣治理技術(shù)的現(xiàn)狀研究

燃煤電廠在我國應(yīng)用非常廣泛，近年來，我國霧霾天氣不斷加劇，環(huán)境污染十分嚴(yán)重。當(dāng)前，我國積極研究燃煤電廠煙氣治理，已經(jīng)取得初步的研究成果。但是，煙氣治理技術(shù)的具體應(yīng)用還存在一些問題，需要進(jìn)行更深入的研究。下面將分析我國燃煤電廠煙氣治理現(xiàn)狀，探究治理燃煤電廠煙氣問題的有效技術(shù)。

1.1電廠煙氣治理過程中除塵技術(shù)的應(yīng)用分析

燃煤電廠每天都會產(chǎn)生很多的污染物。因此，要治理電廠煙氣問題，應(yīng)該在污染物排出到大氣之前就對其進(jìn)行有效的處理。現(xiàn)在，我國一般將煙霧中的顆粒物通過機(jī)械式除塵器、電除塵器、濕式除塵器和過濾除塵器等除塵裝置對煙氣進(jìn)行有效的脫離處理，從而實現(xiàn)凈化空氣的目標(biāo)。這四種除塵器都各有各的作用原理及優(yōu)缺點(diǎn)。

機(jī)械式除塵器通過力學(xué)原理來除塵，其中包含慣性原理、重力沉降室。在機(jī)械式除塵器的實際運(yùn)用中，大多采用旋風(fēng)除塵器來除塵。隨著科技不斷發(fā)展，旋風(fēng)除塵器也不斷革新，在生活中已經(jīng)得到大范圍的應(yīng)用。而濕式除塵器是通過氣體與液體接觸中塵粒運(yùn)動的慣性以及水滴間的碰撞來達(dá)到捕捉塵粒的目的。在捕捉塵粒的過程中，還可以清除氣態(tài)的污染物。濕式除塵器的缺點(diǎn)在于被回收的大氣污染物因為被清除不能被利用，同時管道腐蝕嚴(yán)重。

電除塵器的作用原理是靜電力，通過靜電力來對塵粒直接隔離，它的特點(diǎn)是直接作用在塵粒上，耗能少。因此，電除塵器在工業(yè)除塵中很受歡迎。濕式電除塵技術(shù)與干法靜電除塵技術(shù)對粉塵捕集的原理基本相同，兩者結(jié)構(gòu)也類似。所不同的是清灰方式，濕式除塵器取消了傳統(tǒng)的機(jī)械振打清灰方式，通過煙氣與水接觸使飛灰沉降。根據(jù)濕式除塵器原理和結(jié)構(gòu)的不同，有自激式除塵、麻石水膜除塵、噴淋式除塵三種主要形式。過濾除塵器是將氣流通過過濾材料進(jìn)行過濾，以此進(jìn)行煙氣治理。實際應(yīng)用中，人們可以根據(jù)濾料的不同來選擇不同的除塵器，因此運(yùn)用也比較廣泛。

1.2燃煤煙氣治理過程中煙氣脫硫技術(shù)的應(yīng)用調(diào)查

眾所周知，燃煤煙氣含有大量二氧化硫，給空氣帶來很大的污染，因此處理二氧化硫是煙氣治理的關(guān)鍵。目前，人們主要采用濕法煙氣脫硫、干法煙氣脫硫及半干法煙氣脫硫這三種基本的脫硫方式。濕法煙氣脫硫主要是通過液體吸收劑來吸收煙氣中的污染物，對煙氣進(jìn)行過濾、洗滌，以達(dá)到吸收煙氣中二氧化硫的目的。這種方法在實際應(yīng)用中較為廣泛，主要是采用石膏法和石灰石法。干法脫硫是通過吸附劑來對煙氣中的二氧化硫進(jìn)行吸附，它的主要特點(diǎn)是必須在完全干燥的狀態(tài)下進(jìn)行相關(guān)操作。優(yōu)點(diǎn)是整個操作不會產(chǎn)生廢酸，也不會造成腐蝕管道等問題。半干法是指在三相狀態(tài)對煙氣進(jìn)行脫硫，最后會吸收產(chǎn)物水分，使產(chǎn)物呈干粉狀。這種半干法脫硫與袋式除塵器結(jié)合起來，會有很好的處理效果。燃煤電廠排放的大量粉塵已經(jīng)給大氣環(huán)境和人類健康帶來嚴(yán)重威脅，因此國家高度重視治理工業(yè)粉塵。

2漿液冷卻用于煙氣深度治理分析

2.1漿液冷卻方式工作原理

燃煤電廠煙囪排放煙氣處于飽和狀態(tài)，煙溫高于煙囪出口環(huán)境溫度，被急劇冷卻，煙氣中水蒸汽冷凝，因凝結(jié)水對光線的反射、折射，以及光照、背景、觀察角度等因素影響，從而表現(xiàn)出白色、灰色、甚至藍(lán)色煙羽現(xiàn)象。一般說來，環(huán)境溫度越低，環(huán)境濕度、風(fēng)速越高，煙氣溫度、速度越高，形成煙羽越明顯。漿液冷卻方式通過在吸收塔頂層、次頂層漿液循環(huán)泵出入口管加裝漿液冷卻器，煙氣進(jìn)入吸收塔后相繼發(fā)生常溫蒸發(fā)、低溫冷凝、相變凝聚捕集，以實現(xiàn)煙氣深度治理。

低溫冷凝發(fā)生在加裝漿液冷卻器噴淋層，一般為頂層、次頂層噴淋層，主要通過向經(jīng)過常溫蒸發(fā)區(qū)域的飽和煙氣噴入低溫漿液，煙氣中部分水蒸汽轉(zhuǎn)化為液態(tài)，降低煙氣濕度。相變凝聚捕集主要是經(jīng)低溫冷凝后的煙氣通過相變和碰撞實現(xiàn)凝聚，在除霧器作用下，灰塵和霧滴凝聚變大，加之此處煙氣流速較低，且顆粒越大慣性力和離心力越大，機(jī)械攜帶減少。吸收塔出口煙氣仍為飽和狀態(tài)，但溫度和濕度都較常規(guī)系統(tǒng)降低，此狀態(tài)煙氣從煙囪排出后，由于與環(huán)境溫差減少，凝結(jié)水量相應(yīng)減少，煙羽現(xiàn)象減弱。

2.2漿液冷卻方式技術(shù)優(yōu)勢

減少脫硫補(bǔ)水及廢水排放量。低溫噴淋漿液可使飽和煙氣中的部分水蒸汽凝結(jié)，這部分凝結(jié)水為純凈水，相對于常規(guī)系統(tǒng)，相當(dāng)于從煙囪外回收。另外，由于相變凝聚作用減少了煙氣霧滴攜帶，等于回收一部分水。從而實現(xiàn)減少脫硫補(bǔ)水。常規(guī)升溫技術(shù)無節(jié)水效果。

換熱效率高，結(jié)構(gòu)緊湊體積小，運(yùn)行環(huán)境好。工程實施和空間安排方便，工程量小，運(yùn)行能耗低?？刹煌C(jī)進(jìn)行工程改造和消缺維護(hù)，常規(guī)升溫技術(shù)空間安排可能存在困難，且需停機(jī)進(jìn)行工程改造和泄漏處理。漿液冷卻方式能耗僅為冷卻水循環(huán)泵電耗，煙氣側(cè)無阻力增加，漿液側(cè)阻力可控制在1m水柱內(nèi)。常規(guī)升溫技術(shù)煙氣側(cè)阻力增加500Pa左右，需消耗1.5g/（kW·h）左右的發(fā)電煤耗。

2.3漿液冷卻系統(tǒng)組成

2.3.1漿液冷卻器

漿液冷卻器設(shè)計要求鍋爐從40%～100%BMCR工況下，保證吸收塔出口煙溫在安全合理區(qū)間。漿液冷卻器要滿足安裝檢修方便的要求。漿液冷卻器入口加裝濾網(wǎng)，布置在漿液循環(huán)泵出入口管，兩端分別設(shè)置漿液和冷卻水出入口，冷卻水與漿液逆流布置，保證對漿液固體顆粒含量等運(yùn)行條件有較寬的適應(yīng)范圍。冷卻水側(cè)上下進(jìn)口處接沖洗管路，漿液側(cè)利用原有沖洗系統(tǒng)，對冷卻器進(jìn)行停機(jī)時沖洗，確保漿液冷卻器長期穩(wěn)定運(yùn)行無堵塞。冷卻器換熱片可選用2205、2507材質(zhì)，可在漿液中長期穩(wěn)定運(yùn)行無泄漏，具有良好的抗腐蝕、抗磨損性能，整套設(shè)備可使用10年以上。并對換熱片結(jié)構(gòu)和厚度進(jìn)行優(yōu)化，保證有較好的換熱效果，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)緊湊、體積小等特點(diǎn)。漿液冷卻器漿液、冷卻水側(cè)出入口分別設(shè)置流量、壓力、溫度等監(jiān)測表計，以實現(xiàn)漿液冷卻器的自動化調(diào)整。

2.3.2脫硫塔水平衡系統(tǒng)

300MV機(jī)組脫硫系統(tǒng)通過漿液冷卻將煙溫降低5℃情況下，每小時可回收凝結(jié)水量為30t左右，為控制水平衡，可采取以下措施：吸收塔區(qū)新建一個地坑，將地坑泵、循環(huán)泵、氧化風(fēng)機(jī)等設(shè)備機(jī)封水和冷卻水及凈煙道凝結(jié)水回收至地坑，加裝輸送泵及管路輸送至冷卻塔;除霧器最下層沖洗水增設(shè)一路脫硫廢水處理系統(tǒng)排水水源以及增設(shè)石膏旋流器頂流液雙級過濾系統(tǒng)，或增設(shè)高效旋流澄清器，改用濾液水箱水源制備石灰石漿液。

3總結(jié)

我國的煤炭儲量十分豐富，但是煤炭在燃燒時會產(chǎn)生大量的煙氣，其中二氧化硫、煙塵等污染物會對人體健康產(chǎn)生很大的危害。因此，有必要研究燃煤電廠煙氣問題，探尋有效的環(huán)境污染治理技術(shù)。只有通過除塵脫硫技術(shù)來對燃煤電廠煙氣進(jìn)行治理，才能既增加燃煤電廠的效益，又能確保其排放的煙氣不對大氣造成污染。

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（作者單位：華能海南發(fā)電股份有限公司東方電廠）