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脱硫,为什么要用石灰石作为脱硫剂?
2016/11/17 阅读次数:[911]

摘要: 火力发电厂的脱硫,为什么一定要用石灰石作为脱硫剂?火力发电厂排出的粉煤灰浆,无用,有害,量大,且多。酸碱度一般在8.5-13左右。 为什么不能将其碱性应用于脱硫呢? 按照中等偏下原则计算粉煤灰浆中的脱硫物质。 粉煤灰浆中的脱硫物质,是燃煤含硫量3%情况下的4倍多。足以用于脱硫。 不仅有价值,而且完全有必要,将粉煤灰浆应用于火力发电厂的脱硫。 运用高、精、尖技术的最新烟气微分处理工艺,不仅能够将粉煤灰浆与二氧化硫充分有效混合,而且能够降低传统脱硫塔50%以上高度。也就是说,能够大为减少占地面积和占用空间。 根据已经成功的十多个工业应用业绩进行计算,能够实际应用于火力发电厂的高效除尘脱硫装置,其除尘、脱硫效率,一般在99.9999%左右。 也就是说,完全可以节省掉静电除尘这一部分。针对国内、外燃煤电厂锅炉烟气治理的除尘、脱硫成本高、效率低,结构复杂、操作繁琐、具有二次污染,缺陷过多状况,研发成功,可以广泛运用于烟气治理领域,可以与电厂污水零排放相结合,并且可以与城市污水水处理相结合的,全部国产化的,低成本、高效率湿式除尘、脱硫、污水处理一体化技术装备。

绪言: 解决温室效应、空气质量剧烈恶化、水污染和大规模酸沉降污染,是全人类面临的重大问题之一。进行全球气候和环境保护,是对人类智慧、勇气和信心的重大考验。 进行全球气候和环境保护,烟气治理是主要措施之一。烟气治理的除尘、脱硫一体化,以废治害、以害制害,综合利用、综合开发,是降低脱除二氧化硫成本的最有效途径。其意义,丝毫不亚于进行第二次工业革命。 温室效应、空气质量剧烈恶化、水污染和大规模酸沉降污染,给予人类社会和谐发展造成的危害,愈发剧烈。日益明显。这是每一个人都能够切切实实的感受到的。对于环境保护的迫切性和重要性,人人皆知。 但是,为什么烟气治理的速度仍然不尽人意呢? 归根结底,静电除尘--石膏脱硫的除尘、脱硫工艺流程,复杂、造价昂贵,是根本原因。 虽然,石灰石价格低廉、资源广泛,静电除尘耗用的用电量也比较小,但是,久而久之,运行费用也是很为可观的。仅就全国的火力发电厂除尘、脱硫来讲,造价和运行费用,都是巨大的天文数字。对于脱硝、脱碳的具体实施要求,则更是遥遥无期了。 降低除尘、脱硫的造价和运行费用,是粉尘和硫、氮、碳氧化物污染治理的根本所在。 烟气治理,需要造价低、效率新高技术。 电力,中国、乃至全世界的各行各业都在呼唤更好、更先进的除尘、脱硫全新技术装备。 怎么样降低除尘、脱硫的造价和运行费用? 从这里就可以引出一个问题。

一、火力发电厂的脱硫,为什么一定要用石灰石作为脱硫剂? 火力发电厂排出的粉煤灰浆,无用,有害,量大,且多。酸碱度一般在8.5-13左右。 为什么不能,为什么没有将其碱性应用于脱硫呢? 如果能够应用一部分,那么,就可以降低粉煤灰的相当一部分有害性。就能够减少许多石灰石的消耗。就能够减少许多有关石灰石消耗的资源浪费。亚石膏的无用性,以及其堆积缓释二氧化硫的二次污染性,众所周知。 石灰石-石膏-湿式脱硫工艺流程,虽然也能够广泛应用,毕竟造价高、效率低、结构复杂。浪费严重。需要根本性进步。

二、粉煤灰浆中含有能够脱硫的物质,是不是不足以用于脱硫呢? 一般燃煤的含灰量在30%以上。30%含灰量中的脱硫物质,能够脱除多少二氧化硫? 燃煤煤质的不同,含灰量也不同。 30%的含灰量,能够脱除3%的二氧化硫。十倍比例,从数学意义上讲,根本没有问题。 按照中等偏下原则计算粉煤灰浆中的脱硫物质。 粉煤灰浆中的脱硫物质,是燃煤含硫量3%情况下的4倍多。足以用于脱硫。所以,不仅有价值,而且完全有必要,完全应该将粉煤灰浆应用于火力发电厂的脱硫。 燃煤含灰量中的脱硫物质,混溶在水溶剂中的活性更好。脱硫能力应该更好。因为应用石灰石脱硫的石膏脱硫法,并不能高效地脱除二氧化硫。还需要添加含镁物质等等。

表1. 粉煤灰的化学成分及性能(%)

粉煤灰是原煤经电厂锅炉燃烧后的产品。各地电厂所用的原煤来自不同的煤矿。所以燃煤中各组成物质的含量不同。而且各个电厂炉膛结构有别,受炉温、空气含氧量、燃烧质量等的影响,以及原煤的燃烧方式不同,因而燃烧后粉煤灰的比重及成分不同。 经频谱仪分析可知:粉煤灰的主要成分是氧化硅、氧化铝和氧化铁,约占粉煤灰总量的80%左右,还有一定量的氧化钙、氧化镁等(见表2)。

表2.不同电厂粉煤灰化学成分测定结果(%)

1.关于燃煤含硫量计算:以35吨/小时锅炉为例。烟气量126000立方米/时。 按用煤量6.6吨/时计算。燃煤含硫量为3%时烟气含硫量: 每小时烟气含硫量6.6×1000×3%=198kg,为198kg×1000÷32=6187.5GM。

2.关于粉煤灰所含脱硫物质计算: 按煤的含灰量为30%计算:煤渣、粉尘量为6.6×1000×30%=1980kg。 粉煤灰含SiO2为32-60%,取45%;Al2O3为10-32%,取20%;Fe2O3为4-12%,取8%;CaO为2-24%,取12%;MgO为1-11%,取6%;烧失量为1-15%,取9%。矿物组成以玻璃体为主要成分。玻璃体含量50-80%。其余为莫来石和石英相。 粉煤灰中能够脱硫的物质数量如下:

SiO2: 45%×1980=891(kg), 891000÷(28×1+16×2)=14850GM;

Al2O3:20%×1980=396(kg), 396000÷(27×2+16×3)=3882.35GM;

Fe2O3:8%×1980=158.4(kg), 158400÷(56×2+16×3)=990GM;

CaO: 12%×1980=237.6(kg), 237600÷(40×1+16×1)=4242.85GM;

MgO: 6%×1980=118.8(kg), 118800÷(24×1+16×1)=2970GM;

合计为:14850+3882.35+990+4242.85+2970=26935.2GM。

3.脱硫剂数量大于含硫量四倍以上。 燃煤含硫量3%时,每小时烟气含硫量为198kg×1000÷32=6187.5GM。 粉煤灰中所含脱硫物质的量,每小时为26935.2GM,是硫的26935.2÷6187.5=4.35倍。

三、如何将粉煤灰浆中的脱硫物质与二氧化硫充分混合?

传统中的湿式石膏脱硫法,能够将石灰石中的脱硫物质有效混合。也完全能够将粉煤灰浆与二氧化硫有效混合。在利用传统的石膏脱硫法脱硫设施的基础上,利用粉煤灰脱硫,一定会有许多不适之处。所以进行了研究。经过研究、开发,事实证明,应用粉煤灰进行脱硫的设施,不仅比石灰石脱硫设施小,而且,还可以将巨大的静电除尘设施节约掉。

四、应用粉煤灰浆脱硫,是否可以节省掉静电除尘? 静电除尘的效率一般在99.99%左右。传统的麻石水膜除尘器效率,一般只有97%. 在利用粉煤灰浆脱硫时,除尘效率能不能达到99.99%,关系到能否节省掉静电除尘问题。根据已经成功的十多个工业应用业绩,作为粉煤灰浆脱硫的工业应用试验装置进行计算。脱硫效率与除尘效率基本相同。 烟气治理的效率可以达到100%。但是,与物质不灭定律、能量守恒定律丝毫无关。例如空调。例如沙尘暴污染的大气,经过湿式处理后,完全可以达到湿润、清新程度。其经过安装紫外线、负离子发生装置、恒温装置通道后,空气质量还可以进一步提高。

五、除尘、脱硫一体化,是降低除尘、脱硫成本的根本途径。 与目前世界上最为成熟、应用范围最为广泛的石灰石-石膏湿式脱硫-静电除尘烟气治理工艺流程相比较,将静电除尘和脱硫岛这两个庞然大物合而为一,一定能够降低造价,降低运行成本。但是,还能不能够具有更进一步的发展? 研究证实,完全能够将除尘、脱硫、污水处理合而为一。除尘、脱硫、污水处理一体化,更有利于烟气治理向纵深发展。不仅有利于电厂的污水零排放,更有利于社会上的污水处理。 除尘、脱硫、污水处理一体化,具有强大的污水处理功能。其它企业将印染废水、造纸废水、氨水、电石渣、海泥应用于脱硫的工业应用事实,完全能够证明。 工业应用证明,经过除尘、脱硫工艺流程的澄清水,清澈度一般在1.8米以上。 关于小型火力发电厂的废水水质、水量特点: 小型火电厂的废水一般分为除灰废水、冷却系统排水、化学处理系统排水、输煤系统废水、厂区生活废水、含油废水和杂用水系统排水等。其中除灰废水和冷却水系统排水水量占整个电厂废水的80%左右。其它废水水量由电厂的具体用水情况而定。冷却水系统排水水质较好,只是温度和COD较高。除灰废水水质差,水中不仅COD和SS很高,还含有许多重金属元素。

表3.小型火电厂各废水系统水量和废水中的污染物统计

火力发电厂的烟气治理,是一个相当巨大的社会工程。一般要求具有两个同样的业绩。这就彻底否定了创新。作为企业,创新成果如果没有业绩,也是不可以接受的。 必须坚持进一步深化科研体制、机制改革。 火力发电厂的烟气治理创新,也同样是一个相当巨大的社会工程。也需要跨越很高的门槛。许许多多关于煤的清洁燃烧研究机构、重点实验室,并不能够做到对于具体情况进行具体分析,进行具体研究,对于显而易见的、近在咫尺的、具有明显碱性特征的粉煤灰浆,加以应用,至今仍然达不到非职务发明人一九九七年的研究水平,只能说明,开拓具有中国特色的科学技术全面发展道路,任重道远。 建设科学发展的创新型国家,需要全国上上下下每一个人的努力,汇聚成为共同的合力。

结论: 利用具有碱性特征的粉煤灰浆脱硫,切实可行。关于其工业应用的技术装备,鉴于应用在其它行业的十多个业绩,证明其技术可靠、成熟。

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