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改变传统脱硫方式,取消传统脱硫塔,世界脱硫技术创新和重大突破,适合中国国情,填补我国烟气脱硫设备国产化空白的高科技产品,高新技术。
一、项目概况: 根据世界卫生组织对60个国家10-15年的监测发现,全球污染最严重的10个城市中我国就占了8个,我国城市大气中二氧化硫和总悬浮微粒的浓度是世界上最高的。大气环境符合国家一级标准的不到1%,62%的城市大气中二氧化硫年日平均浓度超过了3极标准。全国酸雨面积已占国土资源的30%,每年因酸雨和二氧化硫污染造成的损失高达1100亿元。世界银行环境经济专家的一份报告指出:中国环境污染的规模居世界首位,大城市的环境污染状况在目前是世界上最严重的,全球大气污染最严重的20个城市中有10个在中国。大气中的二氧化硫和氮氧化物与降水溶合成酸雨,现在中国是仅次于欧洲和北美的第三大酸雨区。大气污染严重破坏生态环境和严重危害人体呼吸系统,危害心血管健康,加大癌症发病率,甚至影响人类基因造成遗传疾病。
我国政府对二氧化硫和酸雨污染十分重视。规定在全国划定酸雨控制区和二氧化硫控制区,并在“两控区”内强化对二氧化硫和酸雨的污染控制。新建、改造燃煤含硫量大于1%的电厂,必须建设脱硫的设施。现有燃煤含硫量大于1%的电厂,必须分期分批建设脱硫设施或采取其他相应结果的减排SO2的措施。削减二氧化硫的排放量,控制大气二氧化硫污染,保护大气环境质量,是目前及未来相当长时间内我国环境保护的重要课题之一。
我国对烟气脱硫技术的研究与开发,始于七十年代、九十年代,我国先后从国外引进了各种类型的烟气脱硫技术,近年来我国也加大了烟气脱硫国产化的力度,并已取得突破性。
我公司引进的拥有我国独立自主知识产权、国家专利、高新技术,国家重点高科技军工技术,具有世界先进水平,火力发电厂燃煤锅炉高效烟气脱硫除尘净化技术项目。具有改变传统脱硫方式,取消传统脱硫塔体积宠大、高塔或双塔占地面积大等不利因素,是目前世界脱硫技术的创新和重大突破,适合中国国情,填补我国烟气脱硫设备国产化空白的高新技术。经多年研究及试验,提出了脱硫除尘新概念。综合了不同领域的高科技军工技术组合成一种全新概念的湿法脱硫装置,使性能、造价、运行费用、占地面积等指标有了很大提高。
1.应用了风洞技术的流体整流技术使烟道中的湍流紊流和流体附壁作用得到改造,整流后使烟气中的各种物质以均质顺流状态在烟道中重新组合。
2.应用了国外军用航空发动机低压喷雾技术,一般的高质量喷雾压力都很高,从几十公斤到几百公斤,低压喷雾达到高质量雾化是一种高科技军工技术,而该技术只需要3~4公斤(自来水压力)就使雾化颗粒低于1目,使气液接触面积大大增加,达到捕捉有害物质的目的。
3.应用了海军超级气水分离技术使烟道中的含有SO2和烟尘的雾化水滴得到充分分离,使干净气体达标排放。
4.抛弃了国内外脱硫技术中必须应用的反应高塔(很多都用双塔甚至多塔),而该项新技术只需在原有烟道中脱硫,而且可以360°任意走向灵活多变不占地。
二、国内外湿法脱硫的应用:
国际上发达国家几十年来对燃煤锅炉多种脱硫技术的实践应用中,经过对比,认为湿法脱硫(FGD)技术的优越性大于干法、半干法、静电法等项技术,因此推广普及很快,如日本的90%、美国的92%、德国的98%脱硫处理都应用湿法脱硫技术,湿法脱硫的特点是属后处理,在锅炉燃烧后处理,不涉及对锅炉的改造,不影响锅炉燃烧系统以及相关设施的原由性能,相比其他技术简单易行,同时有其脱硫的高效率而被广泛采用。国内的脱硫技术相对来说起步较晚,湿法脱硫技术的应用大量的都为水幕式除尘器的派生型,应用于中小型锅炉的比应用于大型锅炉的为多,从湿法脱硫技术而言顾名思义是用水为主体的碱性吸附剂来脱硫,从目前的技术来看吸附剂的脱硫工作方法分为:水幕式、喷淋式、喷雾式这几种技术,吸附剂在烟道中于烟气的接触形式决定了其L/G液气比的大小,同时也就产生了不同的脱硫效果,也就是从理论上说吸附剂PH值不变L/G比越大脱硫效果就越好,但这不能单纯从锅炉产生烟气量和实际用吸附剂量的大小来衡量。因为制约脱硫率的因素是多方面多方位的,因此国外很多湿法脱硫产品虽能克服这些制约脱硫率的弊端,但设备十分庞大,造价昂贵。从国内技术来看简单水幕式的结构同样存在用水量大,而脱硫效果受限制的问题。
湿法脱硫是一门综合多学科的高新技术,要在原有技术上有所提高和突破,必须除化学反应方法外,同时引进不同领域中对湿法脱硫有影响效能的学问和技术。米丘林的技术结晶在于嫁接,也就是引进一种植物好基因。湿法脱硫的进步不能照抄国外的步履。中国的特点是工业比较落后,工业布局较随意性,工业锅炉的使用是随着国民经济发展逐步增递,大部分老工业布局凌乱,设备之间互相拥挤,所剩空地无几,前几年加装除尘器已经占用了大部分土地,再要改造老锅炉加设脱硫装置,这对很多企业而言则无地而设。另外目前有的企业经济较差。湿法脱硫如照搬国外技术或沿用老技术必然由于结构复杂、占地庞大而影响其发展速度。
三、湿法脱硫中的几个关键技术
湿法脱硫只有当吸附剂和烟道中的SO2及烟尘最大限度的接触和捕捉才有可能提高脱硫效率。而这只是关键技术中的其中之一。而简单地增加吸附剂量往往会得不偿失。制约吸附剂发挥效能的因素是很多的,关键之一是: 锅炉燃烧的特点和烟道中烟气流体多变性的特点,首先燃料加的不均匀性,燃烧过程中燃烧的不均衡性导致SO2和烟尘产生的浓度和绝对量的不均衡性,以及SO2和烟尘在烟道中以分布的不均衡性。作为烟气在烟道中以10~30m/s的流体而言,由于脱硫设备中的制造原因都会引起湍流紊流和流体附壁作用,这些都会影响吸附剂与SO2和烟尘的接触,减少吸附剂对SO2和烟尘的捕捉机遇,直接影响脱硫效率。
要克服以上难题必须使烟道中进入湿法脱硫装置的烟气由无序变为有序,根据不同的烟气量不同的流速有无控变为有控,使烟气从湍流紊流变为顺流,烟气中气相态SO2和固态的烟尘相对均衡地分布在湿法脱硫设备管道中为液相湿法,吸附剂能有效快捷大面积的捕捉SO2和烟尘打下了良好基础。
高科技军工技术流体整流技术可以改变湿法脱硫烟气流体,在烟道中和湿法脱硫装置中由不规则乱流变为(平流层)顺流,这在国内外湿法脱硫中是一项创新技术,以往人们在对前端烟气的治理中往往被忽视,这是很遗憾的。在前端烟气得到改造及吸附剂性能不变的前提下,工作方式直接影响脱硫效率,也就是说气液接触面的大小直接对脱硫效率产生不同的效果。
我们知道水幕式、喷淋式、喷雾式是三种吸附剂的不同工作方式,喷雾式的气液接触面比前两种要好,但作为喷雾方式又有高压喷雾、气体喷雾、蒸气喷雾等多种形式,以上的几种喷雾形式都存在着结构复杂、维护不便、价格昂贵等问题。
军用航空发动机低压无介质喷雾技术已在烟气脱硫装置中应用,喷雾的质量、雾滴的大小、喷雾的覆盖面积,喷雾的直径决定了吸附剂与烟气的接触面,气液的接触面积比直接决定了吸附剂捕捉SO2和烟尘的效率。
对于相同的烟气量,气液接触面的增加不能简单地用增加吸附剂量来提高脱硫效率,应通过喷雾技术质的提高来获得高的质量,超微液滴和大的覆盖面使吸附剂在整个治理管道中最大限度地充满整个空间段,使烟气通过此雾化段时必须和千千万万个吸附剂液滴接触,其中的SO2被融合烟尘包容,接触一次液滴增大一次,直至重力下降,达到高效率除尘脱硫。一个mm级的小水滴被雾化成μm级的小水滴分裂成千千万万个雾状小水滴,使接触面积聚增,可增加上千倍,这种湿法脱硫无疑是节能高效型的,可以大大节约用水量和吸附剂碱性物质。
湿法脱硫中又一难题是气水分离技术,上面讲的高起点的雾化质量,可以保证SO2和烟尘的捕捉效率,但同时雾化质量越好,则越容易在高速气流下逃离脱硫装置,反而增加风机和烟道的湿度,减少使用寿命。这是湿法脱硫中普遍存在的问题,风机带水烟道带水不仅影响风机的正常工作,而且影响脱硫和除尘效率。当饱含SO2和烟尘的小水滴未被分离出来,直接随气流冲出脱硫装置而进入大气,这样前几道工艺的效率大打折扣,哪怕前几道工艺再先进也无济于事,所以气水分离技术是湿法脱硫技术中又一关键技术。 气水分离技术必需能使高质量喷雾喷出的最小液滴无法通过其装置,无数小液滴高速气流冲击气水分离装置时不断加大液滴直径和重量,最后液体在自重作用下不能依附分离装置垂直面而流入排出口,达到气水分离目的,使饱和SO2和烟尘的液滴行到分离。
四、技术特点
该技术由于设计合理、结构紧凑、价格低廉深受广大用户的青睐。由于多种高科技军工技术的综合利用,从而组合成了一个新思维、新产品,其突破性的结构在于抛弃了国内外传统脱硫技术所必须设置的高塔和复杂的相关设施,使该项技术在改造新老锅炉时只要在原烟道中进行即可,脱硫效果显著,高达95%以上,除尘效率99.9%以上、排放标准50-100mg、还可除氮氧化物40%左右,节水节电高效除尘脱硫。是高科技军工技术综合开发应用的创新成就。其采用的集风洞的流体整流技术、航空发动机低压喷雾技术以及海军超级汽水分离技术为一体的组合工艺属国际首创。该项全新结构的湿法脱硫技术首先采用了航空风洞技术中的流体整流技术使烟道中的不规则流体,有控的变成顺流(平流层)在湿法脱硫装置中有序进入各个治理阶段是烟气中的各种有害物质相对均衡分布在各个截面中,有规律的通过高质量吸附剂雾化段。该项新技术的高质量雾化技术应用了军用航空发动机的低压喷雾技术,只需0.3~0.4MPa的压力就能使吸附剂液滴在空气中漂浮。当脱硫装置雾化捕捉段中雾化液滴如乳白色的云雾充满在管道内时,被整流过的烟气无隙通过雾区,SO2和烟尘被反复捕捉,气液得到最大限度的接触,部分小水滴变成大水滴而流出排水口,剩余部分小水滴当通过又一高科技军工技术海军超级气水分离装置时被分离出来,干净空气达标排放,风机烟道保证不带水,延长了使用寿命。
五、工作原理
该技术综合应用了多项国内外高科技军工技术的组合,风洞流体整流技术先使烟气中的紊流湍流在整流元件的作用下得到稳定的顺流,让烟气中的烟尘和二氧化硫在烟道中分布相对均匀,以便国外航空低压喷雾技术喷出的高雾化的吸附剂与烟尘的二氧化硫最大限度的接触,达到迅速快捷大面积的捕捉,被捕捉到的烟尘和二氧化硫的水滴被海军超级气水分离装置分离出来,使其离开烟道进入沉淀池处理,以上三项军工技术的综合利用可直接在锅炉原烟道中治理二氧化硫和烟尘,完全可将低压喷雾技术捕捉到SO2和烟尘的小水滴分离干净,使干净的气体达标排放。在设备的设计上充分考虑了流体特性,使脱硫系统的阻力仅为250~400Pa,绝不会影响风机的正常运行并且节水节电。由于综合应用了多个学科领域中的高科技军工技术,该项湿法除尘脱硫技术与众不同,是一种全新概念和结构的新技术,是一种可以组合成体积小巧、灵活多变,直接在锅炉烟道中的脱硫的新方法,并可随锅炉烟道的走向360°,空间内部都可实施,整个设施不占地,结构简单、使用方便、不受场地影响,运行费用低,对老锅炉的改造、新锅炉的加装,高科技军工湿法烟气脱硫技术大大减少了各种制约因素,是一种全新概念的具有中国特色的高效脱硫技术,该技术特别适合目前老企业在场地小、资金短缺的实际情况下进行烟气脱硫治理、与国外烟气脱硫技术相比有其很大的竞争优势、加上运行费低和用水量小、特别适合在国内广大缺水地域推广应用,低耗、节能,经治理过的锅炉,均可达到环保部门所规定的排放标准。
六、效率高、设计紧凑
高科技军工技术的气体净化设备的每一个零件都是其广大技术人员刻苦试验研究的结果。紧凑的设计满足了最小的空间要求,其结果达到了最高的效率和耐久性。高科技军工技术曾进行了许多初次尝试,并终于解决了所有的问题从而满足了用户的最高要求。
七、经济性好
所有的设计方案都是以用户的技术要求和使用目的为基础的,并特别注意安装到用户生产线的完整性,高科技军工技术具有各种专业人材可解决各领域内的特殊问题。
八、设计和制造
这些设备的极大多数经常是长时间连续工作的。由于在这种工作条件下,检修必须在限定的时间内完成,因此要求其结构牢固并简单。高科技军工技术用预制构件系统的方式--组件或分段装配的结构型式,能大大缩短基建和安装时间,并还可降低运输费用以及减少在安装场所的装配不合格率。
九、操作简便、运转稳定
操作控制是自动化的,仅在起动和停机时需要少数操作人员。装有特制的安全装置,在紧急情况下可自动地停止运转并发出警报。这样培训操作人员就比较简单,而当缺乏经验的人员操作时可防止故障发生。
十、安全可靠、保养方便
高科技军工技术气体净化设备能长时间地稳定运转是众所周知的。除了特别用途的零件外,一般不需要换零件。而且即使在那种情况下,也可以很迅速及方便地更换磨损和损坏的零件。
该项目荣获高科技产品奖,第十一届全国星火杯创造发明竞赛金奖,香港国际高新产品新技术博览会金奖,超级气水分离装置获国家科技进步二等奖。本产品适应性强,可用多种吸附剂工作:如氢氧化钙、氢氧化钠、氧化镁、海水、氨水和含碱性的各种工业废水,可大大降低运行费用。该产品的高效、节能、低耗、新技术、创新性等优点,经中科院文献情报中心查新,结论为国际首创并达到国际先进水平。 |