一體成型陶瓷復(fù)合鋼管在火電廠煙氣脫硫系統(tǒng)中的應(yīng)用

時間：2013-08-02作者：洛陽耐特管業(yè)有限公司瀏覽：37

一體成型陶瓷復(fù)合鋼管在火電廠煙氣脫硫系統(tǒng)中的應(yīng)用

    煙氣脫硫（Flue gas desulfurization，簡稱FGD）,[1]在FGD技術(shù)中,按脫硫劑的種類劃分,可分為以下五種方法：以CaCO3（石灰石）為基礎(chǔ)的鈣法，以MgO為基礎(chǔ)的鎂法，以Na2SO3為基礎(chǔ)的鈉法，以NH3為基礎(chǔ)的氨法，以**堿為基礎(chǔ)的**堿法。

我國是以燃煤為主的國家，據(jù)統(tǒng)計，1995年煤炭消耗量為12.8億噸,且呈逐年遞增趨勢，二氧化硫的排放量達(dá)2370萬噸，**過美國2100萬噸的排放量，成為世界二氧化硫排放**大國。目前全國62%以上的城市SO2濃度**過國家環(huán)境質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)，占全國面積40%左右的地區(qū)受到SO2大量排放引起的酸雨污染，因此控制SO2的污染勢在必行。 1996年我國頒布的新《大氣污染防治法》針對我國酸雨和SO2污染日趨加重的情況，規(guī)定對已經(jīng)產(chǎn)生和可能產(chǎn)生酸雨的地區(qū)和其他SO2污染嚴(yán)重地區(qū)劃定酸雨控制區(qū)或者SO2控制區(qū)，控制區(qū)內(nèi)新建的不能燃用低硫煤的火電廠和其他大中型企業(yè)必須配套建設(shè)脫硫和除塵裝置，或者采用相應(yīng)控制SO2的措施；已建成的不能燃用低硫煤的企業(yè)應(yīng)采取控制SO2排放和除塵措施。國家**要求在兩控區(qū)內(nèi)，要把治理措施作為當(dāng)?shù)匾?guī)劃的重點內(nèi)容。

下面，我們對火電廠生產(chǎn)企業(yè)的煙氣脫硫系統(tǒng)中的處理方式以及剛玉陶瓷復(fù)合管在這些流程中的應(yīng)用進(jìn)行分析，以便你更清楚的了解剛玉陶瓷復(fù)合管：

目前，國內(nèi)外應(yīng)用的SO2的控制途徑有三種：燃燒前脫硫、燃燒中脫硫和燃燒后脫硫（即煙氣脫硫）。其中，煙氣脫硫（FGD即Flue Gas Desulfuration）是目前世界一大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的脫硫方式，是控制SO2污染和酸雨的主要技術(shù)手段。 

全世界已有15個國家和地區(qū)應(yīng)用了FGD裝置，其設(shè)備總裝機容量相當(dāng)于2-2.5億Kw，每年去除SO21000萬噸。據(jù)統(tǒng)計，1992年，**安裝了FGD裝置646套，其中美國占55.3%，德國占26.4%，日本占8.6%，其余國家占9.7%。由于上述三國大規(guī)模應(yīng)用FGD裝置，且成效顯著，雖然近年三國電站的裝機容量不斷增加，但SO2排放總量卻逐年減少。 下面簡要介紹目前在市場上應(yīng)用比較廣泛的煙氣脫硫方法。

世界上普遍使用的商業(yè)化技術(shù)是鈣法，所占比例在90%以上。按吸收劑及脫硫產(chǎn)物在脫硫過程中的干濕狀態(tài)又可將脫硫技術(shù)分為濕法、干法和半干（半濕）法。濕法FGD技術(shù)是用含有吸收劑的溶液或漿液在濕狀態(tài)下脫硫和處理脫硫產(chǎn)物，該法具有脫硫反應(yīng)速度快、設(shè)備簡單、脫硫效率高等優(yōu)點，但普遍存在腐蝕嚴(yán)重、運行維護(hù)費用高及易造成二次污染等問題。干法FGD技術(shù)的脫硫吸收和產(chǎn)物處理均在干狀態(tài)下進(jìn)行，該法具有無污水廢酸排出、設(shè)備腐蝕程度較輕，煙氣在凈化過程中無明顯降溫、凈化后煙溫高、利于煙囪排氣擴散、二次污染少等優(yōu)點，但存在脫硫效率低，反應(yīng)速度較慢、設(shè)備龐大等問題。半干法FGD技術(shù)是指脫硫劑在干燥狀態(tài)下脫硫、在濕狀態(tài)下再生（如水洗活性炭再生流程），或者在濕狀態(tài)下脫硫、在干狀態(tài)下處理脫硫產(chǎn)物（如噴霧干燥法）的煙氣脫硫技術(shù)。特別是在濕狀態(tài)下脫硫、在干狀態(tài)下處理脫硫產(chǎn)物的半干法，以其既有濕法脫硫反應(yīng)速度快、脫硫效率高的優(yōu)點，又有干法無污水廢酸排出、脫硫后產(chǎn)物易于處理的優(yōu)勢而受到人們廣泛的關(guān)注。按脫硫產(chǎn)物的用途，可分為拋棄法和回收法兩種。

目前，國內(nèi)外常用的煙氣脫硫方法按其工藝大致可分為三類：濕式拋棄工藝、濕式回收工藝和干法工藝。其中變頻器在設(shè)備中的應(yīng)用為節(jié)約能源做出了巨大貢獻(xiàn)。

干式脫硫

干式煙氣脫硫工藝

該工藝用于電廠煙氣脫硫始于80年代初，與常規(guī)的濕式洗滌工藝相比有以下優(yōu)點：投資費用較低；脫硫產(chǎn)物呈干態(tài)，并和飛灰相混；*裝設(shè)除霧器及再熱器；設(shè)備不易腐蝕，不易發(fā)生結(jié)垢及堵塞。其缺點是：吸收劑的利用率低于濕式煙氣脫硫工藝；用于高硫煤時經(jīng)濟性差；飛灰與脫硫產(chǎn)物相混可能影響綜合利用；對干燥過程控制要求很高。

噴霧脫硫

噴霧干式煙氣脫硫工藝

噴霧干式煙氣脫硫(簡稱干法FGD)，較先由美國JOY公司和丹麥NiroAtomier公司共同開發(fā)的脫硫工藝，70年代中期得到發(fā)展，并在電力工業(yè)迅速推廣應(yīng)用。該工藝用霧化的石灰漿液在噴霧干燥塔中與煙氣接觸，石灰漿液與SO2反應(yīng)后生成一種干燥的固體反應(yīng)物，最后連同飛灰一起被除塵器收集。我國曾在四川省白馬電廠進(jìn)行了旋轉(zhuǎn)噴霧干法煙氣脫硫的中間試驗，取得了一些經(jīng)驗，為在200～300MW機組上采用旋轉(zhuǎn)噴霧干法煙氣脫硫優(yōu)化參數(shù)的設(shè)計提供了依據(jù)。

煤灰脫硫

粉煤灰干式煙氣脫硫技術(shù)

日本從1985年起，研究利用粉煤灰作為脫硫劑的干式煙氣脫硫技術(shù)，到1988年底完成工業(yè)實用化試驗，1991年初投運了首臺粉煤灰干式脫硫設(shè)備，處理煙氣量644000Nm3/h。其特點：脫硫率高達(dá)60%以上，性能穩(wěn)定，達(dá)到了一般濕式法脫硫性能水平；脫硫劑成本低；用水量少，*排水處理和排煙再加熱，設(shè)備總費用比濕式法脫硫低1/4；煤灰脫硫劑可以復(fù)用；沒有漿料，維護(hù)容易，設(shè)備系統(tǒng)簡單可靠。

濕法脫硫

FGD工藝

**的濕法煙氣脫硫工藝流程、形式和機理大同小異，主要是使用石灰石(CaCO3)、石灰（CaO）或碳酸鈉(Na2CO3)等漿液作洗滌劑，在反應(yīng)塔中對煙氣進(jìn)行洗滌，從而除去煙氣中的SO2。這種工藝已有50年的歷史，經(jīng)過不斷地改進(jìn)和完善后，技術(shù)比較成熟，而且具有脫硫效率高(90%～98%)，機組容量大，煤種適應(yīng)性強，運行費用較低和副產(chǎn)品易回收等優(yōu)點。據(jù)美國**(EPA)的統(tǒng)計資料，全美火電廠采用濕式脫硫裝置中，濕式石灰法占39.6%，石灰石法占47.4%，兩法共占87%；雙堿法占4.1%，碳酸鈉法占3.1%。**(如德國、日本等)，在大型火電廠中，90%以上采用濕式石灰/石灰石-石膏法煙氣脫硫工藝流程。

石灰或石灰石法主要的化學(xué)反應(yīng)機理為：

石灰法：SO2+CaO+1/2H2O→CaSO3·1/2H2O

石灰石法：SO2+CaCO3+1/2H2O→CaSO3·1/2H2O+CO2

其主要優(yōu)點是能廣泛地進(jìn)行商品化開發(fā)，且其吸收劑的資源豐富，成本低廉，廢渣既可拋棄，也可作為商品石膏回收。目前，石灰/石灰石法是世界上應(yīng)用較多的一種FGD工藝，對高硫煤，脫硫率可在90%以上，對低硫煤，脫硫率可在95%以上。

傳統(tǒng)的石灰/石灰石工藝有其潛在的缺陷，主要表現(xiàn)為設(shè)備的積垢、堵塞、腐蝕與磨損。為了解決這些問題，各設(shè)備制造廠商采用了各種不同的方法，開發(fā)出*二代、*三代石灰/石灰石脫硫工藝系統(tǒng)。

濕法FGD工藝較為成熟的還有：氫氧化鎂法；法；美國DavyMckee公司W(wǎng)ellman-LordFGD工藝；氨法等。

在濕法工藝中，煙氣的再熱問題直接影響整個FGD工藝的投資。因為經(jīng)過濕法工藝脫硫后的煙氣一般溫度較低(45℃），大都在露點以下，若不經(jīng)過再加熱而直接排入煙囪，則容易形成酸霧，腐蝕煙囪，也不利于煙氣的擴散。所以濕法FGD裝置一般都配有煙氣再熱系統(tǒng)。目前，應(yīng)用較多的是技術(shù)上成熟的再生(回轉(zhuǎn))式煙氣熱交換器(GGH)。GGH價格較貴，占整個FGD工藝投資的比例較高。近年來，日本三菱公司開發(fā)出一種可省去無泄漏型的GGH，較好地解決了煙氣泄漏問題，但價格仍然較高。前德國SHU公司開發(fā)出一種可省去GGH和煙囪的新工藝，它將整個FGD裝置安裝在電廠的冷卻塔內(nèi)，利用電廠循環(huán)水余熱來加熱煙氣，運行情況良好，是一種十分有前途的方法。

通過以上的分析我們可以看出，目前世界上的脫硫脫硝技術(shù)是非常多的。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和人們環(huán)境意識的提高，會有越來越多的新的脫硫技術(shù)脫穎而出。但從當(dāng)前的情況來看，除塵脫硫一體化技術(shù)配合采用剛玉陶瓷復(fù)合管無疑是發(fā)電廠目前較好的選擇。原因如下： 

（1）該技術(shù)有較高的除塵效率和脫硫效率，完全滿足環(huán)保的要求。除塵效率可以達(dá)到99%以上，脫硫效率達(dá)到80%以上，和其他脫硫方法相比具有系統(tǒng)簡單、投資低的優(yōu)點，具有很好的技術(shù)經(jīng)濟性。 

（2）運行費用、維護(hù)費用脫硫劑消耗等方面費用遠(yuǎn)小于電除塵器和濕法煙氣脫硫。 

（3）工程施工時間短，可以利用電廠的機組大修期間進(jìn)行，不影響電廠的正常發(fā)電任務(wù)。

為了治理日益惡化的大氣環(huán)境，控制二氧化硫的排放勢在必行，我國已進(jìn)行了多種排渣技術(shù)的研究及應(yīng)用。各火力發(fā)電廠均投入煙氣排渣系統(tǒng)，而耐磨剛玉陶瓷復(fù)合管是火力發(fā)電廠排渣系統(tǒng)*的配套設(shè)備，通過煙氣排渣技術(shù)利用耐磨剛玉陶瓷復(fù)合管來控制硫氧化物的排放。而對火電企業(yè)二氧化硫防治成為環(huán)保等部門的重中之重。**在為這些企業(yè)積極爭取配套建設(shè)排渣脫硝設(shè)備資金的同時，還主動邀請國內(nèi)外和國家排渣技術(shù)中心*為國家火電企業(yè)提供排渣脫硝技術(shù)支持，把電廠排渣作為一項重要任務(wù)來完成，目前石灰石排渣是我國電廠煙氣排渣主要工藝，利用耐磨剛玉陶瓷復(fù)合管將作為石灰石(石灰)——石膏濕法排渣工藝吸收劑的石灰石，在我國分布很廣，資源豐富，許多地區(qū)石灰石品位也很好，碳酸鈣含量在90%以上.優(yōu)者可達(dá)95%以上。在排渣工藝的各種吸收劑中，石灰石價格便宜，經(jīng)破碎機和雷蒙磨細(xì)磨后，鈣利用率較高，并且有眾多廠家可提供成品石灰石粉。采用電石渣作吸收劑可以廢治廢。

針對現(xiàn)有煙氣脫硫、脫硝工藝開發(fā)過程中存在的問題，依托現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)的發(fā)展，結(jié)合大氣環(huán)保工藝的共性特點，開發(fā)以*、多尺度、系統(tǒng)級的數(shù)值模擬為基礎(chǔ)，利用金屬陶瓷復(fù)合管的特殊性能，要點實驗和工程實測為校正的平臺化煙氣脫硫、脫硝過程工藝開發(fā)設(shè)計技術(shù)。

1、開發(fā)煙氣脫硫、脫硝工藝核心反應(yīng)裝置多重理化場耦合的數(shù)值模擬平臺及大尺度、多參數(shù)精確測量技術(shù)。系統(tǒng)研究反應(yīng)區(qū)氣液相、氣氣相及化學(xué)反應(yīng)之間的耦合特性，揭示多場耦合規(guī)律，直接以傳質(zhì)為目標(biāo)綜合尋優(yōu)，開發(fā)借助多場之間的相互作用進(jìn)而強化反應(yīng)的多場耦合設(shè)計方法。

2、煙氣脫硫、脫硝工藝仿真支撐平臺開發(fā)及建模仿真模擬分析中的耦合/解耦問題研究以系統(tǒng)過程模擬+類比試驗校正解決系統(tǒng)物料、熱量平衡及復(fù)雜工況下關(guān)鍵工藝參數(shù)的精確設(shè)計。

   3、開發(fā)煙氣脫硫、脫硝過程工藝開發(fā)設(shè)計技術(shù)可靠性、價值工程設(shè)計優(yōu)化工具包，建立煙氣脫硫、脫硝過程工藝可靠性、成熟度繼承/預(yù)控指標(biāo)體系。

4、開發(fā)煙氣脫硫、脫硝過程工藝共性開發(fā)及工程設(shè)計平臺。

    5、依托煙氣脫硫、脫硝過程工藝共性開發(fā)及工程設(shè)計平臺進(jìn)行多種大氣污染物脫除工藝開發(fā)及集成示范工程。 

    近年來,隨著社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展,各行業(yè)對電力的需求量也在與日俱增,我國火電廠大氣污染物排放現(xiàn)狀不容樂觀，通過對我國在煙氣脫硫、脫硝技術(shù)領(lǐng)域現(xiàn)狀以及剛玉陶瓷復(fù)合管在其中利用的分析，針對我國煙氣脫硫、脫硝技術(shù)開發(fā)過程中以及剛玉陶瓷復(fù)合管利用遭遇的難以突破的瓶頸，提出了在突發(fā)的社會需求、國外技術(shù)搶占市場的條件下，開發(fā)出一種在較少資金投入、較短時間內(nèi)開發(fā)出技術(shù)成熟度高、滿足市場要求的煙氣脫硫、脫硝技術(shù)的共性開發(fā)設(shè)計平臺。隨著環(huán)境污染越來越嚴(yán)重，保護(hù)環(huán)境迫在眉睫，受到社會各界人士的廣泛關(guān)注，污染已不再是單純的環(huán)境問題，已延伸為社會問題。各大火電廠對排渣系統(tǒng)也越來越重視，如何選擇合適的排渣工藝和排渣設(shè)備成為電廠設(shè)備采購人員首要關(guān)心的問題。從各個發(fā)電廠目前排渣處理系統(tǒng)的運行實踐看，因為金屬剛玉陶瓷復(fù)合管具有耐腐蝕、抗老化、高耐磨、無銹、無毒、內(nèi)壁光滑等性能使得它能夠在電廠沖灰水處理系統(tǒng)中由于效率高、能耗低而且處理灰水量大而得到廣泛的應(yīng)用。


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