微波脱硫在燃煤电厂中的应用

微波脱硫在燃煤电厂中的应用

郭弘

（河北大唐国际唐山热电公司河北唐山063000）

摘要：本文主要探讨了微波脱硫在燃煤电厂中的应用。明确了微波脱硫的具体的理念，并探讨了微波脱硫在燃煤电厂中如何进行科学合理的应用，提出了相关的应用对策和措施，希望能够为今后的技术应用带来参考借鉴。

关键词：微波脱硫；燃煤电厂；应用

前言

在燃煤电厂的发展过程中，微波脱硫技术的应用越来越多，对此我们应该进行深入的研究，进一步分析如何更好的应用微波脱硫技术，研究技术的要点和关键环节，才能够保证其运用更加科学合理。

1燃煤电厂脱硫技术现状

石灰石―石膏湿法脱硫工艺已广泛应用于燃煤电厂机组烟气脱硫[1].该工艺的脱硫吸收塔基本采用空塔喷淋式结构，其设计存在一些不足[2]：①喷淋层周边与中心区域喷淋液分布密度存在明显偏差，喷淋密度低的周边区域喷淋层阻力较小，烟气容易从该区域逃逸，从而影响系统的脱硫效率[3].其原因是为了使吸收塔的内壁防腐衬里层不受喷淋液长期过度冲刷而损坏，喷淋层最外层的喷嘴布置密度受到制约，喷淋层周边区域的理论最大喷淋覆盖率只能达到100%，而中心区域的喷嘴布置可以较密，喷淋覆盖率可达200%以上；②喷淋层最边缘的喷嘴多数处于喷淋组管的末端位置，流道较长，浆液流通的阻力较大，当喷淋组管内的浆液流量或压头出现波动时，喷淋层边缘的喷嘴受影响最大，将进一步削弱喷淋层周边区域的喷淋覆盖率和喷淋密度，增加烟气旁路的可能性，从而降低整套装置的脱硫效率。

随着国家对大气污染物治理要求的日益严格，需要进一步提升现有火电厂脱硫装置的脱硫效率.经常采用的技术手段有增加吸收塔循环泵数量、增加喷淋层等，但往往存在能耗增加、原有吸收塔需进行防腐改造、技术难度大等问题。

2燃煤电厂中微波脱硫仪器装置研究现状

近年来微波脱硫研究大致可分为2类:一是与化学浸提剂相结合脱硫;二是不加浸提剂，选择空气或还原气体作为反应气氛。目前微波脱硫还处于试验研究阶段，相比常规加热方式，微波脱硫作用机理或改变化学反应的原因还不清楚。目前认为微波对作用介质存在热效应、特殊效应、非热效应3种可能的作用，其中微波热效应和特殊效应已经得到认可，但对于微波是否存在非热效应，在微波化学领域仍是争论的焦点。目前关于非热效应试验研究方法，主要有效应差异比较法和特征法，适用于煤炭微波脱硫的试验方法主要有同等升温速率比较技术和微波辐射同步冷却技术。

微波技术应用于煤炭脱硫，能量利用效率高，可以脱除呈细粒嵌布的硫铁矿硫和有机硫，脱硫效果良好。为加快微波技术在煤炭脱硫中的应用，开展材料科学、物理化学和微波工程等学科的联合研究是十分必要的，开展硫化合物电磁学特性模拟(量子力学－化学键能计算、谐振频率计算)，模拟硫化物介电性质和微波分解效应等是微波脱硫提质研究的基础工作，从理论上对煤炭微波脱硫原理进行探讨，对于煤中有机硫的脱除、脱硫化学助剂筛选以及微波脱硫工业应用有重要意义。

1978年，Zavitsanos和Bleiler发明了微波脱硫的方法并申请了专利:微波频率在2.45GHz、功率在500W或更高时，原煤经40～60s照射后，煤中的无机硫分解，释放出SO2和H2S气体，并会生成一些单质硫，经测试这种方法能够脱除煤中50%的硫。1987年，美国固特异公司研发了第1套微波脱硫装置，应用在橡胶微波脱硫方面，节能效果显著，1kg废胶达到脱硫效果的能耗仅为0.17～0.22kW•h。1997年Schonborn指出微波磁场的空间和时间分布、调制频率、载波频率等参数的测量和控制对于试验重复性有重要意义。

微波化学反应装置是微波化学试验研究和工业生产中的核心部分。早期微波脱硫研究大都是家用微波炉改装成反应装置，主要研究微波辐射功率、辐射时间、原料配比、反应容器大小等因素对脱硫效果的影响，但这些家用微波炉缺少控制系统，不能精确控制反应温度与微波功率，并且微波磁场均一性差，限制了研究成果的获得。同时，这些研究的微波频率是固定不变的(2.45GHz)，这也从客

观上忽略了微波频率、调制方式等电磁波特性对脱硫反应的影响。20世纪90年代中期，微波在化学领域更多的应用促进了专用微波仪器的发展，专用微波反应器具有功率控制单元、温度测量装置以及内置的磁力或机械搅拌装置等，能够实现功率控制、实时温度测量和对反应混合物有效搅拌等工艺，促进了微波作用机理的研究。此外，还有关于可变微波频率的微波装置的报道，其核心部件是产生特殊频率的微波发生器，还配备了功率调节器、光纤测温传感器等，然而受民用微波波频的限制，目前的研究还较少。第三代微波化学技术是单模微波合成系统，不仅实现了微波辐射化学反应边界条件的定量性和重复性，确保了反应条件和结果的重复性和再现性不受体积变化，而且实现了从低温到高温、从小样品到大样品的自由扩展。

受集肤效应的影响，微波在吸收材料中穿透深度有限，常用的2.45GHz频率的微波穿透深度仅有数厘米，对于一个较大的釜状反应器(＞1L)，依靠介质介电效应，微波只能加热部分表面反应物，反应器内部反应物的加热则是热传导结果，所以微波穿透深度是煤炭微波脱硫工业化面临的一个技术障碍。此外，釜状反应器体积越大，加热反应物需要的功率也越大，但微波的利用效率会降低(70%或更低)，同时反应体系对微波的非线性响应，使用大功率微波系统存在安全隐患，这些限制了微波脱硫的工业化应用。为解决此问题，采用将微波作用与流动过程相结合的微波连续化学过程，1990年出现了第一个微波流动反应器，微波连续化学过程开始被认识，但早期的微波连续反应器有样品接收困难、不能测温等缺点。在此基础上，Cablewski等设计了多模微波反应系统，能够提供准确的温度和压力控制，且还可防止由故障引起的安全问题。后来根据处理反应物规模的不同，微波连续反应器细分为单模微波连续反应器、毛细管微波连续反应器、大规模微波连续反应器。

3微波脱硫应用的安全措施

3.1防尘防中毒防中暑

由于工艺技术要求，需在脱硫装置内部进行大量的内衬防腐施工。内衬防腐施工主要有喷砂除锈和防腐层喷涂两道工序，喷砂除锈产生的大量粉尘和防腐层喷涂产生的大量涂料颗粒，飘浮在脱硫装置内部，对作业人员的呼吸系统造成伤害，因此必须采取措施防止职业健康安全事故发生。采取配备专用防护装备、专人安全跟踪监护、轮流作业、加强通风排气、架设隔离抑尘网等措施，防止作业人员中毒中暑，同时减小污染周边环境。

3.2防触电

烟道、箱罐是脱硫装置的主要设备，现场加工制作工程量大。由于它们是钢铁制品，导电性能好，并且由于施工人员出汗，人体电阻降低，因此在烟道、箱罐内部进行电焊、电动打磨、照明等作业时，施工人员触电死亡的风险大大增加j在烟道、箱罐内施工应视为在密闭金属空间内施工，应严格按照密闭金属空间内施工用电的有关安全规程，采取电路分离、超低压安全照明、漏电保护、良好绝缘、可靠接地等措施，防止触电事故发生。

4结束语

综上所述，针对燃煤电厂的应用需求，在应用微波脱硫的过程中，要进一步研究其技术要点并探讨及分析的方法以及应用过程中需要关注的要点，才能够让今后的燃煤电厂的运行更加科学合理，更好地应用微波脱硫技术。

参考文献

[1]杨奇.镁法脱硫在电厂超低排放改造的应用[J].信息化建设，2016，02：203-204.

[2]洪燕，李紫龙.“超低”排放技术在我国燃煤电厂的应用[J].中国资源综合利用，2016，01：62-63.