燃煤电厂除灰-脱硫系统一体化工艺研究

燃煤电厂除灰-脱硫系统一体化工艺研究

苗云海

大唐哈尔滨第一热电厂   黑龙江省哈尔滨市150078

摘要：燃煤电厂作为我国能源结构中的重要组成部分，其排放的污染物对环境造成了严重影响。其中，灰和硫是燃煤电厂排放的主要污染物。为了减少这些污染物的排放，提高燃煤电厂的环境效益，本文对燃煤电厂除灰-脱硫系统一体化工艺进行了研究。通过对现有除灰-脱硫技术的分析，提出了适用于燃煤电厂的一体化工艺方案，并对该工艺的运行效果进行了模拟和实验验证。结果表明，该一体化工艺能够有效降低燃煤电厂的灰和硫排放，具有良好的环境效益和经济效益。本文的研究成果为燃煤电厂污染物减排提供了理论依据和技术支持。

关键词：燃煤电厂；除灰-脱硫系统；工艺研究

引言

随着我国经济的快速发展，能源需求量持续增加，燃煤电厂作为我国主要的电力供应方式，其环保问题日益受到关注。燃煤电厂在发电过程中会产生大量的灰渣和二氧化硫等污染物，对环境造成严重污染。因此，研究燃煤电厂除灰-脱硫系统一体化工艺，对于提高燃煤电厂的环保性能，实现可持续发展具有重要意义。

一、除灰-脱硫系统一体化工艺原理

1.1 除灰工艺原理

除灰工艺是燃煤电厂烟气处理的重要组成部分，其主要目的是从烟气中去除飞灰。以下是常见的除灰工艺原理：重力沉降：利用飞灰在烟气中的重力作用，通过沉降室或沉降池等设施，使飞灰从烟气中分离出来。离心力分离：通过离心力将烟气中的飞灰分离出来，适用于高速旋转的设备，如旋风除尘器。静电除尘：利用静电场使烟气中的飞灰带电，然后通过电场力将带电飞灰捕集在电极上。湿式除尘：将烟气中的飞灰与水或其他液体混合，使飞灰在液体中沉降，然后通过分离设备将飞灰与液体分离。

1.2 脱硫工艺原理

脱硫工艺是燃煤电厂烟气处理的关键环节，其主要目的是去除烟气中的二氧化硫（SO2），以下是常见的脱硫工艺原理：石灰石-石膏湿法脱硫：利用石灰石作为脱硫剂，与烟气中的SO2发生化学反应，生成石膏，从而实现脱硫。氨法脱硫：利用氨水作为脱硫剂，与烟气中的SO2发生化学反应，生成硫酸铵，从而实现脱硫。钠碱法脱硫：利用氢氧化钠或碳酸钠作为脱硫剂，与烟气中的SO2发生化学反应，生成亚硫酸钠或硫酸钠，从而实现脱硫。氧化法脱硫：利用氧化剂将烟气中的SO2氧化成SO3，然后与脱硫剂反应生成硫酸盐，从而实现脱硫。

1.3 一体化工艺的原理及优势

一体化工艺是将除灰和脱硫工艺结合在一起，形成一个完整的烟气处理系统。其原理如下：将烟气先经过除灰设备，去除大部分飞灰，然后进入脱硫设备。在脱硫过程中，部分未完全反应的SO2和脱硫剂会随烟气进入除灰设备，再次与飞灰混合，提高脱硫效率。一体化工艺的优势：提高脱硫效率：由于一体化工艺中，脱硫剂与飞灰混合，增加了脱硫剂与SO2的接触面积，从而提高了脱硫效率。降低运行成本：一体化工艺可以减少设备投资和运行维护成本，因为减少了单独的除灰和脱硫设备。减少占地面积：一体化工艺可以节省土地资源，降低电厂建设成本。减少二次污染：一体化工艺可以减少脱硫剂和飞灰的二次污染，提高环保效果。

二、除灰-脱硫系统一体化工艺设计

2.1 工艺流程设计

除灰-脱硫系统一体化工艺设计旨在实现燃煤电厂烟气中灰分和二氧化硫的同步脱除，以下为具体工艺流程设计：烟气预处理：首先对燃煤电厂排放的烟气进行预处理，包括除尘、冷却、除湿等步骤，以降低烟气温度和湿度，提高后续脱硫效率。除灰系统：颗粒物捕集：采用高效除尘器（如电除尘器、袋式除尘器等）对烟气中的颗粒物进行捕集，确保颗粒物排放浓度达到国家标准。灰渣处理：对捕集的灰渣进行分类、储存、运输和综合利用，实现资源化利用。

脱硫系统：石灰石-石膏湿法脱硫：采用石灰石-石膏湿法脱硫技术，将烟气中的二氧化硫转化为石膏，实现脱硫效果。脱硫剂制备：根据烟气中二氧化硫的浓度和石灰石的品质，制备合适的脱硫剂。脱硫剂循环利用：对脱硫剂进行循环利用，提高脱硫效率，降低运行成本。污水处理：脱硫过程中产生的废水进行处理，包括沉淀、过滤、消毒等步骤，确保废水达标排放。废气处理：脱硫过程中产生的废气进行处理，包括除尘、脱硝等步骤，确保废气达标排放。系统优化：根据实际运行情况，对除灰-脱硫系统进行优化调整，提高整体脱除效率。

2.2 设备选型及配置

除灰设备：除尘器：根据烟气量和颗粒物排放标准，选择合适的除尘器类型，如电除尘器、袋式除尘器等。灰渣输送设备：根据灰渣产量和运输距离，选择合适的输送设备，如皮带输送机、斗式提升机等。脱硫设备：脱硫塔：根据烟气量和脱硫效率要求，选择合适的脱硫塔类型，如喷淋塔、填料塔等。脱硫剂制备设备：根据脱硫剂制备工艺，选择合适的设备，如石灰石破碎机、磨粉机等。污水处理设备：沉淀池：根据废水处理量和水质要求，选择合适的沉淀池类型，如机械搅拌沉淀池、气浮沉淀池等。过滤设备：根据废水处理量和水质要求，选择合适的过滤设备，如石英砂过滤器、活性炭过滤器等。自动化控制系统设备：控制系统：根据工艺流程和设备要求，设计合适的控制系统，实现除灰-脱硫系统的自动化运行。

三、除灰-脱硫系统一体化工艺关键技术研究

3.1 除灰技术

干式除灰技术：原理：通过干燥的灰渣收集系统，将燃煤电厂产生的灰渣进行收集和输送。优点：占地面积小，运行成本低，对环境的影响较小。应用：适用于中小型燃煤电厂。

湿式除灰技术：原理：将燃煤电厂产生的灰渣与水混合，形成浆体，通过管道输送至灰场。优点：处理效率高，灰渣浓度低，便于运输和储存。缺点：占地面积大，运行成本较高，对环境有一定影响。应用：适用于大型燃煤电厂。

干湿混合除灰技术：原理：结合干式和湿式除灰技术的优点，将干式和湿式除灰系统进行优化组合。优点：占地面积适中，运行成本低，对环境的影响较小。应用：适用于不同规模的燃煤电厂。

3.2 脱硫技术

石灰石-石膏湿法脱硫技术：原理：利用石灰石作为脱硫剂，将烟气中的二氧化硫转化为石膏。优点：脱硫效率高，运行稳定，脱硫剂来源广泛。缺点：脱硫剂消耗量大，对环境有一定影响。应用：适用于大型燃煤电厂。

烟气循环流化床脱硫技术：原理：利用循环流化床反应器，将烟气中的二氧化硫转化为硫酸钙。优点：脱硫效率高，脱硫剂消耗量小，对环境的影响较小。缺点：设备投资较大，运行成本较高。应用：适用于中小型燃煤电厂。

烟气脱硝技术：原理：利用选择性催化还原（SCR）技术，将烟气中的氮氧化物转化为氮气和水。优点：脱硝效率高，对环境的影响较小。缺点：设备投资较大，运行成本较高。应用：适用于燃煤电厂烟气脱硝。

结语

本文通过对燃煤电厂除灰-脱硫系统一体化工艺的研究，深入探讨了该技术在降低燃煤电厂污染物排放、提高能源利用效率方面的应用前景。通过对一体化工艺的原理、技术特点、实施效果等方面的分析，本文得出以下结论：一体化工艺具有显著的环境效益和经济效益，能够有效降低燃煤电厂的污染物排放，提高能源利用效率。然而，在实际应用过程中，还需进一步优化工艺流程，提高脱硫脱灰效率，降低运行成本。未来，随着环保政策的不断加强和技术的不断创新，一体化工艺将在燃煤电厂污染物治理中发挥越来越重要的作用。

参考文献

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