电石渣在电厂烟气脱硫工艺中的应用.docx
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电石渣在电厂烟气脱硫工艺中的应用
电石渣在电厂烟气脱硫工艺中的应用
论文答辩日期:
2006年6月8日
ThedesulfurizationprocesswithcarbideslaginCFBboiler
by
ZhuQingqing
B.E.(LanzhouUniversityofTechnology)2002
Athesissubmittedinpartialsatisfactionofthe
Requirementsforthedegreeof
MasterofScience
in
EnvironmentalEngineering
inthe
GraduateSchool
of
LanzhouUniversityofTechnology
S
upervisor
ProfessorLiuZhenquanProfessorKongXiuqm
May,2006
iii
兰州理工大学
学位论文原创性声明
本人郑重声明:
所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的
研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或
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对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均
已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名:
日期:
年月日
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本学位论文属于
1、保密口,在_年解密后适用本授权书。
2、不保密贰
(请在以上相应方框内打“J")
作者签名:
导师签名:
*4-1k
那研
日期:
加奔‘月矛日
日期:
为诺年了月于日
目
录
摘要.。
二,......……
ABSTRACT...。
…,...........................……,.……,..…11
目录,…,.……,....……‘二,.…,.,二,................III
第一章绪论.....................................................1
1.1大气so,污染的危害................……。
二,...........……1
1.1.1对人体健康的危害.…,..……,.…。
.,.,。
,.,,,,,,,.,,.,,1
1.1.2对植物的危害.......……,..…,......……,..…,.…1
1.1.3对生态的影响.……,.,...............……,.....……2
1.2大气soz污染的原因。
…,............……,...........……,.2
1.3国内外烟气脱硫技术研究和应用现状,,…,.…,......……,.…3
1.3.1国外烟气技术的应用情况..……,......……,......……3
1.3.2国内烟气技术的应用情况......……,.…。
.…,.....……4
1.3.3国内外技术差距.,.........……,。
…,..……,..…,.…4
1.3.4排放标准.,....……,...........……,....……,…,二4
1.4课题的来源…,……,.…,.……。
....……,..…,...……5
1.5研究内容和要求,..........……,..…,................……5
1.5.1研究内容,,..…,..…,..……,.……,,。
.…,..…,.…5
1.5.2要求.…,,...................……,...……,,.……,.6
第2章燃煤脱硫技术,.,............……。
..........……,二,二7
2.1燃烧前脱硫技术,。
。
,,,,.,。
,,,,,.,,。
。
,,.,,,,,二,,,,,,二,,二,…7
2.1.1煤炭物理脱硫技术,....……,,...……,.....……,..…7
2.1.2煤炭化学脱硫技术...……。
…,…,.。
..............……7
2.1.3煤炭生物脱硫技术...……,二,,..…,.…,.,。
....……,.8
2.2燃烧中脱硫技术…,...........……,.....……,......……9
2.2.1石灰石直接喷射法……,二,.,......……,,.......……,9
2.2.2炉内注入石灰并活化CaO法.。
....................……,,二10
2.2.3炉内喷钙和CaO活化法((L工FAC)............................11
2.2.4型煤固硫法,......……,.,…。
...……,二,..……,.…11
2.2.4.1工业固硫型煤.......……,,,...……,.…,...……11
2.2.4.2自成型型煤二,........……,,..……,二,.....……14
2.2.5循环流化床燃烧脱硫技术……,.....................……16
2.3燃烧后脱硫技术…,........……,。
.……,,..........……17
2.3.1湿法烟气脱硫技术..……,,.。
,.……,二,..……,……20
2.3.2半干法烟气脱硫技术.……,........................……21
2.3.3干法烟气脱硫技术.…,........……,..............……21
2.4煤转化中脱硫技术二,....................……,,.......……22
2.4.1煤气化技术........……,…,二,................……,…22
1/1
23232525272728343939404546494849494950505151515253535353545456585963
...-...........……,‘:
..-..…,……,-,....-…
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,..……
....-...................……
.......-‘...............……
....……‘.....-.‘......-.…
..........-.......……,..…
...-...........……,.
.......................……,.,
2.4.2煤液化技术··……,.……‘.,.....……,,,二,…
2.4.3水煤浆技术二,...............……,..…。
…,.…
第3章山东恒通化工股份有限公司电石渣脱硫工业试验..……
3.1山东恒通化工股份有限公司循环流化床(CFB)锅炉特点.…
3.2SOx的生成机理···,··…,…,.....……,,.......……,
3.3脱硫剂及脱硫工艺的选择.…,.........……。
....……
3.3.1石灰石掺烧炉内脱硫....……。
…,.…,.,,....……
3.3.2CFB电石渣炉内脱硫.,..……,..…,.......……,二
3.4电石渣脱硫方案,.........……,…,............……
3.4.1方案一:
炉内掺烧.............……,........……,
3.4.2方案二:
脱硫塔脱硫.…,....……,..…,..…,…,.
3.5方案实施..…,.....……,.…,................……
3.6试验结果,.…,…,..........……,...........……,
3.7影响CFB燃烧过程中脱硫的其它因素讨论,…,.…,……,
3.7.1流化速度和床层高度的影响.……,.…,,...……,…
3.7.2床温对脱硫率的影响二,...……,.……,二。
...……
3.7.3煤种含硫量的影响..…,.................……。
..…
3.7.4分段燃烧对脱硫率的影响.……,...............……
3.8脱硫对正常锅炉燃烧的影响.,........……,....……,.
3.8.1脱硫剂锻烧损失.…,............……,......……,
3.8.2硫酸盐化过程热量增益.……,....……,......……
3.8.3石灰石中水分引起的热损失.,.……,.……,..…,…
3.8.4CO,使干烟气损失增加...……,.……,,.……,..…
3.8.5其他损失或增益,,,。
,.,,.,,,,,,,二,,,。
,,,,,,,.,,,二,.
第4章技术经济分析.…,..……,.................……
4.1脱硫成本分析...……,...................……。
二,二
4.1.1·不脱硫时费用.,.,...……,,...……。
,,..…,..…
4.1.2采用生石灰脱硫费用,.……,.....……,,...……。
.
4.1.3采用石灰石脱硫费用..…,.…,...……,......……
4.1.4采用电石渣脱硫的费用二。
............……,...……
4.2与其他脱硫工艺的费用比较与分析..…。
...……,.……
第5章全文总结..…,............................……,
参考文献.......……,.,......……,,....……,..……
致谢....................……,.....……。
........……
摘
要
国内外电厂脱硫成熟技术很多,但对国内电厂而言,都存在着投资大、运行
成本高等问题。
因此需要有一种能适合企业自身特点、投资最省、运行成本低,
而脱硫效率相对较高的脱硫技术为企业来解决难题。
实践证明,改用电石渣作脱
硫剂,对有稳定的电石渣来源的电厂是非常适合的烟气脱硫途径,同时也是资源
性环保的成功尝试。
电石废渣脱硫具有良好的前景。
本文探索了研制与开发高效的电石废渣脱硫
工艺。
希望在山东恒通化工集团自配电厂循环流化床锅炉实施后,达到预定目标。
设计一套配套15#CFB锅炉脱硫系统的工艺的同时,对该锅炉进行炉内加电石渣
的脱硫工业试验,得出需要达到最佳脱硫率所需的Ca/S比为2.1,脱硫效率74%
以及对锅炉效率的影响。
在对实验结果进行分析的基础上,提出燃用高硫煤的
CFB锅炉实际应用炉内脱硫适用的Ca/S比,用于指导锅炉的运行。
在文中,首先介绍了当前SOZ污染带来的种种危害,以及在不同工业区与中
产生so,的主要过程和造成的恶劣影响,经过对比国内外脱除SO。
的技术差距,
以及吸取各种不同技术的经验,根据实际工况,有针对性地制订多种方案。
其次,具体查询了各种脱硫技术的脱硫原理,脱硫过程以及运行状况。
从燃
烧前脱硫到燃烧中脱硫再到燃烧后脱硫技术,总结了有14种常用相关脱硫技术,
并分别予以详细介绍。
同时应山东恒通化工集团自配电厂的要求,也着重介绍了
循环流化床锅炉的脱硫状况的利与弊。
最后,因为在探讨并实施了制定方案一后,即达到环保标准,故而未在继续
往下实施方案二。
得出结论为确保达到国家环保要求,所需要的适当Ca/S比。
针对山东恒通化工集团自配电厂的实际工况而提出的脱硫工艺,遵照原则是投资
小、工艺简单、脱硫率高。
效果令人满意。
关键词:
脱硫技术脱硫剂电石渣循环流化床锅炉
声
与了
Abstract
Therearesomanymaturetechnologyofdesulphuration.However,for
someelecricpowerplant,itcoststhemalotofmoneytosupportand
operatethetechnique.Soitneedsanavailabletechniquewhichcostsless
investmentandproductioncosttofitcorporationswhichhavetheir
privatecharacteristic.Anditsefficiencyofdesulphurisationisbetter
thantheothertechnic.Theresultcertifysomethingthatweusecarbide
slagasdesulfurizingagent.Itfitsforsomefactorieswhichhavesteady
material.Ofcourse,thetechnologicalprocessisverysuitable.Andthis
isasuccessofenvironmentalprotection.
Thecarbideslaghasitsgoodfuture.Thearticleseekafterbetter
efficiencycraftworkofcarbideslag.Wehopewecangetthescheduled
goalintheCFBboiler.WehavenecessarytechnologicaldesignofCFB
boiler.Afterwethrowcarbideslagintotheboiler,wegettheappropriate
Ca/Sratioanditsinfluenceforefficiencyofboiler.Analyzingthe
outcome,weputforwardthegoodCa/Sratiois2.1forhighsulphurcoal.
Atthesametime,thedatadirecthowtocontroltheboiler.
Theessay,atfirst,introducesdifferentharmaboutpollutionfrom
SO2,aswellas,theprocessandtheinfluencearebothrecommended.In
thelightofvarydesulphuration,weworkoutschemesforthereality.
Atsecond,thepapershowsdiversifieddesulphurationtheories,
processandaction.FromdesulphurisationincoaltoboilingandFGD,we
sumup14desulphurationtechniqueincommonuse.Andwerecommendthem
particularly.Inthemeantime,asemphases,weilluminateadvantageand
disadvantageinCFBboiler.
Atlast,sincewebringintoeffectthefirstproject,theending
obtaingoal.Sowedonotcontinuethenextway.Furthermoreweknowthe
rightCa/Sratio.Weconformtothesecapitalswhichcontainsfewermoney,
easiertechnicsandsuperiordesulphurationefficiency.Theenterprise
isverysatisfiedwiththeeffect.
Keywords:
desulphuration
CFBboiler
desulfurizingagent
carbideslag
VIII
插图索引
1200℃添加剂对燃煤硫析出率的影响......……。
,..……37
1200℃添加剂对燃煤硫析出速率的影响............……,二38
1300℃下添加剂对燃煤硫析出率的影响.…,........……,39
1300℃下添加剂对燃煤硫析出速率影响...……,.…,二,二39
除尘脱硫一体化装置…,…,..……,............……,42
不同Ca/S比下的脱硫率......……,..…,..……,..…46
循环比和脱硫率的关系..……,......……,,..…。
..…47
温度对脱硫效果的影响,........……,.…,.……,…,.48
Fe203含量与脱硫率的关系,.…,.…,.…,.........……49
12气j4工工J石U7.一城︶9
内J气J气j气j今J气J气j伪J气j
图图图图图图图图图
犷、
扩
了
气
一.-~~~~~~~~~~~~~‘目..
附表索引
表1.1国外应用FGD技术应用状况.……。
…,.……,.....……,二,.3
表1.2一些国家和地区的燃煤锅炉污染物排放标准......................5
表1.3锅炉二氧化硫最高允许排放浓度.,.。
.…,.....……,.,...……5
表2.1工业固硫型煤常用粘结剂........……。
....……。
.,...……12
表2.2工业固硫型煤常用固硫剂.....................................12
表2.3型煤与原煤燃烧性能的比较二,.…。
..........……,,.……,二13
表2.4我国工业固硫型煤的形状、规格及用途........……,.…。
……14
表2.5脱硫方式的种类和概要.…,.........……,.……,..…,..…17
表3.1气固燃烧过程的主要特性比较.…,二,二。
.......................26
表3.2CFB锅炉与其它型式锅炉炉内脱硫效率的比较.……。
..……,二31
表3.3合山电厂((1台410t/h炉)几种脱硫技术经济比较...................33
表3.4生石灰或电石渣做固硫剂时在不同温度下的固硫变化二,.....……36
表3.5电石渣与钙基脱硫效果比较....……,.,…,..…。
......……。
49
表4.1初投资费用概算表..…,...……,.…,..……,二。
.…,…,二55
表4.2原材料费用计算表.,……,.....……,二,二,..…,..……,二56
表4.3脱硫工艺费用比较..……。
..……,二,…,..……,…。
..…。
57
._.。
一一一一-一-一~~~~~...
硕士学位论文
电石渣在电厂烟气脱硫工艺中的应用
一山东恒通化工股份有限公司电石渣脱硫工业试验
第1章绪论
在对大气质量造成影响的各种气态污染物中,二氧化硫烟气的数量最大,且
影响也最广。
因此,二氧化硫成为影响大气质量的最主要的气态污染物。
很多国
家和地区,往往也把二氧化硫作为衡量本国、本地区大气质量状况的主要指标之
1.1大气SO:
污染的危害
1.1.1对人体健康的危害
SO:
是具有强烈刺激性的无色气体,它容易溶解于人体的血液和其它粘液中。
大气SO:
污染对人体健康的影响,具有广泛、长期、慢性作用等特点。
流行病学
研究发现,大气SO:
污染可导致多种疾病,如上呼吸道炎症、慢性支气管炎、支
气管哮喘、肺气肿等。
大气SO:
污染对青少年的生长发育有不良的影响,降低青
少年机体的免疫功能,使抗病能力下降。
大气中的SO:
对眼结膜也有强烈的刺激
作用(11
SO:
往往被飘尘吸收,SO:
和飘尘的协同效应,使其对人体的危害更大。
吸附
SO:
的飘尘可将SO:
带入人的肺部,使得SO:
毒性增加3-4倍。
飘尘中的Fe203
等物质可将SO:
催化转化成S03,遇水可形成硫酸雾并被飘尘吸附。
此飘尘经呼
吸道吸入肺部,滞留在肺壁上,可引起肺纤维性病变和肺气肿,硫酸雾的刺激作
用比SO:
强10倍。
1.1.2对植物的危害
研究表明,在高浓度SO:
的影响下,会使得植物产生急性危害,植物叶片表
面产生坏死斑,或直接使植物叶片枯萎脱落;在低浓度SO:
的影响下,植物生理
电石渣在电厂烟气脱硫工艺中的应用
机能受到影响,造成产量下降,品质变坏;在低浓度S03的长期影响下,产生慢
性危害,植物叶片退绿。
此外,SO:
还会对植物产生间接影响,主要表现为植物生
长减弱,降低对病虫害的抵抗能力。
1.1.3对生态的影晌
酸雨对生态系统的影响及破坏主要表现是土壤酸化和贫痔化,农作物及森林
生长减缓,湖水酸化,鱼类生长受到抑制,对建筑物和材料有腐蚀作用,加速风
化过程等。
1.2大气SO:
污染的原因
能源构成以煤炭为主,煤炭燃烧是我国大气so:
污染的根本原因。
我国85%以上的煤炭未经洗选、筛选及加工,而以原散煤直接燃烧。
我国燃
煤工业锅炉、工业窑炉、铁路机车以及生活及民用煤炉灶,燃烧技术落后,热效
率低,分散广泛,烟囱低矮,烟气低空排放。
这不仅造成煤炭的巨大浪费,而且
加重了大气so:
的污染f21
通过燃料燃烧和工业生产过程所排放的二氧化硫废气,有的浓度较高,如有
色冶炼厂的排气,一般将其称为高浓度SO:
废气;有的废气浓度较低,主要来自燃
料燃烧过程,如火电厂的锅炉烟气,SO:
浓度大多为0.02%-0.5%,最多也不超过
2%,属低浓度SOZ废气。
以含s量为例,通常it煤中约含有5-50kg硫。
煤的品
种不同,含硫量也不同,我国煤中含硫量高者可达10%,而低硫煤含硫量只有0.3%,
平均约为1.72%。
对高浓度SOZ废气,目前采用接触氧化法制取硫酸,工艺成熟。
对低浓度SO:
废气来说,大多废气排放量很大,加之SO:
浓度很低,工业回收不
经济。
但它对大气质量影响却很大,因此必须给予治理。
城市规划和工业布局不合理,功能分区不明显,经济结构和产品结构不合理,
人口密度和经济密度的疏密等,在不同程度上造成大气严重污染,不利于大气扩
散的地理及气象条件,也是导致大气SO:
污染的重要原因。
概括地说,我国的大气
污染是以尘和so:
为主要污染物煤烟型污染。
北方城市的污染水平高于南方城市
(尤以冬季为甚),冬季高于夏季,早晚高于中午。
北方城市的突出问题是冬季(采
暖期)的颗粒物污染和so:
污染(虽然非采暖期大气中颗粒物浓度也较高,但主
要来自风沙和扬尘),南方城市则so:
是造成的酸雨和高煤地区的so:
污染。
我国大气污染的特点是由于我国能源以煤炭为主,且大部分直接燃烧,能源
利用方式落后、利用率低、能耗高、低空排放、以及城