一体成型陶瓷复合钢管在火电厂烟气脱硫系统中的应用

时间：2013-08-02

一体成型陶瓷复合钢管在火电厂烟气脱硫系统中的应用

烟气脱硫（Flue gas desulfurization，简称FGD）,[1]在FGD技术中,按脱硫剂的种类划分,可分为以下五种方法：以CaCO3（石灰石）为基础的钙法，以MgO为基础的镁法，以Na2SO3为基础的钠法，以NH3为基础的氨法，以**碱为基础的**碱法。

我国是以燃煤为主的国家，据统计，1995年煤炭消耗量为12.8亿吨,且呈逐年递增趋势，二氧化硫的排放量达2370万吨，**过美国2100万吨的排放量，成为世界二氧化硫排放**大国。目前全国62%以上的城市SO2浓度**过国家环境质量二级标准，占全国面积40%左右的地区受到SO2大量排放引起的酸雨污染，因此控制SO2的污染势在必行。 1996年我国颁布的新《大气污染防治法》针对我国酸雨和SO2污染日趋加重的情况，规定对已经产生和可能产生酸雨的地区和其他SO2污染严重地区划定酸雨控制区或者SO2控制区，控制区内新建的不能燃用低硫煤的火电厂和其他大中型企业必须配套建设脱硫和除尘装置，或者采用相应控制SO2的措施；已建成的不能燃用低硫煤的企业应采取控制SO2排放和除尘措施。国家**要求在两控区内，要把治理措施作为当地规划的重点内容。

下面，我们对火电厂生产企业的烟气脱硫系统中的处理方式以及刚玉陶瓷复合管在这些流程中的应用进行分析，以便你更清楚的了解刚玉陶瓷复合管：

目前，国内外应用的SO2的控制途径有三种：燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫（即烟气脱硫）。其中，烟气脱硫（FGD即Flue Gas Desulfuration）是目前世界一大规模商业化应用的脱硫方式，是控制SO2污染和酸雨的主要技术手段。

全世界已有15个国家和地区应用了FGD装置，其设备总装机容量相当于2-2.5亿Kw，每年去除SO21000万吨。据统计，1992年，**安装了FGD装置646套，其中美国占55.3%，德国占26.4%，日本占8.6%，其余国家占9.7%。由于上述三国大规模应用FGD装置，且成效显着，虽然近年三国电站的装机容量不断增加，但SO2排放总量却逐年减少。下面简要介绍目前在市场上应用比较广泛的烟气脱硫方法。

世界上普遍使用的商业化技术是钙法，所占比例在90%以上。按吸收剂及脱硫产物在脱硫过程中的干湿状态又可将脱硫技术分为湿法、干法和半干（半湿）法。湿法FGD技术是用含有吸收剂的溶液或浆液在湿状态下脱硫和处理脱硫产物，该法具有脱硫反应速度快、设备简单、脱硫效率高等优点，但普遍存在腐蚀严重、运行维护费用高及易造成二次污染等问题。干法FGD技术的脱硫吸收和产物处理均在干状态下进行，该法具有无污水废酸排出、设备腐蚀程度较轻，烟气在净化过程中无明显降温、净化后烟温高、利于烟囱排气扩散、二次污染少等优点，但存在脱硫效率低，反应速度较慢、设备庞大等问题。半干法FGD技术是指脱硫剂在干燥状态下脱硫、在湿状态下再生（如水洗活性炭再生流程），或者在湿状态下脱硫、在干状态下处理脱硫产物（如喷雾干燥法）的烟气脱硫技术。特别是在湿状态下脱硫、在干状态下处理脱硫产物的半干法，以其既有湿法脱硫反应速度快、脱硫效率高的优点，又有干法无污水废酸排出、脱硫后产物易于处理的优势而受到人们广泛的关注。按脱硫产物的用途，可分为抛弃法和回收法两种。

目前，国内外常用的烟气脱硫方法按其工艺大致可分为三类：湿式抛弃工艺、湿式回收工艺和干法工艺。其中变频器在设备中的应用为节约能源做出了巨大贡献。

干式脱硫

干式烟气脱硫工艺

该工艺用于电厂烟气脱硫始于80年代初，与常规的湿式洗涤工艺相比有以下优点：投资费用较低；脱硫产物呈干态，并和飞灰相混；*装设除雾器及再热器；设备不易腐蚀，不易发生结垢及堵塞。其缺点是：吸收剂的利用率低于湿式烟气脱硫工艺；用于高硫煤时经济性差；飞灰与脱硫产物相混可能影响综合利用；对干燥过程控制要求很高。

喷雾脱硫

喷雾干式烟气脱硫工艺

喷雾干式烟气脱硫(简称干法FGD)，较先由美国JOY公司和丹麦NiroAtomier公司共同开发的脱硫工艺，70年代中期得到发展，并在电力工业迅速推广应用。该工艺用雾化的石灰浆液在喷雾干燥塔中与烟气接触，石灰浆液与SO2反应后生成一种干燥的固体反应物，最后连同飞灰一起被除尘器收集。我国曾在四川省白马电厂进行了旋转喷雾干法烟气脱硫的中间试验，取得了一些经验，为在200～300MW机组上采用旋转喷雾干法烟气脱硫优化参数的设计提供了依据。

煤灰脱硫

粉煤灰干式烟气脱硫技术

日本从1985年起，研究利用粉煤灰作为脱硫剂的干式烟气脱硫技术，到1988年底完成工业实用化试验，1991年初投运了首台粉煤灰干式脱硫设备，处理烟气量644000Nm3/h。其特点：脱硫率高达60%以上，性能稳定，达到了一般湿式法脱硫性能水平；脱硫剂成本低；用水量少，*排水处理和排烟再加热，设备总费用比湿式法脱硫低1/4；煤灰脱硫剂可以复用；没有浆料，维护容易，设备系统简单可靠。

湿法脱硫

FGD工艺

**的湿法烟气脱硫工艺流程、形式和机理大同小异，主要是使用石灰石(CaCO3)、石灰（CaO）或碳酸钠(Na2CO3)等浆液作洗涤剂，在反应塔中对烟气进行洗涤，从而除去烟气中的SO2。这种工艺已有50年的历史，经过不断地改进和完善后，技术比较成熟，而且具有脱硫效率高(90%～98%)，机组容量大，煤种适应性强，运行费用较低和副产品易回收等优点。据美国**(EPA)的统计资料，全美火电厂采用湿式脱硫装置中，湿式石灰法占39.6%，石灰石法占47.4%，两法共占87%；双碱法占4.1%，碳酸钠法占3.1%。**(如德国、日本等)，在大型火电厂中，90%以上采用湿式石灰/石灰石-石膏法烟气脱硫工艺流程。

石灰或石灰石法主要的化学反应机理为：

石灰法：SO2+CaO+1/2H2O→CaSO3·1/2H2O

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

其主要优点是能广泛地进行商品化开发，且其吸收剂的资源丰富，成本低廉，废渣既可抛弃，也可作为商品石膏回收。目前，石灰/石灰石法是世界上应用较多的一种FGD工艺，对高硫煤，脱硫率可在90%以上，对低硫煤，脱硫率可在95%以上。

传统的石灰/石灰石工艺有其潜在的缺陷，主要表现为设备的积垢、堵塞、腐蚀与磨损。为了解决这些问题，各设备制造厂商采用了各种不同的方法，开发出*二代、*三代石灰/石灰石脱硫工艺系统。

湿法FGD工艺较为成熟的还有：氢氧化镁法；法；美国DavyMckee公司Wellman-LordFGD工艺；氨法等。

在湿法工艺中，烟气的再热问题直接影响整个FGD工艺的投资。因为经过湿法工艺脱硫后的烟气一般温度较低(45℃），大都在露点以下，若不经过再加热而直接排入烟囱，则容易形成酸雾，腐蚀烟囱，也不利于烟气的扩散。所以湿法FGD装置一般都配有烟气再热系统。目前，应用较多的是技术上成熟的再生(回转)式烟气热交换器(GGH)。GGH价格较贵，占整个FGD工艺投资的比例较高。近年来，日本三菱公司开发出一种可省去无泄漏型的GGH，较好地解决了烟气泄漏问题，但价格仍然较高。前德国SHU公司开发出一种可省去GGH和烟囱的新工艺，它将整个FGD装置安装在电厂的冷却塔内，利用电厂循环水余热来加热烟气，运行情况良好，是一种十分有前途的方法。

通过以上的分析我们可以看出，目前世界上的脱硫脱硝技术是非常多的。随着科学技术的进步和人们环境意识的提高，会有越来越多的新的脱硫技术脱颖而出。但从当前的情况来看，除尘脱硫一体化技术配合采用刚玉陶瓷复合管无疑是发电厂目前较好的选择。原因如下：

（1）该技术有较高的除尘效率和脱硫效率，完全满足环保的要求。除尘效率可以达到99%以上，脱硫效率达到80%以上，和其他脱硫方法相比具有系统简单、投资低的优点，具有很好的技术经济性。

（2）运行费用、维护费用脱硫剂消耗等方面费用远小于电除尘器和湿法烟气脱硫。

（3）工程施工时间短，可以利用电厂的机组大修期间进行，不影响电厂的正常发电任务。

为了治理日益恶化的大气环境，控制二氧化硫的排放势在必行，我国已进行了多种排渣技术的研究及应用。各火力发电厂均投入烟气排渣系统，而耐磨刚玉陶瓷复合管是火力发电厂排渣系统*的配套设备，通过烟气排渣技术利用耐磨刚玉陶瓷复合管来控制硫氧化物的排放。而对火电企业二氧化硫防治成为环保等部门的重中之重。**在为这些企业积极争取配套建设排渣脱硝设备资金的同时，还主动邀请国内外和国家排渣技术中心*为国家火电企业提供排渣脱硝技术支持，把电厂排渣作为一项重要任务来完成，目前石灰石排渣是我国电厂烟气排渣主要工艺，利用耐磨刚玉陶瓷复合管将作为石灰石(石灰)——石膏湿法排渣工艺吸收剂的石灰石，在我国分布很广，资源丰富，许多地区石灰石品位也很好，碳酸钙含量在90%以上.优者可达95%以上。在排渣工艺的各种吸收剂中，石灰石价格便宜，经破碎机和雷蒙磨细磨后，钙利用率较高，并且有众多厂家可提供成品石灰石粉。采用电石渣作吸收剂可以废治废。

针对现有烟气脱硫、脱硝工艺开发过程中存在的问题，依托现代设计技术的发展，结合大气环保工艺的共性特点，开发以*、多尺度、系统级的数值模拟为基础，利用金属陶瓷复合管的特殊性能，要点实验和工程实测为校正的平台化烟气脱硫、脱硝过程工艺开发设计技术。

1、开发烟气脱硫、脱硝工艺核心反应装置多重理化场耦合的数值模拟平台及大尺度、多参数精确测量技术。系统研究反应区气液相、气气相及化学反应之间的耦合特性，揭示多场耦合规律，直接以传质为目标综合寻优，开发借助多场之间的相互作用进而强化反应的多场耦合设计方法。

2、烟气脱硫、脱硝工艺仿真支撑平台开发及建模仿真模拟分析中的耦合/解耦问题研究以系统过程模拟+类比试验校正解决系统物料、热量平衡及复杂工况下关键工艺参数的精确设计。

3、开发烟气脱硫、脱硝过程工艺开发设计技术可靠性、价值工程设计优化工具包，建立烟气脱硫、脱硝过程工艺可靠性、成熟度继承/预控指标体系。

4、开发烟气脱硫、脱硝过程工艺共性开发及工程设计平台。

5、依托烟气脱硫、脱硝过程工艺共性开发及工程设计平台进行多种大气污染物脱除工艺开发及集成示范工程。

近年来,随着社会经济的飞速发展,各行业对电力的需求量也在与日俱增,我国火电厂大气污染物排放现状不容乐观，通过对我国在烟气脱硫、脱硝技术领域现状以及刚玉陶瓷复合管在其中利用的分析，针对我国烟气脱硫、脱硝技术开发过程中以及刚玉陶瓷复合管利用遭遇的难以突破的瓶颈，提出了在突发的社会需求、国外技术抢占市场的条件下，开发出一种在较少资金投入、较短时间内开发出技术成熟度高、满足市场要求的烟气脱硫、脱硝技术的共性开发设计平台。随着环境污染越来越严重，保护环境迫在眉睫，受到社会各界人士的广泛关注，污染已不再是单纯的环境问题，已延伸为社会问题。各大火电厂对排渣系统也越来越重视，如何选择合适的排渣工艺和排渣设备成为电厂设备采购人员首要关心的问题。从各个发电厂目前排渣处理系统的运行实践看，因为金属刚玉陶瓷复合管具有耐腐蚀、抗老化、高耐磨、无锈、无毒、内壁光滑等性能使得它能够在电厂冲灰水处理系统中由于效率高、能耗低而且处理灰水量大而得到广泛的应用。

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