煤矿开采空气污染治理工程设计 正文.docx
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煤矿开采空气污染治理工程设计 正文.docx
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煤矿开采空气污染治理工程设计正文
中北大学
毕业设计任务书
学院、系:
化工与环境学院、环境工程系
专业:
环境工程
学生姓名:
学号:
设计题目:
起迄日期:
指导教师:
系主任:
发任务书日期:
2009年2月23日
毕业设计任务书
1.毕业设计的任务和要求:
本课题设计的题目:
煤矿开采空气污染治理工程设计。
本课题主要任务是分析目前在煤矿开采过程中存在的污染空气排放(包括锅炉烟气排放、储煤场扬尘、运煤道路扬尘)对生态环境的破坏问题,并提出解决这些问题的可行工程方案。
并结合煤矿实际做出一项具体的工程设计方案。
本课题的设计方案,要求针对某一煤矿具体的空气污染产生的生态环境问题,设计出完整的工艺方案,包括设计参数,及能够清楚说明设计方案的CAD图纸若干。
2.毕业设计的具体工作内容:
根据课题的任务和要求其具体工作内容是:
掌握目前国内外关于煤矿开采过程中空气污染的特点及其对生态环境的破坏,以及和生态环境恢复治理技术的研究现状。
本课题主要研究内容及方向:
(1)分析煤矿开采过程中空气污染的特点,包括来源、浓度等特点。
(2)分析煤矿开采过程中产生的空气污染对生态环境的破坏和影响。
(3)针对空气污染对矿区生态环境的破坏问题,提出解决方案。
(3)结合某煤矿实际,针对它的空气污染特点以及对生态环境的破坏实际,提出解决的具体工程设计方案。
毕业设计任务书
3.对毕业设计成果的要求:
⑴设计说明书一篇。
字数为12000汉字~15000汉字,用计算机打印。
⑵CAD图纸若干。
⑶相关译文一篇。
4.毕业设计工作进度计划:
起迄日期
工作内容
2月23日~3月10日
3月11日~3月20日
3月21日~3月30日
4月1日~5月20日
5月21日~6月13日
6月14日~6月19日
文献检索
撰写开题报告
课题准备
课题研究
撰写毕业设计说明书
答辩
学生所在系审查意见:
系主任:
年月日
1引言
1.1煤矿污染现状
我国是一个煤炭生产大国,近年来随着国民经济的增长,对煤炭的需求量大幅度增加。
我国约75%工业燃料、65%的化工原料、85%的民用燃料,都是由煤炭工业提供。
因此,煤炭在我国能源结构中的主导地位在近几十年内不会有根本性的改变。
煤炭的生产与利用在给人类文明和社会进步作出巨大贡献的同时,也给矿区带来了严重的环境和社会问题。
如煤炭开采引起地表塌陷,采掘的废矸石及排出的废气、废水、粉尘,生产过程中的噪声等,对地面环境产生严重影响,使部分建筑物、民居损坏,村庄搬迁,土地破坏,矿区大气环境污染,生态系统遭到破坏等等[1]。
1.2煤矿大气污染概况
人类社会发展到今天,人们越来越意识到生存环境的重要性。
增强环保意识,改善生存环境已成为世界各国政府的共识。
近20年来,保护环境、改善环境质量越来越引起我国各级政府、企业和公民的重视。
国家制定了《环境保护法》及相关法律、法规,各地区也制定了实施办法及相关条例。
由于采取一系列的防治措施,治理大气污染取得了一定成效,但与一些发达国家相比,特别在矿区,还有很大差距[2]。
1.2.1能源消费结构不合理是大气污染的主要原因
在我国的能源消费结构中,煤炭占70%以上,仍以烧原煤为主。
原煤平均灰分23%,含硫1.27%,燃烧后排放的污染物高于标准煤。
因此,我国的大气污染来自燃煤的约占70%以上,城市大气主要受煤烟型污染,以煤尘和SO2为特征。
据统计,煤炭燃烧产生的烟尘占我国总排尘量的80%,SO2占总排放量的90%,N0x占67%。
我国北方城市大气中总悬浮微粒年平均值>0.8
,冬季时>l
,超过国家大气质量三级标准一倍;SO2年排放量1520万t,已达到发达国家五六十年代污染最严重的程度,冬季更为突出[3]。
1.2.2煤矿区是大气污染重灾区
我国煤矿和煤矿城市的大气污染属典型煤烟型,许多矿区,尤其是露天矿,以及北方一些风沙较大的矿区还存在着粉尘和沙尘型污染。
煤炭燃烧不充分生成CO。
一公斤炸药爆炸后生成300LCO(包括折合成CO的NOx在内)。
煤矿井下老巷内煤尘和废坑木不充分自燃也生成CO。
矿井排放的瓦斯中还含有CH4。
近年来,美国学者提出CH4对温室效应的影响大于CO2。
从具体的污染物来看,多数矿区总悬浮粒和降尘超标,有的降尘超标几倍甚至十几倍。
矿区SO2的超标率也比较高,南方高硫煤矿区更突出,个别矿区SO2日均浓度1.57
,超过伦敦烟雾事件起始值3倍多[4]。
综上所述,在煤矿开采过程的众多环境问题当中,大气污染对环境的污染相当严重,急需治理。
1.3煤矿大气污染治理现状
目前国内煤矿区中小容量的燃烧设备和工业锅炉还只是采用低效除尘器。
除尘率小于85%,危害较大的小于l0
飘尘一般未能消除。
目前国内采用的旋风式、袋式等各类除尘器只可作为初级手段,以除去烟气中较大量的粗颗粒,之后需经其它方式处理,方能达到环保要求。
水膜除尘器亦不能满足环保要求。
因此静电除尘应在大中型电站锅炉或其他工业锅炉中推广应用。
目前大型矿井的地面生产系统都是封闭的,但是储煤场多数都是露天的,尤其是一些老矿井,在风力作用下,露天煤堆会产生大量的粉尘,对环境造成严重污染。
我国目前对露天煤场粉尘治理的措施主要有:
洒水增湿、表面结壳剂、湿润剂等,但是由于这些措施本身的局限性,不能很好地解决堆场对环境的长年污染问题。
因此挡风抑尘网和筒仓的使用技术研究和应用就显得非常迫切[5]。
1.4设计的内容
就我国目前在煤矿开采空气污染现状及治理的现状,本设计针对煤矿空气污染源(生产和生活用燃煤锅炉烟气、储煤场扬尘以及运煤道路扬尘)目前的治理方法进行分析比选,详细介绍了目前国内煤矿燃煤锅炉烟气的脱硫除尘方法主要有袋式除尘器、PS型燃煤锅炉烟气脱硫技术、GGT-1型燃煤锅炉烟气脱硫器、湿式冲旋脱硫除尘技术、湿式旋风除尘脱硫技术、麻石脱硫除尘技术和JBR型烟气脱硫除尘技术等,并对各种方法的优缺点及应用情况作了一些对比;同时对储煤场扬尘的治理方法作了详细分析,包括洒水降尘、挡风抑尘墙和筒仓治理扬尘,同时对三者的优缺点作了比较;以及详细说明了运煤道路的硬化绿化施工方案和抑尘效果。
最后以鑫窑煤矿为例,为燃煤锅炉烟气设计了湿式石灰法除尘脱硫一体化系统,使烟气排放中烟尘浓度和SO2浓度符合《锅炉大气污染物排放标准》(GB13271-2001)二类区第Ⅱ时段标准;为储煤场设计了挡风抑尘墙,使储煤场扬尘符合《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)中的二级标准;最后对运煤道路的实施了硬化绿化方案,使运煤道路符合《公路水泥混凝土路面设计规范》二级公路标准的要求。
1.5设计目的和意义
我国是世界上最大的煤炭生产国和煤炭消费国,煤炭的开采、加工、利用和运输等过程中所产生的污染是影响环境质量的重要方面。
露天储煤场扬尘和燃煤烟气锅炉的烟气给环境带来了严重的污染,是矿区生态环境的主要污染源之一。
基于上述事实,本课题的目标是对煤矿开采产生的空气污染治理的方式进行设计,获得一种能有效治理煤矿空气污染的方法,进而为我国煤矿地区环境保护与可持续发展提供理论依据和技术支撑。
2煤矿开采空气污染的危害
矿区大气污染源分为点源和面源,点源主要来自采暖供热锅炉、居民炊事灶具、茶炉及食堂营业炉灶废气;面源排污主要来自储煤场、运输车辆造成的扬尘和排出的气体。
即大体可以分为三部分:
燃煤烟气、储煤场扬尘、运煤道路扬尘。
2.1燃煤烟气
燃煤烟气的主要来源有:
采暖供热锅炉的烟气排放和生活用锅炉烟气。
锅炉的燃烧会产生大量的污染物,其中有完全燃烧产生的飞灰,也有不完全燃烧产生的粉尘和黑烟,因燃煤中不同程度的含硫量还会产生浓度不一的二氧化硫[6]。
对于煤矿开采企业来说,一般锅炉用煤均为本矿所产,故二氧化硫的浓度应就当前煤矿原煤含硫量而定。
2.1.1燃煤烟气的危害
矽肺、煤肺仍是煤矿工人的主要职业病,它们分别是SiO2和煤炭微粒在肺部沉积的结果,后者往往见得多。
悬浮微粒中还含有微量元素汞、镉、铬、锰、锌、铅、铍、砷、硒、氟等,它们影响人体呼吸道,降低肺功能,可引起多种疾病。
煤炭燃烧后散布在大气悬浮微粒中的微量元素累计相当可观,以汞为例,煤平均含汞0.5
,一个煤电矿区,按燃烧煤炭400万
计算,将产生汞蒸气2
排入矿区上空。
由于协同作用,煤尘使SO2、NOx对呼吸道刺激性增强4—20倍。
这些因素导致矿区居民的呼吸道、心血管和癌症发病率明显高于一般城镇[7]。
大气中致癌性烃类主要来自烟尘吸附的多环、芳烃。
煤炭不完全燃烧时,常伴随着热解、脱氢、聚合等反应,产生20多种环芳烃,其中部分是致癌物,强致癌物苯并芘是其中的典型。
它能促使有机物病变[7]。
2.1.2燃煤烟气的治理
煤炭燃烧过程中的防尘措施有以下三点:
(1)装设除尘装置。
一般锅炉可设旋风式、袋式、湿式除尘器,其除尘效率为80%—90%。
陶瓷多管旋风器耐磨性较好,湿式除尘器还能除去烟尘中部分SO2和NOx,但是要有污水处理装置。
水泥粉尘、坑口电站烟尘排放量较大,尘粒细小,宜设静电除尘器,其除尘效率可达99.9%,能捕集
的烟尘[8]。
(2)高烟囱扩散。
燃烧同品种、同重量煤炭,高空排烟的危害性比小炉灶低空排烟低60倍。
(3)集中供热,进而发展热电联合、热电化联合。
集中供热便于集中消除烟尘,并提高热能利用率。
由于煤炭及其产品煤气和其他挥发分是天然化工原料,因此在有条件矿区发展热电或热电化联产是个方向[8]。
2.2储煤场
储煤场是煤炭生产中的重要设施之一,用它弥补煤仓容量的不足,保障煤矿生产运输的持续进行。
由于受技术经济条件的制约,储煤场一般属露天形式,受风作用使煤炭损失严重,不仅造成经济损失,而且严重地污染环境,造成大气、水体和景观污染,危害人民群众的身心健康[9]。
在我国城乡遍布的储煤场数以万计,最高时的煤炭储存量可达到上亿吨,每到春季起风时,煤场的周围煤尘弥漫,直接影响居民的生活与健康。
而且有的煤堆还会发生火灾和爆炸,造成大量的经济损失,直接威胁人身安全。
多年来煤堆所造成的危害一直未引起人们的关注,随着经济的发展和对环保工作的重视,对煤堆造成的灾害进行研究和防治才逐步进入人们的视线[9]。
2.2.1储煤场对环境造成的危害
储煤场对环境造成的危害主要有三种形式:
煤尘、煤堆自燃和煤堆爆炸。
(1)煤尘:
煤堆的粉尘一般情况下是在风的作用下漂浮到大气中,其主要危害是增大煤场附近空气粉尘含量,并对周围的环境设施造成污染。
给附近的居民生活和健康造成危害。
(2)煤堆自燃:
煤堆自然主要产物是CO、CO2、SO2等。
与燃烧煤炭相比煤堆自然属于不充分燃烧,因此产生的CO量远远高与正常燃烧的煤炭,同时造成煤炭的大量损失。
(3)煤堆爆炸:
在高温或一定点火能的热源作用下,空气中氧气与煤尘急剧氧化的反应过程,是一种非常复杂的链式反应。
煤堆爆炸发生的情况较少,一经发生其破坏性极大[10]。
2.2.2储煤场污染的治理
储煤场污染的治理应从两方面入手:
第一是防止粉煤随风飘散;第二是防止煤堆发生自燃。
(1)防止粉煤随风飘散
防止粉煤随风飘散通常有两种方法:
一是降低风的强度,减小风力对煤堆的作用,从而达到抑尘的效果,通常是使用挡风抑尘网来实现;二是设置一个封闭的环境,使煤堆与外界隔离,通常的做法是建筒仓或在煤堆的表面喷洒一层保护性物质,这样可防止煤炭与空气接触,阻止煤的粉化,同时能抵抗风的作用。
(2)防止煤堆自燃
防止煤堆发生自燃,煤堆不发生自燃,煤堆也就不可能发生爆炸:
因此防止煤堆自燃也是防止煤堆污染的主要措施。
目前国内外普遍采用的是在煤堆的表面喷洒一层阻化剂,阻化剂本身在煤堆的表面形成一层保护层也对煤堆起到防尘的作用。
本设计只考虑空气方面的污染,以下不再对这方面做详细介绍[11]。
2.3运煤道路
运煤道路是指由储煤场到公路主干道之间的由煤矿开采企业修建的道路。
目前我国大多数煤矿开采企业为节省开支,运煤道路均为乡村石子路,由于路面较差,故运输扬尘较大,再加上汽车超载抛洒煤炭,引起的二次扬尘。
不仅造成经济损失,而且严重地污染道路沿途环境,造成道路沿途大气、水体和景观污染,危害道路沿途人民群众的身心健康。
综上所述,在煤矿开采过程中所产生的大量固体废物、废水和有害气体,造成局部地区水资源枯竭、水土流失、地面沉陷等环境问题甚至灾害等,已经严重破坏到了矿区的生态环境平衡,因此科学合理地开发和利用煤炭资源,坚持环境与经济协调发展,实现煤炭工业健康、可持续发展,是当前煤矿开采企业环境管理的当务之急。
3矿区燃煤锅炉烟气的治理技术分析
锅炉是矿区主要环境空气污染源之一,污染特征属点源,主要污染物为烟尘和SO2。
由于锅炉用煤均为本矿所产,故应该先测出当地煤矿的含硫量,煤的含硫量决定了烟气中二氧化硫的浓度,从而确定烟气治理的方法。
3.1锅炉烟气排放标准
煤矿开采企业一般远离居民居住区,故其执行的烟气排放标准为:
《锅炉大气污染物排放标准》(GB13271-2001)中二类区第Ⅱ时段标准,如表3.1。
表3.1锅炉大气污染物排放标准(GB13271-2001)
污染物
功能区
时段
浓度限值
单位
烟尘
二类区
Ⅱ
200
mg/Nm3
SO2
900
3.2含硫量、锅炉烟尘与SO2排放量
3.2.1煤炭含硫量的测定
采集煤炭样本送到当地煤炭研究所测定留的含量,或用鹤壁市蓝博仪器仪表有限公司所生产的HZDL-8型汉字自动定硫仪测定煤炭中流的含量。
煤的含硫量决定了烟气中二氧化硫的浓度,高硫煤、低硫煤我们国家有统一的划分标准:
含硫量≤0.5%的是特低硫煤,在0.51—1.0%的是低硫煤,1.0—1.5%的是低中硫煤,1.51—2.0%的是中硫煤,2.01—3.0%的是中高硫煤,3.0%以上是高硫煤。
3.2.2锅炉烟尘和SO2排放量
由测出的含硫量和耗煤量等已知数据,有烟尘和SO2排放量计算公式如下[12]:
烟尘:
(式3.1)
SO2:
(式3.2)
式中:
、
——烟尘和SO2排放量(
);
B——耗煤量(
);
A——煤的灰分(%);
S——煤中的全硫分含量(%);
、
——烟尘和SO2的脱除效率(%)。
——烟尘中可燃物的百分含量(%)。
3.3燃煤锅炉脱硫技术
大气SO2污染主要是由燃煤排放引起的,SO2排放的削减主要从燃烧前、燃烧中和燃烧后脱硫三个方面着手。
本设计中燃煤来源于本矿所产原煤,就不涉及到燃烧前和燃烧中的脱硫处理了,因此以下主要介绍燃烧后脱硫除尘技术。
3.3.1燃烧前与燃烧中脱硫技术
燃烧前脱硫技术也就是煤炭洗选技术。
目前我国煤炭入选率不到17%,而美国为42%,英国为94.9%,法国为88.7%,日本为98.2%。
我国曾对微波脱硫和高硫煤强磁分离脱硫进行过小试研究,总脱硫率达50%左右。
但由于所需基建投资和运行费用都较高,脱硫后的煤是水煤浆,使用上受到一定限制。
因此,这两项技术没有得到有效推广。
燃烧中脱硫技术是往煤中加入固硫剂。
在煤的燃烧过程中,煤中的硫燃烧氧化,再与煤中的碱性物质或固硫剂反应生成硫酸盐而留在渣中,从而减少烟气中的SO2浓度。
我国从70年代开始进行型煤固硫的研究工作。
目前,美国的型煤固硫率为87%,日本为70%—90%,我国为40%左右。
我国与国外固硫率差异的主要原因是采用的固硫剂及固硫催化剂的不同[13]。
3.3.2燃烧后脱硫技术
燃烧后脱硫技术即对锅炉烟气进行脱硫,这是我国目前脱硫的主要方法。
电厂锅炉烟气的脱硫技术由于投资高,工艺复杂,不适合中小型锅炉烟气的治理。
近年来,我国科技人员针对中小型锅炉烟气的脱硫技术进行了研究,比较有影响的主要有:
PS型燃煤锅炉烟气脱硫技术、GGT-1型燃煤锅炉烟气脱硫器、湿式冲旋脱硫除尘技术、湿式旋风除尘脱硫技术、麻石脱硫除尘技术和JBR型烟气脱硫除尘技术。
(1)PS型燃煤锅炉烟气脱硫技术
这种技术具有脱硫和除尘两种功能。
脱硫除尘装置有两部分组成:
上部为喷雾脱硫塔,下部为湿式除尘器。
在脱硫塔内,烟气中的SO2被喷嘴喷出的分散的石灰浆液滴吸收,生成CaSO4和CaSO3,烟气温度由150—190℃下降到80℃左右。
烟气在脱硫塔内完成第一次脱硫除尘后,直接进入下部的湿式除尘器。
除尘器内特殊喷气管及喷气头使烟气在除尘器底部与贮水(灰)池进行剧烈运动,以实现高效除尘和脱硫的目的。
其工艺流程如图3.1所示。
主要反应式为:
Ca(OH)2+SO2→CaSO3+H2O
2Ca(OH)2+2SO2+O2→2CaSO4+2H2O
主要技术指标:
脱硫率大于80%(钙硫比1.5~1.6),除尘效率大于90%。
缺点是一次性投资较高,运行费用较高[14]。
图3.1PS型燃媒锅炉烟气脱硫除尘工艺流程图
(2)GGT-1型燃煤锅炉烟气脱硫器
该技术的基本原理是:
利用喷射雾状的高效脱硫除尘药剂水溶液,在对锅炉排放的烟气、粉尘进行增湿的同时,使二氧化硫得到吸收、反应并凝于粉尘,再通过离心式旋风除尘器降入集尘箱,达到脱硫和提高降尘的目的。
工艺流程如图3.2所示。
设备脱硫率大于等于60%[15]。
图3.2GGT-1型燃煤锅炉烟气脱硫流程图
(3)湿式冲旋脱硫除尘技术
基本原理是利用冲激、旋风二级除尘机制,在除尘器内部设置了冲激室和旋风室。
烟气由锅炉进入冲旋室后,自上而下冲激水面,进行初次除尘,润湿烟尘,增大细微尘粒的重量。
然后自下而上,在除尘器上部经由导板组成的2通道进入旋风室。
在旋风室同自上而下沿壁作螺旋运动,利用离心力进行二次除尘,然后由轴线向上经出口排出。
在除尘过程中,烟气中的二氧化硫溶解于水,生成亚硫酸微滴,并与尘粒一起从烟气中分离出来,主要技术指标:
SO2去除率80%,烟尘去除率95%,阻力1100Pa[16]。
(4)湿式旋风除尘脱硫技术
该技术利用锅炉自身运动过程中产生的烟尘、炉渣和废水来治理烟气。
基本原理是拦截碰撞、离心分离、酸碱中和反应等共同作用。
在装置内,喷成雾状的的吸收液与旋转进入的烟气作用,进行脱硫和除尘。
净化烟气经引风机和烟囱排入大气。
主要指标:
脱硫效率50%,除尘效果大于95%,装置阻力小于1200Pa[17]。
(5)麻石脱硫除尘技术
麻石水膜除尘器和麻石文丘里除尘器应用于烟气除尘已有多年的历史了,近年来,利用麻石的耐腐蚀、耐磨损性能制作烟气脱硫装置有了一定进展。
其主要原理:
利用麻石制作筒体,在内部设置塔板来强化气液接触,提高传质效果,从而提高脱硫效率。
该技术应用于沸腾锅炉上的脱硫效率为70%(加碱),除尘效率在99%[18]。
(6)JBR型烟气脱硫技术
JBR是一种反应器的简称,石灰浆液加入JBR中,含飞灰和SO2的烟气由引风机送入JBR反应器中,其中的SO2和烟尘被内循环的吸收剂浆液吸收除去,净化后的烟气经除雾后排入大气。
脱硫产物的灰渣由JBR底部的放入沉淀池中,上清液返回石灰浆液罐中,从而实现水的闭路循环。
技术指标:
压力降1000-1600Pa,SO2去除93-94%,除尘效率95-98%。
但运行费用较高,脱除1kg二氧化硫的费用约0.4元。
已经有许多应用,现在的运行费用已降下来了[19]。
图3.3JBR烟气蜕硫除尘工艺流程示意图
3.4燃煤锅炉脱硫除尘一体化技术
大气烟尘和SO2污染主要是由燃煤排放引起的,前文介绍了单独的脱硫技术,就目前国内外的情况,随着除尘和脱硫技术的成熟和完善,出现了比较成熟的除尘脱硫一体化技术和装置。
这类装置可分为湿式、干湿结合和干式三类。
3.4.1湿式除尘脱硫一体化装置
(1)网膜塔除尘脱硫装置
网膜塔有卧式和立式之分,其原理基本一致,下面以卧式为例作介绍。
①工作原理
该装置主体设备为一卧式网膜塔,配套设备包括循环水池、水泵等。
网膜塔内部依次可分为雾化段、冲击段、筛网段和脱水段四部分,其核心部件为筛网,若干片筛网叠合在一起,在网上端布水,使网上形成均匀水膜。
烟气经过雾化段使烟温降低,并使微细粉尘凝聚成较大颗粒,再经过冲击段除去大部分烟尘。
烟气进入筛网段后穿过筛网上的液膜,激起水滴、水花、水雾等,造成气液充分接触,从而除去微细粉尘和SO2。
最后烟气经脱水段脱除水分,防止烟气带水影响引风机正常工作。
②装置的特点及效果
该装置的主要特点是阻力小,对微细粉尘有较高的捕集效率和较强的适用性,既适用于层燃锅炉,又适用于排尘浓度较高的沸腾炉、循环流化床锅炉、抛煤机炉等。
其除尘效率>95%,利用冲渣水时,其脱硫率可达50%~60%。
(2)喷射式吸收除尘脱硫装置
①工作原理
该装置的主体设备是喷射式吸收塔。
烟气从塔顶进入气液分配段。
吸收液经环形管进入此段下部,均匀溢入杯形喷嘴,并沿喷嘴内壁形成液膜向下流动。
当气流进入喷嘴时,流速逐渐增大,流出喷嘴时突然扩散,将吸收液雾化。
在吸收管内,气液充分混合接触,气液间发生传质吸收,使烟气中的粉尘和SO2。
进入吸收液中。
气液混合体进入分离段后,流速降低,受重力和惯性影响,气液分离,吸收液滴落入塔底部,净化后的烟气则从烟气排气口排至烟囱。
喷嘴的设计是决定该塔吸收效果的关键步骤。
②装置的特点
喷射式吸收塔的优点是烟气穿塔速度快,因此在处理同样烟气量的情况下塔的体积相对较小。
塔的结构简单、没有活动和易损部件,不易堵塞,维护管理方便,并且对易溶性气体的净化效率较高。
其缺点是气流阻力较大,杯形喷嘴安装精度要求较高[20]。
3.4.2干湿结合除尘脱硫一体化装置
(1)工作原理
SHG型除尘脱硫装置主体设备为一立式塔,塔内兼用了干、湿结合的结构形式,其下部为旋风除尘段,中部为吸收段,装有筛板,上部是脱水段。
烟气首先进入下部的旋风除尘段,除去较大颗粒后进入吸收段,经过布满吸收液的筛板时,烟气与吸收液充分接触,发生传质吸收,脱除SO2并除去微细粉尘。
经过除尘脱硫的烟气,在脱水段内脱水除雾,防止烟气带水,然后经出口排至烟囱。
(2)装置的特点及效果
该装置的主要特点是液气比较小(为0.3~0.5L/m3),塔内持液量较大,气液接触充分。
除尘效率可达95%以上,高硫煤的脱硫率为70%~80%,低硫煤的脱硫率为80%~90%,特别适用于6t/h以下小型层燃锅炉[21]。
3.4.3干式除尘脱硫一体化装置
(1)电子束照射烟气处理装置
①处理工艺
EBA法处理工艺包括烟气冷却、氨添加、电子束照射及副产品分离等几个过程。
对温度150℃左右的烟气,先用电集尘器除去粉尘颗粒,然后通过冷却塔喷水,将烟气冷却到适合脱硫脱硝反应的温度(约65℃)。
然后根据SOx浓度和NOx浓度将定量的氨注入烟气,再导入反应器,并用电子束照射。
由于电子束照射,烟气中的SOx和NOx在极短的时间内氧化,分别变为中间生成物硫酸(H2SO4)和硝酸(HNO3)。
它们与共存的氨进行中和反应生成粉体微料:
硫酸铵与硝酸铵的混合粉体。
通过干式电集尘器分离,捕集这些粉体微粒后,再将净化后的烟气排放。
②净化反应机理
脱硫、脱硝反应主要是经过三个反应过程进行的。
第一步,在电子束的照射下,生成富有活性的OH·、O·、HO2·等活性粒子。
第二步,这些活性粒子具有极强的氧化性,将烟气中的SO2及NOx氧化。
第三步,上一步生成的硫酸和硝酸与注入的氨进行中和反应,生成硫酸铵[(NH4)2SO4]和硝酸铵(NH4NO3)等副产品,并形成粉体微粒。
③装置特点及效果
该装置包括烟气冷却塔、反应器、电子束发生装置、集尘器、供氨设备、副产品处理设备、通风设备等。
由于烟气露点常为50℃左右,所以冷却塔内喷淋水可以完全气化
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