粉煤热解含尘干馏气除尘技术研发及应用
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2.2.2干熄焦灰来源干熄焦在生产过程中会产生大量的颗粒污染物(主要是焦粉),焦化厂的除尘灰将近90%都来自干熄焦除尘,干熄焦除尘灰是焦化除尘灰的主要组成部分。
为了减少扬尘以及符合大气污染物的排放标准,必须对含尘气体进行净化处理。
干熄焦净化除尘系统包括为保护锅炉、除尘风机而设计的一、二次除尘即工艺除尘和为收集干熄炉顶(高温烟气)、排出装置、皮带、循环风机后放散等处的粉尘的环境除尘。
其中经过一次除尘器分离出的粗颗粒焦粉进入一次除尘器的水冷套管冷却,水冷套管上部设有料位计,焦粉到达该料位后水冷套管下部的排灰格式阀启动将焦粉排出至灰斗。
从一次除尘器出来的循环气体含量约为10-12g/m3,流经锅炉换热后,进入二次除尘器进一步除去细颗粒焦粉。
从二次除尘器出来的循环气体含尘量不大于1 g/m3。
另外除尘地面站通过除尘风机产生的吸力将干熄焦炉炉顶装焦处、炉顶放散阀、预存段压力调节阀放散口等处产生的高温烟气导入管式冷却器冷却;将干熄炉底部排焦部位、炉前焦库及各皮带转运点等处产生的高浓度的低温粉尘导入百叶式预除尘器进行粗分离处理;两部分烟气在管式冷却器和百叶式预除尘器出口处混合,然后导入布袋式除尘器净化,最后以粉尘质量浓度低于100mg/m3的烟气经烟囱排入大气。
2.2.3干熄焦灰的性质干熄焦除尘灰收集的主要是经过一次除尘、二次除尘和环境除尘得到大量颗粒很小的焦炭,除尘粉是外观为灰黑色的直径小于3mm的颗粒。
其主要成分为固定碳,还含有一些杂质,如SiO2、CaO、MgO、Al2O3等。
其中一次除尘为粗除尘,故其粒级较大,二次除尘粒级较小,由于干熄焦环境除尘主要用于控制和收集干熄焦在装焦、排焦过程以及焦炭在转运过程中散发的粉尘,故其粒度最细。
通过工业分析发现,干熄焦除尘灰水分含量极低,固定碳含量高,一般在80%以上,还具有挥发分低及含硫量低等特点。
由于干熄焦除尘灰本质上为颗粒很小的焦炭,而焦炭是煤经过高温干馏后的产物,高温干馏的过程中,煤的挥发分不断析出,由于煤的结焦性而不断收缩,结构变得更加致密,因此干熄焦除尘灰的硬度比原煤大。
探讨火电厂电除尘器的应用现状及新技术摘要:在我国科技快速发展的当下,人们的环境保护观念也日益增强,随着科学技术的飞速发展,人们的环保意识也在不断提高,顺应社会发展电除尘技术在社会的各个领域得到了广泛应用。
在电力资源的生产过程中,火电厂会产生大量的可吸入颗粒物和有害气体,严重威胁着人们的生命安全。
通过对电除尘技术的使用,能够有效治理细颗粒物和大气污染物,实现环境的有效改善。
根据电除尘器在火力发电厂的应用现状,本文分析了电除尘器在火力发电厂的应用类型和特殊功能,对新型电除尘器技术进行了探讨,并对电除尘技术的发展前景进行了展望和规划,希望其技术的应用能够为火电厂带来更好的经济效益。
关键词:火电厂;电除尘器;新技术;应用现状一、火电厂除尘器的应用现状(一)烟尘排放标准越来越严格随着时代的变化,我国环境保护标准也在不断发生改变,各个时期的烟尘排放标准和除尘技术都有所不同。
在电除尘器的设计上,通常以某一时期的排放标准来进行,因此很难随着社会的进步而对除尘效果进行提高,从而出现比集尘面积偏小、电场数偏低的现象。
除此以外,就算电除尘器是属于同一时期设计的,但随着运行时间的延长,设备也会有所老化,从而降低了除尘器的除尘效果。
(二)制造和安装质量问题1.在电除尘制造方面还存在一定的认识误区,普遍认为其技术含量不高,就是一些金属结构的产品,对密度和精度要求也不高,这种误解致使产品的质量很难满足设计要求。
2.在施工过程中,施工安装人员的素质各不相同,如果在监督工作上出现了疏忽,那么电除尘的质量就无法得到保证。
(三)不合理的选型设计要判断电除尘器是否能够实现设计时的目标,最重要的一点就是如何选型。
而是否科学、合理的进行选型,也是电除尘器实现预期目标的关键。
当前,电场数量偏低、比集尘面积小、选型规格较小等是电除尘器选型过程中面临的主要问题。
并且在实际的应用中,很少对机电配合的合理性进行深入研究,从而出现了不理想的应用效果。
低阶煤的分质利用技术现状及发展前景霍鹏举【摘要】针对以直接燃烧和单一转化为主的煤炭使用方式带来的资源浪费和污染环境问题,结合低阶煤的密度小、含水率高、挥发分高及热稳定性差等性质,分析低阶煤热解工艺的技术经济性及研究进展,阐述了粉煤热解-气化一体化、龙成低温热解以及低阶粉煤气固热载体双循环快速热解等先进煤炭分质技术,重点讨论了油气尘高效分离、半焦合理利用、废水深度处理等核心技术以及节能环保、全产业链配套等影响分质利用技术产业化的关键因素,展望只有解决了煤热解技术中关键核心技术、煤焦油高附加值深加工以及热解气利用等问题,才能在分质利用全产业链方面取得重大突破,实现低阶煤的清洁高效转化.【期刊名称】《应用化工》【年(卷),期】2018(047)010【总页数】5页(P2287-2291)【关键词】低阶煤;分质利用技术;发展前景【作者】霍鹏举【作者单位】陕西延长石油(集团)有限责任公司碳氢高效利用技术研究中心,陕西西安710075【正文语种】中文【中图分类】TQ523.2基于我国富煤、贫油、少气的能源禀赋和经济社会发展需求,在未来相当长时期内,煤炭作为主导能源的地位不会改变,是实现我国能源保障不可或缺的资源。
我国的煤炭资源条件不好,次烟煤和褐煤等低阶煤种占我国煤炭资源总量55%以上,其低热值、高反应活性、高挥发分以及易自燃的特点决定其利用方式[1-2]。
目前,现阶段我国粗放式的煤炭利用方式,以燃煤电厂、工业锅炉、窑炉等为主的大型工业用煤再加上散烧煤消耗了80%以上的煤炭,基本上只利用了煤炭的燃料属性,不仅造成煤炭分子中大多数有用成分的浪费和经济损失,还将部分资源转变成污染环境的排放物[3-4]。
煤炭巨大的使用量和相对粗放的利用方式是大气污染愈演愈烈的根本原因,因此,开发多种技术相耦合,能够梯级利用煤炭资源,清洁、高效、环保的煤炭转化利用技术是当前我国新型煤化工的发展方向。
以热解为龙头的低阶煤分质利用技术,在提取煤焦油、煤气等高附加值组分后,再与传统煤化工、现代煤化工、超超临界发电、IGCC等领域实现耦合,构筑起跨行业发展的大煤化工架构,使煤炭高效利用的途径更丰富、前景更广阔。
煤炭清洁利用技术发展方向及作用范本煤炭是世界上最重要的能源之一,然而,长期以来煤炭的高污染和高排放问题一直困扰着我们。
为了保护环境、提高能源利用效率,各国纷纷开始研发煤炭清洁利用技术。
本文将从技术发展方向和作用两个方面进行阐述。
一、煤炭清洁利用技术发展方向1. 煤炭洁净化技术煤炭洁净化技术主要是指将煤炭中的杂质和有害物质去除,从而提高燃烧效率和降低污染物的排放。
洁净化技术主要包括煤炭分选、煤炭洗选、煤炭脱硫等。
煤炭分选可以将煤炭中的杂质分离出来,提高煤炭的纯度和热值;煤炭洗选可以将煤炭中的灰分和硫分去除,降低燃烧时的污染物排放;煤炭脱硫可以将煤炭中的硫化物去除,减少二氧化硫排放。
煤炭洁净化技术的发展能够提高煤炭的利用效率,降低煤炭燃烧对环境的影响。
2. 煤炭高效燃烧技术煤炭高效燃烧技术主要是指提高煤炭的燃烧效率,减少污染物和温室气体的排放。
目前常见的煤炭燃烧技术包括煤粉燃烧、煤炭气化和煤炭流化床燃烧等。
煤粉燃烧是将煤炭研磨成细小的粉末,加上适量的空气进行燃烧,可以提高燃烧效率,减少污染物排放;煤炭气化是将煤炭在高温下分解为气体,可以得到高能煤气,用于发电和制造化工品;煤炭流化床燃烧是将煤炭放入流化床中燃烧,可以提高燃烧效率,并且燃烧产生的矿渣可以用于建筑材料。
煤炭高效燃烧技术的发展可以提高能源利用效率,减少污染物和温室气体的排放。
3. 煤炭碳捕集和储存技术煤炭碳捕集和储存技术主要是指通过各种方法将燃烧产生的二氧化碳捕集并储存起来,从而减少温室气体的排放。
目前常见的煤炭碳捕集和储存技术包括化学吸收法、物理吸附法和生物固定化法等。
化学吸收法是指利用化学方法将二氧化碳吸附在吸附剂上,从而实现二氧化碳的分离和储存;物理吸附法是指利用物理方法将二氧化碳吸附在多孔材料上;生物固定化法是指利用微生物将二氧化碳转化为有机物质进行存储。
煤炭碳捕集和储存技术的发展可以有效地减少温室气体的排放,缓解全球气候变暖的问题。
煤炭分级利用又称分质利用,主要是指将煤炭通过中低温干馏进行热解,取出其中的挥发分,包括煤气与煤焦油,剩余半焦再利用的一种煤炭使用理念。
煤炭分级利用最早可追溯至石油使用之前,煤热解产生煤油(煤焦油),用于煤油灯的时代。
但近年来随煤化工热潮兴起,分级利用亦随之兴盛,伴随多个煤分级利用大型项目逐渐落地,分级利用已近乎成为可与煤制油、气等煤转化形式相匹的一种煤转化形式。
煤炭分质转化的梯级利用技术路线第一步,先将煤炭经固体热载体催化热解技术处理,产出煤焦油、兰炭(块焦、粉焦)和焦炉煤气等初级产品,完成对原料煤炭的分质;第二步,从焦炉煤气中提取氢气用于精馏出酚等高附加值产品后的煤焦油加氢,产出石脑油、柴油、液化气、等石油产品;第三步,将提氢后的焦炉煤气中的甲烷成分分离出来,用于生产压缩天然气或液化天然气,焦炉煤气中剩余的一氧化碳用于生产甲醇、合成氨,或作为工业燃料。
对兰炭根据产品质量和粒度大小进行分质利用,块状兰炭用于生产电石、铁合金,粉状兰炭进行煤气化后生产甲醇、天然气、乙二醇、合成氨、合成油、石蜡等化工品,或作为高炉喷吹料、工业燃料,碳一基础化学品甲醇与石脑油用于耦合生产碳二基础化学品乙烯。
第四步,结合多联产,利用碳一、碳二基础产品,以及尿素等大宗化学品按照多品种、差异化原则,进一步延伸发展种类数量繁多的煤化工下游深加工产品,使煤炭资源在更加广泛的化工领域替代原油。
在高瓦斯煤矿周边区域则采用适度补充利用煤层气,进行“煤气互补,碳氢平衡”的煤炭综合利用多联产路线。
关键技术中低温干馏煤的干馏也称作煤的热解,是指煤在隔绝空气条件下加热至一定温度所发生的一系列复杂的物理、化学变化过程。
根据干馏温度的不同分为低温热解(500-650℃)、中温热解(650-800℃)、高温热解(900-1000℃)。
为得到更高产率的焦油和荒煤气,低阶煤分质利用通常采用中低温干馏。
国内典型中低温干馏技术路线是:将低变质煤经自然干燥,然后在热解炉内进行炭化处理,600-800℃条件下物料在隔绝空气的炭化炉中发生脱水、干馏、裂解等一系列反应,产生荒煤气、煤焦油和半焦。
燃煤电厂协同除尘技术应用及电除尘器改造技术为适应燃煤电厂对烟尘排放的严格要求,需要对新建或原有锅炉的烟尘处理系统开展重新设计优化,并运用环保研究新技术,通过多个系统的共同作用,将净烟气烟尘排放浓度降到IOmg/m3以下。
对目前燃煤电厂有成功运用的烟气协同处理技术、对低低温省煤器的安装运用、电除尘的改造提效、增加湿法脱硫的除尘能力以及湿式除尘器的应用等方面开展分析,阐述各系统互相配合对烟尘开展协同处理,到达超低排放的目的。
近几年,环境保护约束愈加严格,对火力发电厂污染物排放限值到达世界最高标准,重点地区烟尘排放浓度执行20mg∕nι3限值。
部分地方标准更是高于国家标准,燃煤电厂正在开展“超低”、"近零''排放改造,就烟尘来说,单靠传统的电除尘技术已无法到达这样的要求。
为到达排放标准,对新建或现有锅炉设备的设计与改造,本着安全、经济、可靠的原则,优化组合脱硝、低低温省煤器、电除尘器、脱硫岛、湿式除尘器等系统的配置及选定方法,充分利用每个系统的特点,分担除尘功能,以求到达大系统协同控制的能力,如图1所示。
结果证明,可有效将烟尘质量浓度控制在5mg∕m3以下,日常运行在1~3mg∕m3之间。
1低低温电除尘技术分析研究说明,通过烟气冷却器或烟气换热系统降低电除尘入口烟气温度至酸露点以下(一般在90。
C左右),使烟气中大部分的S03在烟气冷却器中冷凝成硫酸雾并粘附在烟尘表面,使烟尘性质发生了较大变化,可大幅提升除尘效率,并同时能去除大部分的S03,同时解决了S03引起的酸腐蚀问题。
在锅炉空预器后设置低低温省煤器,使进入除尘器入口的烟气温度降低,能明显提高电除尘效率。
1.1低低温电除尘优点烟气温度的降低使烟尘比电阻下降。
低低温电除尘器将烟气温度降低到酸露点以下,由于烟气温度的降低,特别是由于S03的冷凝,可大幅度降低烟尘的比电阻(如图2),消除反电晕现象,从而提高除尘效率。
除尘器性能测试说明:在增设换热装置后,烟尘排放从原约60mg∕m3下降到20mg∕πι3,除尘效率明显提高。
气雾(干雾)抑尘系统在输煤系统中的应用及效果分析摘要:本文通过对比传统输煤系统抑尘措施及新型气雾(干雾)抑尘系统的应用,客观的给出新型气雾(干雾)抑尘系统的优势。
关键词:输煤系统抑尘干雾一、输煤系统粉尘产生的原因所谓粉尘就是在空气中悬浮的固体微粒,火力发电厂输煤系统的粉尘主要是煤尘。
燃煤发电厂的煤炭到厂后,先后经过接卸、给煤机械、皮带输送、多段转运、存取、破碎、筛分、犁煤等各种输煤设备进入原煤仓况下是无法改变的。
我们所要做的工作就是让逸出的煤尘达到最小,对环境和人体的影响达。
在整个输煤系统生产工艺过程中,都会有粉尘散发出来,这是输煤工艺所决定的,在目前的状到最小,甚至没有。
通过对输煤系统输煤工艺的分析,我们知道煤尘产生的最主要原因就是由于输煤机械的运行给予了煤炭一定的动能,那么在煤炭被运输的过程当中相互的碰撞、挤压和破碎就不可避免地产生了大量的粉尘,这些粉尘一旦脱离封闭的管道或容器,就会逸散到空气当中,如果不及时采取措施,将会对输煤现场环境及大气产生污染。
由于在这些粉尘当中微尘(粒径<75μm)占有相当比例,而这类粒径的粉尘会长时间悬浮在空气中而较难沉降,甚至造成二次扬尘。
二、常见输煤系统除尘设备分析及选型发电厂燃料输送系统长期以来一直都是燃煤电厂粉尘治理的重点,随着国家对环保要求的逐年提高,国民环保意识的逐年增强,电厂对环境治理的重视程度和投入力度也在逐年提高和加大。
多年来,对于电厂燃料输送系统的降尘治理一直都是电厂环境治理的一个重点内容,经过设计、生产及使用单位的共同努力攻关,也陆续开发应用了一些降尘设施,如静电除尘、水水浴式除尘、多管冲击式除尘等设备,这些设备的投用在一定程度上缓解了输煤系统的粉尘含量。
但近年来,随着煤炭市场的放开,电厂总成本的70~80%均在煤炭上,为保证企业的利润和效益,电厂采用了掺烧掺配的运行方式,采购了大量的经济煤种,如褐煤、印尼煤等等,这些煤种有一个共同的特点,就是粉尘含量特别大,常规的(如上述的除尘设备)一些除尘设备起不到很好的除尘效果,输煤系统的转运站及输煤廊道内经常是煤尘弥漫,不仅造成现场环境严重污染,危害职工的身体健康,还由于现场粉尘积聚难于清理,存在较严重的火灾隐患,严重影响设备的安全可靠运行。
利用粉煤灰脱硫技术综述粉煤灰是燃煤产生的一种常见固体废弃物,其中含有大量的无机物质,如氧化钙、氧化硅和氧化铁等,同时还含有一定量的硫。
硫是一种对环境和人体健康有害的元素,如果被排放到大气中会形成二氧化硫等污染物,引发酸雨等环境问题。
粉煤灰脱硫技术是一种常见的减少煤燃烧过程中产生的二氧化硫等有害物质排放的技术,本文将综述利用粉煤灰脱硫技术的研究进展和应用现状。
1. 粉煤灰脱硫技术的基本原理粉煤灰脱硫技术是将煤燃烧后产生的粉煤灰作为脱硫剂,将脱硫剂喷入烟气中,利用烟气与脱硫剂之间作用来达到脱硫的目的。
基本原理是利用粉煤灰中的活性成分(主要是氧化钙)与烟气中的二氧化硫(SO2)反应,生成硫酸钙(CaSO4),同时还可以产生一定量的氯化物和氟化物,进一步提高脱硫效果。
2. 粉煤灰脱硫技术的研究进展粉煤灰脱硫技术自20世纪80年代初期开始,经过近30年的发展,已经成为一种广泛应用于电厂、钢铁厂、水泥厂等工业领域的脱硫技术。
目前,主要的研究进展包括以下几个方面:(1) 脱硫剂的种类和选择:研究表明,不同种类的粉煤灰脱硫剂在脱硫效果、成本和环保效益等方面存在差异。
常见的脱硫剂包括高岭土、黄土、石灰石、硬煤灰等,其中以高岭土和黄土的脱硫效果较好,但成本较高。
因此,在实际应用中,需要根据不同的工艺要求和经济效益等因素,选择合适的脱硫剂。
(2) 反应条件的优化:粉煤灰脱硫技术受到反应温度、氧化钙含量等因素的影响。
尤其是反应温度对于脱硫效率和成本等方面具有重要意义。
研究表明,当反应温度在130℃左右时,脱硫效率最高。
此外,还需要考虑脱硫反应的时间和烟气流量等因素。
(3) 脱硫机理的分析和优化:粉煤灰脱硫机理复杂,研究人员通过模拟实验和烟气中成分的分析等手段,逐步深入探讨了脱硫机理。
同时,还通过改进脱硫剂的配比和制备方法,优化脱硫效果。
3. 粉煤灰脱硫技术的应用现状目前,粉煤灰脱硫技术已经成为国内外工业领域中广泛应用的脱硫技术之一。
加快煤炭分级分质利用切实推动我国能源生产革命煤炭作为一种资源,本身并无“肮脏”与“清洁”之分。
理论与实践均已表明,不科学的煤炭利用方式是造成当前能源环境问题的重要原因。
由我国能源资源禀赋和开发利用现状所决定,实现煤炭清洁高效利用是推动我国能源革命战略的必然选择。
近年来,为有效缓解资源环境压力,尤其是做好大气污染防治工作,煤炭分级分质利用作为提高煤炭清洁高效利用水平的重要途径开始引起政府关注。
2014年6月27日,为贯彻中央财经领导小组第六次会议和新一届国家能源委员会首次会议精神,国务院办公厅下发《能源发展战略行动计划(2014-2020年)》,明确要求“积极推进煤炭分级分质梯级利用”。
2015年5月,国家能源局印发《煤炭清洁高效利用行动计划(2015-2020年)》,再次提出要“着力推动煤炭分级分质梯级利用”。
伴随这些文件的出台以及政府重视程度的日益提高,近年来我国煤炭分级分质利用取得积极进展,但也在理念认识、配套技术、标准制定、政策支持等方面面临诸多挑战,严重制约着我国煤炭清洁高效利用战略和能源革命战略的实施,亟须通过纳入顶层设计、建立行业标准、鼓励产业示范、加强政策支持、强化部门协同等途径,加快推进煤炭分级分质利用。
一、煤炭分级分质利用是实现我国煤炭清洁高效利用战略和能源生产革命战略的重要途径煤炭分级分质利用是基于煤炭各组分的不同性质和转化特性,以煤炭同时作为原料和燃料,将煤的热解(干馏)与燃煤发电、煤气化、煤气利用、煤焦油深加工等多个过程有机结合的新型能源利用系统。
与其他煤炭清洁高效利用方式不同,煤炭分级分质利用属于源头控制,其低温热解过程主要属于物理过程,热解产物为低成本的洁净煤、煤气和焦油产品。
据中国工程院组织30位院士、400多位专家和95家单位历时两年完成的《中国煤炭清洁高效可持续开发利用战略研究》(2014年)认为:“以煤的部分热解气化制高级油品、洁净煤发电、灰渣综合利用为主要特点的煤分级转化技术,与现有煤燃烧与煤气化技术相比,在能耗、环保以及经济性方面具有优越性,可以跨越式提高煤炭利用效率、环境效益和经济性,有望改变现有煤炭利用方式,促进传统产业的升级改造。
高效除尘脱硫脱硝一体机处理工艺在环保领域的研究和应用摘要:高效除尘脱硫脱硝一体化工艺,具有脱硫、除尘、脱硝、脱泥、节能高效、代替原引风机和脱硫塔的功能,真正做到了小设备治理大污染。
适用于矿山,医药,化工,活性炭,建筑等环保行业。
能有效降低企业在水,电,材料,设备等方面的安全投资,节省企业的生产成本。
进一步减少因环境污染造成的烟尘、NOx、SO2排放超标而造成的停产整顿的危险,从而延长了企业的工作时间,提高了公司的经济效益。
关键词:环保领域;高效除尘;脱硫脱硝一体机;研究应用引言目前我国环境污染严重,能源消耗大,为了有效地响应国家煤电节能减排的号召,许多火电厂都加大了脱硫脱硝除尘无害化处理的投入力度,一些高污染、高耗能的企业也引进了先进的脱硫脱氮除尘一体化技术,通过高效、先进的脱硫脱硝除尘一体化装置来处理锅炉烟气和尾气等这些污染性气体。
然而,由于技术上的缺陷,装置设备运行系统的问题,使其在处理过程中仍有技术难题,因此必须对整个装置进行改造,对其运行体系进行优化和改造,以达到技术规范和标准的目的。
1.脱硫脱硝除尘一体化技术的概述1.1.脱硫脱硝除尘技术发展现状目前,装置的除尘效果达到99.5%以上,脱硫、脱硝、除尘等各项检测报告均达到了国家卫生和职业健康要求。
目前,部分传统工业生产中存在着大量的有毒气体,例如化工企业会产生含硫酸盐、硝酸等污染物,并且随着污染程度的不断提高,对空气质量造成了严重的污染,并对人类的身体和心理健康造成了极大的危害。
针对这些问题,人们必须加强处理,采取脱硫、脱硝、除尘等综合工艺,从实际使用结果看,它能有效地提高处理效率,但在实际使用中仍存在着处理范围大、流程复杂、处理困难等问题,从而在一定程度上增加了运营费用,加大了对南渡河的管理力度。
1.2.脱硫脱硝除尘一体化技术原理关于脱硫、脱氮、除尘一体化技术的形成,(1)技术观念。
脱硫、脱氮、除尘一体化工艺是一种以环保为目的的综合工艺,由于目前的废气排放越来越多,常规的除尘工艺已不能满足工业生产的需要,需要不断优化、改进和更新。
烟气除尘技术研究现状与展望摘要:随着我国工业化进程的加快,使得许多工业活动对我国的生态环境造成了较严重的污染,对于电厂发电企业来说,由于民众对用电量的需求逐年增加,为了保证电力供给充足,不断扩大企业的生产规模,这样间接加重了对周围环境的污染。
由于政府监管的不断加强,许多电厂企业开始逐渐引进各类有效的烟气除尘技术,以此来减少有害污染物的排放量,减轻企业对周围环境造成的污染。
关键词:烟气除尘技术;现状;展望引言随着我国经济的发展和城市化进程的全面进行,我国对于电力的需求量也在不断提升,因此,我国的工业得到了快速的发展,但同时工业生产所带来的环境污染问题也日益突出。
在这种情况下,相关部门必须把环境污染的治理重视起来,积极探索环境污染的源头,以此来满足当前人们对于生活环境的需求。
1烟气除尘技术的发展现状在当前市场经济体制下,人们的生活水平不断提升,国家以及社会公众都加强了对于生态环境保护的重视,我国工业在实际的生产制造中也逐渐将先进的环保科学技术应用起来,就拿电厂来说,除尘技术被研发出来,并且顺利的应用于电厂锅炉的运行中,相关数据表明,当前我国90%左右的电厂锅炉企业都有效应用了烟气除尘技术,这就在很大程度上降低了我国的环境污染情况。
通过对烟气除尘技术的深入分析得知,烟气除尘技术可以在很大程度上控制污染物的排放情况。
现阶段,在电厂锅炉烟气除尘技术的实际应用过程中,大部分的电厂锅炉技术人员都能有效调试相应的系统,以此来有效完成最基本的脱硫脱硝工作。
就当前我国的烟气除尘技术来看,虽然我国还处于不断摸索的阶段,但是通过国外先进经验以及我国科研成果的结合,相信一定会实现电厂锅炉烟气除尘技术的可持续发展。
2烟气除尘技术的应用和展望2.1 静电除尘技术静电除尘技术在烟气除尘中是应用较为普遍的方式,采用静电除尘器吸附烟尘中的粉尘颗粒实现对烟气进行除尘。
该技术装备除尘器大大提高了除尘效率,并可快速的清除烟气中的粉尘,且在除尘过程中降低了尘屑物质的产生。
粉煤热解含尘干馏气除尘技术研发及应用 樊英杰 郑化安 张生军 (陕西煤业化工技术研究院有限责任公司 西安710065)
煤炭热解技术主要包括块煤热解工艺和粉煤热解工艺。考虑到目前机械采煤块煤产量仅占煤炭开采量的20%,因而以粉煤为原料的热解工艺必将成为煤热解的主流工艺。采用固体热载体为热源,将粉煤热解的大连理工大学新法干馏工艺,虽然进行了过程放大,但没有得到大规模工业应用。其中,粉煤热解过程中热解粉焦和热解油气的高温在线分离是该工艺遇到的主要技术难题之一。粉煤在中、低温热解过程中产生的含尘干馏气体温度高、易相变。热解粉焦和热解油气高温在线分离效果不理想,最终导致煤焦油中的固含量偏高,油品质量较差,无法满足煤焦油进一步深加工的质量指标。粉煤热解过程中含尘干馏气的除尘技术及关键设备的开发研究,已经成为煤炭中低温热解领域亟待开发的课题之一。
1 含尘干馏气特点及其对高温除尘设备的基本要求 粉煤中低温热解产生的含尘干馏气具有如下特点。 (1)干馏气主要由热解油气和热解粉焦组成,粉尘粒度小,含量高。 (2)干馏气的温度高,一般在300~600℃。 (3)干馏气中的硫化氢、氨等腐蚀性气体含量高,甚至含有碱金属、重金属蒸汽等。 (4)干馏气中含有易冷凝和黏结的大分子芳烃,容易导致过滤器堵塞。 (5)气体成分复杂,气体介质在分离设备中存在后续反应,一易析炭,发生结焦现象。 (6)热解油气对温度变化非常敏感,易相变,由气、固两相变为气、液、固三相,且较难分离。 (7)开车工况和正常运行工况含尘气体组成有差别。 因此,粉煤热解过程中含尘干馏气高温气固在线分离对除尘设备的要求较苛刻,主要应满足以下条件。 (1) 耐高温(500~600℃)。 (2)具有良好的保温效果和抗腐蚀性。如果保温效果不好或者温度发生变化,热解气中可冷凝气体会生成带粉尘的焦油,黏附在除尘设备上,在高温条件下加速设备老化甚至使其失去作用。 (3)在除尘器中的停留时间要短,在最短的时间内除去热解气中夹带的粉尘,避免热解气在除尘设备中发生二次裂解等副反应,影响焦油品质。 (4)高温条件下,滤材或设备寿命要长,易再生,过滤效率高。
2 含尘干馏气高温在线除尘技术研究现状 目前,针对粉煤热解工艺中含尘干馏气高温在线除尘问题,许多科研单位尝试了不同的分离除尘方法,以期开发出较为可行的粉煤热解含尘干馏气高温在线除尘方法。国内在热解粉焦和热解油气高温在线分离方面做过相关研究的单位主要有中科院山西煤炭化学研究所、中国矿业大学、哈尔滨瑞格能源环境技术发展有限责任公司、冀州中科能源有限公司、中科院过程工程研究所等单位。 中科院山西煤炭化学研究所梁鹏等为了优化炉前煤低温干馏工艺中的挥发分除尘方案,在金属滤网应用于低温煤干馏气除尘方面做了有益的探索。采用400目的金属丝网作为过滤介质。多次实验表明,滤网过滤效率>99. 9%。由于原料煤中<0.125μm的细颗粒煤占总质量的10%以上,在热解挥发分析出的过程中,大量粉尘被热解气带出,在滤网表面很快形成一层滤饼,随着操作的进行,过滤效率提高。此外,在使用400目金属滤网对间歇式粉煤固体热载体热解装置挥发分除尘研究的基础上,将颗粒床过滤器用于该过程的除尘研究,复合除尘过滤器如图1所示。热态除尘实验表明,颗粒床的使用,有效地降低了滤网的过滤负荷。颗粒床与金属滤网结合可作为粉煤炉前低温干馏工艺中可供选择的挥发分除尘方案。
图1 复合颗粒层过滤器示意图 图2 府谷中试装置流程示意图 1-循环流化床锅炉;2-旋风分离器;3-组合密封器;4-混合器;5-热解反应器; 6-进煤料斗;7-过滤器;8-间冷器;9-气液分离器;10-焦油储罐; 11-风机;12-半焦料斗;13-换热器;14-电除尘;15-烟囱。
中科院山西煤炭化学研究所就粉煤热解含尘干馏气除尘问题,还开展了相关中试试验研究。其联合陕西府谷县恒源煤焦电化有限公司,在府谷地区建立了1套75 t/h燃烧-热解的中试装置,工艺流程如图2所示。高温气与焦的分离采用移动颗粒床过滤器,介质用的是块状半焦,固体从上面进,往下流,在底部排出。气体从中间穿过排出的半焦和灰后进焦/灰斗,过滤后直接放入锅炉燃烧,排灰温度在500℃以上,以防煤焦油凝结。经过过滤后,焦油中含尘的质量分数小于5%(工业要求)。中试结果能满足工业要求,但无连续稳定运行记录。 中国矿业大学初茉等在实验室采用颗粒床过滤器就含尘干馏气除尘进行了冷态试验。采用筛分后的高温半焦进入颗粒床除尘器作为过滤介质,除尘器可以是固定床,也可以是移动床。含尘气体通过床层,被过滤为清洁气体。该方法在神华集团6000t/a煤热解中试试验中有过尝试,但除尘过程易堵,运行效果不佳。 哈尔滨瑞格能源环境技术发展有限责任公司为解决热解气除尘问题,设计了一款新型除尘反应器,主要特点是将颗粒层过滤器和布气系统结合在一起,见图3。该过滤器在模拟工况下,取得了良好的效果。其模拟条件为:操作温度400~450℃,操作压力50~70 kPa(g),过滤气速0.3 m/s,含尘干馏气从下而上通过。干馏粗煤气组成(体积分数)为:氢气15%~20%,一氧化碳6%~10%,甲烷33%~35%,氮气2%~5%,水8%~12%,焦油组分15%~20%,小分子气态烃2%~4%,其他气体2%~5%。粗煤气中粉尘的质量浓度为0.8~1.1g/m3。石英砂颗粒作滤料,粒径1~2 mm。在72 h的工艺试验过程中,净化后干馏煤气的粉尘质量浓度低于20 mg/m3,除尘效率大于98%,粒度分析表明,粒径10μm以上颗粒可全部脱除。
图3 瑞格能源新型除尘器结构示意图 1-固体颗粒滤料入口;2-煤气出口;3-壳体;4-烟气进口;5-固体颗粒出口; 6-煤气进口;7-烟气出口;8-气体分布器;9-主气管;10-支气管;11-出气短管。
冀州中科能源有限公司和中科院过程工程研究所合作开发了一种新型过滤器,利用固体颗粒物料作为过滤介质,净化高温含尘气体或者去除热解气中的粉尘、重质焦油等杂质成分。具有结构简单、床层压降小等优点,其结构见图4。采用粗煤颗粒作滤料,300℃热解气除尘,除尘效率可达99%。采用石英砂颗粒作滤料,800℃高温烟气除尘,除尘效率96%。采用压制成型的灰球作滤料,500℃含尘气体除尘,除尘效率96%。
图4 冀州中科能源有限公司过滤器示意图 1-料层高度调节杆;2-内筒;3-进料口;4-过滤器壳体; 5-塔型挡板组;6-进气口;7-通气管道;8-出气口;9-出料口。 综上所述,国内在热解气除尘领域的研究尚不成熟,多数处于小试阶段,中试试验尚无成功案例。含尘干馏气高温气固在线分离问题是粉煤热解工艺工业化进程中必须面对的技术难题,应该引起相关企事业单位的足够重视。
3 现有除尘技术应用在含尘干馏气高温在线除尘领域的可能性分析 3.1 现有高温气体除尘技术简况 现有高温气体除尘技术简况见表1。
表1 现有高温气体除尘技术简况 高温除尘工艺 除尘效率,% 压降 发展现状 主要问题
旋风除尘 <95 高 技术成熟 过滤效率低 静电除尘 ≥98 低 技术成熟 高温下稳定电晕难以维持,粉尘比电阻大 刚性陶瓷过滤 ≥99.5 中 中试阶段 抗机械、温度冲击性能有待提高,表面易熔结和反应 金属滤网 ≥99.9 中 技术成熟 承受温度较低,易发生高温腐蚀和氧化 颗粒层过滤 ≥99 中 中试阶段 细微尘粒的分级除尘效率不高,控制复杂 液态金属过滤 - 高 初步研究 能耗高,介质昂贵,且再生困难 气流斜激波 - 高 概念提出 能耗高,研究少,存在很多不确定因素
表2 旋风除尘器应用情况 应用领域 分离对象 气相组分特点 固相组分特点 分离效果
FCC催气-固分离体系(固组分较为简单,主要催化剂颗粒、形状、较好 化裂化 相为催化剂,气相为油气) 是干气、液化气、汽油、柴油、油浆 大小比较均匀( 60 μm),与气相组分密度差较大 MTO 气-固分离体系(固相为催化剂,气相为烯烃) 组分简单,主要是C2=/C3=, C4/C5占10% 催化剂颗粒、形状、大小比较均匀,与气相组分密度差较大 较好,满足工业要求
悬浮床催化加氢裂化 固-液分离体系(固体为金属硫化物,液相为石脑油、柴油等) 组分较为简单,成分(质量分数)为4.3%液化气、22.8%石脑油、63.7%柴油 催化剂颗粒、形状、大小比较均匀,与气相组分密度差较大 较好,满足工业要求
粉煤热解 气-液-固分离体系(固相为粉煤灰、粉煤等颗粒,气相为热解油气,液相为少许冷凝重质焦油) 组分复杂,含有CO、H2、CH4、CO2等,还含有焦油蒸汽、水蒸气、H2S等成分,易冷凝 粉尘粒度细,密度小,容易漂浮且随气流流动,运动轨迹不确定;颗粒形状不规则,密度与热解油气接近 不好,不能满足工业要求
3.2 旋风除尘器在高温除尘领域的应用情况 旋风除尘器具有结构简单、没有运动部件、造价便宜、除尘效率较高、维护管理方便以及适用面宽的特点,但是其压降一般较高,而且对于50μm以下的尘粒的捕集效率低,故一般只能作为预除尘设备。旋风除尘器应用情况见表2。 旋风除尘器应用在中低温粉煤热解含尘干馏气高温在线除尘,可以考虑在以下两个方面进行探索。一是针对中低温热解油气中重质焦油组分多、黏度大等特点,可以考虑通过(催化)加氢热解等手段,使热解产物轻质化;二是针对中低温粉煤热解气中粉尘粒度细和密度小等特点,可以利用外场,使细微尘粒先预团聚,然后再通过旋风分离器进行分离,从而提高除尘效率。 3.3 颗粒层过滤器在高温除尘领域的应用情况