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1、脱硫除尘文献综述摘要：除尘和脱硫技术是当前两种主要的烟气污染物控制技术。通过阅读、分析和评估相关工程应用及文献，对现有除尘，脱硫技术进行总结和综述，对常用除尘、脱硫技术进行对比分析，具体分析探讨袋式除尘技术、石灰石-石膏法脱硫技术的原理方法及存在的问题和解决措施。关键词：除尘；脱硫；烟气；文献综述引言：目前中国的一次能源结构仍旧以煤炭为主。2016年，全国煤消费量37.8亿吨，煤炭消费量占能源消费总量的62.0%1。煤炭燃烧产生二氧化硫，硫化氢，一氧化氮及粉尘等污染物，对自然环境造成严重污染。为此国家出台更为严格的GB13271-2014锅炉烟气污染物排放标准2，燃煤锅炉烟气污染物以SO2、粉
2、尘为主，颗粒物排放限值降低至50 mg/m3，重点地区为30 mg/m3；二氧化硫排放限制为300 mg/m3，重点地区为200 mg/m3。目的在于控制大气污染，保证可持续发展。一 除尘技术1.除尘技术的分类3根据除尘机理的不同，除尘技术可分为机械力除尘技术和电力除尘技术两大类。共同特点是使含尘气体通过力场或电场，力场或电场作用在尘粒上，从而使气体与粉尘分离。机械力包括重力、离心力、惯性力、冲击、碰撞等，过滤也是机械力的一种。常用的采用机械力除尘技术的设备有：重力沉降室、旋风除尘器、袋式除尘器、文氏管除尘器、重力喷雾塔4等。采用电力除尘技术的除尘器有干式电除尘器和湿式电除尘器，区别在于清灰方
3、式的不同，前者采用干法清灰，后者采用湿法清灰。以上分类仅是依据起主导作用的除尘机理，实际除尘器中，为提高除尘器的效率，往往综合运用了几种不同的除尘机理，如电袋复合除尘器、静电强化的除尘器等。2.常用除尘器的对比分析3,4除尘器重力沉降室旋风除尘器文丘里洗涤器袋式除尘器电除尘器电袋复合除尘器除尘机理通过粉尘颗粒自身重力从气流中分离利用高速旋转的气流对粉尘产生离心力，从气流中分离出粉尘利用气液两相流速差及相互碰撞接触使粉尘从气体中分离含尘气体通过滤袋滤去其中粉尘除尘器电场使尘粒荷电，收尘电极吸引并收集尘粒，从气体分离出粉尘先通过电除尘区再经过袋式除尘区，运用了两者除尘机理除尘效率40%50%70%
4、95%80%99%99%以上99%以上99%以上压损50150Pa5002000Pa10009000Pa10001500Pa300500Pa10001500Pa处理粒径大于50m大于5m0.1100m大于0.4m大于0.5m大于0.4m费用低低中较高高高优缺点结构简单，阻力低，费用低可靠性高；但除尘效率低设备庞大结构简单、占地小、维护方便、造价低、耐高温高压、可用于高浓度粉尘；但对细微粉尘去除率低除尘效率高，可用于高温烟气降温，可用于吸收气态污染物；但阻力大，运行费用高除尘效率高、可捕集多种干性粉尘，除尘效率及阻力稳定，适应不通气量处理；缺点是受滤料耐温耐腐蚀等性能影响，不适于处理粘性及吸湿性
5、强的气体除尘效率高、阻力低、处理气量大、适应高压高湿气体、自动化程度高；主要缺点是设备庞大，投资高，技术要求高受粉尘浓度和比电阻影响大综合了两种除尘器优点，运行稳定、清灰效率高、运行阻力低、运行及维护费用低；但需兼顾两者的操作及技术要求，粉尘性质对除尘器影响大，设备庞大、投资高袋式除尘器和电除尘器因为处理效率高，受到环保行业的青睐。随着排放标准的愈加严格，电除尘器必然要大幅增加成本。而随着布袋除尘技术的发展，一些核心问题得到解决，使得袋式除尘器投资运行成本远低于电除尘器。因此袋式除尘器将逐渐称为主导除尘设备5。3.袋式除尘器3.1国内袋式除尘器的发展6,7进入本世纪以来，国内袋式除尘器得到长足
6、的发展，袋式除尘器设计和制造技术更成熟，袋式除尘装备大型化、模块化，许多许多新技术得到应用，设备出口量逐年增加。在耐高温纤维滤袋领域，我国自行研制成功聚苯硫醚纤维，并得到批量生产，结束了PPS纤维完全依赖进口的局面。玄武岩纤维及滤料在国内被研制出，这种材料具有耐腐蚀耐高温、弹性模量大、化学稳定性好等优势，其产品及生产工艺逐渐成熟。脉冲阀方面也实现了创新和进步。滑动阀片脉冲阀在国内研制成功，其阀片采用高分子材料和金属材料，改变了传统的橡胶材料，增加可靠性和使用寿命，同时增大了阀开度。此外在超大型脉冲阀研制方面也取得了长足进步，开发出14英寸和16英寸的脉冲阀。失效布袋处理技术得到发展。针对糊袋问
7、题开发出了移动清灰仪和测试设备。针对滤袋“灌肠”问题，利用射流气动原理开发出“吸灰枪”，可将滤袋内部粉尘清理出来，恢复滤袋功能。废旧滤料回收利用技术日趋成熟。国内正在建立废旧滤料收运综合利用系统，已成立了几家相关连锁公司，基本做到“谁生产谁回收利用”。3.2袋式除尘器的优化改进钱磊8依靠工程技术经验，提出了袋式除尘器技术优化方法。从增加滤袋长度、采用大灰斗、改变清灰制度几个方面改进，有效改善了袋式除尘器存在的耗钢量大、输行阻力高、占地面积大等问题。3.2.2袋式除尘器滤袋失效问题滤袋是袋式除尘器的核心部件，很大程度上决定了袋式除尘器的性能。滤袋失效主要有几种形式：滤袋破损、烟气特性导致的滤袋化
8、学失效、高温烟气致使的滤袋失效、滤袋结露失效、滤袋堵塞9。为减轻上述问题，袋式除尘器的设计需要充分考虑当地气候条件，合理设计清灰周期、过滤速度，增加相关设施，依据烟气温度和粉尘性质合理选择滤袋；在设备加工过程中需要避免出现不平整、凸起，并充分做好防腐；在设备运行中避免除尘器水漏进除尘器中，需要辅热的除尘器在暂时关停时辅热不能停。二 脱硫技术1.脱硫技术的分类脱硫技术可分为燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和烟气脱硫（FGD）3类。1.1燃烧前脱硫分物理脱硫和化学脱硫两种。优点是能够同时除去灰分，减轻运输量，减轻窑炉的沾污和磨损，减少灰渣量，还可回收部分硫资源。但煤的燃烧前的脱硫技术还存在着种种问题，得不到
9、广泛应用。1.2炉内脱硫炉内脱硫是指在燃烧过程中，向炉内加入固硫剂如CaCO3等，使煤中硫分转化成硫酸盐，随炉渣排除。目前应用较多是循环硫化床锅炉。缺点是脱硫效率低，锅炉受热面磨损大。1.3烟气脱硫烟气脱硫主要是指从末端的废气中除去硫氧化物的工艺技术。根据脱硫方式、脱硫剂和产物形态的不同，烟气脱硫技术一般分为干法、半干法、湿法三类。2.几种常用脱硫技术对比10脱硫技术循环流化床喷钙增湿活化喷雾干燥法简易石灰石石膏法石灰石石膏法双碱法氧化镁法氨洗涤法磷铵复合肥法电子束照射法脱硫率（%）90808570909098959598959590相对投资（%）41475970901001149813013
10、7200相对运行费用（%）34443370100111100123134139占地面积小小小大大大中大大中脱硫剂石灰石灰石或石灰石灰石灰石石灰石氧化镁（可再生）可溶碱NH3活性炭、磷矿粉、NH3电力、氨副产品处理方式（抛弃或回收）抛弃或做建材弃抛弃或部分用做建材回收石膏回收石膏回收SO2回收亚硫酸镁、硫酸镁回收硫铵化肥回收磷铵化肥硫酸铵技术成熟程度国内外应用 国内外应用国内外应用国内外应用国内外应用国内外应用国内外应用主要国外应用国内首创，少量应用 国内外应用应用及前景工业锅炉、电站锅炉用，应用前景好中、大工业锅炉、电站锅炉环保改造用应用前景好，低硫煤电站用低硫煤大电站应用大电站主导脱硫方法碱
11、源充足可应用大、中、小型均可运用有氨源可应用国内可大力推广应用大电站脱硫脱硝同时进行时用3.湿式石灰石-石膏法脱硫技术在世界各国现有脱硫技术中，湿法脱硫技术占了85%左右，其中石灰石石膏法占36.7%，其他湿法占48.3%11。由此可见石灰石石膏法是目前主流的烟气脱硫技术。3.1.湿式石灰石-石膏法技术原理此法是将石灰石粉磨成细粉，配制成料浆作为SO2吸收剂，打入脱硫塔中，烟气中的SO2与石灰石发生化学反应生成亚硫酸钙和硫酸钙，在吸收塔低槽内鼓入大量空气，使亚硫酸钙氧化成硫酸钙，结晶分离得到副产品石膏。因此过程主要分为吸收和氧化两个步骤：（1）SO2的吸收 石灰石料降在吸收塔内生成石膏降，主要
12、反应如下：CaCO3+SO2+1/2H2O=CaSO31/2H2O+CO2CaSO31/2H2O +SO2+1/2H2O=Ca(HSO3)2（2）亚硫酸钙氧化 由于烟气中含有O2，因此在吸收过程中会有氧化副反应发生。在氧化过程中，主要是将吸收过程中所生成的CaSO31/2H2O氧化生成CaSO42H2O。2CaSO31/2H2O+ O2+3H2O =2CaSO42H2O由于在吸收过程中生成了部分Ca(HSO3)2，在氧化过程中，亚硫酸氢钙也被氧化，分解出少量的SO2：Ca(HSO3)2+1/2O2+ H2O=CaSO42H2O+ SO2亚硫酸钙氧化时，其离子反应可表达为：CaSO31/2H2O
13、+H+ Ca2+ HSO3+1/2H2OHSO3+1/2O2 SO42+H+Ca2+ SO42+2H2O CaSO42H2O由以上反应可见，氧化反应必须有H+存在，浆液的PH值在6以上时，反应就不能进行。在吸收SO2过程中，一般石灰的PH值为56，石灰石的PH值为67，吸收剂石灰石的粒度越细越好。3.2.湿式石灰石-石膏法常见问题分析12,13 （1）脱硫塔反应闭塞问题 由于石灰石的溶解受阻，使得反应不能进行。闭塞现象产生的主要原因有：二氧化硫浓度突然升高，而氧化空气量不足；高飞灰；石灰石粒度大或AL2O3含量高；浆液PH值长时间过低。当出现反应闭塞问题时，首先要关闭脱硫塔供浆，降低PH值，使
14、塔内石灰石尽量消耗，必要时进行换浆。 （2）结垢、堵塞问题 主要有三种结垢形式：灰垢、石膏垢、CSS垢。控制方法主要有三方面：抑制氧化，通过投加抑制剂控制氧化率低于15%实现；强制氧化，通过向浆液中鼓入空气控制氧化率高于90%实现；控制PH值6.2。 （3）腐蚀问题 腐蚀问题产生的主要原因是硫酸雾腐蚀、氯酸腐蚀、亚硫酸和稀硫酸腐蚀。可采用内衬防腐技术解决，部分易腐蚀部件使用防腐材料制造。 （4）磨损问题 含尘气体高速通过设备及管道时容易使之磨损。可采用更合理的设计工艺，如先除尘后脱硫解决，此外也可采用耐磨材料制造相关设备管道或内衬耐磨材料。3.3.湿式石灰石-石膏法设计优化14湿式石灰石-石膏法设计优化，可从脱硫系统的反应原理入手，具体有以下方法：（1） 控制合理的PH值，一般为5.56.2。（2） 保证脱硫塔入口的流速小于12m/s的前提下，最大化入口烟道的宽高比。（3） 入口烟道设置导流系统，使烟气在塔内均匀分布。（4） 合理增加烟道入口至喷淋层间距，提高吸收时间。但不宜过高，否则会增加阻力和投资运行成本。（5） 在有效喷淋区内增加导气环，避免塔壁上烟气的垂直走向，使所有烟气有效吸收。（6） 采用双向 ，合理设置喷嘴间距。（7） 优化设置除雾器结构形式、间距。三 结语经过多年的发展，当前过国外烟气处理技术已经趋于成熟，许多问题得到解决，多种净化设备
