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我國脫硫脫硝煙氣除塵發展及半干法煙氣脫硫工藝進展

2020-03-27 17:09:31

<一>、我國脫硫脫硝和煙氣除塵技術的發展前景
  我國主要以燃煤為主,煤炭作為我國的主要能源結構,給大氣環境造成了嚴重的污染。因此,我國應該按照本國的發展實際、因地制宜采取適合大氣環境的成熟技術。
  結合我國國情脫硫脫硝和除塵技術,實行脫硫脫硝的綜合治理。引進的技術,吸收消化國產設備,將SO2、NOx等資源進行回收利用。對小型電廠鍋爐除塵的時候,可以利用單元復合多管式的除塵器,也可以利用陶瓷多管除塵器,不僅可以實現除塵目的,還可以節約資源;對中大型電廠鍋爐除塵的時候應該考慮環境質量的標準,采用多級靜電除塵器,也可以采用袋式除塵,以達到的對于煙塵排放的標準。
  目前我國采用的脫硫脫硝和煙氣除塵技術已經成熟,而且已經具備的商業優點,不僅能夠在經濟發展較好的地區普及,也能在經濟較差的地區普及。根據脫硫脫硝和煙氣除塵技術經濟、節能環保的優點,眾多企業開始廣泛接受,而且為了經濟的可持續發展和科技的進步貢獻自己的力量。
  <二>、半干法煙氣脫硫工藝技術進展
  半干法煙氣脫硫(SDFGD)是以霧化的乳狀吸收劑與煙氣中的SO2反應,同時利用煙氣自身的熱量蒸發吸收液的水分,使終產物為干粉狀。該技術綜合了濕法和干法煙氣脫硫技術的優點,與濕式石灰石/石灰一石膏法煙氣脫硫相比,脫硫裝置投資省、工藝簡單,能耗僅相當于濕式煙氣脫硫裝置的25%,而且無腐蝕、結垢等問題。當鈣硫摩爾比為1.2時,脫硫效率達80%以上。
  旋轉噴霧干燥煙氣脫硫技術(SDA)早由丹麥NIRO公司于20世紀70年代。該工藝將石灰漿液通過高速旋轉的噴霧裝置,霧化成很細的液滴,在吸收塔內與煙氣中的SO2進行混合與反應,同時霧化后的石灰漿液滴受熱蒸發,形成干粉狀脫硫產物與飛灰一起排出,經除塵器除塵后由煙囪排放。為了提高脫硫劑的利用率,新改進的SDA裝置還增加了再循環灰系統。
  SDA工藝特點是石灰漿液滴霧化非常細,分布均勻,化學反應接觸面積大,反應,脫硫效率在70%~90%。在德國、奧地利、意大利、丹麥、芬蘭等應用較多,美國已有15套裝置投入運行,總容量為5000MW。我國先后引進了4套SDA裝置,西南電力設計院等對該工藝技術也進行了深入的研究。但SDA裝置尚有不足之處:①旋轉霧化器轉速達1萬r/min以上,材質要求高,變速裝置結構復雜,易磨損、腐蝕,需要經常維修更換,難于國產化;②脫硫劑要求純度高,且用量較濕法脫硫工藝高出20%~50%;③投資運行費用仍偏高,一次性投資占電廠總投資的8%~12%,電耗占電廠發電量的1%;④用于燃煤電廠改造時,常遇到安裝場地不足的問題。
  20世紀80年代,德國Lurgi公司研究了循環流化床煙氣脫硫技術CFBFGD。該工藝特點是在流化床內固體顆粒物與煙氣之間的相對速度較大,床內脫硫劑、脫硫產物、煙氣之間互相混和,傳熱、傳質強烈,使脫硫劑充分反應;同時,通過脫硫劑的多次再循環,使脫硫劑與煙氣接觸時間增加,一般為30min以上,提高了脫硫劑的利用率。研究表明:向流化床內噴入量的增濕水時,其脫硫效率顯著增加,在鈣硫摩爾比為1.2~1.5時,脫硫效率達90%以上。
  在CFBFGD技術及相近技術的分類上,脫硫劑以顆粒狀,而少量水作為增濕水分別進入脫硫反應塔中,此種工藝屬于干法煙氣脫硫。而脫硫劑與水先制成漿液,再噴入脫硫反應塔中,則屬于半干法煙氣脫硫。CFBFGD技術工藝流程簡單、占地少、投資省、脫硫。它一問世就引起了各國的廣泛關注,德國的Wulff公司在Lurgi公司研究的基礎上,進一步研究了回流式循環流化床煙氣脫硫工藝(RCFBFGD);丹麥的FLS公司了與CFBFGD工藝相似的氣體懸浮吸收法煙氣脫硫技術(GSA)。
  RCFBFGD工藝,主要對吸收塔內的流場和塔頂做了較大改進,塔內向上運動的脫硫劑顆粒到達吸收塔頂后,有一大部分向下回流,它與煙氣流動方向相反,在塔內形成一個內循環,增加了煙氣和脫硫劑的接觸時間,加強了煙氣和脫硫劑的混合、湍動。實驗表明:內部循環固體物料量約為外部再循環量的30%~50%,出口含塵濃度降低15%~30%。德國某自備熱電廠220t/h燃煤鍋爐安裝了RCFBFGD裝置,當鈣硫摩爾比為1.25時,脫硫效率達9700。目前ABB公司已經購買了Wulff公司的RCFBFGD技術許可證。
  我國東南大學、清華大學、山東大學、哈爾濱工業大學等單位都對CFBFGD技術進行了大量的實驗研究,有的已經出具有自主知識產權的CFBFGD脫硫裝置。清華大學在清華大學電廠,建造了干式循環流化床煙氣脫硫工業化示范裝置,處理煙氣量為20000m3/h,設計脫硫效率大于80%,2002年5月通過專家驗收,目前清華大學正在銀川熱電廠設計建造一套150t/h循環流化床煙氣脫硫裝置,計劃2003年10月竣工;廣州中綠環保有限公司在東南大學實驗研究的基礎上,為無錫化工廠一臺65t/h燃煤鍋爐設計建造了一套循環流化床煙氣脫硫裝置,已投入運行,煙氣處理量為126200m3/h,當鈣硫摩爾比為1.5時,脫硫效率可以達到90%以上,采用廢電石渣作為脫硫劑,山東大學與哈爾濱工業大學合作在青島熱電廠75t/h燃煤鍋爐上設計建造了一套雙循環流化床煙氣脫硫裝置,已投入運行,并通過專家驗收。當鈣硫摩爾比為1.3時,脫硫效率可達到90%。半干式循環流化床煙氣脫硫技術具有工藝簡單、脫硫、鈣的、占地面積小等優點,同時可以采用廢石膏、電石渣等工業廢棄物作為脫硫劑,是一項適合我國國情的煙氣脫硫。
  GSA脫硫技術通過在反應器內設置結構簡單的噴嘴,將新鮮的石灰漿液噴出與煙氣中的SO2充分接觸,以去除煙氣中的SO2,同時反應后的脫硫產物(固體顆粒物)再返回反應器內循環利用,以提高脫硫劑的利用率。該工藝有以下特點:①GSA工藝系統中,大量干態固體顆粒物在反應器中高倍率循環,作為反應介質在反應器內參與反應,提高了脫硫劑的利用率;②GSA系統在近絕熱飽和溫度下運行;③在湍動床內附著在固體顆粒物表面的石灰漿與含SO2煙氣間的傳熱、傳質;④只需一個簡單的兩相流噴嘴向反應器內噴射石灰漿。因此,GSA技術工藝簡單,具有較高的脫硫效率。美國10萬MW電廠示范實驗表明,當鈣硫摩爾比為1.2~1.4時,脫硫效率達90%以上,運行過程中出現因系統內固體顆粒物粘結而導致的停運。
  我國龍潭電力環保公司與FLS公司合作,在云南小龍潭電廠的一臺100MW機組上,設計建造一臺GSA技術裝置。

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