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    水溶性鹽霾的主要來源及治理方法.pptx

    • 資源ID:10007       資源大?。?span class="font-tahoma">1.96MB        全文頁數:38頁
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    水溶性鹽霾的主要來源及治理方法.pptx

    水溶性鹽霾的主要來源及治理方法 朱維群 山東大學 目 錄 ?濕法脫硫煙氣中水溶性鹽的分析 ?水溶性鹽的脫除 ?燃煤煙氣污染物干式高效脫除技術 ? 總結 ?濕法脫硫煙氣中水溶性鹽的分析 目前需要解決的問題 1.濕法脫硫廢水零排放 脫硫廢水濁度大 、 硬度高 、 氯離子和重金屬含量高, 容易結垢 、 腐蝕 , 處理難度大 。 這是目前公開的問題 , 雖然能夠實現 , 但成本較高, 同時也產生多種問題 。 2.濕法脫硫廢汽排放問題 這是我們今天主要討論和想要解決的問題; 脫硫廢水 調研電廠脫硫廢水水質參數表 ?濕法脫硫煙氣中水溶性鹽的分析 ?濕法脫硫煙氣中水溶性鹽的分析 調研電廠脫硫廢水鹽濃度在 33.8100.12g/L。 脫硫廢水零排放 燃煤電廠脫硫廢水零排放處理過程歸納分為預處理、濃縮減量和蒸發固化三段。 1、 脫硫廢水預處理主要是對廢水進行軟化處理去除廢水中過高的鈣鎂濃度,同時去除廢水中的懸浮物、重金屬和硫酸根等離子。預處理工藝一般是化學沉淀 → 混凝沉淀 → 過濾。 2、 濃縮減量一般通過 熱濃縮或膜濃縮 等技術使預處理后的脫硫廢水得到濃縮,減少后續蒸發固化的處理量。熱濃縮常用技術主要有多效蒸發 MED和機械蒸汽再壓縮 MVR;膜濃縮技術有反滲透 RO、正滲透 FO、電滲析 ED和膜蒸餾( MD。 3、 蒸發固化可通過 蒸發塘、結晶器和煙道處理法 等技術使廢水中的水分汽化,從而達到廢水零排放的目的,是脫硫廢水零排放的核心。 濕法脫硫廢汽問題 各種無機鹽溶解在水中,所形成的粒子大小約為 PM( 10-6)的萬分之一。 在 濕法 脫硫過程中, 高含鹽濃度的脫硫循環液與煙氣的比例一般在 10L/m3,形成的飽和濕煙氣中的含水量大約在 150g/m3(含量只溫度有關,不包括游離水) , 在大量煙氣以 34米 /秒的速度在脫硫塔中流動時, 鹽、水氣和煙氣形成的是一均勻的氣溶膠體系。 0.7米 /秒的風速可將 2mm的石粒吹起,流速大于 3米 /秒煙水汽不僅能夠帶動水溶性鹽,而且也能攜帶部分顆粒物。 ?濕法脫硫煙氣中水溶性鹽的分析 濕法脫硫煙氣水汽及水溶性鹽形成過程示意圖 ?濕法脫硫煙氣中水溶性鹽的分析 濕法脫硫之后加裝的 濕式電除塵 或高效除霧器只能 除去煙氣 水汽 中的部分 較大固體 顆粒 , 但 對 PM1.0以下的顆粒及水溶性物質無效 。 濕式電除塵 還 存在下述問題 ( 1) 增加 了 濕煙氣中的水霧含量 , 使 煙囪冒 “白煙 ”的現象 更加嚴重 ; ( 2) 設備運行能耗 含阻力能耗 增大 約 1000-1200kw; ( 3) 相比減排效果 , 濕電除塵器的運行成本過高 ( 超過 1500元 /h) 。 ?濕法脫硫煙氣中水溶性鹽的分析 各類型機組中煙氣含水量 系統 300MW煙氣 含水量 t/h 600MW煙氣 含水量 t/h 1000MW煙氣 含水量 t/h 濕法脫硫 160 300 450 脫硫之后的煙氣溫度 約為 50℃ ,濕度在 100200g/Nm3 總量上看,按燃燒 1噸煤 , 濕法脫硫煙氣帶出 1噸水 汽 估算,我國燃煤鍋爐煙氣濕法脫硫每年向大氣排放 近 40億噸的水 汽 。 ?濕法脫硫煙氣中細顆粒物的分析 ?濕法脫硫煙氣中水溶性鹽的分析 我們對脫硫循環漿液進行了分析。過濾去固體物得到清液,測其含有1.4可溶性鹽(水汽中水溶性鹽含量與石粉來源、脫硫液溫度及 pH值、脫硫液循環次數、工藝條件等多種因素有關)。最近到濕法脫硫廠家調研,漿液中水溶性鹽的含量遠大于 1.4,因為廠家為了降低脫硫廢水處理量,必須盡可能地保持高濃度的水溶性鹽含量, 氯離子的含量就可達 2。 這樣不考慮夾帶的亞微米粒子,根據氣液平衡、氣液組成基本相同原理,計算如下 300MW機組的排放量為 160 1.4 2.24(噸 /小時) 全國按 40億噸水汽計算 40 106 1.4 5600(萬噸) 每年排放 5600萬噸,可能超過三種常規污染物的總和 。 這應該是我國霧霾大面積、高強度發生的一個主要原因。 濕法脫硫水汽含有的 水溶性鹽(粒徑 10-10m)在大氣中的停留時間長,具有極強的遷移能力,控制和治理難度很大。它在空氣中發生一系列變化可以形成霧霾細顆粒 (粒徑 10-6m) 。 另一個問題是 一般公認 VOC和氮氧化物是臭氧產生的前驅物,現在采取了強力的環保措施 進行了治理 ,臭氧 濃度 應該降低才對。 但現在臭氧經常超標, 因此,我們懷疑大量水溶性氯離子的排放可能促進了臭氧的產生,請詳細分析。 ?濕法脫硫煙氣中水溶性鹽的分析 1號樣 2號樣 3號樣 4號樣 PM1.0 71 23 28 0 PM2.5 998 774 699 393 PM10 2565 2960 2591 1941 脫硫 液的霧霾 實驗 ?濕法脫硫煙氣中水溶性鹽的分析 1號樣品是煙氣與石灰石漿液在吸收塔中反應后排出的漿液; 2號樣品是流出的 1號漿液在澄清池中澄清后的上清液; 3號樣品是流出的 2號上清液和鍋爐污水; 4號是在三聯箱中經過綜合處理,沉降,絮凝,澄清處理后的水。 四個水樣分別抽濾一遍,得到 清液 。 在 加濕器 中 分別 加入 純凈水、礦泉水和自來水, 檢 測空氣污染情況 純凈水, PM2.5值, 20微 克 /米 3 礦泉水, PM2.5值, 30微 克 /米 3 自來水, PM2.5值, 340微 克 /米 3 在家庭房間中使用添加自來水的加濕器, 3歲兒童咳嗽不僅沒有改善,反而愈加嚴重,咳嗽持續半個月,到醫院檢查,被醫生診斷為 “ 加濕器肺炎 ” 。 燃煤煙氣濕法脫硫過程與使用加濕器相似,顯然脫硫液中的成分更加復雜,煙氣中的水汽成分也比自來水更加復雜。 ?濕法脫硫煙氣中水溶性鹽的分析 華電電 科 院李壯等 人 研究了 660MW煤粉爐 采用 石灰石 /石膏法濕法脫硫后 PM2.5排放的 變化 。 測定方法 采用等速采樣噴嘴將煙道中的煙塵進行等速采樣,進入采樣槍的煙塵首先經過旋風分離器將 10μm 以上的顆粒物切割下來,然后進入兩級稀釋器并通入過濾的空氣進行稀釋,經過稀釋并降溫后的顆粒物采用芬蘭 Dekati公司生產的低壓荷電撞擊器( ELPI)進行分級測量。 濕法脫硫 條件 除塵設備采用四電場靜電除塵器; 脫硫設備采用石灰石一石膏濕法脫硫工藝;脫硫塔內布置四層噴淋、兩級除霧器。 ?濕法脫硫煙氣中水溶性鹽的分析 位置 PM0.38/粒 cm-1 PM1.0/粒 cm-1 PM2.5/粒 cm-1 鍋爐出口 12007359 12155350 12205166 除塵設備出口 54854.95 59236.73 60185.8 脫硫設備出口 25138978 25145878 25146871 ?濕法脫硫煙氣中水溶性鹽的分析 各粒徑范圍粒數濃度比例 各粒徑質量濃度比例 位置 PM0.38/mgm -3 PM1.0/mgm -3 PM2.5/mgm -3 鍋爐出口 63.082 5 153.962 4 345.974 2 除塵設備出口 0.266 819 2.733 299 6.391 39 脫硫設備出口 6.018 551 9.406 81 13.236 01 研究數據表明,脫硫后 PM2.5是脫硫前的 400倍之多, 是鍋爐出口的 2倍, 濕法脫硫后增加了 各級 PM2.5的排放濃度。 煙氣還含有大量小霧滴,粒徑為 0.3微米的霧滴 含鹽濃度為 3%。 此外,還可能有通過除霧器逃逸的石膏晶粒經過干燥后形成的微粒。 ?濕法脫硫煙氣中水溶性鹽的分析 現階段 PM2.5 測試方法通常采用火電廠煙氣中細顆粒物 (PM2.5) 測試技術規范 重量法 ( DL/T 1520-2016) 中的稱重法。 該方法通過采樣前、后收集膜的質量差和采樣體積,計算出 PM2.5 的質量濃度,主要測試系統 如右圖 被測氣體通過一個噴嘴得到加速并偏轉 90,空氣動力學當量直徑較大的顆粒物由于慣性無法跟隨氣流運動,進而撞擊收集膜并被捕捉,較小的顆粒物隨氣流繼續前進,進入下一級撞擊收集膜。 用 0.5微米濾膜得到的煙塵測定數值是不溶性鹽,亞微米粒子及水溶性鹽可以通過濾膜。 ?濕法脫硫煙氣中水溶性鹽的分析 濕法脫硫排放煙氣中的水汽至少是 SO2排放濃度的 4000倍,水汽中的無機物排放量至少是 SO2排放濃度的 40倍以上。 因此,燃煤煙氣排放指標應該綜合考慮 ?現有排放指標( SO2 、 NOx和煙塵)等; ?二氧化碳排放量(能效); ?水汽排放量及水溶性鹽含量; ?濕法脫硫煙氣中水溶性鹽的分析 ?濕法脫硫煙氣中水溶性鹽的分析 中國煤炭消費量占世界總量的 50以上 , 因此 ,國外的一些研究和技術可能對于 我們 只有參考意義而沒有引領作用 , 我們 必須進行 新的 煤炭利用技術革命或者大幅度降低煤炭使用量 。 ?濕法脫硫煙氣中水溶性鹽的分析 濕法脫硫治理燃煤污染或是霧霾重要成因 觀點經人民日報社內參報送,獲時任中央政治局常委、國務院副總經理張高麗批示。 ?濕法脫硫煙氣中水溶性鹽的分析 操作方法 冷凍 /冷凝法 吸收法 吸附法 膜法 分離原理 冷凝 吸收 吸附 滲透 除濕后露點 /℃ 0-20 0-30 -30-50 -20-40 設備占地面積 中 大 大 小 操作維修 中 難 中 易 生產規模 小 大型 大型 中 大型 小 大型 主要設備 冷凍機 表冷劑 吸收塔 換熱器 泵 吸附塔 換熱器 切換閥 膜分離器 換熱器 耗能 大 大 大 小 表 煙氣中水汽的各種處理技術方法的特點 ?水溶性鹽的脫除 目前可以實現的技術為煙氣冷凝,它通過應用耐腐蝕換熱器達到減少水汽排放的效果,但它存在以下缺點 ? 冷凝水汽的水質不高, pH23,具有腐蝕性; ?需要價格較高、換熱面積較大的耐腐蝕換熱器; ?水汽排放降低有限,最多降低 20,仍然有至少 80的水汽排放; ?電廠冷源缺乏,或增加大量成本。 ?水溶性鹽的脫除 目前許多地方已經認識到濕法脫硫煙氣水汽 含鹽 排放是霧霾的一個主要原因,正在進行煙氣“脫白” 。 建議 對 煙氣“脫白” 從投資成本、運行成本和排放指標等 多 方面詳細客觀地 進行 評價。 認真評價是控制霧霾的有效方法還是“錯上加錯” 。 ?水溶性鹽的脫除 下面對煙氣 “ 脫白 ” 作以下計算 濕法脫硫煙氣水汽的排放溫度一般在 50℃ 左右 , 水在常壓下 50℃時的蒸發潛熱約為 2300kJ/kg, 300MW機組每小時的水汽排放量按100噸 計算 , 將 100噸 水汽變成水要消耗的相變熱是 2300kJ/kg*100*103kg2.3*108kJ 利用 25℃ 水直接噴淋 , 溫升 25℃ , 水的比熱容為 4.2kJ/( kg℃) , 假設只將水汽變成 50℃ 水 , 這樣每小時需要的冷卻水量 y 4.2*25*y2.3*108 y2190( 噸 ) 這樣 , 采取最理想的冷卻效果 , 冷卻 30萬機組每小時 100kg水汽排放就需要 25℃ 冷卻水 2190kg。 ?水溶性鹽的脫除 燃煤煙氣污染物干式高效脫除技術 濕法脫硫不僅存在廢水零排放難題,同時也存在廢汽排放處理難題。 因此,不加水的煙氣干法脫硫是比較好的解決水汽排放的方法。 現有干法煙氣脫硫技術主要有爐內噴鈣法、活性碳(焦)吸附法、電子束輻射法、金屬氧化物脫硫法等。 爐內噴鈣法脫硫效率低,一般只適合于循環流化床鍋爐;其它幾種脫硫方法雖然脫硫效率高,但工藝復雜、運行費用高、易造成二次污染等。 因此,有必要開發新的煙氣干法脫硫技術。 ? 燃煤煙氣污染物干式高效脫除技術 針對煙氣濕法脫硫技術存在的缺點,我們開發了一種固定資產投資少、運行維護成本低、能耗少、水耗為零、產物可資源利用的燃煤煙氣污染物干式高效脫除技術。 燃煤煙氣污染物干式高效脫除 工藝流程示意圖 ? 燃煤煙氣污染物干式高效脫除技術 1 3 1 8 1 3 2 2 1 3 2 6 1 3 3 0 1 3 3 4 1 3 3 8 1 3 4 2 1 3 4 6 1 3 5 0 1 3 5 4 1 3 5 8050100150200250NOxmg/m3時刻圖 . 220t/h循環 流 化床鍋爐脫硝結果 干式高效煙氣脫硝技術在電廠的應用 ? 燃煤煙氣污染物干式高效脫除技術 干式 高效煙氣脫硫技術已在電廠進行了現場試驗,鍋爐類型為 170t/h煤粉爐,煙氣量為 3 105 Nm3/h。 圖 . 干式高效脫硫技術在電廠的應用效果 ? 燃煤煙氣污染物干式高效脫除技術

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