煤在燃烧前,中,后的脱硫方式有那些
燃烧前的脱硫
1) 煤的洗选(可脱硫30-60%)
2) 其他原料煤的脱硫技术(化学法,物理法,微波法,生物法。。。。。。)
3) 煤的转化(液化,气化,高纯水煤浆,燃气-蒸汽联合循环[wiki]IGCC[/wiki])
4) 燃料电池,等离子。。。。。。
燃烧中脱硫
1) 型煤
2) 流化床燃烧: 鼓泡床(BFBC),循环床(CFBC),增压床合循环(PFBC-CC)
3) 炉内喷钙
燃烧后烟气脱硫(FGD)
1) 干法烟气脱硫
a) 炉内喷钙+尾部增湿活化(LIFAC)--下关,钱清,沾化
b) 旋转喷雾法(SDA)—白马,黄岛
c) 循环流化床烟气脱硫(CFB-FGD)恒运,漳山,榆社
d) 增湿灰循环法(NID)--衢州[wiki]化工[/wiki]
e) 荷电干粉喷射法(CDSI)--德州, 杭钢二热
f) 其他
2)湿法烟气脱硫
a) 石灰石/石灰—抛弃/石膏法—珞璜,太原。。。。。。
b) 海水法—深圳西,后石
c) 氨法—内江
d) 镁法---
e) 磷氨法—豆坝
f) 其他
3)其他脱硫法 (同时脱硫和脱硝)
a) 电子束—成都
b) 脉冲电晕
c)活性炭
(3)烟气的预冷却
大多数含硫烟气的温度为120~185℃或更高,而吸收操作则要求在较低的温度下(60℃左右)进行。低温有利于吸收,高温有利于解吸。因而在进行吸收之前要对烟气进行预冷却。通常,将烟气冷却到60℃左右较为适宜。常用冷却烟气的方法有:应用热交换器间接冷却;应用直接增湿(直接喷淋水)冷却;用预洗涤塔除尘增湿降温,这些都是较好的方法,也是目前使用较广泛的方法。通常,国外湿法烟气脱硫的效率较高,其原因之一就是对高温烟气进行增湿降温。
我国目前已开发的湿法烟气脱硫技术,尤其是燃煤工业锅炉及窑炉烟气脱硫技术,高温烟气未经增湿降温直接进行吸收操作,较高的吸收操作温度,使SO2的吸收效率降低,这就是目前我国燃煤工业锅炉湿法烟气脱硫效率较低的主要原因之一。
(4)结垢和堵塞
在湿法烟气脱硫中,设备常常发生结垢和堵塞。设备结垢和堵塞,已成为一些吸收设备能否正常长期运行的关键问题。为此,首先要弄清楚结构的机理,影响结构和造成堵塞的因素,然后有针对性地从工艺设计、设备结构、操作控制等方面着手解决。
一些常见的防止结垢和堵塞的方法有:在工艺操作上,控制吸收液中水份蒸发速度和蒸发量;控制溶液的PH值;控制溶液中易于结晶的物质不要过饱和;保持溶液有一定的晶种;严格除尘,控制烟气进入吸收系统所带入的烟尘量,设备结构要作特殊设计,或选用不易结垢和堵塞的吸收设备,例如流动床洗涤塔比固定填充洗涤塔不易结垢和堵塞;选择表面光滑、不易腐蚀的材料制作吸收设备。
脱硫系统的结构和堵塞,可造成吸收塔、氧化槽、管道、喷嘴、除雾器设置热交换器结垢和堵塞。其原因是烟气中的氧气将CaSO3氧化成为CaSO4(石膏),并使石膏过饱和。这种现象主要发生在自然氧化的湿法系统中,控制措施为强制氧化和抑制氧化。 强制氧化系统通过向氧化槽内鼓入压缩空气,几乎将全部CaSO3氧化成CaSO4,并保持足够的浆液含固量(大于12%),以提高石膏结晶所需要的晶种。此时,石膏晶体的生长占优势,可有效控制结垢。
抑制氧化系统采用氧化抑制剂,如单质硫,乙二胺四乙酸(EDTA)及其混合物。添加单质硫可产生硫代硫酸根离子,与亚硫酸根自由基反应,从而干扰氧化反应。EDTA则通过与过渡金属生成螯合物和亚硫酸根反应而抑制氧化反应。(5)腐蚀及磨损
煤炭燃烧时除生成SO2以外,还生成少量的SO3,烟气中SO3的浓度为10~40ppm。由于烟气中含有水(4%~12%),生成的SO3瞬间内形成硫酸雾。当温度较低时,硫酸雾凝结成硫酸附着在设备的内壁上,或溶解于洗涤液中。这就是湿法吸收塔及有关设备腐蚀相当严重的主要原因。解决方法主要有:采用耐腐蚀材料制作吸收塔,如采用不锈钢、环氧玻璃钢、硬聚氯乙烯、陶瓷等制作吸收塔及有关设备;设备内壁涂敷防腐材料,如涂敷水玻璃等;设备内衬橡胶等。
含有烟尘的烟气高速穿过设备及管道,在吸收塔内同吸收液湍流搅动接触,设备磨损相当严重。解决的主要方法有:采用合理的工艺过程设计,如烟气进入吸收塔前要进行高效除尘,以减少高速流动烟尘对设备的磨损;采用耐磨材料制作吸收塔及其有关设备,以及设备内 壁内衬或涂敷耐磨损材料。近年来,我国燃煤工业锅炉及窑炉烟气脱硫技术中,吸收塔的防腐及耐磨损已取得显著进展,致使烟气脱硫设备的运转率大大提高。
吸收塔、烟道的材质、内衬或涂层均影响装置的使用寿命和成本。吸收塔体可用高(或低)合金钢、碳钢、碳钢内衬橡胶、碳钢内衬有机树脂或玻璃钢。美国因劳动力昂贵,一般采用合金钢。德国普遍采用碳钢内衬橡胶(溴橡胶或氯丁橡胶),使用寿命可达10年。腐蚀特别严重的如浆池底和喷雾区,采用双层衬胶,可延长寿命25%。ABB早期用C-276合金钢制作吸收塔,单位成本为63[wiki]美元[/wiki]/KW,现采用内衬橡胶,成本为22美元/KW。烟道应用碳钢制作时,采用何种防腐措施取决于烟气温度(是否在酸性[wiki]露点[/wiki]或水蒸汽饱和温度以上)及其成分(尤其是SO2和H2O含量)。
日本日立公司的防腐措施是:烟气再热器、吸收塔入口烟道、吸收塔烟气进口段,采用耐热玻璃鳞片树脂涂层,吸收塔喷淋区用不锈钢或碳钢橡胶衬里,除雾器段和氧化槽用玻璃鳞片树脂涂层或橡胶衬里。
(6)除雾
湿法吸收塔在运行过程中,易产生粒径为10~60m的“雾”。“雾”不仅含有水分,它还溶有硫酸、硫酸盐、SO2等,如不妥善解决,任何进入烟囱的“雾”,实际就是把SO2排放到大气中,同时也造成引风机的严重腐蚀。因此,工艺上对吸收设备提出除雾的要求。被净化的气体在离开吸收塔之前要进行除雾。通常,除雾器多设在吸收塔的顶部。
目前,我国相当一部分吸收塔尚未设置除雾器,这不仅造成SO2的二次污染,对引风机的腐蚀也相当严重。脱硫塔顶部净化后烟气的出口应设有除雾器,通常为二级除雾器,安装在塔的圆筒顶部(垂直布置)或塔出口的弯道后的平直烟道上(述评布置)。后者允许烟气流速高于前者。对于除雾器应设置冲洗水,间歇冲洗除雾器。净化除雾后烟气中残余的水分一般不得超过100mg/m3,更不允许超过200mg/m3,否则含沾污和腐蚀热交换器、烟道和风机。
(7)净化后气体再加热
在处理高温含硫烟气的湿法烟气脱硫中,烟气在脱硫塔内被冷却、增湿和降温,烟气的温度降至60℃左右。将60℃左右的净化气体排入大气后,在一定的气象条件下将会产生“白烟”。由于烟气温度低,使烟气的抬升作用降低。特别是在净化处理大量的烟气和某些不利的气象条件下,“白烟”没有远距离扩散和充分稀释之前就已降落到污染源周边的地面,容易出现高浓度的SO2污染。为此,需要对洗涤净化后的烟气进行二次再加热,提高净化气体的温度。被净化的气体,通常被加热到105~130℃。为此,要增设燃烧炉。燃烧炉燃烧天然气或轻柴油,产生1000~1100℃的高温燃烧气体,再与净化后的气体混对。这里应当指出,不管采用何种方法对净化气体进行二次加热,在将净化气体的温度加热到105~130℃的同时,都不能降低烟气的净化效率,其中包括除尘效率和脱硫效率。为此,对净化气体二次加热的方法,应权衡得失后进行选择。
吸收塔出口烟气一般被冷却到45~55℃(视烟气入口温度和湿度而定),达饱和含水量。是否要对脱硫烟气再加热,取决于各国环保要求。德国《大型燃烧设备法》中明确规定,烟囱入口最低温度为72℃,以保证烟气扩散,防止冷烟雾下沉。因吸收塔出口与烟囱入口之间的散热损失约为5~10℃,故吸收塔出口烟气至少要加热到77~82℃。据ABB或B&W公司介绍,美国一般不采用烟气再加热系统,而对烟囱采取防腐措施。如脱硫效率仅要求75%时,可引出25%的未处理的旁通烟气来加热75%的净化烟气,
德国第1台湿法脱硫装置就采用这种方法。德国现在还把净化烟气引入自然通风冷却塔排放的脱硫装置,籍烟气动量(质量 速度)和携带热量的提高,使烟气扩散的更好。
烟气再加热器通常有蓄热式和非蓄热式两种形式。蓄热式工艺利用未脱硫的热烟气加热冷烟气,统称GGH。蓄热式换热器又可分为回转式烟气换热器、板式换热器和管式换热器,均通过载热体或热介质将热烟气的热量传递给冷烟气。回转式换热器与电厂用的回转式空气预热器的工作原理相同,是通过平滑的或者带波纹的金属薄片载热体将热烟气的热量传递给净化后的冷烟气,缺点是热烟气会泄露到冷烟气中。板式换热器中,热烟气与冷烟气逆流或交*流动,热交换通过薄板进行,这种系统基本不泄露。管式加热器是通过中间载体水将热烟气的热量传递给冷烟气,无烟气泄露问题,用于年满负荷运行在4000~6500h的脱硫装置。 非蓄热式换热器通过蒸汽、天然气等将冷烟气重新加热,又分为直接加热和间接加热。直接加热是燃烧加热部分冷烟气,然后冷热烟气混合达到所需温度;间接加热是用低压蒸汽(≥2×105Pa)通过热交换器加热冷烟气。这种加热方式投资省,但能耗大,使用于脱硫装置年运行时间4000h-6500h的脱硫装置。
(8)脱硫风机位置的选择
安装烟气脱硫装置后,整个脱硫系统的烟气阻力约为2940Pa,单*原有锅炉引风机(IDF)不足以克服这些阻力,需设置一助推风机,或称脱硫风机(BUF)。脱硫风机有四种布置方案。脱硫引风机处于低烟温段,风机容量相当,由于风机位于再热器后,烟气中水份得到改善,对风机防腐无特殊要求。脱硫系统在负压下运行,有利于环境保护。(9)石灰石制备系统
将块状石灰石应用干磨或湿磨研磨成石灰石粉,或从石粉制造厂购进所需要的石灰石粉,由罐车运到料仓存储,然后通过给料机、输粉机将石灰石粉输入浆池,加水制备成固体质量分数为10%-15%的浆液。对石灰石粉粒度要求一般是90%通过325目筛(45m)或250目筛。石灰石纯度须大于90%。工艺对其活性、可磨性也有一定的要求。
(10)氧化槽
氧化槽的功能是接受和储存脱硫剂、溶解石灰石,鼓风氧化CaSO3,结晶生成石膏。循环的吸收剂在氧化槽内的设计停留时间一般为4-8min,与石灰石反应性能有关。石灰石反应性能越差,为使之完全溶解,则要求它在池内滞留时间越长。氧化空气采用罗茨风机或离心风机鼓入,压力约5×104-8.6×104Pa一般氧化1mo1SO2需要1mo1 O2。
不可以,风机不能承受如此高温,应在旋风与风机之间加一级换热器降温、转换的热风鼓入锅炉节能,如果换热器后面再加一级水膜除尘效果更好,降温除尘后的气体再进入风机排出,风机的电耗也下降了,如此处理后这样每年节约煤和电都会超过设备投资,并且减少了SO2的排放,节能减排,利国利己。
火力发电厂需要大量储煤,以确保正常生产的需要。但煤通过长期的堆积和时间磨合,会慢慢的产生氧化反应而发热,这样就导致煤的温度逐渐升高,并且自然起火。不仅造成一定经济损失,而且也容易引起火灾。如何有效的防止火灾发生、保证贮煤安全,对企业安全生产和经济运营至关重要。
1、煤自燃的原因
通过长期的堆积和时间磨合,会慢慢的产生氧化反应而发热,这样就导致煤的温度逐渐升高,最终煤就会自然起火。而这就是煤自燃的原因和过程。同时煤的自燃起火与其他的燃烧有着很大的不同,这就是因为它的温度是呈缓慢上升的状态,同时在按照煤的堆积—低温的氧化发热—放热—内部的干燥—温度的急剧上升—自燃起火这些过程而进行的。
煤自燃的因素很多,主要与煤的物理化学性质、堆积状态、环境因素等几个方面有关。
(1)化学成份的影响
煤自身中包含有硫份物质,尤其硫在一定的温度下,就会产生化学反应,并发生变化,从而生成氧化硫,其中氧化硫物质一旦遇到水就会生成稀硫酸,这个反应的过程就是放热过程,通过该反应过程就可以很好的提高煤堆温度现象。
(2)氧气的影响
在各种光、热、雨水等自然力的作用下,煤炭表面与大气中的氧气接触后发生氧化分解与碎裂,并放出热量,同时形成新的表面,新表面又再次氧化,如此反复循环,导致煤堆温(3)水分影响
煤堆中一定量的水分促使煤中的各种反应的进行,如硫份的酸化,产生的热量又加快了氧化反应过程,加剧了煤的自燃。
(4)气温气压的影响
经验表明,煤堆的自燃经常发生在秋后大气温度下降时,此季节大气密度比煤堆的空气密度大,因此,渗入煤堆的空气量增大,导致自燃加剧。一般来说,大气温度降低,密度变大,渗入煤堆内的新鲜空气量增加,煤堆的自燃加快,反之亦然。
2、防止煤场自燃措施
为了减少或防止煤场自燃,可采用的预防措施:
(1)分层压实组堆。对易受氧化的煤如褐煤、长焰煤,组堆时最好分层压实,至少也得将表层压实,有条件时还可以在煤堆表面披上一层覆盖物。实践证明,这是一种很有效且又经济的根本措施。
(2)建立定期检温制度。对贮量大、存期长的煤堆特别是变质程度低的煤,需每天检测一次煤堆温度,对其他类别的煤可适当延长检温时间,并做好详细记录。
(3)及时消除自燃“祸源”。在检温过程中,一旦发现煤堆温度达到60度的极限温度,或煤堆每昼夜平均温度连续增加高于2度时,就立即消除“祸源”,消除自燃“祸源”的方法是将“祸源”区域内的煤挖出来暴露在空气中散热降温。不要往“祸源”区域煤中加水,这样会加速煤的氧化和自燃。
3、煤场灭火措施
发生自燃的煤炭,尤其是高硫煤或煤层较厚的区域,用水浇方式处理收效并不明显。浇水后的煤若不及时取用,水到之处即成富氧区,同时易导致煤炭颗粒归集下沉,形成更大的氧化空间,使自燃区域扩大。另外明火炙碳遇水有爆裂伤人的风险。这就需要专业的煤碳防灭火技术。普瑞特防灭火技术是一种有效的煤场灭火技术措施,该技术有徐州吉安矿业科技有限公司联合中国矿业大学研发。
技术特点:
(1)集凝胶、黄泥灌浆、两相或三相泡沫、惰性气体和阻化剂的防灭火优点于一体,能把泡沫中的水固结在凝胶体内,避免了黄泥灌浆和其它泡沫大量水流失或者溃浆的缺点;
(2)在采空区具有良好的扩散性能,生成的普瑞特以泡沫为载体能够对采空区或煤田火区的高、中、低位火源进行大范围、全方位的覆盖,持久保持煤体湿润冷却,隔绝氧气,且添加剂中含有的阻化剂能长久对煤体阻化,彻底防治煤炭自燃;
(3)普瑞特被注入火区后,会在火区全方位覆盖一层凝胶层,并且凝胶层中95%以上都是水,具有长久的吸热降温作用,能够有效防止火区复燃;
(4)普瑞特以泡沫为载体,在防灭火区域内能向高处堆积,所到之处普瑞特都能有效覆盖并黏附浮煤裂隙,具有良好的封堵漏风通道的性能;
(5)泡沫中的氮气缓慢释放,避免单独注氮时氮气容易流失的缺点,持久保持火区惰化。
结语
储煤场的安全管理主要是以预防为主,灭火为辅为原则,健全相应的管理制度,措施得力,就能有效的抑止自燃现象的发生。
①粘结性。指烟煤在受热时本体粘结或与外加惰性物质粘结的能力,它是评价工业用煤特别是炼焦煤的主要指标。实验室测定方法有粘结指数、坩埚膨胀序数、罗加指数等。②结焦性。指在模拟工业焦炉条件下,或在半工业性试验焦炉内,煤结成焦炭时的性能,实验室测定方法有奥亚膨胀度、胶质层指数、葛金焦型等。③发热量。指单位质量的煤在完全燃烧时放出的热量。它是评价燃料煤的主要指标。根据计算时燃烧产物中水的状态不同,有高位发热量与低位发热量之分,包含燃烧生成的水蒸气冷凝潜热的,称为高位发热量,不包括水蒸气冷凝潜热的,称为低位发热量。④反应性。又称活性,是指在一定温度下,煤与不同气体介质如二氧化碳、水蒸气、氧气、氢气作用的气化反应能力。⑤热稳定性。指气化、燃烧用煤在加热时块度变化的性质。⑥焦油产率。是评价煤和油页岩炼油适宜性的指标,通常采用铝甑低温干馏法测定。⑦可选性。是反映煤在洗选过程中,除去其中矿物质的难易程度。它是将各级粒度的煤在不同密度的液体中经浮沉试验而确定的。⑧灰熔点和熔融灰的粘度。将煤灰制成三角锥体,放在高温炉中,在一定气氛下加热,观察灰锥形状的变化,从而测定变形温度T1、软化温度T2和流动温度T3,其中T2表示煤灰熔点。熔融灰的粘度用高温粘度计测量。
(2)适当控制一次风量一次风量小,可减小着火热需要量,利于煤粉气流的迅速着火.但最小的一次风量也应满足挥发分燃烧对氧气的需要量,挥发分高的煤一次风量要大些.
(3)合适的煤粉细度煤粉越细,相对表面积越大,本身热阻小,挥发分析出快,着火容易于达到完全燃烧.但煤粉过细,要增大厂用电量,所以应根据不同煤种,确定合理的经济细度.
(4)合理的一、二次风速一、二次风速对煤粉气流的着火与燃烧有着较大影响.因为一、二次风速影响热烟气的回流,从而影响到煤粉气流的加热情况;一、二次风速影响一、二次风混合的迟早,从而影响到燃烧阶段的进展;一、二次风速还影响燃烧后期气流扰动的强弱,从而影响燃料燃烧的完全程度.因此,必须根据煤种与燃烧器型式,选择适当的一、二次风速度.
(5)维持燃烧区域适当高温适当高的炉温,是煤粉气流着火与稳定燃烧的基本条件.炉温高,煤粉气流被迅速加热而着火,燃烧反应也迅速,并为保证完全燃烧提供条件.故在燃烧无烟煤或其它劣质煤时,常在燃烧区设卫燃烧带或采取其它措施,以提高炉温.当然,在提高炉温时,要考虑防止出现结渣的可能性.
(6)适当的炉膛容积与合理的炉膛形状炉膛容积大小,决定燃料在炉内停留时间的长短,从而影响其完全燃烧程度,故着火、燃烧性能差的燃料,炉膛容积要大些,这种燃料还要求维持燃烧区域高温,故常需要选用炉膛燃烧区域断面尺寸较小的瘦高型炉膛.
(7)锅炉负荷维持在适当范围内锅炉负荷低时,炉内温度下降,对着火、燃烧均不利,使燃烧稳定性变差.锅炉负荷过去时过高时,燃料在炉内停留时间短,出现不完全燃烧.同时由于炉温的升高,还有可能出现结渣及其它问题.因此,锅炉负荷应尽可能地在许可的范围内调度.
为了保证煤炭燃料和空气可以充分混合并与其保持良好接触,可通过减少煤的粒度、增加煤的反应表面积、加压燃烧、调整气流运动等方式实现。热风炉可配备煤粉设备,将煤炭以更细小的颗粒进入燃烧室,瞬间即可充分燃烧,更加高效,节能!
煤炭燃烧条件2:高温环境
高温可以显著提高煤炭燃烧,而且有利于加速燃烧反应和着火的稳定性,减少化学和机械不完全燃烧损失,另外煤炭只有达到规定的燃火点,它才可能燃烧。热风炉拱顶以及内部燃烧室都是围绕着热量不扩散的原则设计的,热风炉的密闭式结构更是高温环境的保证!
煤炭燃烧条件3:充足的氧气(空气)
为了使煤的可燃成分完全燃烧,全部转化成CO2/SO2/H2O气体产物,一定要保证空气充足,如果没有氧气,煤炭根本不可能燃烧,所以一定要保证热风炉内空气的供应量。燃煤热风炉配套设施中的涡轮风机就满足了这一条件,将大量空气吹进炉内,为煤炭燃烧提供的大量的氧气助燃。
防爆空调按工作环境分为高温、低温、特高温、特低温之分。
产品具有制冷制热和自动除霜功能,压缩机、风机等都经过特殊的防爆处理,防爆类型为整机防爆。防爆产品可应用于石油、化工、医药、科研、军事、危险仓库等易燃易爆的混合性气体环境中使用。在结构上采用隔爆型、本安型、浇封型等复合防爆技术,控制端全由本安型控制,不产生任何电火花,使用方便安全,采用高效多翅式换热器,冷煤通过时与空气的接触更充分,能大幅度的提高空调的制冷制热效果,手动控制和遥控两种。防爆空调未取得生产许可证不得生产及销售。
防爆空调标准:
防爆空调产品必需符合国家相关防爆标准才允许进入市场,国家公布的防爆类产品执行标准有;
GB3836.1-2000 爆炸性气体环境用电气设备 第1部分:通用要求
GB3836.2-2000 爆炸性气体环境用电气设备 第2部分:隔爆型“d”
GB3836.4-2000 爆炸性气体环境用电气设备 第2部分:本安型“ib”
GB3836.9-2006 爆炸性气体环境用电气设备 第9部分:浇封型“m”
GB3836.15-2000 爆炸性气体环境用电气设备 第15部分:危险场所电气安装(煤矿除外)
JB/10538-2005《防爆除湿机及空调机》
防爆原理:
防爆空调中放置铝合金抑爆材料后,由于抑爆材料叠层中的网眼组成蜂窝状结构,把容器内腔分成许多很小的“小隔室”,这些“小隔室”以遏制火焰的传播,同时,这种蜂窝结构在单位体积具有较高的表面效能,从而具有极好的导热性,可以迅速地将燃烧释放出来的绝大部分热量吸收掉,使燃烧反应后的最终温度Tf大大降低,反应气体的膨胀程度大为缩小,容器的压力值增高不大。