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集中供熱脫硫除塵降硝新技術(shù)的實(shí)踐

2015-03-11 02:44:13
創(chuàng)新時(shí)代 2015年2期
關(guān)鍵詞:脫硫劑旋流供熱

前言

我國是產(chǎn)煤大國,燃煤供熱成本是燃?xì)夤岢杀镜娜种弧5?,日益?yán)重的空氣污染問題困擾著國人。為了解決灰霾,繼北京拆除燃煤供熱鍋爐,“煤改氣”后,2012年煤都烏魯木齊市也宣布“煤改氣”,全國很多大城市都計(jì)劃采用燃?xì)夤?。?duì)于“煤改氣”,中華環(huán)保聯(lián)合會(huì)能源環(huán)境專業(yè)委員會(huì)副會(huì)長兼專家組組長王雅珍教授有著自己不同的見解,她深知“煤改氣”有很多不利因素,其最主要和最重要的一點(diǎn)是環(huán)保問題。由于燃?xì)鉄嶂蹈?,燃燒時(shí)爐溫大于1000℃,空氣中大于78%的氮?dú)夂?1%的氧氣在爐溫大于1000℃時(shí)自然產(chǎn)生氮氧化合物(燃煤鍋爐的爐溫一般在850℃~950℃),也就是硝。脫硝比脫硫要難,費(fèi)用極高,是致癌物之一,對(duì)人類健康有著一定的危害。

一、脫硫除塵降硝技術(shù)從理論到實(shí)踐的跨越

王教授1995~1998年與上海交通大學(xué)合作研究半干法脫硫除塵(可降硝50%以上),設(shè)備雖好,但不適用于供熱采暖鍋爐。隨著灰霾日益嚴(yán)重,王教授從2005年開始研究適用于北方供熱采暖系統(tǒng)的脫硫除塵裝置。至2008年YZ型旋流混合式脫硫除塵塔的構(gòu)思和設(shè)計(jì)基本完成,但是找不到實(shí)驗(yàn)單位。因?yàn)閅Z型旋流混合式脫硫除塵塔脫硫除塵效率高,在室外溫度≥-4℃時(shí)基本看不到鍋爐冒煙冒氣,在寒冷天氣冒少量白水汽,不需要建高煙囪。但是,不建高煙囪一般環(huán)保局不批準(zhǔn)投建,過不了環(huán)評(píng)。經(jīng)過幾次碰壁,2013年4月,王雅珍教授各項(xiàng)技術(shù)申請(qǐng)成功獲批在齊齊哈爾市成立“齊齊哈爾昱峰供熱有限公司”,她自主研發(fā)的五項(xiàng)科技成果將有可能全部應(yīng)用在齊齊哈爾市,但是,齊齊哈爾環(huán)保局不批準(zhǔn)建沒有煙囪的鍋爐房,要求建45m以上的煙囪。無奈之下,王教授決定自籌資金在供熱煙塵肆虐的黑龍江省清河林業(yè)局建立集中供熱,實(shí)現(xiàn)保護(hù)碧水藍(lán)天的環(huán)保理想。

清河林業(yè)局原有6座供熱鍋爐房,地暖和掛暖混供,根本無法保證掛暖的供熱質(zhì)量。王雅珍教授廢棄了全部舊鍋爐,投建了擁有2臺(tái)46MW熱水鍋爐的集中供熱熱源廠(供熱面積可覆蓋180萬平方米),投建4000m×2一次管網(wǎng),改進(jìn)新增了2300m×2的二次管網(wǎng),投建7個(gè)換熱站,站內(nèi)將地暖和掛暖分開,擁有5套掛暖水系統(tǒng)和7套地暖水系統(tǒng)。由于掛暖和地暖分家,新增和改造2400m×2的二次管網(wǎng)。

二、以數(shù)據(jù)說話

經(jīng)過一個(gè)采暖期的運(yùn)行,王教授研發(fā)的五項(xiàng)技術(shù)得到成功驗(yàn)證,并獲得了清河鎮(zhèn)百姓的認(rèn)可。同時(shí)王教授在實(shí)際應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)脫硫除塵塔在耐磨、防酸腐蝕上存在一些問題,必須采用高耐酸腐蝕、耐高溫和高耐沖擊磨擦的特殊材質(zhì)制作脫硫除塵塔,以及采用高耐酸腐蝕和高耐沖擊磨擦的特殊涂料保護(hù)脫硫除塵塔。

1.濕法運(yùn)行時(shí)YZ-65旋流混合式脫硫除塵塔測試結(jié)果

王教授設(shè)計(jì)的脫硫除塵降硝塔設(shè)計(jì)除塵率≥98%,除塵后煙塵濃度<30mg/L,脫硫率>90%,降硝率>70%。該技術(shù)設(shè)備通過哈爾濱市通河縣清河林區(qū)昱真供熱公司兩臺(tái)46MW(相當(dāng)于65t/h的蒸汽鍋爐)熱水鍋爐2013~2014年采暖年度的實(shí)踐檢驗(yàn),除塵率≥94.5%,脫硫率≥85.3%,降硝率≥70.4%。黑龍江省環(huán)科院檢測中心2014年4月4日測試結(jié)果見表1。

測試結(jié)果說明:空氣預(yù)熱器出口煙溫75℃,煙氣流量150 000m3/H。

(1)由于冬季周邊城鎮(zhèn)石灰窯從10月份停產(chǎn),購買的脫硫劑生石灰含量<30%,影響脫硫和降硝效果,如果生石灰含量≥80%,則脫硫率≥90%以上。

(2)測試除塵率≥94.5%,此數(shù)值遠(yuǎn)低于實(shí)際除塵率。設(shè)計(jì)除塵率≥98%,煙塵濃度應(yīng)該≤30mg/m3。但是,由于工期短,天氣冷,制作的脫水板不硬化,故沒有安裝脫水板,2014年夏季要安裝特制脫水板,由于沒有脫水板,在煙囪測試處煙氣中含有微小水珠,而水珠含塵,故測試值偏高。待安裝好脫水板后煙塵濃度應(yīng)該≤30mg/m3。在室外-4℃以上溫度時(shí),看不見鍋爐冒煙和冒氣。

2.干法運(yùn)行時(shí)YZ-65旋流混合式脫硫除塵塔測試結(jié)果

對(duì)黑龍江省環(huán)科院檢測中心測試的編號(hào)HRAES-14-015檢測報(bào)告的分析:HRAES-14-015檢測報(bào)告是昱真供熱公司一號(hào)鍋爐的YZ型旋流混合式脫硫除塵塔放凈塔內(nèi)水后,在無水和不投加脫硫劑的情況下測試的除塵、脫硫、脫硝結(jié)果,見表2。

如果鍋爐運(yùn)行采用低硫煤,鍋爐燃燒爐溫<1000℃,在保證鍋爐二氧化硫和氮氧化合物排放合格的前提下,可以采用干法除塵,實(shí)踐證明除塵效果很好,在除塵脫硫零運(yùn)行費(fèi)用的情況下,除塵率達(dá)到91.56%,脫硫率達(dá)到20.99%。

實(shí)踐證明,在室外溫度為-4℃以上時(shí),采用干法除塵,基本上觀察不到鍋爐冒煙和冒氣,排放達(dá)標(biāo)。

三、講經(jīng)濟(jì)也要講環(huán)保指標(biāo)

目前全國供熱鍋爐房基本采用水膜除塵和雙堿法脫硫,室內(nèi)或室外設(shè)有循環(huán)水池,脫硫除塵廢水濃縮到一定程度排放到市政廢水系統(tǒng),對(duì)地下水和地表水形成二次污染,導(dǎo)致人類患高血壓、心臟病、腎結(jié)石、膽結(jié)石及誘發(fā)癌癥。由于冬季水池結(jié)冰,水池和脫硫塔的維修量大。

昱真供熱公司2013年購買的是低硫煤,含硫量≤0.2%。昱真公司從2013年10月24日至2014年2月7日采用純自來水做脫硫降硝劑,沒有投加生石灰,脫硫率約在70%,降硝率約在50%,將pH值6.0的酸性脫硫除塵降硝水每隔40分鐘排放到渣槽,與渣槽中pH值≥9的堿性水中和,將渣槽水的pH值控制在7.0左右,防止除渣鏈條發(fā)生腐蝕。鍋爐和一次供熱管網(wǎng)每日補(bǔ)水量僅為2~8噸。YZ型旋流混合式脫硫除塵降硝塔內(nèi)的廢水全部排放到渣槽,鍋爐排污水、除塵器沖灰水、沖地廢水等也全部收集到鍋爐渣槽內(nèi),進(jìn)行再利用。廢水在渣槽中濃縮析出以硫酸鈣、碳酸鈣為主體的固體鹽,固體鹽和爐渣用于燒磚。廢水、污水實(shí)現(xiàn)零排放。由于鍋爐排污水中含有殘留YZ型防腐阻垢劑,固體廢物不會(huì)在渣槽內(nèi)結(jié)塊。

YZ型旋流混合式脫硫除塵塔具有非常大的環(huán)保意義??蓱?yīng)用于供熱采暖的燃煤鏈條爐和往復(fù)爐排??蓱?yīng)用于全國蒸發(fā)量≤130t/H的蒸汽鍋爐。該設(shè)備投資少、操作簡便、運(yùn)行費(fèi)用極低(與國內(nèi)其他脫硫除塵方法相比較而言)、占地少。可以代替燃?xì)忮仩t,防止發(fā)生灰靄。

YZ型旋流混合式脫硫除塵降硝塔的優(yōu)點(diǎn)具體體現(xiàn)在以下幾方面:

1.設(shè)備造價(jià)低。煙氣從鍋爐出來進(jìn)入多管除塵器,除掉大顆粒塵,再進(jìn)入YZ型旋流混合式脫硫除塵降硝塔,除掉微小灰塵、二氧化硫和氮氧化合物。

2.運(yùn)行費(fèi)用全國最低。采用低硫煤時(shí)可以不使用脫硫劑和降硝劑,用自來水就能完成脫硫除塵降硝工作,廢水做渣槽補(bǔ)充水,做到真正的零運(yùn)行費(fèi)用。當(dāng)采用高硫煤時(shí),由于渣槽水是堿性水,可以在渣槽內(nèi)進(jìn)行酸堿中和,大幅度節(jié)約脫硫劑和降硝劑(以生石灰做脫硫劑和降硝劑),大幅度降低運(yùn)行成本。

3.全國鍋爐房首例廢水零排放,廢水全部利用。

4.做到鍋爐煙囪基本看不見冒煙和冒氣,或僅有少量白水汽。

5.運(yùn)行操作簡單,是傻瓜型的,適用于供熱企業(yè)。

6.煙塵、二氧化硫、氮氧化合物排放合格。

7.設(shè)備維護(hù)費(fèi)用低。

備注:上海昱真水處理科技有限公司安裝在黑龍江農(nóng)墾總局九三農(nóng)場熱力公司46MW(相當(dāng)于蒸發(fā)量65t/H)熱水鍋爐上的YZ-65旋流混合式脫硫除塵塔通過驗(yàn)收。

(王雅珍:能源環(huán)境專業(yè)委員會(huì)副會(huì)長兼專家組組長、上海昱真水處理科技有限公司董事長、上海王雅珍節(jié)能技術(shù)有限公司董事長、哈爾濱通河昱真供熱有限公司董事長、北京聯(lián)合大學(xué)教授)

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