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城市集中供热是城市工作的一项重要内容,是关系到城市居民生活的一项非常重要的工作。特别是在我国的北方高寒的地区,城市集中供热更是一项非常巨大的工程,由此也导致在供热行业中存在着很多的问题,城市居民只关心供热的暖不暖,供热的企业只关心企业的盈利,从而忽略了环境问题。并且随着我国社会经济的快速发展,我国SO2的总排放量每年已经超过2500吨,已经居世界首位。而我国SO2的排放绝大部分都是来自供热行业的排放,特别是使用煤炭燃烧的供热行业,因此控制供热行业中SO2的排放是解决我国SO2排放的重要措施。
1、供热行业的现状
目前我国的中小型锅炉已经超过50多万台,每年都会排放大量的污染物。现在我国提倡以集中供热为主、分散供热为辅的供热方式,预测我国的中小新型锅炉企业还会不断发展下去,因此亟需要寻找SO2的减排技术。
2、工业锅炉的特点以及双碱法烟气脱硫技术
2.1供热行业中小型锅炉的特点
在我国供热行业中,以中小型工业锅炉排放SO2最为严重,而我国工业锅炉主要有以下这些特点:(1)自控水平以及机械化水平程度比较低,管理运行方面比较差,没有脱硫设施或者脱硫设施脱硫无法达到排放的标准;(2)排放的烟气成分非常复杂,净化难度系数比较大,实施脱硫投资比较大,并且副产物的回收价值小;(3)烟气排放的烟囱把比较低,低者能达到15m,最高也就60m,排放的烟气不容易扩散,造成的污染非常严重;(4)现有的脱硫设备负荷波动比较大,频繁的开停,同时烟气中的化学物质具有极大的腐蚀性严重损坏了机械设备;(5)燃烧方式落后于先进的技术,9层以上的工业锅炉都是低效燃烧,燃烧率在60%~75%之间;(6)工业锅炉中燃煤的来源不稳定,大部分使用的都是统配煤,煤的质量无法得到保证,通常这种每种硫的含量达到1%左右;(7)工业锅炉中使用的燃料大都是煤,很少有锅炉使用燃油或者燃气;(8)布局分散,遍布各个城市以及各个乡镇,而且都是人口比较密集的地区。
供热行业中小型锅炉的污染非常严重,由于它们自身的特点,在污染治理以及控制方面具有很大的技术难度,在控制污染方面完全不能和大型的锅炉相比。在20世纪80年代,我国控制污染主要以消除烟尘为主,并且为中小型企业配备了各种各样的旋风除尘器,但是除尘效率却无法达到排放的标准,为此我们通过借鉴外国治理污染的方法,使用烟气脱硫技术,其中烟气脱硫工艺和大型火电厂的脱硫工艺是一样的。虽然我国经过实践研究已经具有20多种烟气脱硫工艺,但并不是所有的方法都是适合的,为此结合中小型锅炉的特点,从三个方面考虑:(1)处理烟气的容量;(2)烟气中二氧化硫的浓度;(3)环境的排放标准。我国的中型锅炉烟气容量在30万~80万m3/h,小型锅炉的烟气量在30万m3/h以下,因此在这种范围内适合使用双碱法烟气脱硫技术,不仅投资成本低,而且脱硫的效率还有保证。
2.2 SO2治理技术
控制SO2的排放主要有三种方法:第一种是燃烧前脱硫;第二种是在燃烧中脱硫;第三种是在燃烧后进行脱硫,也就是烟气脱硫。在这三种脱硫方法中,烟气脱硫被认为是控制SO2的排放最有效的控制方法。世界上先进烟气脱硫的法已经有上百种,工业中应用的烟气脱硫方法也达20多种,在烟气脱硫技术中,湿法脱硫技术是工业脱硫技术中应用频率最高的。而在湿法脱硫技术中湿式石灰石又占有很高的比例,但是这种脱硫方法在实施的过程中容易结垢,并且投资规模巨大,主要用于火力发电厂行业的脱硫工程。基于湿式石灰法发展起来的双碱法脱硫技术目前已经成为一种比较成熟的技术,比较适合中小型锅炉的脱硫工程,具有广阔的发展前景。并且双碱法种类也是多种多样,比如碱性硫酸铝法、钠钙双碱法等,其中应用最广泛的是纳钙双碱法,也是本篇文章重点论述的双碱法。
2.3 供热行业治理SO2技术的应用比例
目前在工业锅炉中脱硫方法的应用比例如下:(1)双碱法:脱硫率(%)≥90,综合消耗较小,成本消耗较低,效果优良;(2)氨法:脱硫率(%)≥90,综合消耗较小,成本消耗高,效果优良;(3)钠碱法:脱硫率(%)≥90,综合消耗较小,成本消耗高,效果优良;(4)石灰法:脱硫率(%)<80,综合消耗较大,成本消耗低,容易堵塞。
通过以上数据可以看出,在保证脱硫效率的情况下,对比综合消耗以及成本消耗,使用双碱法脱硫是一种比较理想的脱硫技术,因此在供热行业,由于双碱法脱硫技术具有运行稳定、成本较低、综合消耗低、脱硫效率高等优点,因此在供热行业脱硫方面更加合适。
2.4 双碱法脱硫的原理
Na2CO3-Ca(OH)2[钠钙双碱法]是利用纯碱启动,通过纳钙吸收二氧化硫,生成钙碱的方法。化学反应式如下:
在上述化学反应式可以分为3个阶段:前两个反应式表示脱硫阶段;中间两个反应式表示钙钠再生阶段;最后一个反应式则表示强制氧化,生成石膏阶段。
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