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目前认识到的湿法脱硫问题主要如下:
(1)石灰石石膏法湿法脱硫装置固定投资较大。
(2)湿法脱硫运行费用高, 2×300 MW的机组的年耗电量高达37500 MW/h,相当于燃烧4614 t标准煤。
(3)耗水量大,按年运行6000 h计则年水耗近82.5万吨水,每小时消耗137.5 t水。
(4)每脱除一吨SO2就会排放0.72吨CO2。
(5)脱硫产物难以有效利用 与矿石膏相比,脱硫石膏质地松散,堆砌量越来越大。
(6)湿法脱硫装置设备及烟囱腐蚀严重。
湿法脱硫之后加装的湿式电除尘或高效除雾器虽然能够除去烟气中的部分固体颗粒,但对PM1.0以下的颗粒及水溶性物质无效。湿式电除尘也存在下述问题:(1)增加了湿烟气中的水雾含量,使烟囱冒“白烟”的现象更加严重;(2)设备运行能耗(含阻力能耗)增大约1000-1200kw;(3)相比减排效果,湿电除尘器的运行成本过高(超过1500元/h)。在实际运行过程中,受锅炉灰分、烟气流速等影响,除雾效率会有所下降,有的公司数据是25mg/Nm3。
湿法脱硫烟气中的较大颗粒在燃煤电厂附近降落形成石膏雨;水汽在烟囱附近凝结产生“白烟”或“白羽”;加装GGH只能降低“石膏雨”和“白烟”,不能消除更微小颗粒或水溶性物质。
综上所述,湿法脱硫烟气中不可避免带有大量的水汽及含有水溶性盐。我国大气平均湿度为9g/Nm3,湿法脱硫排烟湿度为大气平均湿度的10倍以上。含有的水溶性盐在空气中发生一系列变化就可以形成雾霾细颗粒,它在大气中的停留时间长,具有极强的迁移能力,控制和治理难度很大。
2.2湿法脱硫液分析及实验
因为我们没有分析烟囱排放烟气成分的条件,只能对脱硫浆液进行分析。三种类型机组湿法脱硫排放烟气的含水量如下表:
表2-4三种类型机组中烟气含水量
总量上看,按燃烧1吨煤,湿法脱硫烟气带出1吨水汽估算,我国燃煤锅炉烟气湿法脱硫每年向大气排放近40亿吨的水汽。
在湿法脱硫过程中,由于进入脱硫塔内的烟气温度较高,在气液接触时浆液中的一部分水会气化形成饱和水汽,在大量烟气以3米/秒的速度在脱硫液中的流动下,可以认为脱硫浆液的气液是平衡的,也就是气液的组成基本相同。
我们取电厂脱硫浆液,过滤去固体物得到上清液,测其含有1.4%可溶性物质。(水汽中的水溶性盐含量与石粉来源、脱硫液温度及pH值、脱硫液循环次数、工艺条件等因素有关,但应该在一定的范围,建议有关部门做详细分析) 这样不考虑夹带的亚微米粒子,计算如下:
300MW机组每小时水汽排放量按160吨计,水汽中可溶性盐的排放量为:160×1.4% =2.24(吨/小时)。
如果全国湿法脱硫水汽排放量按40亿吨计算(有文献数据),那么水汽中可溶性盐的每年排放量为:40×106×1.4% =5600(万吨)
这样的排放量可能超过三种常规污染物的总和,这很可能是我国雾霾大面积、高强度发生的一个主要原因。
2.2.1 实验样品及仪器设备
实验所用样品分别在石灰石膏法脱硫系统的不同位置取样,4个取样点如下:
1号样品是烟气与石灰石浆液在吸收塔中反应后排出的浆液;2号样品是流出的1号浆液在澄清池中澄清后的上清液;3号样品是流出的2号上清液和锅炉污水;4号是在三联箱中经过综合处理,沉降,絮凝,澄清处理后的水。
实验仪器及设备如表1-2所示:
表2-2 实验仪器及设备
2.2.2 实验步骤
将取得的4个水样分别过滤一遍,得上清液。
将加湿器放到密闭的通风厨中,取过滤后的上清液3L加入加湿器,开关设定在一定的速度,运行一定时间,待温度和湿度不再浮动,每隔30s分别记录PM1、PM2.5、PM10的值,每组记录25组数据,最后得平均值。
每个水样重复以上操作步骤。
同时取日常生活中的矿泉水、蒸馏水、自来水做实验,结果如下表(均已减去空白实验值)μg/m3。
表2-3脱硫液雾霾实验
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