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垃圾焚烧电厂烟气干法脱酸工艺控制研究

2018-09-20 14:12:16来源:《能源与环境》浏览:评论:0
  根据厦门某垃圾焚烧发电厂干法脱酸的实际情况,通过取样分析垃圾水分、进厂消石灰和飞灰中消石灰含量,调整炉温、飞灰循环量等运行参数。分析酸性气体产生量和千法净化酸性气体的影响因素。   垃圾焚烧技术具有垃圾处理彻底、可回收热能等优点,得到了广泛的应用。由于垃圾成分的复杂性等因素的影响。焚烧产生的酸性气体HC1、SONOHF等组成量起伏较大,以HC1、SO气体主要气体,同时,烟气处理系统在实际的运行过程中存在石灰利用率低。烟气脱酸工艺效率较低的问题。基于此。本文结合厦门某垃圾焚烧发电厂的实际情况。通过摸索,寻找其影响因素,控制运行参数,促进垃圾焚烧烟气处理更加合理。保证将烟气的安全排放。   1系统简介及样品采集   1.1烟气处理系统介绍   厦门某垃圾焚烧发电厂有2台200dd垃圾焚烧炉。该系统每台焚烧炉单独配置1套烟气净化处理装置。分别是反应入塔除酸。活性娴气炭喷射吸附。排放脉冲袋式除尘。。   垃圾焚烧后产生的烟气经过余热锅炉降温后。烟气进入反应塔与消石灰反应。反应所需要的消石灰经泵加压后喷入文丘里混合塔。具体参数见表1.烟气进入塔内后形成紊流。增加消石灰与烟气中的酸性物的反应表面的面积和提高反应速度一定高度的反应塔提供了恰当的化学中和反应时间。被净化后的烟气进入布袋除尘器进行除尘。烟气里未完全反应的石灰和粉末活性炭在布袋表面继续和剩余的有害物质反应。进一步吸收烟气里的有害物质:未反应完全的细颗粒通过返料装置返回到反应塔里循环利用。而烟气里的粗固体颗粒被分离出来。布袋捉后送人灰罐然后送至指定地点处理。   1.2样品采集与分析   根据《城市生活垃圾采样和物理分析方法》(CJ/T3039—1995)采集入炉垃圾,分析入炉垃圾的含水率。   采集进厂消石灰、飞灰储罐样品。消石灰和飞灰中氢氧化钙含量分析采用《工业氢氧化钙》(HG/T4120—2009)方法测定排放的烟气采用在线监测。人脱酸塔的烟气采用便携式烟气分析仪(德国益康(Ecom)J2KN)分析。   2结果与讨论   2.1酸性气体产生量的影响因素   由表1可以看出。SO,的产生量较HC1小很多。这与垃圾组分有很大关系,垃圾中的塑料含量较多。约30%.而含硫量较多的橡胶类含量相对较低,约占l%左右。同时,小幅度调整运行工况。进脱酸塔烟气中酸性气体的含量变化不大,而且SO2,和HCl的变化趋势相同。通过分析酸性气体中HC1产生量影响因素可知:   无机盐:   2NaCl(g)+S02(g)+0.5O2+H2O(g)—Na2SO4(s)+HCl(g)(1)   如果炉内过量空气系数很大时会发生下列反应:   2HCl+0.502±C12+H2O(2)   有机物氯化物:   CHmClp+aO2--~bCO2+cCO+dH20+eHC1(3)   (1)炉温的影响。随炉温上升,HC1浓度呈上升趋势,相应地C1一HC1的转化率亦在上升。温度越高。无机NaC1蒸汽分压越高,因此反应(1)向右移动,生成的HC1较多;700~C时,Kp=0.417;900%时,Kp=0.119,说明,温度上升,HCl浓度增加同时,吕国强_3_通过实验表明,温度大于800%时。Cl—HCl的转化率达到最大的89%.800%以后转化率几乎没有变化。   (2)水分影响反应。随水份增加,HC1的排放量呈上升趋势。相应C1一HCl的转化率增加,炉温在800℃时,炉内水份以高温水蒸汽形式存在,增大反应(1)左边的反应物(水蒸汽)浓度,使反应(1)向右移动,水蒸汽分压增大时,式(2)向左移动相关研究指出干空气含有固态氯化钠的炉子1.5h后仅有l~2%的NaCI以HC1形式释放。可是在把干的NaCI加入到厨余中时HC1释放增加了8-10%当把NaCI水溶液加入到厨余中并脱除水分发现约30%的氯被转化为HCI。因此。增加水份使HC1排放量增加而表中人炉垃圾水分的增加并没有直接导致烟气中酸性气体的产生。可见。酸性气体的主要影响因素是温度。同时。这与锅炉在运行过程中一直保持负压不无关系   (3)空气过量。如式(2)所示,增加过量空气,使得烟气中0度增加,根据化学动力学,氧浓度对可逆反应(2)影响比反应(1)大,烟气中HC1浓度降低5_。但PVC焚烧相关研究表明。PVC在完全焚烧时。700~900~C间氯绝大部份将以HCl的形式排出。且过量空气系数对HC1的排放影响不大。   2.2烟气净化处理工艺影响因素   垃圾焚烧烟气净化采用的工艺主要有湿法、半干法和干法3种湿法净化工艺污染物去除效率高,由于产生废水。工程投资和运行费用很高。相对应用很少。干法净化工艺虽然去除率偏低。但工程投资和运行费用低。随着研究的不断深入。新设备的开发应用,仍有较大的发展前途;半干法是介于干法和湿法之间的工艺。结合了湿法和干法净化工艺的部分优点。能达到较高的污染物去除效率。但其喷嘴易磨损,结垢、堵塞难以避免。对喷嘴要求高。同时石灰浆的输送线路易出故障。运行参数需严格控制以保证水分能完全蒸发。故障率较高。目前。国内绝大部分的垃圾电厂均采用半干法烟气处理工艺。而干法的工程应用实例较少。厦门某垃圾焚烧发电厂属于干法去除工艺在实际的运行过程中存在石灰用量大。飞灰产量多等问题。通过调整运行工况,分析干法脱酸工艺的影响因素。   2.2.1反应接触时间   由图2可以看出。飞灰中氢氧化钙的含量随飞灰循环量增加呈递减的趋势。当飞灰循环量达到20%时。飞灰中氢氧化钙的含量从33.34%下降到25.32%.继续增大循环量。其变化不大。酸性气体与消石灰反应时。要经过3个阶段。首先,是酸性气体穿过包裹在消石灰表面的气膜。到达消石灰粒子表面:然后。穿过称为灰层的反应生成物层,到达未发生反应核表面:最后,是酸性气体与消石灰发生化学反应形成新的灰层。这3个阶段的反应是串联的。它们的反应速度各不相同,其中最慢的反应控制了酸性气体与消石灰反应速度。分别称之为气膜扩散控制、灰层扩散控制、表面反应控制。根据姚宇平[7]试验结果。初期HC1与消石灰的反应服从灰层扩散控制。HC1通过粒子中的微孔进人粒子内部。但当反应进行到一定程度后。由于反应生成物CaC1的摩尔体积(51.6cm3/no1)远大于反应物Ca(OH):的摩尔体(33.0cm3/mo1),消石灰粒子表面已反应部分的体积膨胀。最后导致粒子表层微孔全部堵塞。使反应无法继续进行。   通过飞灰的循环使用。使消石灰固体颗粒在循环过程中已生成的氯化钙、硫酸钙通过固一固间的磨蚀,重新露出反应物表面,继续参与反应,提高了消石灰反应的完全程度。进一步提高了消石灰的利用率   2.2.2石灰的纯度和粒径的影响   由表2可知。随着消石灰纯度的提高和粒径的减小。消石灰利用率逐步提高。从39.5%提高到42.08%消石灰并不是一个密实的单晶颗粒。而是在固体内部有许多纵横交错的、目孔径和形状不一的空隙。这些空隙网络为气相反应物渗入固体内部和气相生成物由许多细小的晶体所组成,所以在实体内部还存在许多晶间界面不同粒径的消石灰其最终反应率之所以相差两倍以上。与粒子的比表面积有关。Yoon等的试验也证实。在低温干法烟气脱硫工艺中,当吸收剂的比表面积由10到50m2/g时,钙利用率由12%变到45%。同时。消石灰纯度也是个重要的影响因素。需加强人厂石灰的监管和控制。   3结论   (1)酸性气体中S0的产生量较HC1小很多,小幅度调整运行工况。进脱酸塔烟气中酸性气体的含量变化不大。且SO和HC1的变化趋势相似。   (2)消石灰的利用率受消石灰纯度、粒径和飞灰循环量影响。石灰纯度高、粒径小则石灰利用率高:飞灰的循环量20%时,对提高消石灰的利用率最有利。
 

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