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关键词:脱硫脱硝 ;离心机工作原理 ;脱硫脱硝

这些含有硫酸钙颗粒和可溶盐的盐乳液蒸发量非常巨大。对应一台100万千瓦的燃煤发电机组,在烟气脱硫塔中这些盐溶液的蒸发量每小时会达到100吨左右。因此,析出的极细颗粒物数量巨大

这些极细的颗粒物随着烟气向脱硫塔上部流动,大部分被从上部滴落的液滴吸附(于是这些极细的颗粒物在脱硫塔中被反复地吸收和析出),但仍有可观的残留颗粒物随着烟气从塔顶排出。需要说明的是,颗粒物的粒径越小,残留的就越多。

有人会有疑问,从塔顶喷洒的液滴密度很大,难道不能将这些极细颗粒物都洗掉?遗憾的是,不能。早先锅炉的烟气除尘就用过水膜法,即喷射水雾除尘,除尘效果很差。道理很简单,同样的颗粒物重量浓度,颗粒物的粒径越小,颗粒物的数量就越多,从水雾中逃逸的比例就越大。

烟气出了脱硫塔后,在早先的燃煤烟气处理工艺中,就算完成了烟气处理工艺。烟气经过烟囱排放到大气中,那些在湿法脱硫过程中产生的大量二次颗粒物——硫酸盐们,也随着烟气排放到大气中。其中石膏颗粒物粒径较大,于是就跌落在距烟囱不远的周围,被称为石膏雨。那些粒径较小的可溶盐,则随风飘向远方,并逐渐沉降,提高了广大地区大气中颗粒物的浓度。烟气中的颗粒物浓度常常达到几百毫克/立方米,比起脱硫前烟气中的颗粒物,增加了好几倍甚至几十倍。所以有人讽刺,湿法脱硫把黑烟(烟尘)和黄烟(二氧化硫)变成了白烟(硫酸盐)。

除了上述的硫酸盐,还有一个更不可忽视的在湿法脱硫工艺中产生的颗粒物是硫酸铵。氨的分子式是NH3,分子量是17;而硫酸铵的分子式是(NH4)2SO4,分子量是132。合成一个硫酸铵分子需要两个氨分子,而两个氨分子的分子量是34。即硫酸铵的重量与该重量的合成硫酸铵所需要的氨的重量之比为134:34,约为4:1。

前面说过,在脱硝工艺中有氨逃逸。如果在脱硝环节每立方米烟气中逃逸了平均浓度为10毫克/立方米的氨,如果在湿法脱硫环节90%的氨与二氧化硫合成为硫酸铵,则即产生约36毫克/立方米烟气的硫酸铵。如果全国20亿吨的燃煤电厂烟气采用脱硝+湿法脱硫工艺,则会产生36毫克÷1,000,000,000毫克/吨x10,000立方米烟气/吨燃煤x2,000,000,000吨燃煤/年=720,000吨硫酸铵。

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因为担心过多的氨逃逸量,因此,德国对于氮氧化物的排放上限一直放得比较宽。下面就是中德两国燃烧烟气中氮氧化物排放上限的规定:

以纽伦堡垃圾焚烧发电厂2017年6月的排放值为例,该厂的各项污染物实际排放量都远远低于标准规定的上限,唯有氮氧化物的排放量略低于上限,其原因就是担心氨逃逸量提高。下面就是该厂的部分烟气污染物排放数据:

于是,去除在湿法脱硫工艺中产生的二次颗粒物,就成为很多年来燃煤烟气处理的重点课题。

1.除雾器。就是用采用离心机原理旋风分离器对烟气进行高速旋转,借助离心力将重量远大于空气的颗粒物和液滴甩到分离器的边缘并被收集去除。

2.湿式静电除尘器。用静电吸附颗粒物和液滴。与干式电除尘器不同的是,湿式静电除尘器必须特别耐腐蚀,因为烟气中含二氧化硫和三氧化硫的液滴,是酸性液体,有很强的腐蚀性。所以湿式静电除尘器的运行费用较高——因为材料很快就会被腐蚀掉,需要更新。

但是,上述两种方法对于极细颗粒物的去除效果很差。因为颗粒物越小,颗粒物的表面积与质量之比就越大,颗粒物在空气里运动时的摩擦阻力就越大,运动到除雾器边缘和静电除尘器极板上的速度很慢,很大比例的极细颗粒物没有被这两道工艺去除。

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