化工环保论文 温

1、化工环保概论课程论文学生姓名温俊磊论文名称空气污染院(系名称化学与化工学院专业名称化学工程与工艺年级班级2010级2班学号10040202023摘要:人类自从发现了电并充分利用了电之后,人们的生活便时时刻刻离不开电。无论家庭生活,还是工厂生产,还是教育,电是不可或缺也是不可替代的。目前发电的方式有多种多样,有煤电、水电、核电、气电、太阳能发电等,其中最为传统的发电形式为煤电。由于人类面临的环境问题越来越严峻,低碳节能的要求越来越高,环保的意识越来越强,本文将针对以煤为主要燃料的火力发电厂的环境治理问题,以达到节能、减排、高效的目的。关键词:火力发电环境治理低碳节能Abstract: Since

2、 the human beings discovered the electric and made the most use of it, people cannot live a minute without electric. Whenever it is in the family life, or in the production of work force, or in the education, electric is a must and nothing can take the place of it. For the moment, the method of maki

3、ng electric is various, such as coal power generation, hydroelectric power,nuclear power,gas electric,solar power generation and so on. In that the situation we are faced up with is more and more serious, the demand for lowing carbon and energy saving is higher and higher, and the sense of protectin

4、g environment is stronger and stronger, this article is about the environment dealing in the firepower which depends mainly on coal, in order to reach the goal of saving energy, letting less, being efficient.Key words: firepower environment dealinglow carbon and energy saving一、前言由于我国人口基数较大,每日的用电需求量相

5、当可观。特别是随着人民物质文化生活水平的飞速提高,用电量急剧增加,有有增无减之趋势。为了满足国内用电的需求量,国内虽然发展了多种新型发电方式,但目前国内占主要地位的发电方式仍然火力发电。下表统计我国目前各种发电装机量所占的比例。由此可见,以燃煤为主要方式的发电模式依然十分盛行。我们十分有必要研究一下火力发电过程中的节能减排以及其工业三废“废水”、“废气”、“废渣”的处理方式,为更好地保护好我们唯一的地球加火添柴,为更好地服务我们人类自己增光溢彩。 图I二、概述我国的火力发电厂燃料主要以煤为主,普遍采用悬浮燃烧方式。煤中的可燃成分C、H、O、N、S等元素与空气中的氧燃烧,在燃烧过程中,以碳与氢释

6、放出的热能最高;硫释放的热能较少;氧是助燃的;氮燃烧时吸热。因此从能量的角度看,有用的元素是C和H,S虽可获得一点能量,但燃烧产物SO2与NOX一样是污染物。矿物质燃烧后以氧化物的形式(如CaO、MgO、SiO2、Fe2O3、AI2O3存在于灰渣中。根据物质不灭定律,一台600MW的火力发电机组每天燃煤约6000t,即每天就有比6000t多得多的煤燃烧产物需要排放。假如含硫1%,每天就有60t硫转变成SO2(约120t排入大气中污染环境。同时从烟气中还有大量的CO2、H2O、未燃烧的过量空气及少量的灰尘带热排出,对温室效应作“贡献”。煤中的矿物质以粉煤灰、渣的形式成存。假如含矿物量为25%,则

7、每天有1500t矿物质转变成灰渣需要排放到灰埸,在排放中需要大量的水来冲排,又形成了大量的废水。因此燃煤电厂的环境污染单从煤燃烧的角度看就有废气、废水、废渣等大量的污染物产生。三、综合处理I、火电工业废气的处理火力发电厂通过烟囱进入大气的主要污染物有粉尘、硫和氮的氧化物、碳的氧化物及碳氢氧化物等。1.烟气对环境的污染及危害粉尘被人吸入呼吸道后进入肺部,损害肺功能,引起肺病;粉尘飘浮到植物上,覆盖在绿色植物叶子上,影响植物的光合作用,空气中氧气减少。尘粒本身是酸性物质(主要是硅的氧化物,还有钙、镁、铁、铝等氧化物,严重影响植物生长。硫氮氧化物对人体的主要危害是损害呼吸系统,易得急、慢性支气管炎,

8、浓度高时,还会得肺气肿而死亡。这些气体作用到植物上与植物表面的水膜反应成酸,腐蚀植物,影响植物正常生长,甚至枯死。氮氧化合物还能破坏臭氧层,进行光化反应,形成光化烟雾,污染大气。一氧化碳能使血液凝固,危害极大。二氧化碳浓度高了也会使人感觉难受(缺氧。大量的带热气体排入大气是全球产生温室效应的主要原因之一。温室效应是一种大规模的环境灾难,它不仅使全球气候变暖,还会使全球降水量重新分配,冰川融化,海平面上升等现象,既危害自然生态系统,又威胁人类的生活环境。2.及防烟气污染治火力发电厂控制烟气污染主要是控制尘粒和二氧化硫的排放。具体措施如下:A. 选用低含硫量、低灰分的煤作燃料。火力发电厂的燃料可用

9、天然气、液化气、油及煤。煤是燃料中排放污染物最多的一种燃料。但由于受条件限制,我国大多数电厂仍然用煤作燃料。在条件允许情况下选择优质煤种作燃料。对含硫量高的煤种,尽可能对煤进行净化处理。为了控制二氧化硫的排放,可以在煤燃烧前、中、后进行脱硫。燃烧前脱硫,主要是洗煤;燃烧中脱硫,主要是采用流化床方式燃烧;燃烧后脱硫,也就是指烟气脱硫。这是目前唯一可以进行大规模商业运行的脱硫方式。烟气脱硫的基本方法有干式脱硫和湿式脱硫两种。干式脱硫是采用固体作吸收剂去除烟气中的二氧化硫的方法,如在炉内添加石灰石或白云石的方法。在炉中加入的固体物质在高温下分解产生碱性物质氧化钙,与烟气中的二氧化硫反应而除硫的方法。

10、干法FGD喷雾干燥脱硫工艺喷雾干燥烟气脱硫称为干法FGD,该法在70年代中期得以发展。脱硫基本原理:利用雾化的石灰浆液在喷雾干燥塔中与烟气(温度高接触,使液滴中的水蒸发,留下的Ca(OH2与烟气中的SO2反应生成CaSO3,固体粉状CaSO3进入除尘器中与尘粒一起被除去。整个脱硫工艺可分下述几个环节:吸收剂制备;吸收剂制浆液雾化;雾滴与烟气接触及混合;蒸发二氧化硫吸收;废渣去除。步是在吸收塔中进行的。吸收剂可以是石灰或碳酸钠。现以石灰作为吸收剂来说明脱硫的化学反应过程。1制石灰乳(吸收剂: CaO+H2O = Ca(OH22SO2被液滴吸收: SO2(气+H2O = H2SO3(液3液滴与吸收

11、剂反应: H2SO3 +Ca(OH2= CaSO3(液+H2O4当液滴被Ca SO3达到过饱和状态时,即开始结晶析出。5部分溶液中的CaSO3被氧化成CaSO4后从溶液中析出:CaSO3+1/2O2= Ca SO4喷雾干燥装置由吸收塔筒体、烟气分配器及雾化器组成。筒体的的设计,应保证液滴在进入除尘器前有足够的反应时间和干燥时间;烟气分配器应使烟气沿圆周分布均匀并降低压力损失;雾化器将吸收剂雾化成约25m200m的微粒以提高与SO2的接触表面,加快脱硫反应与干燥过程。该法工艺流程简单,投资费用比湿法少,是一种很有发展前途的脱硫方法。湿式脱硫是采用易和二氧化硫进行反应的碱性化合物(如CaO、MgO

12、、CaCO3、NH3等碱性物质溶于水中作为吸收剂来洗涤排出的烟气,使二氧化硫从烟气中得以分离的一种方法。美、日、德三国应用湿法脱硫占全部脱硫的90%以上。(1湿式FGD法(石灰石石膏回收法湿式FGD工艺方案很多,应用最广的是湿式石灰石石膏回收法,我国重庆珞磺电厂的烟气脱硫装置采用此法。其原理是:烟气中的SO2与水反应生成H2SO3,亚硫酸电离出H+和HSO3-,部分HSO3-被烟气中的氧气氧化成硫酸,再和石灰石反应生成石膏。SO2 + H2O= =H+ HSO3-HSO3-+1/2O2= H2SO4CaCO3 + H2SO4= CaSO4·2H2O +CO2该厂的脱硫工艺流程包括原料

13、输送系统,石灰石浆液制备系统,烟气脱硫系统,石膏制备系统等。石灰石粉经250目筛子筛分后经运输车卸入石灰石粉仓,制浆时将石灰石粉从粉仓下部放出由给粉机及输粉机送入制浆槽,控制浆液浓度为30%(质量浓度,进入吸收塔。锅炉烟气经电除尘器除尘后由引风机引入烟气再热器加热升温后,从吸收塔顶部进入脱硫;经脱硫后的净化烟气再经过烟气再热器加热升温到90,通过脱硫风机经烟囱排出。石膏是烟气脱硫的副产品。将吸收塔中浓度较稀的石膏浆经泵送入水力旋流器浓缩后,进入真空脱水机脱水成含水量小于10%的石膏粉状晶粒,其纯度可达90%以上。2×360机组脱硫可获得副产品60t 石膏。(2威尔曼洛德(WL法该法是

14、将含有二氧化硫的气体用水洗涤冷却,并在除去烟尘后与吸收液Na2SO3接触,SO2即被吸收除去。亚硫酸钠吸收剂可通过再生过程而循环使用。其工艺可分为洗涤吸收、蒸发再生和回收还原三个阶段。SO2+H2O +Na2SO3= 2NaHSO3由于烟气中存在氧气,部分Na2SO3被氧化成Na2SO4,因此在吸收过程中要加入特殊的阻氧化剂。为了防止Na2SO4在溶液中结累,须排放一部分溶液,并在吸收塔内不断加入氢氧化钠溶液,以补偿因排放而减少的碱液。从吸收塔出来的NaHSO3溶液,送至蒸发结晶器进行吸脱,其反应式为:2NaHSO3 = Na2SO3 + SO2 + H2O 脱出的气体SO2用液化装置回收可获

15、得硫酸溶液。亚硫酸钠循环使用。(3海水脱硫因海水呈碱性,它含有一定量的碳酸氢钙和碳酸氢钠,同时又含有大量的盐,从而使得海水对SO2有足够大的吸收和中和能力海水脱硫的流程是:烟气除尘器SO2吸收塔再加热设备清洁烟气。海水在进入吸收塔之前要输入空气,使吸收塔中有一定的氧气。海水脱硫的总的反应如下:SO2 + H2O+1/2O2= SO42-+2H+该反应中的H+与海水中的碱度中和生成二氧化碳和水。石灰石/石灰法反应原理:石灰石或石灰浆液吸收烟气中的SO2,先生成亚硫酸钙,然后氧化成硫酸流程和设备: 图III设备:湍球塔、筛板塔、喷雾塔、文丘里洗涤器等。B. 采用电除尘或布袋除尘。600MW机组一般

16、采用电除尘器,国外有些大电厂装有袋式除尘器。电除尘器的除尘效率可达99%,袋式除尘器可达99.7%。因此,防止烟尘污染的有效方法是安装电除尘器或袋式除尘器。电除尘器电极形式有平行板式及管式两种。通常阴极为放电电极,阳极为集尘电极。板式电除尘器的应用最广泛。a. 电除尘器是利用电晕放电,使含尘气体中的尘粒带电而通过静电作用进行分离的装置。由图,将数万伏高压加在放电电极上,放电极与集尘极之间产生火花前引起电晕放电,空气绝缘被破坏,产生了等离子体,其中的正离子在放电极上失去电荷,负离子则粘附到确尘粒上,由于静电场的作用被捕集到集尘极上。当集尘极上的灰尘达到一定厚度时,利用振打装置使烟尘落入下部灰斗中

17、。由上可知,电除尘器的集尘主要是利用电晕电场中尘粒荷电后移向异性电极而从气流中分离出来的原理。为此,必须在高电场的作用下,首先要使气体电离,使尘粒荷电,然后荷电尘粒移向集尘电极。根据气流流动方式不同,电除尘器可分为立式和卧式,电厂以卧式为多。在卧式电除尘器中气流水平地通过长度方向根据结构及供电要求,通常每隔一定长度(如3m划分成单独的电场。对600MW机组,除尘效率要求很高,一般有4个单独的电场。电除尘器是由除尘器本体和供电装置两部分组成。除尘器本体包括放电电极、和集尘电极、振打机构(干式除尘器、气流分布装置、高压绝缘装置、外壳及灰斗等部件。电除尘器有干、湿式之分,前者为干式除灰,后者为湿式除

18、灰。电厂常用的是干除灰。 a. 管式 b. 平板式图IIb. 袋式除尘器是将含尘气体通过过滤材料而使烟尘分离的装置,是一种过滤型集尘器。袋式除尘器对捕捉细小尘粒方面有独特的优势。粒径在0.003 m 0.5m 范围内它的捕获率可达99.7%,微小尘粒对人体危害极大,国外很多电厂已采用。工作原理:袋式除尘器是一种过滤型集尘器。将含尘气体通过滤材料而使烟尘分离的装置,滤袋多用化学纤维或玻璃纤维加工而成,其过滤原理如下图。 图III由图,烟气由下部进入除尘器内部,经过滤后从中上部出口获得结净气体。开始时尘粒粘附于滤布而被分离,形成初次粘 附层,包括一层尘膜,这一过程时间很短,一般仅为数秒钟;然后通过

19、烟尘自身成层作用捕集到1 m 左右的细小尘粒,效率就可超过于99%。随布袋尘粒不断增加,压力损失也逐渐增大,烟尘就开始坠落(此时要进行清灰,但因保留了初次粘附层,所以不会引起效率的降低。清灰有间歇式和连续式两种。清灰机构有机械式、换向喷射式等多种方式。 C. 采用高烟囱排放。烟囱是锅炉系统烟气的最后通道,它既可以给锅炉以自然通风,又可将烟气中的有害物排至高空扩散稀释,以减少对地面的污染。烟囱设计的目的就是要满足其排放污染物的地面浓度低于国家标准。所以烟囱高度一般是根据不同类地区的国家地面浓度标准而计算,并与当地的地形和气象条件密切相关。一般情况下,烟囱越高,所排污染物在空间各个方向扩散的范围越

20、大,可使地面浓度显著降低(虽然污染物总量不变。因此,加高烟囱作为控制污染的措施是有效的。这一措施切实可行,相对于烟气脱硫来说,成本少,见效快。国内大型火电厂的烟囱高度均在200m 以上。据报导美国的烟囱也在不断升高,至1972年,其烟囱平均高度已达242m 。美国米切尔电厂(2×800MW 机组烟囱高达368m ,为世界上最高的烟囱之一。采用高烟囱排放来降低地面二氧化硫及尘粒浓度这一做法,在国内外均已取得实效。烟囱越高,对烟气的扩散作用越大,污染物离开人的距离就越远,污染程度越小。II 、火电工业废水的处理火力发电厂废水主要有冲渣、冲灰水,锅炉停用保护的排放水,锅炉启动化含尘烟气振动

21、学清洗水,阴、阳树脂再生排水,凝结水精处理装置再生排水,空气预热器冲洗水,锅炉排污水等。这些废水中含有害物较高,若不加处理直接排放对环境造成危害。针对不同污染状态的废水需采用不同的方法。常用于火力发电厂水处理的方法有中和法(处理电厂中的酸碱废水时采用、氧化还原法、和化学沉淀粉法等。1. 氧化处理锅炉停用保护的排放水常含有还原性物质,如亚硝酸钠、联氨等,这类废水通常采用次氯酸钙(或钠来处理。在碱性介质中,亚硝酸盐容易被次氯酸钙离子氧化成硝酸盐,联氨被氧化成氮气,其反应式分别为:Ca(CIO2+NaNO2= CaCI2+NaNO3+H2OCa(CIO2+N2H4= CaCI2+H2O+N2+2H2O2. 混凝沉降法锅炉清洗和锅炉排污的水含金属离子(如Fe3+、Cu2+、Al3+等较多,常采用混凝沉淀处理,一般调pH值至1011。金属离子的氢氧化物就发生沉淀,同时一些悬浮物及其它杂质也被沉淀出来。III、火电工业废渣的处理燃煤电厂每天排放出大量的灰渣,由于灰渣中含有一些有害物质,经水冲洗后,有害物质溶解在水中,因此对灰渣的处理应考虑对冲灰水的处理及对灰渣的综合利用。一般燃煤电厂都有贮灰埸,贮灰埸是处理灰水的悬