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火電廠煙氣脫硫脫硝一體化工藝設(shè)計(jì)與研究
1引言
我國(guó)自然資源分布的基本特點(diǎn)是富煤、貧油、少氣,決定了煤炭在我國(guó)一次能源中的重要地位短期內(nèi)不會(huì)改變.根據(jù)《中國(guó)能源發(fā)展報(bào)告》提供的數(shù)據(jù),2012年我國(guó)煤炭產(chǎn)量36.6億噸,其中50%以上用于燃煤鍋爐直接燃燒.預(yù)計(jì)到2020年我國(guó)發(fā)電用煤需求將可能上升到煤炭總產(chǎn)量的80%,每年將消耗約19.6~25.87億噸原煤.SO2、NOx作為主要的大氣污染物,是導(dǎo)致酸雨破壞環(huán)境的主要因素,近年來燃煤電廠用于治理排放煙氣中SO2、NOx的建設(shè)和運(yùn)行費(fèi)用不斷增加,因此研究開發(fā)能、低價(jià)格的煙氣聯(lián)合脫硫脫硝一體化吸收工藝,有著重要的社會(huì)效益及經(jīng)濟(jì)效益.
2 聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)
2.1 碳質(zhì)材料吸附法
裝有活性炭的吸附塔吸附煙氣中的SO2,并催化氧化為吸附態(tài)硫酸后,與吸附塔中活性炭一同送入分離塔進(jìn)行分離;然后煙氣進(jìn)入二級(jí)再生塔中,在活性炭的催化作用下NOx被還原成N2和水;在分離塔中吸附了硫酸的活性炭在350℃高溫下熱解再生,并釋放出高濃度SO2.的活性炭纖維脫硫脫硝技術(shù)將活性炭制成直徑20微米左右的纖維狀,極大地增大了吸附面積,提高了吸附和催化能力,脫硫脫硝率可達(dá)90%左右[1].
圖1 活性炭吸附法工藝流程圖
2.2 CuO吸收還原法
CuO吸收還原法通常使用負(fù)載型的CuO當(dāng)作吸收劑,普遍使用的是CuO/AL2O3.此法的脫硫脫硝原理是:往煙氣中注入一定量的NH3,將混合在一起的煙氣通過裝有CuO/AL2O3吸收劑的塔層時(shí),CuO和SO2在氧化性環(huán)境下反應(yīng)生成CuSO4,不過CuSO4和CuO對(duì)NH3進(jìn)行還原NOx有著*的催化性.吸收飽和后的吸附劑被送往再生塔再生,將再生的SO2進(jìn)行回收[2].其吸收還原工藝流程如圖2所示.
圖2 CuO吸附法工藝流程圖
3 同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)
3.1 NOXSO工藝
NOxSO為一種干式、可再生脫除系統(tǒng),能脫除掉高硫煤煙氣中的SO2與NOx.此工藝能被用于75MW及以上的電站及工業(yè)鍋爐高硫煤煙氣的脫硫脫硝.此工藝再生生成符合商業(yè)等級(jí)的單質(zhì)硫,是一種附加值很高產(chǎn)品.對(duì)期望提高SO2與NOx脫除率的電廠及灰渣整體利用的電廠,該工藝有*的競(jìng)爭(zhēng)力[3].
圖3 工藝流程圖
3.2電子束法
電子束法[4]即是一種將物理和化學(xué)理論綜合在一起的脫硫脫硝技術(shù).借助高能電子束輻照煙氣,使其產(chǎn)生多種活性基團(tuán)以氧化煙氣中的SO2與NOx,得到與,再注入煙氣中的NH3反應(yīng)得到與.該煙氣脫硫脫硝工藝流程如圖4所示.
圖4 電子束法脫硫脫硝工藝流程圖
3.3 脈沖電暈等離子體法
脈沖電暈等離子體法可于單一的過程內(nèi)同時(shí)脫除與;高能電子由電暈放電自身形成,不需要使用昂貴的電子槍,也無(wú)需輻射屏蔽,只用對(duì)當(dāng)前的靜電除塵器進(jìn)行稍微改變就能夠做到,且可將脫硫脫硝和飛灰收集功能集于一身.其設(shè)備簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)單易懂,成本相比電子束照射法低得多.對(duì)煙氣進(jìn)行脫硫脫硝一次性治理所消耗的能量比現(xiàn)有脫除任何一種氣體所要消耗的能量都要小得多,而且終產(chǎn)品可以作肥料,沒有二次污染.在窄脈沖反應(yīng)時(shí)間中,電子得到了加速,不過對(duì)不產(chǎn)生自由基的慣性大的離子無(wú)加速,所以,此方法在節(jié)能方面有著極大的發(fā)展前景,其對(duì)電站鍋爐的安全運(yùn)行不造成影響.所以,其發(fā)展成為當(dāng)前上脫硫脫硝工藝研究的熱點(diǎn)[5].其工藝流程如圖5 所示:
圖5 脈沖電暈等離子體法脫硫脫硝工藝流程圖
4 煙氣脫硫脫硝一體化實(shí)例應(yīng)用
本案例是根據(jù)石灰石-石膏濕法煙氣脫硫脫硝工藝試驗(yàn),使變成極易為堿液所吸附的.因?yàn)橹楹０l(fā)電廠脫硫系統(tǒng)在脫硝進(jìn)行前己經(jīng)完成,只用增加脫硝裝置就行.而且脫硫脫硝一體化的重點(diǎn)在于的氧化,所以為實(shí)現(xiàn)脫硫脫硝一體化技術(shù),深入研究分析氧化劑的試驗(yàn)功效并確定初步工藝參數(shù),為以后工業(yè)試驗(yàn)及示范工程提供理論及試驗(yàn)基礎(chǔ),在珠海發(fā)電廠脫硫裝置同時(shí)進(jìn)行了脫硝測(cè)量[6].
4.1氧化劑的配制
氧化劑配制:在氧化劑配制槽中,注入適量水及濃度在50%的氧化劑,其主要成分是,攪拌均勻后配制濃度分別是39.5%、30%的氧化劑[7].
4.2 測(cè)量?jī)x器
煙氣分析儀:英國(guó)KANE公司生產(chǎn)的KANE940,性能是對(duì)、、的濃度以及煙氣溫度,環(huán)境溫度,煙道壓力等分析.煙氣連續(xù)分析儀:德國(guó)MRU公司生產(chǎn)的MGA-5,功能是連續(xù)測(cè)量:、、、、溫度、壓力等;并配備數(shù)據(jù)采集處理軟件MRU Online View,自定義采集時(shí)間間隔.
4.3 試驗(yàn)裝置以及流程
測(cè)量是在珠海發(fā)電廠脫硫裝置上進(jìn)行的.脫硝裝置安裝在脫硫系統(tǒng)前部的煙道中,將煙氣注入到脫硫塔之前進(jìn)行脫硝試驗(yàn).試驗(yàn)過程和部分現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)裝置如下圖所示[8]:
圖5 脫硫同時(shí)脫硝測(cè)量示意圖
試驗(yàn)中,煙氣由珠海發(fā)電廠總煙道設(shè)置的旁路煙道引出,由擋板門4控制煙氣流量.氧化劑從氧化劑泵注入管道,由閥門1和流量計(jì)一起控制氧化劑總流量,之后將氧化劑分成兩個(gè)支路從噴嘴逆流注入到煙道和煙氣中進(jìn)行混合.在2、3處由各自的閥門開關(guān)控制前后兩支路,其中2處為前閥門,控制前支路;3處為后閥門,控制后支路,前后支路都安裝有兩個(gè)噴嘴.煙氣在6處同氧化劑發(fā)生反應(yīng)后,經(jīng)由圖中5、7煙氣測(cè)點(diǎn)煙氣分析儀連續(xù)記錄試驗(yàn)前、后不同時(shí)間煙氣中、、等濃度變化,分析確定佳試驗(yàn)參數(shù).之后將煙氣引入脫硫系統(tǒng)[9].
4.4 測(cè)量結(jié)果分析
在珠海發(fā)電廠脫硫同時(shí)脫硝測(cè)量中[10]:
(1)氧化度同氧化劑注入煙道的方式有關(guān).逆流是宜的氧化劑注入方式,所以,工業(yè)試驗(yàn)中脫硝劑宜采用逆流注入方式.
(2)試驗(yàn)加入氧化劑后,氧化劑脫硝效果效果,可在工作應(yīng)用中深入分析研究;50%氧化劑試驗(yàn)中,氧化度高可達(dá)60%左右.
(3)試驗(yàn)中,首先,濃度為50%的氧化劑氧化度高;其次,整體上濃度在39.5%的氧化劑氧化度高于30%濃度氧化劑的氧化度.有條件情況下,以后的具體應(yīng)用中應(yīng)宜選用濃度為50%的氧化劑.但出于經(jīng)濟(jì)性和試驗(yàn)效果的考慮,工業(yè)應(yīng)用中普遍選用濃度為35%的氧化劑.
5 結(jié)論
燃煤電廠脫硫脫硝技術(shù)為一項(xiàng)涉及多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的綜合性技術(shù),為了減少燃煤排放煙氣中與對(duì)大氣的污染.其一,改進(jìn)燃燒技術(shù)抑制其生成;其二,應(yīng)加強(qiáng)對(duì)排煙中與的煙氣脫除工藝設(shè)計(jì).當(dāng)前,煙氣脫硫脫硝技術(shù)是降低煙氣中的與為有效的方法,尤其是電子束法、脈沖等離子體法等應(yīng)用更是大大地促進(jìn)了煙氣脫除工藝的發(fā)展.雖然相應(yīng)方法有著很多優(yōu)點(diǎn),但還不完善,均還處在推廣階段.所以,研究開發(fā)能、低價(jià)格的煙氣聯(lián)合脫硫脫硝一體化吸收/催化劑,研發(fā)新的脫硫脫銷裝置及脫硫脫銷工藝是科研人員工作的方向.
