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锅炉烟气脱硫脱硝综合治理技术分析

发布时间:2020-07-20  点击:10

摘要:中国经济的快速发展,推动了火电厂的大规模建设,同时也对周边的环境产生了较大的影响。对火电厂产生的烟气进行脱硫和脱硝处理在火电厂的建设和运行中显得非常重要。论文简要分析和讨论了火电厂烟气脱硫脱硝技术。

1 引言

火电厂在生产过程中,锅炉燃烧产生的烟气含二氧化硫、氮氧化物和粉尘等污染物,对周边环境和人体健康产生了很大的影响。传统的燃煤电厂脱硫和脱硝技术主要是降低烟气中二氧化硫、氮氧化物含量,虽然燃煤电厂烟气处理在一定程度上取得了很好的效果,但这种脱硫和脱硝技术的处理量大且工艺相对复杂,造成成本高,管理难度较大,不仅增加了燃煤电厂的运行成本,也增加了员工的工作量。

2 脱硫和脱硝技术

2.1 SNRB 工艺

SNRB工艺广泛用于火力发电厂的烟气脱硫和脱硝。该工艺主要采用一体式喷雾袋过滤器,整合了脱硝、除尘、脱硫功能。火力发电厂生产过程中所产生的所有烟气都可以喷洒烟气脱硫剂,如钙和钠粉尘在包装前被除去,并通过袋外的过滤通道排出。另外,通过将氨注入过滤通道,可以实现NOx分离。将适量的氨气喷入通道中,然后将合适的选择性催化还原剂放入袋中,进行脱硫和脱硝。此外,在适当的情况下,利用烟气净化过程去除氮氧化物和其他有害物质,脱硫和脱硝效率可以达到90%以上[1]。

此外,由于在NOx烟气净化的过程中,火电厂生产排放的氮和氧有害物质和城市汽车尾气、工业生产产生的氮和氧有害物质可以集中在一个装置中进行分离,可以大大降低火力发电厂的脱硫和脱硝成本。同时,由于该技术使用选择性催化剂,在脱硫和脱硝过程中,硫化铵的催化剂造成堵塞、磨损和中毒的情况大大减少。

2.2 活性焦炭

活性焦炭技术主要是指在脱硫脱硝设备中,硫和硝酸的分离是通过活性焦炭的吸附进行的,使硫和硝酸等有害物质在催化剂的作用下转化为可吸附的硫酸和硝酸。然而,由于活化焦炭脱硫脱硝设备成本和操作要求高,具有再生条件温度要求高和反应速度慢等缺点,难以大规模应用。另外,从烟道气中除去的SO2还需经过加工后送到第二脱硫和脱硝装置进行处理。在活性炭的作用下,催化剂在第二层装置中发生化学反应产生N2。同时,含有硫酸和硝酸的活性焦炭材料在350℃下再生,高温释放出更高浓度的SO2。因此,与SNRB烟气净化工艺相比,活性焦炭技术的脱硫和脱硝效率可达95%,是烟气脱硫脱硝工艺中较为先进的技术。对于钢铁公司而言,活性焦炭可以直接应用于处理尾部烧结的烟气。焦炭的独立生产和销售消除了固相吸附剂的采购、运输和储存问题,大大降低了运营和投资成本。固相吸附剂向活性炭的转化无疑有利于该方法在烧结烟气处理中的应用。

3 脱硫脱硝技术应用

降低火电厂烟气中的二氧化硫、氮氧化物等有害物质含量,可以大大改善周边环境,提高火电厂的生产效率,降低工业生产成本。

3.1 湿法脱硫脱硝工艺

3.1.1 NaOH

该技术首先将烟道气送至SCR单元,并与SCR 单元中的催化剂反应以将N0 转化为N2。然后将烟道气送至转炉,在烟道气中产生SO2。这些组分在催化剂的作用下转化为SO2,并转移到冷凝器中进行过滤和冷凝。冷凝水与硫酸混合形成浓硫酸,可以进行出售。在生产过程中,除了消耗一定量的氨气外,该技术不消耗任何物质,因此在生产过程中不会造成二次污染,脱硫和脱硝效率可达95%以上。该方法操作简单,易于维护和管理,操作安全稳定。但是,由于操作技术成本高,过滤后产生的浓硫酸难以销售和储存,因此该方法的应用不是很广泛。

3.1.2 氯酸氧化

该方法主要适用于完全氧化的二氧化硫和氮氧化物。通过喷洒氯酸、强氧化剂进行脱硫脱硝。首先,将大量的氯酸氧化溶剂注入烟气脱硫脱硝装置中,氯酸可以将烟气中的二氧化硫和氮氧化物组分完全转化,从而净化烟气中的硫和硝酸盐物质。此外,该方法的最大优点是硫酸和硝酸盐的组分可以在同一设备中同时进行。此外,硫和硝酸盐的去除率更高,因为该过程分两个步骤进行,即碱性吸收装置和氧化吸收装置。同时,该技术适用于去除氧化剂组合物,其可以除去烟道气中的有害的金属元素和痕量元素。此外,在氯酸氧化技术的处理过程中,所用的氧化还原技术不含任何其他化学成分,可避免催化剂中毒情况的发生。同时,氧化剂也可以将活性成分保留在物质中。此外,由于氯化氧化技术的广泛适应性不会过多地制造烟雾。因此,通常使用氯酸氧化技术进行烟气脱硫和脱硝。

3.1.3 综合吸收法

湿法综合吸收法主要是在原有的湿法脱硫脱硝工艺的基础上,在设备中加入一些金属化合物,加入化合物后可以快速对烟气进行处理,不形成新化合物。除了氧化吸收作用外,该方法还具有很高的脱硫效率和脱硝效率通常高达98%和80%。然而,考虑到上述氧化剂的高成本和安全性,在研发出廉价的氧化剂之前难以广泛地推广该方法。运用该技术可以吸收氮氧化物,快速实现烟气脱硫和脱硝的目的。然而,金属化合物难以回收,因此湿法合成吸收技术需要进一步改进和完善。

3.2 辐射技术

高能辐射法就是通过对烟气中有害物质进行辐射进行脱硫脱硝。高能辐射方法一般分为电子辐照法和脉冲电晕等离子体法。电子辐照法是指高能电子产生等离子体的工艺,是去除工业烟气中NOX 的有效方法之一,等离子将这些有害物质氧化成气态化合物,如烟雾。超氧化后,有害物质与外部水蒸气反应形成雾化硝酸。同时,在硫酸与硝酸铵、硫酸铵和硝酸铵发生化学反应后,产生了喷雾氨及其他物质。经过烟气净化后,高能辐射的应用更加方便,成本更低,已广泛应用于燃煤电厂。该脱硫脱硝工艺的脱硫率可达90%以上,脱硝率可达20%。同时,该技术在生产过程中不产生废水和二次污染,这是现阶段使用最广泛的脱硫和脱硝技术。脉冲电晕等离子体技术主要采用脉冲大电流对烟气进行脱硫脱硝。然而,由于高能量消耗和与电子照射方法的反应机理相同,通常不使用该方法。

3.3 干法烟气技术

将固体流态化技术引入烟气循环流化床技术,是近年来烟气脱硫脱硝领域的研究热点。基本原理是使用熟石灰作为吸收剂,对于烟气中含有的二氧化硫,喷入炉膛的CaCO3 高温煅烧分解成CaO,与烟气中的SO2 发生反应,生成硫酸钙;采用电子束照射或活性炭吸附使SO2 转化生成硫酸铵或硫酸。

气体、液体与固体催化剂三相,同时水被吸收并蒸发,最后将脱硫产物进行干燥。在细粉分离器收集灰尘后,大多数固体颗粒返回到流化床循环。高活性抗氧化剂(液体反硝化添加剂水或湿固体反硝化添加剂作为吸收剂,混合并喷入Ca(OH)2床),Ca 无NOX 和氮吸收(OH)2 三相达到反硝化反应的目的,实现二氧化硫和氮氧化物的全面清除。与传统的石灰石—石膏脱硫装置相,干法烟气技术具有系统操作简单,工程投资少,运行成本低,占地面积小的特点。它具有吸附剂回收率高,气固接触时间长,控制灵活,无废水产生的优点。然而,干法烟气技术的最大缺点是脱硫副产物难以被使用,脱硫效率仅为约90%。很难达到湿法脱硫的效率,这给该技术的推广应用带来了一些困难。

4 结语

火力发电厂烟气的脱硫和脱硝可以大大改善空气质量。在烟气处理中,应综合采用各种处理技术,提高火电厂烟气脱硫脱硝效率,提高火电厂的生产和运行效率,降低运行成本。


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