新型一体化脱硫技术

关键词： 排放 机组 电厂 脱硫

新型一体化脱硫技术（精选九篇）

新型一体化脱硫技术 篇1

燃煤电厂是我国二氧化硫主要排放源, 约占排放总量的50%。这些电厂的机组有很多是早期建设的机组 (所谓的老机组) 。老机组一般没有预留脱硫场地, 炉后到烟囱之间的距离很短, 空间狭小, 脱硫装置布置困难;再加上当前电力供应紧张, 一般脱硫装置的建设周期长, 如果建设脱硫装置使机组长时间停运, 会给当前紧张的电力供应带来更大的困难, 会使电厂的经济效益受到很大的损失。

国华神电 (以下简称神木公司) 脱硫改造项目, 是国家“十一五”二氧化硫排放总量削减项目责任书中要求在2008年必须投运的项目之一。原方案采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺, 但石灰石-石膏湿法脱硫工艺存在投资高、资金受限、场地布置困难等问题, 难于实施;同时, 湿法脱硫工艺耗水量大, 系统复杂, 难于运行维护;如采用湿法工艺将大大增加电厂的工业水耗和运行维护人员投入。国华神电经过多方考察、仔细研究、论证, 发现LJD火电厂新型高效干法脱硫除尘一体化工艺 (LJD-FGD) 在国内火电厂已得到广泛应用, 工艺十分成熟, 同时不存在湿法脱硫工艺存在的上述问题;考虑到脱硫改造投资、场地布置、建设周期、节水等因素, 最终选择了LJD-FGD技术作为神木公司2×100MW机组脱硫改造工艺。

采用LJD火电厂新型高效干法脱硫除尘一体化工艺成功解决了老机组脱硫除尘改造中遇到的几大问题, 同时LJD-FGD干法技术是一个节水工艺, 在富煤缺水地区的应用具有特殊的节水意义。下面以国华神电2×100MW机组的脱硫除尘改造为例进行介绍。

1 工程概况

国华神电于1995年开工建设, 2000年12月28日投入运营。电厂容量为2台100MW燃煤汽轮发电机组。本工程为#1、#2机组加装烟气脱硫装置改造工程, 采用两炉一塔的LJD-FGD干法脱硫工艺, 脱硫装置布置在烟囱后的空地, 整套装置占地面积约1080m2。

本工程从2007年10月初开始初步设计, 期间克服北方冬季无法施工的困难, 合理安排施工进度, 并利用锅炉停炉检修的时间完成脱硫系统与锅炉系统连接烟道的改造, 使锅炉的正常运行不受脱硫装置建设的影响。脱硫系统于2008年11月初顺利通过168h试运行并投入商业运行。

2 项目实施及运行情况

2.1 系统概况

根据电厂实际情况, 本项目采用两台机组共用一套脱硫系统的方案。烟气分别从两台锅炉引风机后的烟道引出汇合后, 依次进入脱硫吸收塔、脱硫布袋除尘器净化处理后, 再由1台脱硫引风机分别返回原烟囱入口的两条烟道。两条引出烟道和两条返回烟道分别设置2套进口风挡、2套出口风挡, 同时在原烟囱入口的两条烟道各设置1套旁路风挡, 作为脱硫系统的旁路烟道, 实现脱硫系统与原锅炉主机系统的相互独立、互不影响;同时, 本套系统设置了清洁烟气再循环系统, 满足单台锅炉运行或锅炉低负荷运行时脱硫系统的正常投运。工艺流程如图1所示。

本套脱硫系统采用生石灰为吸收剂, 在脱硫岛内设置一套干式石灰消化系统将生石灰消化成消石灰后加入脱硫吸收塔;脱硫副产物采用气力输送方式送至电厂现有粉煤灰库。脱硫用水、气及蒸汽分别从电厂现有工业水系统、空压机房及采暖蒸汽系统引接;脱硫用电从电厂原6k V厂用备用柜引接。脱硫系统主要设计参数如表1所示。

2.2 技术创新

LJD火电厂新型高效干法脱硫除尘一体化工艺已经在电厂得到广泛、成熟的应用, 针对神木电厂的实际情况, 本工程对采用的LJD工艺进行了以下创新:

2.2.1 配套单台脱硫引风机, 进一步增强了系统运行的稳定性

LJD工艺原来采用配套2台脱硫引风机的方案, 通过对该工艺运行特点的分析及本项目为炉后脱硫旁路改造的实际情况, 提出了采用1台引风机替代2台引风机的方案。由于LJD系统运行负荷为设计负荷的75%~110%, 波动范围小, 因此, 采用1台脱硫引风机是最优的配置方案:一可避免采用2台引风机可能存在的烟气偏流现象;二来采用单台引风机使控制和调节功能得以简化, 进一步增强了系统运行的稳定性。除此以外, 配套单台引风机在投资、运行费用及占地面积等方面都具有优越性。

由于本项目属于老机组改造, 采用单台引风机还须考虑电厂现有供电系统是否能满足单台引风机的运行负荷要求。经过详细核算并通过系统优化, 最终采用单台脱硫引风机的方案得以成功实施。

2.2.2 蒸汽在LJD系统内的双重利用, 进一步降低了水耗

LJD工艺采用蒸汽对相关系统进行加热, 根据神木公司的管理规定, 蒸汽加热产生的冷凝水不能就地排放。如果排回电厂原有冷凝水系统, 由于距离过远, 必须配置冷凝水泵, 增加动力消耗。根据LJD工艺的蒸汽及水系统特点, 通过核算蒸汽冷凝水对LJD水系统可能产生的影响, 改进蒸汽和水系统配置, 使蒸汽加热的冷凝水自动回流至水系统的工艺水箱, 并由此用作烟气降温用水, 使蒸汽得到更充分的利用, 也节约了工艺水的耗量。

2.3 工程实施进度

本项目于2007年10月初开始初步设计, 10月底土建队伍进场开始土建施工, 12月初完成土建施工并进行养护。2008年3月在现场及气候条件满足施工的前提下, 安装队伍开始进场安装;4月4日至4月13日、4月26日至5月5日, 分别利用2#、1#锅炉停炉检修的10天时间完成烟道改造及相应风挡的安装, 之后锅炉继续正常运行;当进行脱硫系统与锅炉系统的烟道接驳时, 锅炉不需要再停机即可完成。2008年10月8日整套系统开始单体调试, 10月15日开始分系统调试, 11月4日进入168h整体试运并一次性成功。建设完成后的整体照片如图2所示。

2.4 运行情况

神木公司2*100MW机组烟气脱硫系统于2008年11月投运至今, 整套脱硫系统工况运行稳定, 未发生任何影响脱硫系统运行的缺陷。

经神木公司、省环保、省电力公司三方烟气在线监测系统校核比对, 脱硫除尘岛各项指标均能达到设计保证值。关键指标出口粉尘排放浓度低于50mg/Nm3 (最低低于20mg/Nm3) , 出口SO2浓度低于100mg/Nm3 (最低低于30mg/Nm3) ;脱硫效率在90%以上, 最高达98.8%, 平均为94%;脱硫岛出口温度保持在72℃以上。水耗、电耗、生石灰耗量等各项消耗指标均在设计保证值范围, 其中2台锅炉满负荷工况下脱硫系统的总电耗约2700k W, 约占总发电的1.3%。

在各种锅炉负荷情况下, 脱硫系统都具有良好的适应性, 能够正常稳定运行;同时, 脱硫系统对于锅炉负荷的快速调整, 也具有快速适应能力。调试期间曾将2台锅炉负荷在10min之内由150MW升至210MW、后又在10min之内从210MW降至150MW, 脱硫系统仅通过清洁烟气再循环系统的调整就能适应负荷的快速波动, 各个子系统都运行正常。

脱硫系统在投入及退出运行阶段, 通过各个风挡之间的操作配合, 能轻易实现不影响锅炉的正常运行;同时, 模拟了脱硫系统紧急故障的工况, 在该工况下旁路风挡能快速自动开启, 避免了脱硫系统故障对锅炉运行的影响, 且不会对锅炉运行造成波动。

3 技术经济分析

神木公司2*100MW发电机组燃用低硫煤, 其脱硫改造采用两炉一塔的炉后旁路布置方式, 在保证SO2减排量 (7100t/年) 的基础上, 不仅大大节约了投资成本 (单位发电投资成本为248元/k W) , 也使脱硫运行成本得到有效控制 (脱硫成本为1541.4元/吨SO2) , 综合每千瓦时电增加的脱硫除尘费用为0.73分/k W·h。具体指标详见表2。

4 结束语

LJD火电厂新型高效干法脱硫除尘一体化工艺在神木公司2*100MW机组干法脱硫系统的成功应用, 表明该技术具有技术成熟、经济性好、占地小、占用电厂发电时间短等特点, 对我国大型火电老机组的脱硫除尘改造具有很好的示范效用。此改造项目利用LJD-FGD技术在布置上的灵活性, 将脱硫塔布置在烟气末端, 最大限度地减少脱硫除尘岛的占用空间, 缩短脱硫除尘岛的长度。该项目的成功实施, 证明LJD-FGD工艺可以解决当前老机组脱硫除尘改造遇到的场地狭窄、占用电厂发电时间长等问题, 此外, LJD-FGD工艺耗水量低, 特别适合应用于富煤缺水地区燃煤电厂的烟气脱硫。

在污染物排放控制上, LJD-FGD工艺脱硫率可达到95%以上, 脱硫布袋除尘器出口粉尘排放控制在50mg/Nm3以下, 进一步降低粉尘排放浓度, 满足日益严格的环保要求。

摘要：以中电国华神木发电有限公司 (以下简称:国华神电) 2×100MW机组采用LJD火电厂新型高效干法脱硫除尘一体化工艺进行脱硫除尘改造为例, 总结该工艺在老机组脱硫除尘改造中的应用。

新型一体化脱硫技术 篇2

国民经济的持续增长，对电力的需求越来越大。我国电力构成以煤电为主，因此煤炭消耗量及二氧化硫排放量也迅速增加。随着我国环保事业的不断发展和环保法规的不断完善，国家对二氧化硫排放提出更加严格的标准，火电厂逐步采取脱硫措施已势在必行，这将是今后一个时期内的重点治理对象。

目前对于控制二氧化硫排放污染，国外已积累了较为成熟的经验，但是由于财力、物力有限，引进这些先进的工艺和设备，工程投资和运行费用都非常昂贵。我们必须结合国情和网情，在消化吸收国内外各种脱硫技术的基础上，寻求以简单、高效，既满足环保要求，又减少投资和运行费用为目标的脱硫方案。

针对东北电网所属火电厂煤质含硫量低，湿式除尘器多的特点，我们经过大量调查研究和比较，提出并论证了简易脱硫除尘一体化技术方案，以赤峰热电厂6号炉作蓝本进行了可行性研究和初步设计。该方案以炉内喷钙和尾部湿式除尘器改造为核心，在降低二氧化硫排放的同时兼顾减少粉尘排放，从而达到污染物排放全面达标的目标。1 脱硫工艺比较从理论上讲，降低燃煤产生的SOx排放主要有3个途径：原煤炉前处理和净化技术；炉内燃烧中脱硫；燃烧后的烟气脱硫。燃烧前脱硫是采用物理、化学或生物方法将煤中硫脱除，投资大、成本高，尚未推广应用。燃烧中脱硫是指燃烧与脱硫同时进行，作为最经济、最简便的工艺，随着近年来的不断改进，正愈来愈受到重视。燃烧后的烟气脱硫被认为是运行可靠、脱硫效率最高的方法，属于比较成熟的工业化方法，但因昂贵的投资和运行费用而在实际应用中受到限制。要对各种脱硫工艺进行综合评估和技术经济比较是相当困难的，因此在选择时，需要参考别人经验，更需要根据本国本地情况对脱硫方案进行综合评估。表1列出了几种较成熟的脱硫技术粗略比较。从比较结果看，LIFAC工艺更为适合东北电网脱硫的实际情况和要求。2 简易脱硫除尘一体化方案2.1 东北电网火电厂概况

经过调查，东电直属火电厂有2个特点：煤质含硫量低，平均为0.68%，个别大于1%，烟气中SO2含量约为700×10-6～800×10-6，脱硫效率达到50%以上即可满足环保要求；湿式除尘器多，出口烟温较低(60～90 ℃)，烟气湿度大(水分约10%～15%)，除尘效率低。因此，在确定烟气脱硫方案时，既要考虑到煤质特点，又要兼顾湿式除尘器，把脱硫和除尘问题结合起来，力求全面达标，这对当前面临的老电厂环保改造问题具有实际意义。表1脱硫技术综合比较脱硫方案湿法烟气脱硫喷雾干燥法循环流化床

干法烟气脱硫炉内喷钙/尾部

增湿(LIFAC)装置占电站总投资/%12～2515126～8脱硫效率/%Ca/S=1.5Ca/S=1.5～

烟气脱硫脱硝一体化技术研究探讨 篇3

关键词：脱硫脱硝一体化 联合脱硫脱硝 同时脱硫脱硝

中图分类号：X701文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）02（c）-0090-01

随着我国经济的飞速发展，对能源的需求也日益增加。尤其是煤炭的大量耗用，虽然满足了经济发展需求，但同时对大气环境造成了严重污染。目前由于燃煤产生的硫氧化物及氮氧化物已严重危害人们的健康生活，并且二氧化硫的过度排放形成的酸雨已令国家经济造成重大损失。因此脱硫脱硝技术的研究及应用已势在必行。

目前存在的脱硫脱硝技术主要有两类，一类是传统的脱硫脱硝技术，主要采用分步脱除法，即单独进行脱硫或单独进行脱硝，或者将脱硫脱硝的设备装置进行简单的组合串联。这种方法脱除时间长、效率低，且装置系统繁杂，维护成本高，在实际应用中无法推广应用。目前此种方法已无法适应实际需求，正逐步退出此领域。另一类方法是本文要重点探讨的一体化脱硫脱硝方法，即在同一个装置中同时达到脱硫脱硝的目的。此技术减少了反应装置的占用面积，同时缩短了脱硫脱硝的时间，提高了应用效率。

1 一体化脱硫脱硝技术简要

目前许多国家都在进行一体化脱硫脱硝技术的研究，但大多处在研究阶段，以技术成熟进行大规模推广的还比较少。众多的脱除技术大致可分为两类：联合脱硫脱硝及同时脱硫脱硝技术。两者的共同点是脱除过程都在同一个装置中完成，不同点为联合脱除技术将分两步完成脱硫和脱硝过程，而同时脱除技术将在同一个过程中一次性完成脱硫和脱硝。

2 联合脱硫脱硝技术

2.1 活性炭和活性焦吸附法

该吸附法主要是指利用活性炭和活性焦的微孔结构对烟气进行吸附，整个过程需加入氨进行催化还原。二者的使用原理相同，活性焦因比活性炭吸附能力更好，因此脱硫脱硝性能更强。烟气在进入装置时，首先SO2会被预置的活性炭或活性焦吸附，在催化作用下可生成硫酸。烟气通过预置吸附层后，向装置内喷入氨，氨可与氮氧化物反应生成水和氮气。该技术可达到97%的除硫率和80%以上的除硝率。在该技术中如何控制温度、水等对活性炭及活性焦的脱除能力的影响，将是今后研究的重点。

2.2 CuO吸附法

CuO吸附法也是目前重点研究的一种联合脱硫脱硝技术。该技术是将净化后的烟气与适量氨气混合，通过CuO吸收层后，CuO与硫氧化物生成CuSO4，而CuO与CuSO4会进一步催化氨气对氮氧化物的吸收。吸收饱和后的吸附剂可以再生循环利用，减少资源浪费。此技术可达到90%以上的脱硫率和75%以上的脱硝率，且整个过程不产生废弃废渣等污染物。该技术的缺点是吸附剂表面容易因为氧化铝的硫酸盐化而降低对硫氧化物的吸收，不能长期循环利用，限制了广泛推广应用。

2.3 电子束照射法

电子束照射法是近年来研究较多的方法之一，并已取得了良好的效果。此方法脱硫脱硝过程简单，先将烟气净化冷却后注入反应装置，在装置中经过电子束的辐照生成大量OH、OH2、O等活性基。这些活性基将和烟气中的硫氧化物和氮氧化物反应生成硫酸和硝酸。同时向装置内注入适量的氨，最后反应生成硫酸铵和硝酸铵。该技术可达到95%的脱硫率和80%以上的脱硝率，且产生的硫酸铵和硝酸铵还可作为化肥利用，不产生其他污染物。但该技术所利用的电子束装置需要大量的资金投入和高昂的维护费用。

2.4 脉冲电晕法

脉冲电晕法与电子束照射法基本原理相同，只是获得活性基的方法不同。脉冲电晕法是利用高压电源形成等离子体产生高能电子，而电子束照射法是利用加速器获得高能电子。脉冲电晕法只加速产生自由基的离子，其他离子不加速，因此脉冲电晕法比电子束照射法更节约成本，且不影响电站锅炉的安全运行。但此方法同样存在着脉冲性能不稳定、耗能高等问题，仍需要进一步研究才能推广应用。如何克服以上技术难点，此技术将最适用于现代工业发展的需要。

3 同时脱硫脱硝技术

3.1 干式吸附再生法

目前干式吸附再生法主要采用NOXSO技术。该技术以担载在γ-Al2O3圆球上的钠盐为吸附剂，达到脱硫脱硝的目的。首先将净化后的烟气注入吸收装置，吸附剂会在此将硫氧化物和氮氧化物脱除，净化后的烟气会通过出气管道排出，而吸附饱和后的吸附剂会进行再生重复利用。再生过程中，在600℃的温度下饱和的吸附剂可释放出氮氧化物，氮氧化物浓度达到稳定状态时，可形成化学平衡，从而进行吸收利用。

3.2 亚铁螯合剂法

亚铁螯合剂法属于湿法脱硫脱硝技术，该技术是在溶液中加入亚铁离子生成氨基羟酸亚铁螯合物。再利用此亚铁螯合物吸收氮氧化合物生成亚硝酰亚铁螯合物。最终再与硫氧化合物反应生成硫酸盐和连二硫酸盐等。该技术目前还在试验阶段，由于螯合物再生困难目前还无法推广应用。

3.3 氯酸氧化吸收法

氯酸氧化吸收法設置两个阶段。首先在氧化吸收塔内先用氯酸氧化SO2和氮氧化物，然后再利用碱性溶液吸收剩余的酸性气体。该方法可达到95%以上的脱硫效果，不仅如此该技术对有毒重金属也有较好的去除作用，例如Hg、Cr、Be、Pb等都有能有效去除。但该技术同时会造成设备腐蚀，生成物无法再利用等问题，目前还待进一步研究。

3.4 光催化脱硫脱硝技术

光催化脱硫脱硝技术是近年来研究的新型一体化脱硫脱硝技术。该技术耗能低、无污染、开发前景良好。它主要是利用TiO2的光催化作用，产生电子和空穴对，与烟气作用产生大量的活性基团。这些活性基团催化氧化氮氧化物和硫氧化物达到脱硫脱硝的目的。目前该技术的难点是如何大面积安全利用紫外线光源作业，对这一难点的攻克未来将成为脱硫脱硝技术的一个研究方向。

4 结语

从目前来看，传统的脱硫脱硝技术由于效率低下、耗能耗资巨大显然已不符合发展需求，而新型的一体化脱硫脱硝技术还存在各种各样的难点和缺陷，是今后要研究的重点方向。无论如何对于污染烟气的治理势在必行。

参考文献

[1]丁剑秋.烟气脱硫脱硝技术研究进展[J].贵州化工，2012（4）：20-22.

[2]王丹.烟气脱硫脱硝一体化技术研究进展[J].漯河职业技术学院学报，2013（5）：7-8.

[3]赵毅，方丹.烟气脱硫脱硝一体化技术研

究概况[J].资源节约与环保，2010（6）：36-

新型一体化脱硫技术 篇4

无论是哪种脱硫方法, 都会存在着一些问题, 例如吸收塔烟气温度过高, 喷嘴较少以及雾化方式不完善等等。对于吸收塔烟气温度的问题, 其烟气的温度越低, 脱硫率就越高, 所以说, 火电厂的脱硫工作中, 降低并控制吸收塔烟气的温度就非常的重要。但想要有效的降低温度, 就需要从均匀的雾化以及除尘器的露点上下手, 有效的将温度降低。并且在脱硫的过程中, 始终保持除尘器的收尘效果, 只有这样才可以有效的保持烟气的温度, 有效的提高脱硫效果。当然日后火电厂脱硫开发的重点除去这些外, 增加喷嘴的数量优化雾化的方式也是重中之重。喷嘴的方式以及雾化的方式不同都会影响到火电厂的脱硫效果。喷嘴的数量高, 其雾化的控制面积就会减小, 可以更好的均匀的控制烟气的温度, 且死角也会相应的减少。

2 火电厂脱硝技术与应用

2.1 脱硝技术的分类及技术特点。

就目前我国的火力发电厂采用的脱硫方法大多有两种, 即半干法和湿法这两种。所谓半干法就是利用喷雾干燥的原理, 在吸收剂浆液喷入吸收塔之后, 进行脱硫工作, 再者就是通过干燥方式使得其可以在塔内分离, 或是将其和二氧化硫进行反映, 进而生成固体灰渣, 达到脱硫的效果。半干法有着投资费用低设备可靠性颇高且脱硫效率好的优势, 所以其使用的范围一直在不断的扩大, 目前已经成为火电厂主导型的脱硫工艺。相比于半干法, 另外一种火电厂的脱硫技术, 也就是湿法脱硫技术, 就目前来讲, 主要为大型锅炉中首选的脱硫方法, 湿法脱硫方法中有碱式硫酸铝法脱硫技术、海水脱硫技术以及双碱法脱硫技术等等。而湿法脱硫技术就是利用浆液剂在烟道末端进行烟气洗涤, 脱硫剂以及脱硫的产物都为湿态, 其反应都会在溶液中进行, 且钙的利用率也非常高, 脱硫的效率甚至可以达到90%以上。湿法脱硫的技术其脱硫率虽然非常高, 但其自身的弊端也非常大, 也就是湿法脱硫的投资过高, 且起运行的费用也非常昂贵, 而且处理后的废水很难处理, 还需要安置专门的除雾器或者是再热装置。

2.2 脱硝技术内涵。

电力厂的脱硝技术, 就是指在烟气燃烧时, 对氮氧化物的清除过程, 这也是防止环境污染非常重要的手段, 甚至已经成为世界范围的问题, 并且被尖锐的提出来。而主流的脱硝手段, 也就是半干脱硝以及湿法脱硝, 这两种工艺除了湿法使用催化剂并导致梵音给的温度比半干法较低之外并没有太大的区别, 但如果从建设以及运行的成本来看, 湿法脱硝的建设要比半干法多小的投入多出十倍不止。脱硝的工艺分为燃烧前以及燃烧过程中还有燃烧后的脱硝三大类别。脱硝技术根据水泥窑氮氧化物的形成机理, 以及水泥窑降氮减排的技术措施有着两大类别。第一类别是从源头上来治理, 也就是控制燃烧中所生成的NOx, 其技术的措施大多为采用低氮燃烧器, 还有分解炉和管道内的分段燃烧和控制燃烧的温度, 再有就是改变配料的方案有效的降低熟料烧成的温度。灵异类别就是在末端进行处理。对烟气中排放的NOx进行控制, 其技术为分级燃烧加半干脱硫, 该技术在国内已经存在, 再有就是选择非催化还原法也就是半干脱硫等等。

3 脱硫脱硝一体化技术与应用

现阶段的火电厂中, 其脱硫脱硝一体化的技术有很多, 例如氯酸氧化法, SNOX (WSA-SNOX) 工艺, 湿法FGD加金属螯合物剂等等。本文就氯酸氧化法、以及湿法FGD加金属螯合物剂脱硫脱硝一体化技术与应用做出论述。氯酸氧化NOx的反应机理也就是NO与氯酸发生反应, 生成CLO2和NO2, 之后CLO2在于NO和NO2发生反应, 最终生成HCL、HNO3以及NO2等最终产物。氯酸氧化SO2的反应机理为SO2和氯酸反应生成H2SO4和CLO2, 产生的CLO2和没有反应的SO2反应生成SO3和CL2, 而CL2在进一步的和H2O与SO2发生相应的反应, 生成HCL和SO3。氯酸氧化法的优点就是占据的地方非常的小, 且起脱硫和脱硝的效率可以达到95%以上, 且起操作的温度较低, 而在常温和地氯酸浓度下就可以进行相应的反应, 并且还可以去除掉烟气中一些有害程度很高的重金属以及废金属物;但其缺点也非常明显, 也就是氯酸的生产技术要求非常高, 且价格非常昂贵, 而且还会产生相应的酸性废液, 对运输以及储存的亚欧都非常高, 而且很难解决, 而氯酸还会对设备造成一定程度的服饰, 所以在设备之内还需要加注防腐内衬, 对投资的成本又很高的加成。湿法FGD加金属螯合物剂;传统的湿法脱硫效率大多都会在90%以上, 但由于一氧化氮在水中很难溶解, 所以湿法脱硫的同时很难一起脱硝。而经过长期的研究发现, 一些金属螯合物列如Fe (II) EDTA等可以溶解的NOx迅速发生反应, 并促进氮氧化物的吸收, 所以国外就开始对Fe (II) EDTA络合吸收NOx进行相应的深化研究。最早在美国的Argonne国家级实验室对湿法FGD加金属螯合物剂同时脱硫脱硝进行了相关的实验, 其结果表明, 在不影响二氧化硫清除的同时, 其脱硝率能达到50%左右, 并且在20世纪90年代初首先进行了实验并取得了很大的成果, 其脱硫的同时, 脱硝的效率能达到60%, 而脱硫的效率也达到了99%, 非常接近完全脱硫效果。但该工艺也存在着一定的问题, 也就是亚铁离子很容易被氧化, 且在反应中螯合物会有所损失, 而在回收氮氧化物的时候, 还要选择不会使亚铁离子氧化的惰性气体, 但最为重要的就是Fe (II) EDTA与Fe (NET) 之间的循环利用非常困难, 急剧增加的投资的费用, 并且其反应的速度非常的慢, 在工业应用上很难得到推广。但不得不说, 一旦Fe (II) EDTA和Fe (NET) 之间的循环利用得到提高, 且加速反应, 该方法将会在工业应用中脱颖而出。

结语

火电厂的脱硫脱硝问题一直以来都是备受关注。有效的提高脱硫脱硝的效率, 并将两者结合, 形成脱硫脱硝一体化技术, 是目前的首要任务。这不光是对人们健康的负责, 更是对自然环境的负责。

摘要：就目前我国的电力企业来看, 其发电的能源多来自于火力发电, 而由于火力发电对环境的污染非常大, 和我国的环境保护政策有一定的冲击, 尤其是其中的烟尘以及粉尘和废水等。而这些污染重又以硫污染最为严重, 笔者就火电厂的脱硫技术以及脱硫脱硝一体化的发展做出简单的论述, 以其对环境保护起到一定的作用。

关键词：火电厂,脱硫技术,脱硫脱硝一体化

参考文献

烟气脱硫脱硝一体化技术研究概况 篇5

1 一体化技术概要

一体化工艺是指将脱硫脱硝技术合并在同一个设备中进行。许多发达国家已开发出多种烟气脱硫脱硝一体化装置, 但其中能实现工业化应用的较少, 大部分尚处于中间试验阶段。这些技术按照脱除机理的不同可分为两大类:联合脱硫脱硝 (Combined SO2/NOxRemoval) 技术和同时脱硫脱硝 (Simultaneous SO2/NOxRemoval) 技术。特别指出, 这里所提及的联合、同时脱硫脱硝技术都是在同一个反应设备中完成的。而二者的差异在于能否只用一种反应剂并在不添加氨的条件下直接达到脱除的目的。联合脱硫脱硝技术实质上还是分两个工艺流程分别脱除SO2和NOx, 采用氨作为还原剂。而同时脱硫脱硝技术才是真正意义上的一体化脱除技术, 用一种反应剂在一个过程内将烟气中的SO2和NOx一并脱除。

2 联合脱硫脱硝技术

2.1 炭质材料吸附法

炭质吸附材料主要是指活性炭和活性焦。其实, 活性焦与活性炭制法相似, 但前者的突出特点是比表面积小, 强度高, 且细孔结构独特, 与活性炭相比具有更好的脱硫、脱硝性能。烟气中的SO2在活性焦微孔的吸附催化作用下生成硫酸;NOx则在加氨的条件下经活性焦的催化还原生成水和N2。

该工艺主要由吸附、解吸和再生三部分组成。烟气首先进入活性焦吸收塔的第I段, 在此SO2被脱除, 流经吸收塔的第II段时, 喷入氨以除去NOx。其工艺流程如图1所示。

2.2 CuO吸附法

CuO吸收还原法一般采用负载型的CuO作为吸收剂, 常见的有CuO/Al2O3。该法的脱硫脱硝过程为:在烟气中注入适量的NH3, 混合后的烟气通过装填有CuO/Al2O3吸收剂的床层时, CuO会与SO2在氧化性气氛中反应生成CuSO4, 而CuSO4及CuO对氨气选择还原NOx具有很高的催化活性。吸收饱和后的吸附剂被送去再生, 再生出的SO2可通过Claus装置进行回收。其简易工艺流程如图2所示。

CuO/Al2O3法的优点是可联合脱硫脱硝, 不产生干的或湿的废渣, 没有二次污染。该工艺能达到90%以上的SO2脱除率和75%-80%的NOx脱除率。但长期运行后, 吸收剂表面会由于氧化铝硫酸盐化而导致吸附SO2能力下降, 经过多次循环之后就失去了作用, 这也是至今仍没有工业化报道的主要原因。

2.3 电子束法

电子束法 (Electron Beam with Ammonia, EBA) 是一种集物理与化学原理于一身的脱硫脱硝技术。其基本原理是利用高能电子束辐照烟气, 使之产生多种活性基团来氧化烟气中的SO2和NOx, 生成HNO3和H2SO4, 最后与加入烟气中的NH3反应生成NH4NO3和 (NH4) 2SO4。工艺流程如图3所示。

该方法在国外已进行了大量的研究并取得了良好的效果。运行数据表明SO2的脱除率超过95%, NOx的脱除效率也达到了80%-85%。由此看来, EBA可同时获得较高的脱硫脱硝效率, 而且工艺简单, 操作方便, 对于不同煤种和烟气量的变化有较强的适应性, 副产物硫酸铵和硝酸铵可用作化肥, 在运行中无废水排放。但该技术的缺陷是需要庞大的X射线防护设备和昂贵的电子加速器, 系统运行和维护工作量大, 另外还存在氨泄漏等问题。

2.4 脉冲电晕法

脉冲电晕等离子体法 (Pulse Corona Induced Plasma Chemical Process, PPCP) 是1986年Lee等根据电子束法的特点首先提出的, 其脱硫脱硝原理基本与EPA相同, 而二者的差异在于高能电子的来源不同, EPA法是利用电子加速器获得高能电子, PPCP法则是利用高压脉冲电源放电获得活化电子, 来打断烟气气体分子的化学键而生成自由基等活性物质, 从而达到脱除的目的。其工艺流程如图4所示。

国内外学者对PPCP法进行了大量的实验研究, 结果表明该法的脱除效率均可达到80%以上, 另外氨与脉冲电晕的协同效应能显著提高SO2脱除率[11,12]。与此同时, PPCP法还具有一定的除尘功效[13]。可见, 脉冲电晕法是一种能集脱硫脱硝和粉尘收集于一体的烟气治理方法。但该法和电子束法同样面临着能耗高, 氨泄漏等问题, 仍需要深入研究加以解决。

3 同时脱硫脱硝技术

3.1 NOXSO技术

NOXSO技术是一种干式吸附再生技术[14], 采用担载在γ-Al2O3圆球 (Φ1.6mm) 上的钠盐为吸附剂, 可同时去除烟气中的SO2和NOx, 处理过程包括吸收、再生等步骤。具体操作流程是:经过除尘后的烟气进入吸收器, 在此SO2和NOx同时被吸附剂脱除, 净化后的烟气排入烟囱。吸附剂达到一定的吸收饱和度后, 被移至再生器内进行再生。吸附剂经再生处理并冷却后返回吸收器重复使用。其工艺流程如图5所示。

3.2 湿法同时脱硫脱硝技术

3.2.1 络合吸收法

某些金属鳌合物添加剂 (如Fe (Ⅱ) ·EDTA) 会与NO结合, 形成亚硝酰亚铁鳌合物。目前, 大多数联合湿法工艺都采用在WFGD中添加金属螯合物的方法, 以达到脱除SO2和NOx的目的[18]。但溶液中的Fe2+易被氧化, 且再生工艺复杂, 不利于大规模推广应用。为了克服此缺点, Chang等提出用含-SH基团的亚铁络合物作为吸收液[19], 从而开辟了一条新的同时脱硫脱硝途径。该方法是利用具有强还原性的半胱氨酸亚铁溶液吸收、还原烟气中的SO2和NOx, 并将其转移到液相。SO2和NOx最后分别以SO32-、SO42-和N2的形式去除[20]。

钟秦[21]等也对半胱氨酸亚铁溶液同时脱硫脱硝进行了深入的实验研究, 在模拟烟气的基础上得到了较高的脱硫和脱硝效率。由此可见, 与其他亚铁螯合剂相比, 半胱氨酸亚铁溶液具有更大的优势。但从实验转为应用, 还有待进一步研究开发。

3.2.2 Na Cl O2氧化吸收法

早在20世纪70年代末, 国外许多学者就开始用Na Cl O2溶液吸收烟气中的NOx。在前人研究的基础上, 华北电力大学刘凤等[22]通过自行设计的小型鼓泡反应器进行了烟气同时脱硫脱硝的实验研究。结果表明, 在确定的最佳实验条件下, 脱硫、脱硝效率分别达到了100%和95.2%。实验过程中NO和SO2与Na Cl O2发生了氧化反应, 主要产物为SO42-和NO3-, Cl O2-反应后的主要产物为Cl-和Cl O-。该技术的工艺流程如图6所示。

根据华北电力大学Na Cl O2同时脱硫脱硝的实验研究情况, 马宵颖[23]以此为基石进行了Na Cl O2同时脱硫脱硝脱汞的实验研究。实验表明, 汞的存在对脱硫脱硝率影响并不大, 在最佳反应条件下, 亚氯酸钠可以去除100%SO2、97.8%NO、76%单质汞。

综上所述, 该法符合脱硫脱硝脱汞一体化的研究思想, 同时能与当今占主流的湿法工艺有效的结合起来, 简单易行, 减少了占地面积而且脱硫脱硝效率较高。但同时也存在一些缺点, 例如生成物复杂, 不易进行二次利用, 会对设备造成腐蚀性等。

3.3 烟气循环流化床技术

传统的烟气循环流化床 (CFB) 脱硫脱硝工艺是由Lurgi Gmb H公司开发[24]。虽然脱除工艺是在循环流化床体内完成的, 但实质还是分开进行, 吸收剂不能既脱硫又脱硝[25]。针对这些问题, 华北电力大学环境学院赵毅等人[26]发明了一种“富氧型高活性吸收剂”, 并已申请了专利。该吸收剂采用粉煤灰、消石灰和添加剂等原料制成, 然后将吸收剂放入具有独特内、外循环结构的烟气循环流化床进行脱硫脱硝研究, 其工艺流程如图7所示。吸收剂与烟气中的SO2反应生成Ca SO3和Ca SO4, 与NOx反应生成Ca (NO32, 与单质汞 (Hg0) 反应生成Hg Cl2或Hg O, 并被固体颗粒吸附, 从而达到同时脱除烟气中硫氧化物、氮氧化物和汞的目的。实验证明, 当钙硫比Ca/ (S+N) 为1.1时, 对SO2的脱除率在90%以上, NOx的脱除率在60%以上。

3.4 光催化氧化法

光催化处理污染物是一种新兴的颇有发展前途的技术, 其中Ti O2是被人们所熟知的光催化材料。在紫外光的照射下, Ti O2产生的空穴和电子与烟气中的水蒸气、氧气形成一系列的活性自由基, 这些活性物质几乎无选择的催化氧化SO2和NOx[27]。该技术工艺简单, 无二次污染, 并具有较高的催化活性。但由于在实际应用过程中大面积使用紫外光源有一定的难度, 而限制了该技术的发展[28]。

4 结语

燃煤烟气脱硫脱硝一体化技术研究 篇6

关键词：脱硫脱硝,吸收,一体化,氮氧化物

1 概述

煤炭作为一次能源, 是世界上最重要的能源来源, 在我国也有着重要的作用, 随着工业的发展, 燃煤将在以后很长一段时间内不可取代, 煤炭资源发展和利用是不可避免的, 它仍然是对环境造成严重的污染[1]。二氧化硫和氮氧化物是空气最主要的两种污染物, 也是酸雨产生的主要因素, 因此高性能、低成本的脱硫脱硝催化剂和新工艺新设备的研究开发将具有巨大的社会和经济效益。

2 烟气脱硫脱硝一体化技术研究

为了实现脱硫脱硝一体化进程, 制定自主知识产权的节约能源、成本低、自主型脱硫脱硝同步集成技术, 实现在一套设备上同时脱硫脱硝, 在实验的基础上进行参数优化[2]。

2.1 实验装置及流程

2.1.1 实验药剂的配制

氧化剂的配制:选取主要成分为双氧水的氧化剂, 配制质量浓度为45%的氧化剂;添加剂的配制:添加罐中注入一定量的水和CO (NH2) 2, 通过添加罐搅拌器搅拌使CO (NH2) 2溶解, 根据需要配制3种不同浓度的添加剂。

2.1.2 反应原理

实验中, 将双氧水氧化剂逆流喷射到烟道中, 从而把烟气中一氧化氮氧化为高价态的二氧化氮, 将烟气与含添加剂和石灰石浆的吸收剂混合, 脱除NOX, 主要反应式为 (l.1) 一 (l.3) 。

添加剂脱硝反应原理为:

脱硫反应机理为:

实验流程及装置示意图如下所示:

2.2 氧化剂和添加剂流量对脱硫脱硝效率的影响

在上述研究的基础上, 使用35%以上的氧化剂做试验, 计量泵通过与附加的氧化剂的逆流注入测试, 做两组测试, 以验证流量对测试的影响, 通过流量测量泵对氧化剂流量和添加剂流量进行调整, 尝试不同的流速, 研究脱硫脱硝的效果与氧化剂添加剂量之间的关系[3]。测试作为第一组如下:试验条件下, 开始与氧化剂流量0.4m3/h调节试验, 实验开始20分钟后打开添加剂泵, 调节测试0.4m3/h的流量, 从第55分钟开始, 实验的氧化剂流量调节为0.6m3/h, 335分钟后停止氧化剂和添加剂的添加试验, 在试验中氧化剂流的开始调整为0.6m3/h结束时, 脱硝效率提高了约10%, 在第三处54分钟时脱硝效率开始加快增加, 测试结束前硝化测试效率保持较高水平, 停止实验后脱硝率降低到实验前水平。

3 脱硫脱硝一体化技术和应用

煤炭燃烧排放烟气中的SO2和NOX是空气污染物的重要来源, 这两种污染物造成生态环境严重破坏。近年来, 由于越来越高的环保要求, 加大了更多燃煤锅炉对二氧化硫和氮氧化物的控制。如果使用的是脱硫和脱硝两套设备, 不仅占地面积大, 而且前期投资费用高, 后期运行费用也很高, 如果采用集成脱硫脱硝工艺, 设备结构紧凑, 投资和运行成本低, 脱硫脱硝效率高。脱硫脱硝一体化融合技术通过去除机理可分为两大类:联合脱硫脱硝 (Com-结合二氧化硫/脱除NOX) 技术和同步脱硫脱硝 (SO2/NOX同步去除) 技术。联合脱硫脱硝技术是指脱硫与脱硝技术的融合形成的一种一体化技术。

3.1 联合脱硫脱硝技术和应用

联合脱硫脱硝技术是指单独脱硫和脱硝技术进行整合而形成的一体化技术。据EPRI (美国电力研究院) 统计, 联合脱硫脱硝的新技术约60余种, 其中被认为具有实际应用价值的一些技术已经进行了工业示范[4]。

3.2 同步脱硫脱硝技术和应用

同步脱硫脱硝技术是指在反应过程烟气中的SO2和NOX脱除技术的同步进行。烟气脱硫和脱氮的同步技术可分为两类:在燃烧和后燃烧过程的烟道气去除技术中同步去除技术, 其中燃烧后脱硝的废气是未来大规模工业生产应用的焦点。

3.3 活性炭脱硫脱硝技术

活性炭脱硫和脱氮工艺类似于活性炭流化床的吸附塔设备的主吸附器, 烟道气被氧化成SO2和SO3溶解在水中, 以产生硫酸气溶胶, 同时被活性炭吸附, 吸附塔中的喷雾氨被吸附在活性炭上, 以实现脱硝的目标, NOX催化还原为N2。SO2被吸附于活性炭上, 活性炭可以加热再生, 吸附剂被加热SO2气体与反应器反应硫被回收, 活性炭再生后可重复使用。这种方法的脱硫率为95%, 脱硝率从50%到80%, 因为脱硫后产生的资源可以被有效地利用, 同时同步脱硫和脱氮减少烟气污染, 这种方法具有很好的商业前景。

参考文献

[1]王文选等.火电厂脱硝技术综述[J].电力设备, 2006, 7 (8) :1-5.

[2]张虎等.燃煤烟气同时脱硫脱硝机理概述[J].环境科学与技术, 2006, 29 (7) :103-105.

[3]王振宇.燃煤电厂的除尘脱硫脱硝技术[J].环境保护科学, 2005, 31 (总127) :4-6, 13.

烟气脱硫脱硝一体化工艺技术研究 篇7

一、主要大气污染源SO2和NOX的危害阐述

在煤炭等化石燃料的直接燃烧状态下,高温效应使燃料发生分解和氧化反应,产生化学物SO2,在火山喷发的烟雾之中,也会产生SO2,这种SO2污染物会对人体造成极大的危害,它进入人体的呼吸器官,易溶于体液生成亚硫酸、硫酸等,对人体的皮肤和粘膜造成极大的刺激和腐蚀作用,影响人体器官运行;同时,它一旦进入人体血液,还会产生对人体肝脏、心脏的严重毒副作用,抑制人体的免疫机制。另外,它还能够对植物、土壤等带来严重的腐蚀和破坏。

在化石燃料燃烧过程中,热力型NO是最主要的NOX污染物,NO在大气中极易与空气中的氧发生反应,生成NO2,故大气中NOx普遍以NO2的形式存在。NOX是形成酸雨的主要物质之一,当NO2与SO2同时存在时,可以相互催化成硝酸和硫酸,对环境的破坏速度更快,同时还会破坏臭氧层及造成光化学污染等环境问题。

二、烟气脱硫脱硝技术工艺概述

当前我国应用较多的脱硫脱硝技术是分段脱除技术:选择性催化还原(SCR)或选择性非催化还原组合技术(SNCR)与湿式烟气脱硫(WFGD) 相结合,虽然能获得很高的脱硫脱硝效率,但在实际生产中存在投入大、维护使用成本高、煤种适应性不强、设备易腐蚀、二次污染等问题。脱硫脱硝一体化技术是相对于传统的分段脱除技术而言的,它将脱硫脱硝技术合并在同一装置之中,工艺和设备得以简化,是在先进装置研发应用的条件下进行脱硫脱硝的工艺应用。根据脱硫脱硝技术应用机理的不同,可以分为两大类:联合脱硫脱硝技术和同时脱硫脱硝技术。联合脱硫脱硝技术是将单独脱硫技术和单独脱硝技术进行整合后形成的一体化技术,同时脱硫脱硝技术是指在一个过程内同时脱除SO2和NOX。相较而言,联合脱硫脱硝技术其实质还是采用两个工艺流程实现脱除,而同时脱硫脱硝技术则是用一种反应过程的真正一体化脱除技术,它具有开发技术简单、运行成本较低、运行良好的特性,成为了我国未来烟气治理的趋势和方向。

三、联合脱硫脱硝技术阐释

1. 电子束辐射技术

它是集物理原理和化学原理之下的脱硫脱硝技术,最早开始于日本,其具体的工艺流程,如下图所示:

首先利用除尘器进行烟气中固体颗粒和灰尘的净化,然后在冷却塔装置内进行冷却降温,使冷却后的烟气与同等计量标准的氨气混合,进入催化反应器装置,再利用高能电子束辐照烟气,使氮气、氧气、水蒸气等发生电离辐射反应,产生自由基、电子、原子等活性物质,在SO2、NOX等污染物与活性物质反应的过程中,生成SO3和NO2、再与水蒸气结合生成雾状的硫酸和硝酸,通入化学计量的氨或氨气生成硫铵和硝铵加以回收,最后将净化生成的烟气排放到空气之中。这种技术不会产生多余的废水和废渣,在一些已建成投用的项目上显示能获得90% 以上的脱硫效率和80% 以上的脱硝效率,但是由于需要借助于高能电子的辐射,需要昂贵的投入而限制其应用,同时存在氨气泄漏的风险。

2. 脉冲电晕等离子体技术

它以电子束技术为基础,但它与电子束技术的差异在于:脉冲电晕等离子体技术是运用高压脉冲电源放电,省略了电子加速器的应用,极大地降低了成本。

应用这一技术可以实现对二氧化硫等污染物分子进行有效的催化氧化降解。但是存在电极易腐蚀的问题,这一技术同样也存在氨气泄漏的问题。

3.CUO/AL2O3吸收技术

这种技术是将催化剂载体CUO/AL2O3投入硫酸铜溶液之中,在还原性气体的状态下,硫酸铜与还原性气体进行还原反应,产生单质铜。当SO2排放污染物进入反应塔中的催化剂层时,烟气中的氧气与单质铜会发生氧化反应,产生氧化铜,氧化铜直接催化SO2污染物生成硫酸铜,在脱硫催化剂作用下,硫酸铜被还原成单质铜,脱附出硫,进行回收和再利用。同时,在脱硫反应的过程中,注入适量的氨气与烟气混合,在催化剂的作用下,产生还原反应,将转化而成的零污染的氮气和氧气进行直接排放。

这一技术不会产生废渣,然而在长期的反应运行状态中,吸收剂会在多次的循环反应中,导致吸附SO2的能力下降,丧失作用。

4. 碳材料吸附技术

碳材料吸附技术同时存在化学吸附过程和物理吸附过程,其工艺流程图如下:

它借助于活性炭和活性焦为载体材料,由吸附、解吸、再生三部分构成,烟气二氧化硫进入活性焦吸收塔I段之中,被催化氧化成三氧化硫,再流经吸收塔的第II段,再注入氨气的条件下,进行活性炭的催化作用,将NOX转化为N2和水。

然而这一技术也有其缺陷,首先由于活性炭的密度较小,在反应器内的气流速度较慢;其次,活性炭易于氧化而失效,降低催化活性;再次,在脱硫过程中的硫酸会降低活性炭的吸附能力,导致成本提高,效用降低。

四、同时脱硫脱硝技术阐释

1.NOXSO技术阐释

在这个工艺处理过程中也同样包含吸附和再生的环节。它以 γ-AL2O3为吸附载体,在工艺处理过程中也同样包含吸附和再生的环节。烟气经过除尘,进入吸收器的装置中,在吸收器装置中SO2和NOX被 γ-AL2O3吸附剂脱除,烟气得到净化,之后由烟囱排入大气之中,而 γ-AL2O3吸附剂还可进入再生器中进行再生处理,循环冷却之后进行反复的使用。

2. 湿法脱硫脱硝技术

湿法同时脱硫脱硝技术包括三种:金属络合法、Nacl O2氧化法、烟气循环流化床法。下面进行分述:

(1)金属络合法

金属络合法是在WFGD中添加金属络合物的方式,达到同时脱硫脱硝的目的。它的基本原理是:NOX和过渡金属络合物产生化学反应,生成金属亚硝酰化合物。经研究认为,可以用于该法的金属络合物有:① Fe(II)EDTA/Na2SO3溶液的PH值为8 时,最易于吸收SO2和NOX污染物,而强酸或强碱溶液容易被氧化,不利于NOX的吸收。②有学者提出采用含-SH的亚铁络合剂可以脱除烟气中的NOX,由于该金属络合剂具有还原性,抗氧化能力较强,因而可以迅速吸收NOX,达到同时脱硫脱硝的目的,并生成的Fe(III) 还原成Fe(II),使吸收过程循环延续。③采用六氨合钴络合剂进行脱硫脱硝,它的脱硫脱硝去除率可以几乎达到100%。但是,这种金属络合剂虽然络合能力强,但是还处于实验研究阶段,运行条件尚不成熟。

(2)NaClO2氧化法

在这个工艺法技术下,SO2和NOX与Na Cl O2发生氧化反应,其生成物为SO42-和NO3-,反应的主要产物为CL-和Cl O-。该法的不足之处在于生成产物较为复杂,易造成设备的腐蚀等。

(3)烟气循环流化床技术

新型的“富氧型高活性吸收剂”应用的烟气循环流化床法与传统的脱除工艺具有实质性的差别,如图所示:

在这一吸收剂应用之下,它由粉煤灰、消石灰和添加剂合成的原料制成,可以置入特定的烟气循环流化床内,与烟气中的SO2和NOX产生Ca SO3、Ca SO4和Ca(NO3)2,从而脱除SO2和NOX,达到净化目的。

(4)臭氧同时脱硫脱硝技术

主要是利用臭氧的强氧化性将NO氧化为易溶于水的高价态氮氧化物(N2O3和N2O5),然后在Ca(OH)2、Na OH等碱液洗涤塔内将高价态氮氧化物和SO2同时吸收,达到脱除目的,但是生成物较为复杂,不利于回收利用。目前也有采用臭氧与湿式氨法烟气脱硫相结合的装置应用,能获得很高的脱硫脱硝效率,并且回收硝铵和硫铵的复合化肥。由于臭氧可以在很短时间内就与氮氧化物发生反应,强碱性溶液对SO2具有非常好的吸收能力,因而能获得较高的脱硫脱硝效率,同时臭氧对重金属汞也有一定的脱除能力,但是臭氧制备费用昂贵,制约了该技术的发展应用。

综上所述,脱硫脱硝一体化技术有着诸多优点,然而它们都有不同程度的缺陷,工业化推广应用不足,许多方面如降低能耗、减少投资成本、减少二次污染等问题需要改进,需要探索更为高效和经济的脱硫脱硝一体化新型技术。

参考文献

[1]王潇.中小锅炉燃煤烟气脱硫脱硝一体化控制技术试验研究[D].浙江工业大学2011.

[2]李玲密.半干法烟气脱硫脱硝一体化的实验研究[D].河北工业大学2010.

新型一体化脱硫技术 篇8

据鉴定, 该成果理论分析和实验研究证明, 目前常规烟气湿法脱硫过程中, 有相当部分含硫物质, 以可溶性的硫酸氢盐、亚硫酸氢盐等最终进入大气环境, 成为目前空气中PM2.5污染的来源。

“燃煤尘、硫近零排放”技术和设备在天津杨柳青发电厂等3个电厂完成工业试验应用。据天津市环境监测中心和国家重点实验室联合出具的监测报告, 其烟尘排放浓度为0.99毫克/立方米;二氧化硫为6毫克/立方米、非气态二氧化硫为48毫克/立方米;排放的是近常温、无色透明的二氧化碳气体, 解决了湿法脱硫的污染排放问题, 净化效果达国内领先水平。

煤炭规划设计总院教授级高工张朴说, 本技术是集3项发明专利的颗粒增大粒径、重力溢流氧化技术组成“人工下雨”, 除尘、脱硫一体化, 在一根烟囱内完成全部净化过程。烟气净化和排放用一根烟囱, 净化几乎“零”占地;烟气净化流程短, 流速低阻力小, 与目前其他除尘脱硫技术相比, 电耗减少30%、投资减少20%;设备相对安全运行周期延长50%。

火电厂烟气脱硫脱氮一体化技术综述 篇9

近年来, 伴随着我国经济快速发展, 电力需求和供应持续增长。截至2013年年底, 全国电力装机容量已达12.473 8亿k W, 其中, 火电装机容量8.623 8亿k W, 占全总装机容量的69%[1]。火电行业高速发展, 已经成为我国主要的大气污染物排放源之一。化石燃料的燃烧产生了大量的烟气, 而烟气中含有的氮氧化物 (NOx) 、二氧化硫 (SO2) 、汞 (Hg) 、烟尘等有害物质是造成大气污染、酸雨问题的主要根源。目前火电厂多采用脱硫脱硝单独处理的技术, 即SCR加湿法脱硫。单独脱硫脱硝存在占地面积比较大、能耗高等等多种问题。因此, 一体化脱硫脱硝技术成为研究的趋势。

1 一体化脱硫脱硝技术

一体化脱硫脱硝技术由同时脱硫脱硝 (Simultaneous SO2/NOx) 技术和联合脱硫脱硝 (Combined SO2/NOxRemoval) 技术两大类组成。联合脱硫脱硝技术在本质上是将不同的两个工艺流程整合在同一装置内分别脱除SO2和NOx。例如干式一体化NOx/SO2技术、SNRB技术、SNOx技术等。同时脱硫脱硝技术是通过同一工艺流程在同一装置内将SO2和NOx同时脱除的技术。例如:电子束照射同时脱硫脱硝技术、脉冲电晕等离子技术、LI-LAC技术、络合吸收法等。

2 联合脱硫脱硝技术

2.1 SNOx技术

SNOx技术是烟气首先通过传统的袋式除尘器将其中的大的颗粒物除去, 避免催化剂中毒失活, 再通过WSA (湿式烟气硫酸塔) 将剩余的颗粒物除去, 随后在热交换器中被加热到405℃, 进入SCR单元进行脱硝。SCR主要分为氨法SCR和尿素法SCR两种。此两种法都是利用氨对NOx的还原功能, 在催化剂的作用下将NOx (主要是NO) 还原为对大气没有多少影响的N2和水, 在SNOx技术中使用的是氨法脱硝。在经过SCR单元之后, 烟气进入下一个催化单元, SO2被催化氧化成为SO3, 最后, 烟气在经过热交换器后温度被降低, 再通过玻璃管冷凝器进一步冷却, 最终产物转变为硫酸。该技术的关键是SCR和SO2的转化以及WSA (湿式烟气硫酸塔) , 在运行过程中需要投入的运行费用比较低, 维护费用也较低, 系统的稳定性和可靠性高。但是因为系统的流程增加导致能源消耗比较大, 投资设备的费用比较高, 其副产品浓硫酸是一种危险品, 储运比较困难, 最理想的是在附近有能够接收的受体企业[4]。

2.2 SNRB技术

SNRB (SOx-NOx-ROxBOx) 技术也称气/固催化同时脱硫脱硝工艺, 可以在同一个设备内实现脱硫、脱硝和除尘。它由装有SCR催化剂的高温布袋除尘器和与相连接的上游管道组成。在上游管道中喷入钙基或钠基吸附剂与SO2发生化学反应后脱除SO2, 脱硫效率可达80%以上, 产生的灰尘和反应后的吸附剂被纤维过滤布袋除去。在高温布袋除尘器入口处喷入氨气与被包裹在布袋中的圆柱形SCR催化剂相接触脱除NOx。因为SCR催化剂的最佳催化温度在400℃左右, 所以将SNRB技术装置布置于省煤器和空气预热器之间。但是由于烟气温度很高, 对布袋的材质要求较高, 所以成本比较高。但该技术将脱硫脱硝除尘集中在一个高温室内, 占地面积小, 适用范围广[5]。

2.3 干式一体化NOx/SO2技术

干式一体化NOx/SO2技术由4项控制技术组成, 分别为LNB (低NOx燃烧器) 、OFA (燃尽风) 、SNCR (选择性非催化还原) 以及DSI (干吸附剂喷射) 加上烟气增湿。低NOx燃烧器基本原理是通过改进燃烧器的结构以及通过改变燃烧器的风燃比例, 来降低烟气中氧气浓度、适当降低着火区火焰的最高温度、缩短气体在高温区的滞留时间, 以达到最大限度地抑制NOx生成以及降低排气中NOx浓度的目的;OFA (燃尽风) 是指将燃烧所需的空气分成二 (或三) 级送入炉内的燃烧技术;SNCR是指无催化剂的作用下, 在适合脱硝反应的“温度窗口”内喷入还原剂将烟气中的氮氧化物还原为无害的氮气和水;以上三种技术相互配合来降低NOx。DSI (干吸附剂喷射) 加上烟气增湿技术可以有效地除去SO2。该技术脱硝完全在炉内进行, 脱硫在空气预热器和纤维布袋除尘器之间的管道系统内完成, 所占空间比较小, 脱硫和脱硝效率可达到70%和80%, 适用于中小机组和燃用低硫煤和需要同时脱硫脱氮的机组[6]。

2.4 活性炭吸附法脱硫脱硝技术

活性炭主要指木材或其他含碳材料经过热解加工而得到的具有大表面积和发达微孔的功能材料。活性炭吸附法脱硫脱硝技术中的活性炭既可以利用其发达的微孔将SO2吸附催化氧化为硫酸, 也可以作为SCR的催化剂在喷入氨气的条件下将NOx催化还原成水和N2。烟气在吸收塔内自下而上流动, 活性炭自上而下移动。塔身分为上下两个反应部分, 在下部喷入氨气将NOx还原为N2和H2O。烟气进入上部后, 被吸附催化氧化为硫酸, 并与氨反应后生成 (NH4) 2SO4, NH4HSO4。反应后的活性炭被送入再生器中加热到400℃, SO2就被解析出来[7]。

2.5 Cu O吸附法脱硫脱硝技术

该技术属于固相吸收/再生同时脱硫脱硝工艺。Cu O为活性成分, 载体为Al2O3。烟气中的SO2可以与Cu O发生化学反应生成Cu SO4, Cu SO4/Cu O体系又成为良好的催化剂在氨气存在的条件下将NOx分解为氮气和水。吸附剂饱和后可以通过再生装置再生产生SO2被Claus装置回收。其整个过程中不产生一点废渣, 是比较理想的工艺流程, 但是其脱氮的效率不是很高, 在75%~80%, 脱硫率90%以上[8]。

2.6 NOx, SO2干式吸附再生技术

NOx, SO2工艺是利用碳酸钠浸渍过的γ-Al2O3圆球作吸收剂。该吸收剂可以同时吸收氮氧化物和二氧化硫, 其脱硫效率可达90%, 脱氮效率可达70%~90%。吸收后的吸附剂可以在高温下通入还原性气体, 生成H2S, 用Clause反应装置回收硫。该工艺流程复杂, 反应需要加热并通过化学反应能耗比较高, 限制了其应用, 但其具有效率高和可以产生硫酸或硫副产品的优点[9]。

3 同时脱硫脱硝技术

3.1 电子束 (EBA) 照射同时脱硫脱硝技术

电子束 (EBA) 照射法是利用电子加速器产生高能等离子束, 烟气中SO2和NOx等气态污染物被高能等离子束照射发生氧化反应, 生成HNO3和H2SO4, 与加入烟气中适量的NH3反应生成硝酸铵和硫酸铵, 最后用静电除尘器去除这些副产品颗粒。此方法可分别达到90%的脱硫率和80%的脱硝率, 且不产生污染物, 副产物可以加工成农业肥料, 普遍认为它是一种有前景的烟气净化技术。但此方法仍存在以下问题:设备的可靠性低, 加速器能耗较高, 副产品的捕集困难, 要考虑X射线的防护, 还有氨泄露等问题[10]。

3.2 脉冲电子晕同时脱硫脱硝技术

脉冲电子晕脱硫脱硝技术 (PPCP) 是利用高压电源形成等离子体, 产生高能电子, 烟气中SO2和NOx的化学键被高能电子打断, 产生自由基, 从而达到脱硫脱硝的目的。其特点是不需要电子枪和辐射屏蔽, 在超窄脉冲作用时间内, 就可以加速电子, 不存在自由基惯性大的离子没有被加速的情况, 因此, 在节能方面该方法具有很大的提升空间。实验证明该方法还可以除去烟气中的粉尘, 烟气中存在的粉尘对脱硫脱硝有协同作用。因为该技术使用高压电源, 能耗比较高, 运行不稳定。目前实验研究还不够充分, 无法大范围的进行使用, 其投资较电子束照射法低40%左右。

3.3 LILAC技术

Mit subishi重工业有限公司和Hokkaido电力公司合作开发了LILAC (增强活性石灰—飞灰化合物) 吸收剂。该吸收剂由消石灰、石膏和飞灰与5倍于总固体重量的水混合制成浆液, 温度95℃, 匀速搅拌3 h~12 h。在管道内喷射以除去SO2和NOx, 实验证明Ca∶S摩尔比为2.7, 烟气处理量为80 m3/h时脱硫率为90%, 脱硝率为70%[11]。

3.4 络合吸收技术

络合吸收技术是氨基羟酸亚铁鳌合物和NO反应生成亚硝酰亚铁鏊合物。氨基羟酸亚铁鳌合物由亚铁离子在中性或碱性溶液中形成, 如Fe (NTA) 和Fe (EDTA) 。配位的一氧化氮能够和溶解在吸收液中的O2和SO2反应生成N2O, N2, 各种N—S化合物、三价铁鏊合物和硫酸盐, 以除去SO2, 同时三价铁鏊合物反应生成亚铁鏊合物实现再生。该技术存在的主要问题是鳌合物在反应过程中损失严重, 再生率不高, 运行成本较高。

3.5 氯酸氧化技术

氯酸氧化技术是一种湿式洗涤的方法。该技术分为氧化吸收塔和碱性吸收塔两部分。氧化吸收塔内装有含氧化剂HCl O3的溶液, 用来将NO、有毒金属、SO2氧化。碱式吸收塔内装有含Na2S及Na OH的吸收剂, 用来吸收残余的酸性气体。该工艺脱氮率达95%以上, 脱硫率达90%以上, 同时可以除去部分的有毒金属元素。因为该技术中不使用催化剂, 所以较催化转化原理的技术相比不存在催化剂中毒和催化效率随时间下降等问题。在20世纪70年代Teramoto就发现次氯酸对NOx的吸收, 到了90年代Brogren等人也进行了填充柱的研究, 到目前该工艺还处于探索阶段[12]。

3.6 过氧化氢氧化

本法与氯酸氧化工艺类似, 先将过氧化氢喷入烟道内使NO氧化成NO2, 然后再利用湿法脱硫浆液或者碱液将其吸收。本法目前还停留在中试试验阶段。SO2会极大影响过氧化氢的氧化效果和经济性, 如何降低H2O2/NO摩尔比, 提高H2O2氧化NO效率和NOx脱除效率, 减小工程投资和运行成本等是本法还需解决的难点问题。

4 结语