火電廠各種煙氣脫(tuō)硫脫銷技術分(fèn)析匯總(zǒng)
目(mù)前(qián)煙氣(qì)脫硫技術種類達幾十(shí)種,按脫硫過(guò)程是否加水和脫(tuō)硫產物的幹濕形態,煙氣脫硫分為:濕法、半幹法、幹(gàn)法三(sān)大類脫硫工藝。濕(shī)法脫硫技術較為成熟,效率高,操作簡單。
一、濕法煙氣脫硫技術
優點:濕法煙氣脫硫技術為氣液反應,反應速(sù)度快,脫硫效率高,一般均高於90%,技術成熟,適用麵廣。濕法脫硫技術(shù)比較成(chéng)熟,生產運行安全可靠,在眾(zhòng)多的(de)脫硫技術中,始終占據主導地位,占脫硫總裝機容量的80%以上。
缺點:生成物是液體或淤渣,較難處(chù)理,設備腐蝕性嚴重,洗(xǐ)滌後(hòu)煙氣需再熱,能耗高(gāo),占地麵(miàn)積大,投資和運(yùn)行費用(yòng)高。係統複雜、設備龐大、耗水量大、一次(cì)性投資高(gāo),一般適用於大(dà)型電廠。
分類:常用的濕法煙氣脫硫(liú)技術有石灰(huī)石-石膏法、間接的石灰石-石膏法、檸檬吸收法等。
A、石灰石/石灰-石膏法:
原理:是利用石灰石或石灰漿液吸收(shōu)煙氣中的(de)SO2,生成亞(yà)硫酸鈣,經分離的亞硫酸鈣(CaSO3)可以拋棄,也可以氧化為硫(liú)酸鈣(CaSO4),以石膏形式回收。是目前世界上技術(shù)最成熟、運行狀況最穩(wěn)定的脫硫工藝,脫(tuō)硫效率達到90%以上。
目前傳統的(de)石灰石/石灰—石膏法煙氣脫硫工藝(yì)在現在的(de)中國市場應用是比較廣泛的,其采用鈣基脫硫(liú)劑(jì)吸收二氧化硫後(hòu)生成的亞硫酸(suān)鈣、硫酸鈣,由於其(qí)溶解度較小,極易在脫硫塔內及管道內形成結垢、堵塞(sāi)現象。對比石灰石法脫硫技術,雙堿法煙(yān)氣脫硫技術則克(kè)服了石灰石—石灰法容易結垢的缺點(diǎn)。
B 、間接石灰石-石(shí)膏法:
常見的間接石灰石(shí)-石膏法有:鈉(nà)堿雙堿法、堿性(xìng)硫酸鋁法和稀硫酸吸(xī)收法等(děng)。原理:鈉堿、堿性氧化鋁(Al2O3·nH2O)或稀硫酸(suān)(H2SO4)吸(xī)收SO2,生成的(de)吸收液與石灰石反應而得以再生,並生成石膏。該法操(cāo)作簡(jiǎn)單,二(èr)次汙染(rǎn)少,無結垢和堵塞問題,脫硫效率高,但(dàn)是生成(chéng)的石膏產品(pǐn)質量較差。
C 檸檬吸收法:
原理:檸檬酸(H3C6H5O7·H2O)溶液具有較好的緩衝(chōng)性能,當SO2氣體通過檸檬酸鹽液體時,煙氣中的SO2與水(shuǐ)中H發(fā)生反應生成H2SO3絡合物,SO2吸(xī)收率在99%以上。這種方法僅適於低濃度SO2煙氣,而(ér)不適於高濃度SO2氣體吸收,應用範(fàn)圍比較(jiào)窄。
另外,還有海水脫硫法、磷銨複(fù)肥法、液相催化法等濕法(fǎ)煙氣(qì)脫硫技術。
1. 石灰石(石灰)-石膏濕法煙氣脫硫工藝(yì)
石灰(huī)石(石灰)石膏脫硫係統包括煙氣換熱係統、吸收塔脫硫係統、脫硫漿液製備係統、亞硫酸鈣氧化係統、石膏脫水係統等幾部分;該工藝是目前世界上最成熟應用最廣泛的技術。其脫硫過程為:煙氣經過除塵器、換熱係統進入(rù)脫硫塔,在吸收塔與石(shí)灰乳濁液接觸,漿(jiāng)液吸收煙氣中的SO2,生成CaSO3,隨後經過CaSO3氧化係統被氧化成(chéng)CaSO4,即石膏。本工藝(yì)脫硫效率可以達到95%以(yǐ)上,適用範圍廣,工藝成熟,運行穩定,是大中型煤電廠脫硫工藝的首選方法(fǎ)之一。工藝流程見下圖:
2. 氧化鎂-七水硫酸鎂回收(shōu)法煙氣脫硫工藝
氧化鎂法脫硫的基本原理與石灰石(石灰(huī))法(fǎ)類同,即以氧化鎂漿液吸收煙氣中的SO2,主(zhǔ)要生成三水和多水亞(yà)硫酸鎂,然後經氧化生成穩定和溶解態的硫酸鎂(měi),再對硫酸鎂進行提(tí)濃結晶,最後生成MgSO4·7H2O成品;其簡要工(gōng)藝流程如下圖。
3.雙堿法煙氣(qì)脫硫工藝
雙堿法是用可溶性的堿性清液作為吸收劑在吸收(shōu)塔中吸收SO2,然後將大部分吸收液排出吸收塔(tǎ)外再(zài)用石灰乳對吸收液進行再生。
由於(yú)在吸收和吸收液(yè)處理(lǐ)中,使用了兩種不同(tóng)類型的堿,故(gù)稱為(wéi)雙堿法。雙堿法包括了鈉鈣、鎂鈣(gài)、鈣鈣等各種(zhǒng)不(bú)同(tóng)的雙堿工藝。鈉鈣雙堿法(fǎ)是較(jiào)為(wéi)常用的脫硫方法之一,成功應用(yòng)於電站和工業鍋爐。
4. 濕式氨法煙氣(qì)脫硫工藝
氨法(fǎ)脫硫工藝是采用氨作為(wéi)吸收劑除去(qù)煙氣中的SO2的工藝,該工藝過程一般分成三大(dà)步驟(zhòu):硫吸收、中間產品處理、副產品製造;根據過程和副產物的不同,又可分(fèn)為氨(ān)-硫銨肥法(fǎ)、氨-磷銨肥法、氨-酸法、氨-亞硫(liú)酸銨法等;
該工藝(yì)主要由脫(tuō)硫洗滌係統、濃縮係統、煙(yān)氣係(xì)統、氨貯存係統、硫(liú)酸銨生產係統(若(ruò)非氨-硫銨法則是於其(qí)工藝相對應的(de)副產物製造係統)、電氣自動控製係統等組成。
5. 電石渣-石膏法煙氣脫硫工藝
電石是有機合成(chéng)工業的重要原料,主要用於生產乙炔,進一步(bù)生產聚氯乙(yǐ)烯(PVC)、醋酸乙烯(xī)(VAc)、氯丁橡膠(jiāo)(CR)等化工產品及金屬加工(切(qiē)割焊接等(děng))。電石渣(zhā)是電石生(shēng)產乙炔時產生的廢渣,主要成(chéng)分除Ca(OH)2外,還含有Fe2O3、SiO2、Al2O3等金屬的氧化物、氫氧化物(wù)及少量有機物。
電石渣中含有的大量Ca(OH)2呈強堿性,是良好的(de)二氧化硫吸收劑。試驗(yàn)結果表明,電石渣的脫硫能力比商品Ca(OH)2高20%,而產品成本僅為商品Ca(OH)2的三分之一。
其工藝流程與石灰石(shí)-石膏(gāo)法基本相同,包含煙氣係統、脫硫劑製備係(xì)統、吸收循環係統(tǒng)、副產物處理及電氣自動控製等係統。
6. 造紙白泥(ní)-石膏法煙氣脫硫工藝
造紙白泥的主要成分(fèn)有CaCO3、MgO、SiO2等,其中CaCO3、MgO、易溶於水,溶於水後呈堿性,是用於(yú)脫硫的主要成分,且由於其中含有Ca、Mg、Na等多種堿性(xìng)成分,其綜合脫硫性能要相對優於單獨的石灰(huī)石/石灰粉做脫硫劑的效果。
其工藝流程與石(shí)灰石-石膏法基本相同,包(bāo)含煙氣(qì)係統、脫硫劑製(zhì)備係統、吸收循環係統、副產物處理及電氣自動控製等係統。
二、幹法煙氣脫硫技術
優點:幹法煙氣(qì)脫硫技(jì)術為氣同反應,相對於濕法脫硫(liú)係統來說(shuō),設備(bèi)簡單,占地(dì)麵積小、投資(zī)和運行費用較低、操(cāo)作(zuò)方便、能(néng)耗低、生成物便於處(chù)置、無汙水處理係統等。
缺點:但反應速度慢,脫硫率低,先進的可達60-80%。但目前此種方法脫硫效率較低(dī),吸收劑利用率低,磨損、結垢(gòu)現象比較嚴重,在設備維護方麵難(nán)度較大,設備運行(háng)的穩定性、可靠性不高,且壽命較短,限製了此(cǐ)種方法的應用。
分類(lèi):常用的幹法煙氣脫硫技術有(yǒu)活性碳(tàn)吸附(fù)法、電子束輻射法、荷電幹(gàn)式吸收劑噴射法、金屬氧化物脫硫法等。
典型的幹法脫硫係統(tǒng)是將脫硫劑(如石灰石、白雲石或消石灰)直接噴入爐內。以(yǐ)石灰石為例,在高溫(wēn)下煆燒時,脫硫劑煆燒後形成多(duō)孔的氧化鈣顆粒,它(tā)和煙氣中的SO2反應生成硫酸鈣,達到脫硫(liú)的目的。
幹法煙氣脫硫技術在鋼鐵行業中已經有應用於於(yú)大型轉爐(lú)和高(gāo)爐的例子,對於中小型高爐該方法則不太適用。幹法脫硫技術的優點是工藝過程簡(jiǎn)單,無汙(wū)水、汙酸處理問題,能耗(hào)低,特別是淨化後煙氣溫度較高,有利於煙囪排氣擴散(sàn),不會產(chǎn)生“白煙”現(xiàn)象,淨化後的煙氣不需要二次加熱,腐蝕性小;其缺點是脫硫效率較低,設(shè)備龐大、投資大、占地(dì)麵積大,操作技術要求高。常見的幹法脫硫技術有。
A 、活性碳吸附法:
原(yuán)理:SO2被活性碳吸附並被催化氧化為(wéi)三氧(yǎng)化(huà)硫(SO3),再與水反應生成H2SO4,飽和後的活性(xìng)碳可通(tōng)過水洗或加熱再生,同時生成稀H2SO4或(huò)高濃度SO2。可獲得副產品H2SO4,液態SO2和單質(zhì)硫,即可以有效地控製SO2的排(pái)放,又可以回(huí)收硫資源。該技術經西安交通大學對活性炭進行了改(gǎi)進,開發出成本(běn)低、選擇吸附性能強的ZL30,ZIA0,進一步完(wán)善了活性炭的(de)工藝,使煙氣中SO2吸附率(lǜ)達到95.8%,達到國家排放標準。
B 、電子束輻射法:
原理:用高能電子束照射煙氣,生成大量的活性物(wù)質,將煙氣(qì)中的(de)SO2和氮氧化(huà)物氧化為SO3和二(èr)氧化氮(NO2),進一步生成H2SO4和硝酸(NaNO3),並被氨(NH3)或石灰石(CaCO3)吸收劑吸收
C 、荷電幹式吸收劑噴射脫硫法(CD.SI):
原理:吸收(shōu)劑(jì)以高速流過噴射單元(yuán)產(chǎn)生的高壓靜電電暈充電區,使吸(xī)收劑帶有靜電荷,當吸收劑被噴射到煙氣流(liú)中,吸收劑因帶同種電荷(hé)而互相排斥,表麵充分暴露,使脫硫效率大幅度提高。此方法為幹法處理(lǐ),無設備汙染及結垢現象,不產生廢水廢渣,副產品還可以作為肥料使用,無二(èr)次汙染物產生,脫硫率大於(yú)90%,而且設備簡單,適應性比較廣泛。但是此(cǐ)方法脫硫靠(kào)電子束加(jiā)速器產生(shēng)高(gāo)能電子;對於一般的大型企業來說,需大功率的電子槍,對人體有害,故還需要防輻射屏蔽,所以運行和維護(hù)要求高。四川成都(dōu)熱電(diàn)廠建成一套電子脫硫裝置,煙氣中SO2的脫硫達到國家排放標準。
D 金屬氧化物脫硫法:
原理(lǐ):根據SO2是一種比較活潑的氣體的特性,氧化錳(MnO)、氧化鋅(ZnO)、氧化鐵(Fe3O4)、氧化銅(CuO)等氧化物對SO2具有較強的吸(xī)附性,在常溫或低溫(wēn)下(xià),金屬氧化物對SO2起吸附作(zuò)用,高溫(wēn)情況下,金屬氧化物與SO2發生化學反應,生成金屬鹽。然後對吸附物和金屬鹽通過熱分解法、洗滌法等使氧(yǎng)化物再生。這是一種幹法脫硫方(fāng)法,雖然沒有汙水、廢酸,不造成汙染,但是此方法也沒有得到推廣,主要是因為脫硫效(xiào)率比(bǐ)較(jiào)低,設備龐大,投資比較大,操(cāo)作要(yào)求較高,成本高。該(gāi)技術的關鍵是(shì)開發新(xīn)的吸(xī)附劑。
以上幾種SO2煙氣治理技術目前應用比較廣泛的,雖然脫硫率比較高(gāo),但是工藝複雜,運行費用高,防汙不徹底,造成二次汙(wū)染等不足,與(yǔ)我國實現經濟和(hé)環境和諧發展的大(dà)方(fāng)針(zhēn)不相適應,故有必要對新的脫硫技術進行探索和研究。
三、 半幹(gàn)法煙(yān)氣脫硫技術
半幹法脫硫包括噴霧幹燥法脫硫、半幹(gàn)半濕法脫硫、粉末一顆(kē)粒(lì)噴動床脫硫(liú)、煙道噴射脫硫等。
A 噴霧幹燥法:
噴霧幹燥脫硫方法是(shì)利用機械或(huò)氣流的(de)力量將吸收劑分散成極(jí)細小的霧狀液滴,霧狀液滴與煙氣(qì)形成比(bǐ)較大的(de)接觸表麵積,在氣液兩相之(zhī)間發生的一種(zhǒng)熱量交換、質量傳(chuán)遞和化學反應的脫硫方法。一般用的吸(xī)收劑是堿液、石灰乳、石灰石漿液等,目前絕大多數裝置(zhì)都使用石灰乳(rǔ)作為(wéi)吸(xī)收劑。一般情況(kuàng)下(xià),此種方法的脫硫率65%~85%。其優點(diǎn):脫硫是在氣、液、固三相狀態下進行,工藝設備簡(jiǎn)單,生(shēng)成物為幹態的CaSO 、CaSO ,易處理,沒有嚴重的設(shè)備腐蝕(shí)和堵塞情況,耗水也比較少。缺(quē)點:自動化要求比較高,吸收劑的用量難以(yǐ)控(kòng)製,吸收效率不是很高。所以,選擇開(kāi)發合理的吸(xī)收劑是解決此方法麵臨的新難題。
B 半幹半濕法:
半幹半濕法是(shì)介於濕法和幹法(fǎ)之間的一種脫(tuō)硫方法,其脫硫效率和脫硫劑(jì)利用(yòng)率(lǜ)等參數也介於兩者之間,該方法主要適用於中(zhōng)小鍋爐的煙氣(qì)治理。這(zhè)種技術的特點是:投資少、運(yùn)行費用低,脫硫率雖(suī)低(dī)於濕法脫硫技術,但仍可達到70%tn,並且腐蝕性小、占地麵積少,工藝可靠。工業中常用(yòng)的半幹半濕法脫硫係統與濕法脫硫(liú)係統相比,省去(qù)了製漿(jiāng)係(xì)統,將濕法脫硫係統中的噴入Ca(OH):水溶(róng)液改為噴(pēn)入CaO或Ca(OH):粉末和水霧。與幹(gàn)法脫硫係統相比(bǐ),克服了爐內噴(pēn)鈣法SO2和CaO反應效(xiào)率低、反(fǎn)應時(shí)間長的缺點,提高了脫硫劑的利用率,且工藝簡(jiǎn)單,有很好的發展前景。
C 粉末一顆粒噴動床半千法煙(yān)氣(qì)脫硫法:
技術原理:含SO2的煙氣經過預熱器進(jìn)入粉粒噴動(dòng)床,脫硫劑製成粉末狀預先與水混(hún)合,以漿料形(xíng)式從噴動床的(de)頂部連續噴人床內,與噴動(dòng)粒子充分混合(hé),借助於和熱煙氣(qì)的(de)接觸,脫硫與幹燥同時進行。脫硫反應後的(de)產物以幹態粉末形式從分離器中吹出。這種脫硫技術(shù)應用石灰石或消石灰做(zuò)脫硫(liú)劑。具有很(hěn)高的脫硫(liú)率及脫硫(liú)劑利用率,而且對(duì)環境的影響很小。但進氣溫度、床內相對濕度、反應溫度之間有嚴格的要求,在漿料的含濕(shī)量和反應溫度控製不當時,會有脫硫劑粘壁(bì)現象發生。
D 煙道噴射半幹法煙氣脫硫:
該方法利用鍋爐與除塵器之間的煙道作為反應器進行(háng)脫硫,不需要另外加吸收容(róng)器,使(shǐ)工藝投資大大降低,操作簡單,需場地較小,適合於(yú)在我(wǒ)國開發應用。半幹法煙道噴射煙氣脫(tuō)硫即往煙道中噴人吸收(shōu)劑漿液,漿(jiāng)滴邊蒸發邊反應,反應產物以幹(gàn)態粉末出煙道。
四、新興的煙氣脫硫方法
最近幾年,科技突飛猛進,環境問題已提升到法律高度。我國的科技工作者研製出了一些新的脫硫(liú)技術,但(dàn)大多(duō)還處於試驗階段(duàn),有待於進一步的工業(yè)應用驗證。
1.硫化堿脫硫法
由(yóu)Outokumpu公司(sī)開發研製的硫化堿脫硫法主要利用工業級硫化納作為原料來吸收SO2工業煙氣(qì),產品(pǐn)以生成硫磺為(wéi)目的。反應過程相當(dāng)複雜,有Na2SO4、Na2SO3、Na2S203、S、Na2Sx等物質(zhì)生成,由生成物可以看出過程耗能較高,而且副產品價值低,華(huá)南理(lǐ)工大學的(de)石林經過研究表(biǎo)明過程中的各種(zhǒng)硫的化(huà)合物含量隨反應條件的改變而改變,將溶液pH值(zhí)控製在5.5—6.5之間,加入少量起氧化作用的添加劑TFS,則產品主要生成Na2S203,過濾、蒸發可得到附加值(zhí)高的(de)5H 0·Na2S203,,而且脫硫率高達(dá)97%,反應過程(chéng)為:SO2 Na2S=Na2S203 S。此種脫硫新技(jì)術已通過中試,正在推廣應用。
2. 膜吸收法
以有機(jī)高分子膜為代表的膜分離(lí)技術是近幾年(nián)研究出的一種氣體分離新技術,已得到廣泛的應用,尤(yóu)其在水的淨化和處理方麵。中科院大(dà)連物化所的(de)金美等研(yán)究員創造性地利用膜來吸收脫出SO2氣體,效果比較顯(xiǎn)著,脫硫(liú)率達90%。過程是:他們利用聚(jù)丙烯中空纖維膜吸收(shōu)器,以NaOH溶液為吸收液,脫除SO2氣體,其特點是利用多孔膜將氣體SO2氣體和NaOH吸收液分開,SO2氣體通過多孔膜中的孔道到達氣(qì)液相界麵(miàn)處,SO2與NaOH迅(xùn)速反應,達(dá)到脫硫的目的(de)。此法是(shì)膜分離技術與吸收技術相結合的(de)一(yī)種新技術,能耗低,操作簡單,投資少。
3 微生物脫硫技術
根據微生物參與硫循環的各個過程,並獲得能量這一特點,利用微生物進行煙氣(qì)脫硫,其機理為:在(zài)有氧條件下,通過脫硫細菌的間接氧化作用,將煙氣中的SO2氧化成硫酸,細菌(jun1)從中獲取能量。
生物法脫硫與傳(chuán)統的化學和物理脫(tuō)硫相比,基本沒有高溫、高壓、催化劑等外在條件,均為常溫常壓(yā)下操作,而且(qiě)工(gōng)藝流程簡單,無二(èr)次汙染。國外曾以地熱發電站每天脫除5t量的H:S為基礎;計算微生物脫硫的總費用是常規濕法50%。無(wú)論對於有機硫還是無機(jī)硫,一經燃燒均可(kě)生成被微生物(wù)間接利用的無(wú)機硫SO2,因此,發展微生物煙氣(qì)脫硫技術,很具有潛(qián)力。四川(chuān)大學的王安等人在實驗室條件下,選用氧化亞鐵杆菌進行脫硫研究,在較低的液(yè)氣比下,脫硫(liú)率達98%。
8. 選擇性催化(huà)還原(SCR)脫硝技術
SCR脫硝工藝是利用催化劑,在一定溫度下(270~400℃),使煙氣中的NOx與來自還原劑供應係統的氨氣(qì)混合後(hòu)發(fā)生選擇(zé)性催化還原反應,生成氮氣和(hé)水,從而減少NOx的排放量,減輕煙氣對環(huán)境的(de)汙(wū)染。
SCR反應過程中使用的還原劑可以為液氨、氨(ān)水(25%NH3)或者尿素(sù) 。
SCR脫(tuō)硝(xiāo)工藝係統可分為液氨儲運係統(液氨為還原劑)、氨氣(qì)製備和供應係統、氨/空氣混合係統、氨噴(pēn)射係(xì)統、煙氣係(xì)統、SCR反應器(qì)係統和氨(ān)氣應(yīng)急處理係統等。
9. 選擇性非催化還原(SNCR)脫(tuō)硝技術
SNCR 方(fāng)法(fǎ)主要是將含氮的還原劑(尿(niào)素、氨水或液(yè)氨)噴入到溫度為850~1100℃ 的煙氣中,使(shǐ)其(qí)發(fā)生還原反應,脫除NOx,生成氮氣和水。由於在一定溫度範圍及有氧氣的情(qíng)況下,含氮還原劑對NOx的還原具有選擇性,同時在反應中不(bú)需要催化劑,因此稱之為選擇性非催化還原。SNCR係統的主要設備均采用模塊化設計,主(zhǔ)要有(yǒu)還原劑儲存(cún)與輸送模塊、稀釋水模塊、混合計量模塊、噴射模塊組成。
10. SNCR-SCR聯合工藝脫硝技術
SNCR/SCR聯合工藝是將SNCR技術與SCR技術聯合應用,即在爐膛上部850~1100℃的高溫區內,以尿素等作為還(hái)原劑,還原劑通過計量分配和輸送裝置精確分配到每個噴槍,然後經過噴槍噴入爐膛,實現NOx的脫除,過量逃逸的氨隨煙氣進(jìn)入爐後裝有少量催化劑的SCR脫硝反應器(qì),實現二次脫硝。
SNCR/SCR混合法脫硝係統主要由(yóu)還原劑存儲與製備、輸送、計(jì)量分配、噴射係統、煙氣係統、SCR脫硝催化劑(jì)及反應器、電氣控製係(xì)統等幾部分組成。
煙氣脫硫技(jì)術發展趨(qū)勢
目前(qián)已有的(de)各種技術都有自己的優勢和缺陷,具體應用時要具(jù)體分析,從投資、運(yùn)行(háng)、環(huán)保(bǎo)等(děng)各方麵綜合考慮來選擇(zé)一種適合的(de)脫硫技術。隨(suí)著科技(jì)的發展,某一項新技術韻產生都會(huì)涉及(jí)到很多不同的學科,因此,留意(yì)其他學科的最新進展與研(yán)究(jiū)成果,並把它們應用到煙氣脫硫技術中是開發(fā)新型煙氣脫硫(liú)技術的重要途徑,例如微生物脫硫、電子束法脫硫等脫硫新技術,由於他們各自(zì)獨(dú)特(tè)的特點(diǎn)都將會有(yǒu)很大的發展空間。隨著人們對環境治理的日益重視和工業煙(yān)氣排放量的不斷(duàn)增加(jiā),投資和運行費用少、脫硫效率高、脫硫劑利用率高(gāo)、汙(wū)染少、無二次汙染的脫硫技術(shù)必將成為今後煙氣脫硫技術發展的主要趨勢。
各種各樣的煙氣脫硫技術(shù)在脫除SO2的過程中取得了(le)一定的經濟、社會(huì)和環保效益,但是還存在一些不足,隨著生(shēng)物技術及高新技術的不斷發(fā)展,電子束脫硫技術和生物脫硫等一係列高新、適用性強的脫(tuō)硫技術將會(huì)代替傳(chuán)統的脫硫方法。
五、 脫(tuō)硝技術
常見的脫硝技術中(zhōng),根據氮氧化物的形成機理,降氮減排的技術措施可以分為兩大(dà)類:
一類(lèi)是從源頭上治理。控製煆燒中生成NOx。其技術措施:①采用低氮燃燒器;②分解爐和管道內的分段燃(rán)燒,控製燃燒溫度;③改變配料方案,采用礦化劑,降(jiàng)低熟料燒成(chéng)溫度。
另一類是從末端治理。控製煙氣中(zhōng)排放的NOx,其技術措施:①“分級燃燒 SNCR”,國內已有試點;②選(xuǎn)擇性非催化還原法(SNCR),國內已(yǐ)有試點;③選擇性催化還原法(fǎ)(SCR),目前歐洲隻有三條(tiáo)線實驗;③SNCR/SCR聯合脫硝技(jì)術,國內水泥脫硝(xiāo)還沒有成功經驗;④生物脫硝技術(正處於研發階段)。
國內的脫硝技術,尚屬探索示範階段(duàn),還未進(jìn)行科學(xué)總結。各種設計工藝技術路線和裝備設施是否科學(xué)合理、運行是否可(kě)靠?脫硝效率、運行成本(běn)、能耗、二次汙染(rǎn)物排放有多少等都將經受實踐的檢驗。
脫硝技術具體可以分為:
燃燒(shāo)前脫(tuō)硝: (1)加氫脫硝、(2)洗選
燃(rán)燒中脫硝:(1)低溫燃燒、(2) 低氧燃燒、(3)FBC燃燒技術、(4)采用低NOx燃燒器、(5)煤粉濃淡分離(lí)、(6)煙氣再(zài)循環(huán)技術
燃(rán)燒(shāo)後脫硝:(1)選擇性非催化還原脫硝(SNCR)、(2) 選擇性催化還原脫硝(SCR)、(3)活性炭吸附、(4)電子(zǐ)束(shù)脫硝技術
其中SNCR脫硝(xiāo)效率在(zài)大型(xíng)燃煤機組中可達 25%~40% ,對小(xiǎo)型機組(zǔ)可達 80%。由於該法受鍋爐結(jié)構尺寸影響很大(dà),多用作低氮燃燒技術(shù)的補充(chōng)處理(lǐ)手段。其工程造價低、布置(zhì)簡(jiǎn)易、占地麵(miàn)積小,適合老廠改造,新廠可以根據鍋爐設計配合使用。
而選擇性催(cuī)化還原技術(SCR) 是目前最成熟的煙氣脫硝技術, 它是一種爐後脫硝方法,最早由日本於 20 世紀 60~70 年代後期(qī)完成商業運(yùn)行,是利用還原劑(NH3, 尿素)在金屬催化劑作用下, 選擇性地與 NOx 反應生(shēng)成 N2 和H2O, 而不是被 O2 氧(yǎng)化, 故稱為“選擇性”。目前世界上流行的 SCR工藝主要分為氨法SCR和尿素法 SCR 2種。此 2種方法都是利用氨對NOx的還原功能 ,在催化劑的作用(yòng)下將 NOx (主要是NO)還原(yuán)為對大氣沒有多少影響的(de) N2和水 ,還原劑為(wéi) NH3。
目前,在SCR中使用(yòng)的催化劑大多以TiO2為載體,以(yǐ)V2O5或V2 O5 -WO3或V2O5-MoO3為活性成分(fèn),製成蜂窩式、板式或波紋式三種類型。應用於煙(yān)氣脫(tuō)硝中的SCR催化劑可分為高(gāo)溫催化劑(345℃~590℃)、中溫催化劑(260℃~380℃)和低溫催化(huà)劑(80℃~300℃),不同的催化劑適宜(yí)的反應(yīng)溫度不同。如(rú)果反應溫度偏低,催化劑的活性會降低,導致脫硝效率(lǜ)下降,且如果催化劑持續在低溫下運行會使催化(huà)劑發生永久性損壞;如果反應溫度過高,NH3容易被氧化,NOx生成量增加,還會引起催化劑(jì)材料的相(xiàng)變,使催化劑的活性退化。目前(qián),國內外SCR係統大多采用高溫催化劑,反應溫度區間為315℃~400℃。該方法(fǎ)在實際應用(yòng)中的優缺(quē)點(diǎn)如(rú)下。
優點(diǎn):該法脫硝效率高,價格(gé)相對低廉,目前廣泛應用在國內外工程中(zhōng),成為電站煙氣(qì)脫硝的主流技術(shù)。
缺點:燃(rán)料中含有硫分, 燃燒過(guò)程(chéng)中可生成一定(dìng)量的SO3。添加催化劑後, 在有氧條件下, SO3 的生成(chéng)量大幅增加, 並與過量的 NH3 生成 NH4HSO4。NH4HSO4具有腐(fǔ)蝕性和粘(zhān)性, 可(kě)導致尾部煙道設備損(sǔn)壞。雖然SO3 的生成量有限, 但其造(zào)成的影響不可低估。另外,催化劑中毒現象也不容忽視。
鍋爐(lú)企業的脫硫脫硝技術應用
鍋爐企業的脫硫脫硝技術,在國內現(xiàn)有鍋爐生(shēng)產廠家(jiā)中多以煤或煤氣作為燃燒(shāo)介質,對於燃煤鍋爐,國內應用(yòng)最成熟的工藝(yì)是FGD法(利用吸收劑或吸附劑去除(chú)煙氣中的二氧化硫)脫硫技術,脫硝則(zé)以選擇性催化還原法SCR技術為主。
FGD法技術對比
SCR法脫硝技術是世界上(shàng)最主流的(de)去除NOx的方(fāng)法,這種方法可以在現有的FGD工藝下加入脫硝裝置,在含氧氣氛下,還原(yuán)劑有限與(yǔ)廢(fèi)氣中NO反應的催(cuī)化過(guò)程稱為選擇性催化還原(yuán),合適的催化(huà)劑和還原劑應具有特(tè)點如下:
1)還原(yuán)劑應具有高的反(fǎn)應性。
2)還原(yuán)劑可選擇性的與NOx反應(yīng),而不與煙氣中大量存在的氧化性物質反應。
3)還原劑必須價(jià)格低廉,以使脫除過程的低成本運作。
4)催化劑應大大降低NOx還原溫度。
5)催化(huà)劑應具有高的催化活性,以(yǐ)利(lì)於煙氣中低濃度NOx的有效還原。
6)催化(huà)劑選擇性的與還原劑與(yǔ)NOx的反應形成(chéng)N2,而對還原劑與煙氣中其他(tā)氧(yǎng)化性(xìng)物質的反應表現惰性。
7)催化劑應(yīng)具有結構(gòu)穩定。
8)催化劑不收煙氣其他(tā)祖墳的毒化。
對(duì)於鍋爐行業(yè)來說,一定要研究同時脫硫(liú)脫硝技術,目前國(guó)內多為單獨脫硫脫硝技術,這種方(fāng)式造成設備重複建設,能耗大,人員成本、運行成(chéng)本(běn)高,而(ér)同時脫硫脫硝技術則可以在一定程度上避免此類問題的發生(shēng)。
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