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[摘 要]环境污染和能源利用问题已经严重威胁人类赖以生存的环境和人类自身的健康。目前世界上绝大多数火电厂都以动力煤作为燃料,而SO:和NO,的污染90%来自煤的燃烧。发电机组燃烧产物中污染物对生态环境的污染日益受到人们的密切关注。
[关键词]燃煤电厂;烟气;脱硫;脱销;工艺
中图分类号:X701 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2019)03-0032-01
引言
燃煤电厂在工作的过程中会产生大量的烟气,烟气进入大气会产生非常严重的后果,不仅危害自然环境,更会给人们的生命健康带来危害,因此采取有效的措施,治理燃煤电厂烟气是一项非常紧迫且重要的任务。
1治理燃煤电厂烟气的策略
更新烟气治理技术,燃煤电厂若想从根源上解决烟气问题,必须要不断提升烟气治理技术,引进先进的技术,将烟气中含有的有害物质消除,才能减少环境污染。因此,燃煤电厂应该及时更新废气治理技术,加大废气治理技术的资金投入,对传统技术进行完善,将废气治理技术和洁净煤技术结合在一起,改善电气污染现状。
2工艺流程
焦炉烟气先经过臭氧氧化,烟气温度小于150℃,然后进入脱硫塔,烟气中的SO2和NOx溶解在水里分别生成H2SO3和HNO2。有机催化剂捕捉以上两种不稳定物质后形成稳定的络合物L·H2SO3和L·HNO2,并促使它们被持续氧化成H2SO4和HNO3,催化剂随即与之分离。生成的H2SO4和HNO3很容易被碱性溶液吸收,这样就在一个吸在臭氧氧化时,要求烟气温度小于150℃,所以需要对原烟气进行喷水降温。脱硫可以用任何碱液作为吸收剂,该工艺采用氨水做吸收剂。洗涤后的烟气通过填料层、二级除雾器除去水滴后,回送至焦炉烟囱直接排放至大气。脱硫后的主要副产物为硫酸铵,脱硝后的主要副产物为硝酸铵。当吸收塔内脱硫脱硝后的组合溶液中化肥浓度达到30%左右时,由泵排出组合溶液至分离设备,将催化剂、灰尘和组合溶液分离。分离后的催化剂返回吸收塔循环使用,灰渣脱水后外排,而组合溶液进入换热器升温,然后由干燥机结晶,成为合格的硫酸铵和硝酸铵化肥。
3燃煤锅炉脱硫脱硝工艺
3.1 CuO吸附法
CuO吸附法早在1980年代便开始了研究,该法主要利用一CuO-SiO2和CuO-Al2O3为主的吸附剂进行SO2和NOX的去除。其基本原理主要分为两部分:在300℃~450℃的温度范围内,CuO与烟气中的SO2和O2反应生成CuSO4;而NH3在CuSO4和CuO的还原下,作为催化剂将NOX还原为N2。其脱硫脱硝总反应式如下:
SO2+1/2O2+CuO→CuSO4;
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O
其流程可理解为:首先烟气经过除尘之后,通入适量的NH3,烟气由底部进入吸收塔,吸收塔中的SO2与附着在塔内的CuO吸收剂发生反应后生成CuSO4,而后在CuO的作用下,NOX發生氧化还原反应被NH3还原生成N2,从而完成脱硫脱硝的任务。CuO吸附法如今已有90%~95%的脱硫率和脱硝率。该工艺可循环利用,其副产物可回收,不存在二次污染,降低了处理成本,适用于各类燃煤电厂。
3.2 SNRB技术
SNRB技术是将脱硫脱销与除尘作业结合为一体的系统性烟气处理工艺,它是基于布袋除尘工艺的特点,并结合脱硫脱销技术形成的综合性技术。实际处理中是对布袋除尘器前端加装钙基吸收剂喷雾区,使其在除尘作业中完成对烟气SO2的脱除处理。同时,在除尘器后端加装氮气喷雾区,同样达到在除尘作业中对烟气NOX的相应处理。并且吸收剂因与烟气的接触时间较短,催化剂的反应还原率较低使得催化剂能够循环与长期使用。虽然SNRB技术相比其他脱硫脱销技术具备除尘的额外功用,但其工艺在持续利用方面还存在一定的局限,目前还不能在火电厂燃煤锅炉的烟气染污处理工作中大范围开展与推广。
3.3 SNOX技术
SNOX技术是基于两类催化剂相互结合反应实现对污染物脱除处理的工艺,该技术在运用时会先将燃煤锅炉烟气加热至370℃,与氨气反应产生氮气与水,进而对SO2进行脱除处理,同时以催化剂催化空气中剩余的氨气与细颗粒物,实现对NOX的处理。此外通过反应后烟气的冷却作用,将其所含SO2与水结合生成H2SO4,并通过冷凝后浓硫酸的收集方法,达到对SO2的彻底处理。不同于其他同时脱硫脱硝工艺,SNOX技术对SO2和NOX的脱除处理是分开独立进行的,因其针对性处置的特点脱除效果要更彻底并且简化了处理系统。但其技术也存在能耗成本大与处理设备投资、维护费用高的缺陷。
4烟气脱硝技术
小吨位的链条锅炉,普遍存在的问题就是烟气含氧量高,特别是烧烧停停,不满负荷运行的锅炉,便是雪上加霜超低达标排放,有一定的难度,根据我个人通过锅炉运行中,总结的经验,与各位这方面的专家、技术人员,共同探讨一下,锅炉达标排放的方法和工艺。
根据我单位锅炉运行的实际情况,不能满负荷运行,根据专家建议,我们选用了多管除尘器+布袋除尘器+湿电模式,可使粉尘达到8mg/nm3以下,甚至更低。
脱硫:采用NaoH单碱法(根据场地只能用这种方法)脱硫塔内设置不少于4层喷淋层,喷嘴覆盖率不少于25%,设置两层除雾器在正常情况下,能是硫含量在40mg/nm3以下,甚至更低。
脱硝:采用炉SCR+烟气再循环能够是烟气,含氮氧化物的含量在180mg/nm3以下甚至更低。
加装的低氮燃烧再循环,管道的烟气量不高于,总烟气量的15%烟气量。实现部分烟气再循环,进行低氮燃烧,再循环管道是从引风机的出风口,引到鼓风机的出风口,这样能够让一部分含氧量的烟气再循环到锅炉,炉膛内,进行燃烧助燃。从而降低了烟气的含氧量,也提高了锅炉的进风温度,在降低含氧量的同时,也降低了氮氧化物,也提高了锅炉的热效率。
满负荷运行,降低氧含量燃烧法就是要求炉堂内全是火,炉排煤层平整,避免出现空洞、漏风、煤要用一定的湿度,煤太干会造成煤层高低不平,出现漏风,造成含氧量增高,这种燃烧法会造成氮氧化物高、硫份高、用药量相对增加的情况。这种燃烧法适合满负荷运行。基本不停炉的锅炉。
低负荷燃烧法,适合不满负荷运行,烧烧停停的锅炉,在保障用汽量的情况下,降低炉排,引风机,鼓风机的转速和电机频率。如果不是变频,也可调小引风机,和鼓风机的风门,这样会使含氧量升高,但是氮氧化物nox降低;也就是低负荷燃烧,产不了那么多的氮氧化物和硫。
以上方法,只做为参考,在锅炉进行中,还要根据自己单位锅炉进行负荷情况,使炉工的经验,调节好,鼓引风机的风量和炉排的速度、煤层的厚度、煤的含水量、烟气的含氧量。控制煤的含硫量,和氮氧化物的含量,还要随时调节脱硝剂的用量,和炉排的快慢速度,确保达标排放。
结束语
燃煤锅炉的运转质量对火电厂的发电效率与周围环境生态发展起着重要的影响,因此对同时脱硫脱硝技术进行工序性研究与分析,找出最适宜当前燃煤锅炉的脱除技术就是保障社会供电稳定与保护自然环境的关键策略与途径。
近些年来随着科学的不断发展和创新,越来越多的先进技术已经被研发,投入生产。同时,需要了解到目前大部分技术还停在实验室阶段,再加上成本等因素,这一系列的因素直接导致烟气脱硫脱硝一体化技术在市面上推广的计划流产。不过未来开发能在较低温度下工作同时比较经济的新型脱硫脱硝一体化工艺催化剂是SO2、NOX污染防控的发展趋势,届时势必会推动全世界热电厂烟气脱硫脱硝技术的变革,这将会对我国的治理大气污染有不可估量的作用。
参考文献
[1]李一安.燃煤电厂脱硫工艺及工艺选择要素分析[J].资源节约与环保.2015(01)
[关键词]燃煤电厂;烟气;脱硫;脱销;工艺
中图分类号:X701 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2019)03-0032-01
引言
燃煤电厂在工作的过程中会产生大量的烟气,烟气进入大气会产生非常严重的后果,不仅危害自然环境,更会给人们的生命健康带来危害,因此采取有效的措施,治理燃煤电厂烟气是一项非常紧迫且重要的任务。
1治理燃煤电厂烟气的策略
更新烟气治理技术,燃煤电厂若想从根源上解决烟气问题,必须要不断提升烟气治理技术,引进先进的技术,将烟气中含有的有害物质消除,才能减少环境污染。因此,燃煤电厂应该及时更新废气治理技术,加大废气治理技术的资金投入,对传统技术进行完善,将废气治理技术和洁净煤技术结合在一起,改善电气污染现状。
2工艺流程
焦炉烟气先经过臭氧氧化,烟气温度小于150℃,然后进入脱硫塔,烟气中的SO2和NOx溶解在水里分别生成H2SO3和HNO2。有机催化剂捕捉以上两种不稳定物质后形成稳定的络合物L·H2SO3和L·HNO2,并促使它们被持续氧化成H2SO4和HNO3,催化剂随即与之分离。生成的H2SO4和HNO3很容易被碱性溶液吸收,这样就在一个吸在臭氧氧化时,要求烟气温度小于150℃,所以需要对原烟气进行喷水降温。脱硫可以用任何碱液作为吸收剂,该工艺采用氨水做吸收剂。洗涤后的烟气通过填料层、二级除雾器除去水滴后,回送至焦炉烟囱直接排放至大气。脱硫后的主要副产物为硫酸铵,脱硝后的主要副产物为硝酸铵。当吸收塔内脱硫脱硝后的组合溶液中化肥浓度达到30%左右时,由泵排出组合溶液至分离设备,将催化剂、灰尘和组合溶液分离。分离后的催化剂返回吸收塔循环使用,灰渣脱水后外排,而组合溶液进入换热器升温,然后由干燥机结晶,成为合格的硫酸铵和硝酸铵化肥。
3燃煤锅炉脱硫脱硝工艺
3.1 CuO吸附法
CuO吸附法早在1980年代便开始了研究,该法主要利用一CuO-SiO2和CuO-Al2O3为主的吸附剂进行SO2和NOX的去除。其基本原理主要分为两部分:在300℃~450℃的温度范围内,CuO与烟气中的SO2和O2反应生成CuSO4;而NH3在CuSO4和CuO的还原下,作为催化剂将NOX还原为N2。其脱硫脱硝总反应式如下:
SO2+1/2O2+CuO→CuSO4;
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O
其流程可理解为:首先烟气经过除尘之后,通入适量的NH3,烟气由底部进入吸收塔,吸收塔中的SO2与附着在塔内的CuO吸收剂发生反应后生成CuSO4,而后在CuO的作用下,NOX發生氧化还原反应被NH3还原生成N2,从而完成脱硫脱硝的任务。CuO吸附法如今已有90%~95%的脱硫率和脱硝率。该工艺可循环利用,其副产物可回收,不存在二次污染,降低了处理成本,适用于各类燃煤电厂。
3.2 SNRB技术
SNRB技术是将脱硫脱销与除尘作业结合为一体的系统性烟气处理工艺,它是基于布袋除尘工艺的特点,并结合脱硫脱销技术形成的综合性技术。实际处理中是对布袋除尘器前端加装钙基吸收剂喷雾区,使其在除尘作业中完成对烟气SO2的脱除处理。同时,在除尘器后端加装氮气喷雾区,同样达到在除尘作业中对烟气NOX的相应处理。并且吸收剂因与烟气的接触时间较短,催化剂的反应还原率较低使得催化剂能够循环与长期使用。虽然SNRB技术相比其他脱硫脱销技术具备除尘的额外功用,但其工艺在持续利用方面还存在一定的局限,目前还不能在火电厂燃煤锅炉的烟气染污处理工作中大范围开展与推广。
3.3 SNOX技术
SNOX技术是基于两类催化剂相互结合反应实现对污染物脱除处理的工艺,该技术在运用时会先将燃煤锅炉烟气加热至370℃,与氨气反应产生氮气与水,进而对SO2进行脱除处理,同时以催化剂催化空气中剩余的氨气与细颗粒物,实现对NOX的处理。此外通过反应后烟气的冷却作用,将其所含SO2与水结合生成H2SO4,并通过冷凝后浓硫酸的收集方法,达到对SO2的彻底处理。不同于其他同时脱硫脱硝工艺,SNOX技术对SO2和NOX的脱除处理是分开独立进行的,因其针对性处置的特点脱除效果要更彻底并且简化了处理系统。但其技术也存在能耗成本大与处理设备投资、维护费用高的缺陷。
4烟气脱硝技术
小吨位的链条锅炉,普遍存在的问题就是烟气含氧量高,特别是烧烧停停,不满负荷运行的锅炉,便是雪上加霜超低达标排放,有一定的难度,根据我个人通过锅炉运行中,总结的经验,与各位这方面的专家、技术人员,共同探讨一下,锅炉达标排放的方法和工艺。
根据我单位锅炉运行的实际情况,不能满负荷运行,根据专家建议,我们选用了多管除尘器+布袋除尘器+湿电模式,可使粉尘达到8mg/nm3以下,甚至更低。
脱硫:采用NaoH单碱法(根据场地只能用这种方法)脱硫塔内设置不少于4层喷淋层,喷嘴覆盖率不少于25%,设置两层除雾器在正常情况下,能是硫含量在40mg/nm3以下,甚至更低。
脱硝:采用炉SCR+烟气再循环能够是烟气,含氮氧化物的含量在180mg/nm3以下甚至更低。
加装的低氮燃烧再循环,管道的烟气量不高于,总烟气量的15%烟气量。实现部分烟气再循环,进行低氮燃烧,再循环管道是从引风机的出风口,引到鼓风机的出风口,这样能够让一部分含氧量的烟气再循环到锅炉,炉膛内,进行燃烧助燃。从而降低了烟气的含氧量,也提高了锅炉的进风温度,在降低含氧量的同时,也降低了氮氧化物,也提高了锅炉的热效率。
满负荷运行,降低氧含量燃烧法就是要求炉堂内全是火,炉排煤层平整,避免出现空洞、漏风、煤要用一定的湿度,煤太干会造成煤层高低不平,出现漏风,造成含氧量增高,这种燃烧法会造成氮氧化物高、硫份高、用药量相对增加的情况。这种燃烧法适合满负荷运行。基本不停炉的锅炉。
低负荷燃烧法,适合不满负荷运行,烧烧停停的锅炉,在保障用汽量的情况下,降低炉排,引风机,鼓风机的转速和电机频率。如果不是变频,也可调小引风机,和鼓风机的风门,这样会使含氧量升高,但是氮氧化物nox降低;也就是低负荷燃烧,产不了那么多的氮氧化物和硫。
以上方法,只做为参考,在锅炉进行中,还要根据自己单位锅炉进行负荷情况,使炉工的经验,调节好,鼓引风机的风量和炉排的速度、煤层的厚度、煤的含水量、烟气的含氧量。控制煤的含硫量,和氮氧化物的含量,还要随时调节脱硝剂的用量,和炉排的快慢速度,确保达标排放。
结束语
燃煤锅炉的运转质量对火电厂的发电效率与周围环境生态发展起着重要的影响,因此对同时脱硫脱硝技术进行工序性研究与分析,找出最适宜当前燃煤锅炉的脱除技术就是保障社会供电稳定与保护自然环境的关键策略与途径。
近些年来随着科学的不断发展和创新,越来越多的先进技术已经被研发,投入生产。同时,需要了解到目前大部分技术还停在实验室阶段,再加上成本等因素,这一系列的因素直接导致烟气脱硫脱硝一体化技术在市面上推广的计划流产。不过未来开发能在较低温度下工作同时比较经济的新型脱硫脱硝一体化工艺催化剂是SO2、NOX污染防控的发展趋势,届时势必会推动全世界热电厂烟气脱硫脱硝技术的变革,这将会对我国的治理大气污染有不可估量的作用。
参考文献
[1]李一安.燃煤电厂脱硫工艺及工艺选择要素分析[J].资源节约与环保.2015(01)