摘要:中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,推動(dòng)了火電廠的大規(guī)模建設(shè),同時(shí)也對(duì)周邊的環(huán)境產(chǎn)生了較大的影響。對(duì)火電廠產(chǎn)生的煙氣進(jìn)行脫硫和脫硝處理在火電廠的建設(shè)和運(yùn)行中顯得非常重要。論文簡(jiǎn)要分析和討論了火電廠煙氣脫硫脫硝技術(shù)。
1 引言
火電廠在生產(chǎn)過(guò)程中,鍋爐燃燒產(chǎn)生的煙氣含二氧化硫、氮氧化物和粉塵等污染物,對(duì)周邊環(huán)境和人體健康產(chǎn)生了很大的影響。傳統(tǒng)的燃煤電廠脫硫和脫硝技術(shù)主要是降低煙氣中二氧化硫、氮氧化物含量,雖然燃煤電廠煙氣處理在一定程度上取得了很好的效果,但這種脫硫和脫硝技術(shù)的處理量大且工藝相對(duì)復(fù)雜,造成成本高,管理難度較大,不僅增加了燃煤電廠的運(yùn)行成本,也增加了員工的工作量。
2 脫硫和脫硝技術(shù)
2.1 SNRB 工藝
SNRB工藝廣泛用于火力發(fā)電廠的煙氣脫硫和脫硝。該工藝主要采用一體式噴霧袋過(guò)濾器,整合了脫硝、除塵、脫硫功能。火力發(fā)電廠生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的所有煙氣都可以噴灑煙氣脫硫劑,如鈣和鈉粉塵在包裝前被除去,并通過(guò)袋外的過(guò)濾通道排出。另外,通過(guò)將氨注入過(guò)濾通道,可以實(shí)現(xiàn)NOx分離。將適量的氨氣噴入通道中,然后將合適的選擇性催化還原劑放入袋中,進(jìn)行脫硫和脫硝。此外,在適當(dāng)?shù)那闆r下,利用煙氣凈化過(guò)程去除氮氧化物和其他有害物質(zhì),脫硫和脫硝效率可以達(dá)到90%以上[1]。
此外,由于在NOx煙氣凈化的過(guò)程中,火電廠生產(chǎn)排放的氮和氧有害物質(zhì)和城市汽車尾氣、工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的氮和氧有害物質(zhì)可以集中在一個(gè)裝置中進(jìn)行分離,可以大大降低火力發(fā)電廠的脫硫和脫硝成本。同時(shí),由于該技術(shù)使用選擇性催化劑,在脫硫和脫硝過(guò)程中,硫化銨的催化劑造成堵塞、磨損和中毒的情況大大減少。
2.2 活性焦炭
活性焦炭技術(shù)主要是指在脫硫脫硝設(shè)備中,硫和硝酸的分離是通過(guò)活性焦炭的吸附進(jìn)行的,使硫和硝酸等有害物質(zhì)在催化劑的作用下轉(zhuǎn)化為可吸附的硫酸和硝酸。然而,由于活化焦炭脫硫脫硝設(shè)備成本和操作要求高,具有再生條件溫度要求高和反應(yīng)速度慢等缺點(diǎn),難以大規(guī)模應(yīng)用。另外,從煙道氣中除去的SO2還需經(jīng)過(guò)加工后送到第二脫硫和脫硝裝置進(jìn)行處理。在活性炭的作用下,催化劑在第二層裝置中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生N2。同時(shí),含有硫酸和硝酸的活性焦炭材料在350℃下再生,高溫釋放出更高濃度的SO2。因此,與SNRB煙氣凈化工藝相比,活性焦炭技術(shù)的脫硫和脫硝效率可達(dá)95%,是煙氣脫硫脫硝工藝中較為先進(jìn)的技術(shù)。對(duì)于鋼鐵公司而言,活性焦炭可以直接應(yīng)用于處理尾部燒結(jié)的煙氣。焦炭的獨(dú)立生產(chǎn)和銷售消除了固相吸附劑的采購(gòu)、運(yùn)輸和儲(chǔ)存問(wèn)題,大大降低了運(yùn)營(yíng)和投資成本。固相吸附劑向活性炭的轉(zhuǎn)化無(wú)疑有利于該方法在燒結(jié)煙氣處理中的應(yīng)用。
3 脫硫脫硝技術(shù)應(yīng)用
降低火電廠煙氣中的二氧化硫、氮氧化物等有害物質(zhì)含量,可以大大改善周邊環(huán)境,提高火電廠的生產(chǎn)效率,降低工業(yè)生產(chǎn)成本。
3.1 濕法脫硫脫硝工藝
3.1.1 NaOH
該技術(shù)首先將煙道氣送至SCR單元,并與SCR 單元中的催化劑反應(yīng)以將N0 轉(zhuǎn)化為N2。然后將煙道氣送至轉(zhuǎn)爐,在煙道氣中產(chǎn)生SO2。這些組分在催化劑的作用下轉(zhuǎn)化為SO2,并轉(zhuǎn)移到冷凝器中進(jìn)行過(guò)濾和冷凝。冷凝水與硫酸混合形成濃硫酸,可以進(jìn)行出售。在生產(chǎn)過(guò)程中,除了消耗一定量的氨氣外,該技術(shù)不消耗任何物質(zhì),因此在生產(chǎn)過(guò)程中不會(huì)造成二次污染,脫硫和脫硝效率可達(dá)95%以上。該方法操作簡(jiǎn)單,易于維護(hù)和管理,操作安全穩(wěn)定。但是,由于操作技術(shù)成本高,過(guò)濾后產(chǎn)生的濃硫酸難以銷售和儲(chǔ)存,因此該方法的應(yīng)用不是很廣泛。
3.1.2 氯酸氧化
該方法主要適用于完全氧化的二氧化硫和氮氧化物。通過(guò)噴灑氯酸、強(qiáng)氧化劑進(jìn)行脫硫脫硝。首先,將大量的氯酸氧化溶劑注入煙氣脫硫脫硝裝置中,氯酸可以將煙氣中的二氧化硫和氮氧化物組分完全轉(zhuǎn)化,從而凈化煙氣中的硫和硝酸鹽物質(zhì)。此外,該方法的最大優(yōu)點(diǎn)是硫酸和硝酸鹽的組分可以在同一設(shè)備中同時(shí)進(jìn)行。此外,硫和硝酸鹽的去除率更高,因?yàn)樵撨^(guò)程分兩個(gè)步驟進(jìn)行,即堿性吸收裝置和氧化吸收裝置。同時(shí),該技術(shù)適用于去除氧化劑組合物,其可以除去煙道氣中的有害的金屬元素和痕量元素。此外,在氯酸氧化技術(shù)的處理過(guò)程中,所用的氧化還原技術(shù)不含任何其他化學(xué)成分,可避免催化劑中毒情況的發(fā)生。同時(shí),氧化劑也可以將活性成分保留在物質(zhì)中。此外,由于氯化氧化技術(shù)的廣泛適應(yīng)性不會(huì)過(guò)多地制造煙霧。因此,通常使用氯酸氧化技術(shù)進(jìn)行煙氣脫硫和脫硝。
3.1.3 綜合吸收法
濕法綜合吸收法主要是在原有的濕法脫硫脫硝工藝的基礎(chǔ)上,在設(shè)備中加入一些金屬化合物,加入化合物后可以快速對(duì)煙氣進(jìn)行處理,不形成新化合物。除了氧化吸收作用外,該方法還具有很高的脫硫效率和脫硝效率通常高達(dá)98%和80%。然而,考慮到上述氧化劑的高成本和安全性,在研發(fā)出廉價(jià)的氧化劑之前難以廣泛地推廣該方法。運(yùn)用該技術(shù)可以吸收氮氧化物,快速實(shí)現(xiàn)煙氣脫硫和脫硝的目的。然而,金屬化合物難以回收,因此濕法合成吸收技術(shù)需要進(jìn)一步改進(jìn)和完善。
3.2 輻射技術(shù)
高能輻射法就是通過(guò)對(duì)煙氣中有害物質(zhì)進(jìn)行輻射進(jìn)行脫硫脫硝。高能輻射方法一般分為電子輻照法和脈沖電暈等離子體法。電子輻照法是指高能電子產(chǎn)生等離子體的工藝,是去除工業(yè)煙氣中NOX 的有效方法之一,等離子將這些有害物質(zhì)氧化成氣態(tài)化合物,如煙霧。超氧化后,有害物質(zhì)與外部水蒸氣反應(yīng)形成霧化硝酸。同時(shí),在硫酸與硝酸銨、硫酸銨和硝酸銨發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后,產(chǎn)生了噴霧氨及其他物質(zhì)。經(jīng)過(guò)煙氣凈化后,高能輻射的應(yīng)用更加方便,成本更低,已廣泛應(yīng)用于燃煤電廠。該脫硫脫硝工藝的脫硫率可達(dá)90%以上,脫硝率可達(dá)20%。同時(shí),該技術(shù)在生產(chǎn)過(guò)程中不產(chǎn)生廢水和二次污染,這是現(xiàn)階段使用最廣泛的脫硫和脫硝技術(shù)。脈沖電暈等離子體技術(shù)主要采用脈沖大電流對(duì)煙氣進(jìn)行脫硫脫硝。然而,由于高能量消耗和與電子照射方法的反應(yīng)機(jī)理相同,通常不使用該方法。
3.3 干法煙氣技術(shù)
將固體流態(tài)化技術(shù)引入煙氣循環(huán)流化床技術(shù),是近年來(lái)煙氣脫硫脫硝領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)?;驹硎鞘褂檬焓易鳛槲談?,對(duì)于煙氣中含有的二氧化硫,噴入爐膛的CaCO3 高溫煅燒分解成CaO,與煙氣中的SO2 發(fā)生反應(yīng),生成硫酸鈣;采用電子束照射或活性炭吸附使SO2 轉(zhuǎn)化生成硫酸銨或硫酸。
氣體、液體與固體催化劑三相,同時(shí)水被吸收并蒸發(fā),最后將脫硫產(chǎn)物進(jìn)行干燥。在細(xì)粉分離器收集灰塵后,大多數(shù)固體顆粒返回到流化床循環(huán)。高活性抗氧化劑(液體反硝化添加劑水或濕固體反硝化添加劑作為吸收劑,混合并噴入Ca(OH)2床),Ca 無(wú)NOX 和氮吸收(OH)2 三相達(dá)到反硝化反應(yīng)的目的,實(shí)現(xiàn)二氧化硫和氮氧化物的全面清除。與傳統(tǒng)的石灰石—石膏脫硫裝置相,干法煙氣技術(shù)具有系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單,工程投資少,運(yùn)行成本低,占地面積小的特點(diǎn)。它具有吸附劑回收率高,氣固接觸時(shí)間長(zhǎng),控制靈活,無(wú)廢水產(chǎn)生的優(yōu)點(diǎn)。然而,干法煙氣技術(shù)的最大缺點(diǎn)是脫硫副產(chǎn)物難以被使用,脫硫效率僅為約90%。很難達(dá)到濕法脫硫的效率,這給該技術(shù)的推廣應(yīng)用帶來(lái)了一些困難。
4 結(jié)語(yǔ)
火力發(fā)電廠煙氣的脫硫和脫硝可以大大改善空氣質(zhì)量。在煙氣處理中,應(yīng)綜合采用各種處理技術(shù),提高火電廠煙氣脫硫脫硝效率,提高火電廠的生產(chǎn)和運(yùn)行效率,降低運(yùn)行成本。