燃煤电厂烟气脱硫脱硝一体化应用研究

燃煤电厂烟气脱硫脱硝一体化应用研究

李嘉祥

山西漳山发电有限责任公司 山西长治 046021

摘要：燃煤电厂中烟气脱硫脱硝一体化技术工作的基本原则是在控制二氧化硫、氮氧化物的形成和释放过程中进行空气中污染物的控制，从而再适应空气自身可调节范围内的烟气质量，避免更为严重的空气污染现象。因此，烟气脱硫脱硝一体化技术可以在工厂的燃煤烧场地进行技术的探究工作。结合目前的技术研究而言，脱硝工艺相对比较成熟，可以通过氧化还原脱硝技术以及吸附技术相结合，通过化学反应来减少烟道中的燃烧有害气体。但是，对于烟气脱硫脱硝一体化技术是一项具有综合性和复杂性的技术，目前的发展而言并不是很成熟，其进一步发展需要在原本的脱硝技术、脱硫技术等技术上进行深入的分析和实验总结工作。鉴于此，文章结合笔者多年工作经验，对燃煤电厂烟气脱硫脱硝一体化应用研究提出了一些建议，仅供参考。

关键词：燃煤电厂烟气；脱硫脱硝一体化应用；研究

引言

随着国家新的环保法律法规的实施，对环保要求日益严格，为满足环保达标排放要求，必须对已建燃煤电厂烟气脱硫脱硝一体化进行改造或更换，同时新建烟气脱硫、脱硝装置。一般企业实施脱硝改造时，应尽可能利用现有脱硫设施，比如增加臭氧氧化工艺，再利用脱硫剂吸收氮氧化物。在方案选择时，传统的湿法脱硫工艺(石灰石－石膏法、氧化镁法、氨法等)在净化效率和运行成本上有着显著优势，但协同脱硝产生的含硝酸盐废水难以处置，且国家对烧结机头烟气颗粒物排放浓度日趋严格，湿法工艺只能投资建设湿式静电除尘器净化颗粒物，建设和运行成本显著上升。

1、燃煤电厂烟气脱硫脱硝一体化应用的意义

目前，我国的国民经济正处在高速发展并持续增长的阶段，而其中工业发展也是我国经济发展的重要依托，为了实现经济的大跨度发展，国内的工业长期保持在高负荷的生产状态，正因为如此，造成酸雨的主要污染物SO₂和NO_x也在逐年增加。钢铁生产在国民经济中具有重要作用，同时产生的大气污染物也较为严重。钢铁行业作为我国重工业的“排放大户”自然也是治理的重点之一，其SO₂和NO_x的排放量高达全国总排放量的8%，而烧结工序产生的SO₂和NO_x又各占钢铁行业生产过程中总排放量的60%与50%。因此，为实现钢铁企业的绿色可持续发展，深入研究烧结烟气的脱硫脱硝的联合治理技术具有更实际的意义。在燃煤生产过程中，烧结工序主要是为高炉冶炼生产提供必需的烧结矿，其主要的生产过程就是将不同种类的含铁的原料矿粉，按照适当比例混合加入焦粉、煤粉作为燃料并配合加入氧化钙作为熔剂，将调整到一定湿度的混合料均匀的布在烧结设备上在高温状态下发生理化变化，烧结成块。整个生产过程普遍采用带式抽风烧结机进行烧结矿的生产，而烧结烟气主要是指烧结机在生产过程由风箱抽出并由烟囱所排放的废气，由于这部分废气在高温且复杂的物理化学过程中产生，因此其含有大量的SO₂、NO_x、氯化物、氟化物、二噁英、重金属等污染物和粉尘，烧结烟气主要具有以下几种特征:（1）烧结生产过程中为了提高料层的透气性会在混匀料中加入适当比例的水，正因为如此其烟气（2）由于其污染物的浓度也会随着原料矿粉及燃料的配比而发生变化，以SO2为例，其排放一般约在500～1500mg/Nm3之间，有的可以达到3000～5000mg/Nm3。中含湿量较高，一般为10%～13%。

2、燃煤电厂烟气特点

煤炭发电依然是现阶段的主要发电技术，其发电技术成熟、相对电力输出比较稳定，但是其燃煤过程中会产生大量的热量、二氧化硫、氮氧化物等污染物，各种尘埃等也会随之进入到空气之中。例如，其中的氯离子、氟元素等不经过处理直接排放到空气中就会造成严重的空气污染，并且对于人们的健康产生影响。上世纪的八大公害事件中伦敦烟雾的一部分成因就在于燃煤发电的废气，事实已经在告诫人们务必对于燃煤电厂的烟气进行必要的处理。另外，不同类型的煤和燃煤的锅炉所产生的烟气状态并不相同，各种燃烧气体的质量和成分也并不相同，这也就增加了烟气处理的难度，对于烟气脱硫脱硝一体化技术也提出了较高的要求。我国目前的生产状态而言，大气中排放的烟气会随着时间的积累形成烟雾和酸雨等，其排放的温度在1200摄氏度以上，总量大，对于生态环境有着严重的影响。

3、燃煤电厂烟气脱硫脱硝一体化应用研究

3.1半干法脱硫脱硝一体化的工艺研究

它通过喷射吸收剂吸收SO₂和NOX达到脱硫脱硝的目的，同时利用空气的热量带走吸收液中的水分而不产生废液。利用喷动床在脱硫脱硝方面进行了较深入的研究，喷动床内加入刚玉球或负离子球等颗粒，热烟气使粒子处于喷动状态，当床内喷动稳定后，吸收剂由喷嘴喷出，液滴呈雾状喷洒在喷动粒子上，与SO₂和NOx气体进行反应，由于加入颗粒，增大了反应接触面积，提高了脱硫脱硝效率，反应后的产物在粒子的碰撞中脱落，被热烟气带出喷动床。研究的吸收剂有石灰、粉煤灰和尿素，脱硫率能够达到80%以上，脱硝率能够达到60%以上，但是湿壁现象和操作稳定性不强还有待进一步研究。

3.2亚铁氨羧络合剂同时脱硫脱硝的性能

Fe^ⅡEDTA在亚铁氨羧络合剂中最有代表性，Fe^ⅡEDTA廉价易得且对NO的络合能力强，使得它备受人们的青睐。当Fe^ⅡEDTA浓度为10mmol/L时，NO的络合容量是它在纯水中溶解量的1000倍，大大提高了NO的溶解能力、但是烟气中残留的O₂能够将吸收液中的Fe^Ⅱ氧化成FeⅢ，而Fe^ⅢEDTA不能络合NO使吸收液失去活性，而且反应产生硫酸盐、连二硫酸盐、N－S化合物和N₂O等各种副产物，这些缺点限制了商业化的步伐。但为了解决这些问题，国内外展开了大量研究。研究了吸收液的电解法再生问题，阴极区是铁和亚铁络合剂，阳极区是电解液。通入电流后，在阴极处FeⅢ还原成Fe^Ⅱ，一定条件下可以维持90%以上的铁以Fe^Ⅱ形式存在。近几年提出的BiodeNOX工艺，即将亚铁络合剂络合与生物脱硝相结合，NO被还原成N₂，在醇的作用下FeⅢ还原成Fe^Ⅱ，该方法有广阔的应用前景。

3.3利用湿法进行脱硫脱硝

湿法脱硫主要是指利用液体等其他的物品，对二氧化硫以及氮化物进行吸收，它的主要特点是对于整个二氧化硫和氮化物的反应速度十分的快，并且它的效率很高，对于它的吸收率十分的高，但这种方法会对管道有一定的腐蚀性，长期使用该方法会对管道带来严重的腐蚀，排放之后就污染，环境运输过程当中的成本也十分高。氧化法。通过氧化法进行脱硫脱硝，可以使用湿式洗涤系统同时除去设备中的二氧化硫和氮化物。该方法使用两个吸收塔，氧化吸收塔和碱性吸收塔。这种方法在能够有效的去除二氧化硫和氮化物的基础上，还可以很好的去除一些重金属。石灰石溶液用作吸附剂以中和废气中的二氧化硫以满足排放标准。该脱硫脱硝方法是目前最成熟的方法，石灰石成本低，使用率高，适用范围广。然而，该方法在早期阶段投入较大，操作步骤较多，对工作人员提出了很高的要求，设备易受腐蚀损坏。

3.4传统法脱硫脱硝

①喷雾干燥法。喷雾干燥方法使用石灰水作为吸收剂，并且将生活水平撒在物质上发生反应，除此之外它还可以吸收废气当中的水蒸气降低温度，最后以固体的方式排出废物，该方法与其它方法相比成本较低，操作很简单，对于设备的损坏小，反应物，处理方便，但是它的效率却不高。②循环流化床脱硫法。该方法主要是在循环过程当中加入石灰石，通过石灰石与二氧化硫进行反应，达到脱硫的效果，该方法操作十分的简单，投入的成本低，脱硫的效果也是非常明显，使用率很高。

3.5循环流化床脱硫+低温SCＲ脱硝

循环流化床脱硫采用生石灰粉(CaO)作为脱硫剂，经罐车运至厂区，经气力输送至料仓，之后消化后送消石灰仓，经密闭管道气力输送至脱硫塔。需要处理的烟气静电除尘器进入脱硫系统入口烟道。烟气入口装有专门设计的脱硫塔搅拌器，含有较多活性CaO组分的循环灰经加湿混合器加湿混合后，投入脱硫塔参与反应。携带脱硫剂的烟气在脱硫塔内流动，在运动过程中消石灰与水、SO₂进行系列反应，生成CaSO₃和CaSO₄等副产物。反应生成物(脱硫渣，含有部分未反应的CaO)随烟气进入布袋除尘器，经布袋除尘器捕捉后，沉积在除尘器底部的灰斗内。灰斗底部设有出料口，与脱硫塔的进料口通过加湿机相连，沉积的脱硫渣可由除尘器灰斗直接进入脱硫塔，循环利用。在脱硫塔灰斗底部设有排灰装置，失效的脱硫渣作为脱硫副产物由排灰装置输送至脱硫渣仓，定期卸料由密封罐车外运。

3.6新型脱硫脱硝工艺-催化剂脱硫脱硝一体化新技术

(1)除尘步骤:将烟气进行除尘以除去大部分粉尘，从而形成除尘烟气;(2)脱硫脱硝步骤:将干粉状的脱硫脱硝剂与除尘烟气进行混合均匀，从而形成脱硫脱硝烟气。脱硫脱硝效果检测:将新型脱硫脱硝剂及对比样品1-4所制得的脱硫脱硝剂进行脱硫脱硝效果检测，检测方法与中国专利CN106475133A所记载的活性评价方法一致，结果记录于下表中。

上述结果表明:从上述结果可以得出，相比于现有技术中仅使用氧化铜、二氧化钛，本研究在氧化铜、二氧化钛的基础上进一步添加了氧化钼和氧化钒，有效提高了材料的脱硫率和脱硝率，脱硫率可以达到96．3%，脱硝率可以达到99．1%。氧化钼、氧化钒两者同时存在时所制备得到的脱硫脱硝剂的脱硫效果和脱硝效果达到最佳。相比于现有技术中认为最佳油浴加热温度为90℃，本研究通过优化步骤S9中油浴加热温度可以显著提高浸渍效果，进而提高脱硫效果和脱硝效果，且油浴加热温度并不是越高越高，温度越高反而会适得其反，不利于浸渍效果，也不利于脱硫脱硝。

结束语

综上所述，得出以下结论：烧结烟气脱硫脱硝技术是近年来钢铁行业大气污染治理的热点和难点之一，目前已逐渐趋于成熟，但各种技术均有缺点。(1)臭氧氧化+脱硫剂协同脱硫脱硝技术投资小，操作简单，但脱硫脱硝效率略低，且运行过程中烟囱有冒黄烟现象。(2)循环流化床+SCＲ技术投资较大，操作相对复杂，但脱硫脱硝效率高，系统运行稳定，可满足超低排放标准要求。很好地解决了现有技术中脱硫率和脱硝率仍然有待提高、无法满足日益严苛的环境保护要求的技术问题。

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