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行业知识
燃煤锅炉是如何进行烟气脱白的?

消白脱水率可达90%以上,无需停机,运行成本低

烟囱口排放的有色烟羽、气溶胶、重金属混合在水雾中,呈灰白色烟雾,成为烟雾中烟雾的一部分。随着环保要求的逐步提高,我国许多省市要求清除石膏雨和有色烟羽,俗称脱白,目前常用的冷凝器加热和氟塑料方法效果不理想。燃煤锅炉烟气处理混合冷凝脱水脱白技术,颠覆了传统的脱白理论和方法,可有效解决当前脱白技术中存在的各种技术问题。

采用混合冷凝器,热交换面积一般可达表面热交换器的100倍;水雾中包裹的灰尘、脱硫硝酸盐产物、过量吸收剂、重金属等残留污染物可通过“HT“去除水网膜;通过软纤维结构去除雾霾技术,使纺织纤维能够吸收烟道中的净化产物、水气和小雾霾。

要保证更多的脱白效果,必须将烟气温度降到极致,然后脱水。只有这样才能降低烟气的饱和水量,将烟气的湿度控制在相对湿度以内,才能脱白。

目前很多单位在燃煤锅炉上使用冷热烟气热交换器,但投资成本高,烟气阻力大,设备腐蚀严重,使用寿命短,无法达到非饱和线的烟气温度。视觉上减少了白烟,但实际上污染总量并没有减少。另一个例子是热烟气混合冷烟气法,这种方法大多被国内企业采用。这种方法可以将未冷却的热烟气与即将排放的低温烟气混合,提高烟气温度,但未净化的烟气与已净化的烟气混合后,会影响排放指标,无法达到非饱和线的烟气温度,只会在视觉上减少白烟现象。如果用清洁能源燃烧加热冷烟气,运行成本会很高,一般会消耗锅炉产生热量的2%~5%。

在国内外,一些除雾装置也采用了瓦楞纸板结构。这样可以减少烟气中的少量水分,从而减少烟气中白色雾霾的排放。但烟气中水蒸气与瓦楞纸的接触附着力有限,瓦楞纸中的疏水与烟气的反复接触降低了脱水效果。在一些脱硫和脱氮过程中安装的除雾装置后,烟气净化产物和白雾仍然很多,尤其是在冬天。

传统消白技术的三大问题
目前,为了脱硫,大中型工业窑炉和火力发电厂锅炉采用化学溶液吸收、喷淋、洗涤等方式脱氮。烟气中的CO2溶解水后的碳酸、脱硫脱氮的部分产物和PM2.5.以下灰尘与雾滴混合,排入大气的烟气中水分饱和,扩散能力降低,对环境造成破坏,影响人体健康。然而,国内外传统消白技术的应用效果并不尽如人意,主要是因为传统消白技术存在三大问题。

首先,“表面冷凝器”广泛应用于烟气冷却和脱白,但换热效果太差。“表面冷凝器”脱白方法会使烟气冷却和加热,导致每平方米热交换面积对应的烟气量只能冷却零度以上;低温热交换效率极低,热交换面积大,体积大,投资大;低温“冷凝热交换”,热交换量很小,烟气达到相对湿度非常困难。

其次,人们普遍认为,在排放前必须使用加热器来提高烟气温度。这进一步提高了相对湿度的含水量。一旦进入环境低温,白烟就会立即饱和。事实上,冷凝过程中脱水量很小。

第三,脱水不采取脱水措施。由于现有传统的除白系统中没有脱水措施,只依靠冷凝水滴重力下降和烟气分离的方法,冷凝水滴大小不同,大颗粒水滴下沉与烟气分离,大部分小雾水仍漂浮在烟气中,除白效果很差。

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烟气脱白技术的节能与降本

现有的干法烟气脱白技术主要有炉内喷钙、活性炭(焦炭)吸附、离子束辐射源法、金属材料烟气脱硫法等,炉内喷吹法脱硫效率较低,一般只针对循环系统余热锅炉,钙也被引入炉内脱硫过程,但应用不广泛;烟气脱硫虽然选择其他脱硫方式,但工艺复杂,使用成本高,容易造成二次污染,因此,出现了一种新的干法烟气脱白技术。

针对烟气脱白设备湿法烟气脱白的技术缺陷,选择固定投资低、运行管理成本低、能耗低、零耗水的液相烟气脱白、烟气脱硝、低氮燃烧器技术,该方法可以摆脱目前烟气处理工艺固定投资高、运行维护费用高、废气排放量大、实际操作复杂等诸多问题。

液相烟气脱白的原理是根据风速输送系统将脱硫催化剂喷入连续的高温烟气中,使脱硫催化剂汽化,汽化烟气中的脱硫催化剂SO2发生气相反应,烟气脱硫物质被布袋除尘器收集,从而达到烟气脱硫的效果。

经过液相脱硫除尘后,干法试验分级除灰可以满足低氮燃烧器对原煤烟气污染物的需求,与上述技术特征相比,液相烟气脱白脱硝技术主要有以下优点:

1.烟气环保处理设备项目投资大幅降低:与国内目前使用的机器相比,固定投资可降低80%以上;

2.使用成本大大降低:这种方法节约了大量能耗,不需要自来水,使用成本小于技术特点;

3.大幅减少污染排放:不仅可以满足现有超低排放标准,SO2排放浓度小于35 mg/m3.NOx小于50mg/m3.而且可以减少烟气中携带的水蒸气和碳酸盐的含量,无需将水排入烟气溶液系统,大大减少了雾的形成。

烟气脱白用立式管式冷却器的壳体结构与立式冷却器相似,主要区别在于壳体的水平放置和多通道水流,卧式冷凝器不仅广泛应用于氨制冷系统,也广泛应用于氟利昂制冷系统,但其结构不同,氨卧式冷凝器的冷凝器采用光面无缝管,氟利昂卧式冷凝器的冷凝器一般采用低肋空调铜管,这是因为氟利昂的发热释放指数低,值得注意的是,有些氟利昂制冷机组一般没有储液管,只能在冷却器底部用几根排放管作为储液管。

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SCR脱硝技术

近年来,随着国家环保政策收紧、管控力度的加大,各地对于水泥工业氮氧化物(NOx)排放要求更加严苛。如何加强水泥工业大气污染物治理、保护生态环境、减少污染物排放、实现绿色发展仍是水泥工业面临的紧迫任务。
 
一、针对工业窑炉NOx减排,我国有哪些具体要求?
《工业窑炉大气污染综合治理方案》提出“完善工业炉窑大气污染综合治理管理体系,推进工业炉窑全面达标排放,实现工业行业二氧化硫、氮氧化物、颗粒物等污染物排放进一步下降。”
以火电厂为主体的煤电行业通过采用催化还原技术(SCR),已经实现全行业的超低排放。钢铁行业也是先行一步,到2025年年底,全行业力争80%以上产能完成超低排放改造,即排放烟气中颗粒物、SO2和NOx浓度分别低于10mg/m3、35mg/m3和50mg/m3。
 
二、对于超低排放水泥行业有什么具体要求吗?目前NOx减排及工程技术应用的现状如何?
我国年生产水泥熟料约为13亿吨,按NOx排放系数为1.5kg/t熟料至1.8kg/t熟料算,2020年我国水泥工业窑炉排放的NOx约为200万吨,占全国NOx总排放量的10%,也是继火电发电厂和机动车之后的第三大排放源。
目前,国内水泥工业执行的排放标准为《水泥工业大气污染物排放标准》(GB4915-2013)。一些地方还出台了更为严格的排放标准,例如,浙江省出台的地方标准要求到2025年水泥窑炉烟气NOx排放浓度小于50mg/Nm3。此外,环保部颁发的《重污染天气重点行业应急减排技术指南》则要求,水泥生产采用SNCR、SCR等技术达到超低排放,并且吨水泥熟料氨水耗量小于4kg,才能认定为A级企业,享受相应的政策支持。
我国水泥工业从2007年开始全面推广非催化还原技术(SNCR)。SNCR技术的脱硝效率可高达60%。这期间还有研究采用分级燃烧技术,即通过控制分解炉及管道中的燃烧工况,用不完全燃烧产生的CO来还原NOx。分级燃烧技术的脱硝效率约为30%。2018年开始学习引入国际上水泥窑炉烟气SCR脱硝技术。

三、SNCR技术与SCR技术都是采用氨水作为脱硝还原剂,SNCR与SCR这两种技术有什么区别呢?
SCR反应器可以布置在预热器C1级筒后,布置在余热锅炉后,或是布置在布袋收尘器后,这就产生了“高温布置”“中低温布置”和“超低温布置”几种不同的模式。目前,“高温布置”和“中低温布置”技术都已得到实际工程应用,可以认为是较为成熟的工程技术,“超低温布置”技术还在深入的研究之中。
“中低温布置”结合了“高温布置”除尘和不除尘两种形式的优点,即SCR反应器置于余热锅炉后,这样对窑炉运行及余热锅炉发电效率都没有任何影响,由于余热锅炉中烟气粉尘的自然沉降,进入到SCR反应器中的烟气粉尘浓度仅约为55g/m3,与带除尘器的“高温布置”基本相当。
 
四、中低温SCR脱硝催化剂材料技术有什么创新?
SCR脱硝技术已广泛应用于电力行业、钢铁行业等工业部门,但采用的SCR催化剂材料工作温度窗口大多高于300℃。
中低温SCR脱硝技术的核心是中低温SCR脱硝催化剂材料技术。对传统的高温催化剂材料进行改进性研究,通过添加强吸附功能材料,使催化剂材料对NH3分子和NOx分子吸附能力增加了数倍;通过添加微量过渡金属元素,使NH3分子与NOx分子反应的电子转移加速,反应速率大幅度提高;通过新的加工制备工艺,使催化剂材料的表面积和孔容增加、耐磨性能也有显著提高,最终实现了高性能中低温催化剂材料的商业化生产。
 
五、中低温SCR脱硝反应器都有哪些关键工艺设备?它们有什么作用?
脱硝反应器自带有精准喷氨系统,可以独立进行全烟气的脱硝;也可以与SNCR耦合,利用SNCR喷氨多余产生的氨逃逸进行最终的烟气脱硝。氨水由热盘管加热蒸发,不增加电耗。
脱硝反应器带有压力、浓度、烟气成分等众多在线检测分析仪表仪器,新增DCS控制系统,做到远程监控和启停,并接入全生产线集散控制系统。

 

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SNCR脱硝技术的选择

1、脱硝工艺比较:

项目

SCR

SNCR/SCR混合型

SNCR

脱硝效率

90%以上

80%

50%-70%

反应温度

320-400℃

前段:850-110℃
后段:320-400℃

850-1150℃

NH3逃逸

3-5ppm

5-10ppm

5-10ppm

还原剂

以NH3为主

可使用NH3或尿素

以尿素为主

催化剂

大量催化剂

后段加装少量催化剂

不适用催化剂

还原剂喷射位置

省煤器与SCR反应器前烟道内

炉膛中上部,炉膛出口

炉膛中上部、炉膛出口、水平烟道

SNCR适用于CFB机组,首先其炉膛出口温度一般在850——1000℃区间内,在SNCR工艺高效“温度窗”内;其次燃烧后烟气分三股分别经过分离器,在分离器内剧烈混合且停留时间超过1.5秒,为SNCR工艺提供了天然的优良反应器;最后由于CFB燃烧技术是一种低NOX燃烧技术,CFB锅炉出口NOX浓度较低,再通过SNCR工艺,可确保出口浓度达到环保要求;此外SNCR工艺投资和运行费用都低于SCR工艺,工业试验和国外运行经验均表明SNCR系统用于CFB锅炉,设计合理可达50%以上脱硝效率,氨逃逸可低于8ppm。

SNCR脱硝设备工艺图

 
2、SNCR脱硝系统还原剂的选择:
SNCR脱硝系统还原剂有液氨、氨水、尿素三种。
(1)液氨:
优点:喷入炉膛后会迅速挥发成气体,不会造成炉内受热面湿壁、腐蚀;
缺点:氨气有毒、可燃、可爆,储存的安全防护要求高,需相关消防安全部门审批才能大量储存、使用;采用液氨的SNCR相对而言系统比较复杂,初期投资费用高,运行维护费用高,管道损失大,液氨泄漏事故频繁发生,从安全方面考虑,建议不采用液氨作为还原剂; 
(2)氨水:
优点:喷射刚性、穿透力比氨气喷射高;
缺点:氨水恶臭、挥发性和腐蚀性强,有一定的操作安全要求,由于含大量的稀释水,储存、输送系统复杂; 
(3 )尿素:
采取一般的工业、农业用尿素作为还原剂,其含氮量在46%以上,其运输、储存、输送都无需特殊的安全防护措施。 
从安全、采购、投资、运行成本、系统复杂性等方面综合考虑,选用尿素作为NOX还原剂。
 
3、还原剂喷射点的选择:
SNCR法的NOx脱除效率主要取决于反应温度、NH3与NOx的化学计量比、混合程度、反应时间等,CFB锅炉的烟气温度一般在920℃以下,分离器区域烟气温度在870——900℃之间,SNCR工艺的温度控制至关重要,若温度过低,NH3的反应不完全,容易造成NH3逃逸;而温度过高,NH3则容易被氧化为NO,抵消了NH3的脱硝效果。温度过高或过低都会导致还原剂损失和NOx脱除率下降。
对于SNCR脱硝还原剂(尿素或液氨)而言,CFB锅炉均能提供合适的温度区间供还原剂与NOx发生反应,达到脱除NOx的目的。
根据目前技术人员对循环流化床锅炉的研究,SNCR最佳还原剂注射点为旋风分离器入口。根据流场计算及实测烟气在旋风分离器内平均停留时间将大致大于1S,而旋风分离器内温度基本不变化,还原剂在合适温度区间内停留时间将超过1S,超过最佳反应停留时间0.5秒,已经足够让其充分反应。
除了需要反应时间外,还需要脱硝还原剂与烟气的充分混合。CFB锅炉的旋风分离器中,气流的流场比较复杂,有分离器入口的转向和加速、主气流沿着分离器内壁的旋转、转向等。随着固相的分离,气体也贴壁旋转,旋转过程中有回流区形成、为气相的扩散和混合创造了非常好的条件。
气相在旋风分离器中的强烈混合,对喷氨脱硝反应非常有利。在CFB锅炉的旋风分离器内,还原剂与烟气将得到非常好的混合,有利于提高脱硝效率。
根据SNCR法的NOx脱除效率影响因素,从利于提高脱硝效率方面考虑,还原剂喷射点选择在为旋风分离器入口。
 
4、总结
采用SNCR脱硝技术,对锅炉效率、排烟温度、锅炉受热面以及锅炉下游设备造成腐蚀的影响均较小,不影响机组运行的安全,不需要进行针对性设备改造;SNCR脱硝技术与SCR脱硝技术相比,具有工程实施较为简单易行,投资及运行成本低,占地面积少,建设工期短。所以,可以根据不同的工况合理选择设备类型,得到最高的投入产出效益。 
 

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环保改造企业为什么需要新型的湿式静电除尘器

粉煤灰中含有二恶英、多种重金属等有害物质,其成分不易分解,长期存在于自然界,毒性大,一直是处置难题。但与此同时,粉煤灰中的钙、硅、铝、铁等无机成分可替代优质石灰石生产水泥熟料。据了解,目前国内主要的粉煤灰处理技术有水泥固化填埋、化学螯合固化填埋、烧结、熔融、酸浸/金属浸出、水泥窑系统处理。水泥固化垃圾填埋技术成本低,但重金属的浸出风险大,容量增大。虽然螯合固化填埋场的容量较小,但与节省填埋场空间相比,由于无法螯合二恶英和盐,填埋场的成本较高。此外,高温熔炼和化学处理仍处于不同的实验阶段。

相比之下,水泥窑协同处置的核心原则是熔融。水泥窑的熔化温度超过1400摄氏度,二恶英已被彻底清除。洗涤后,洗涤液蒸发形成符合工业盐标准的副产物,另一种残留物是水泥熟料。在产能过剩的背景下,水泥企业竞争加剧,水泥企业亟需转型。水泥企业可以从一个简单的排污单位变成一个城市的担保企业,为城市的绿色环境贡献自己的力量,避免粉煤灰污染,为水泥企业的环保转型提供一条有效途径。
中央环境保护监察工作不仅是一场“环境保护的政治体检”,也是一场深刻的“生态保护革命”。在此背景下,地方政府和有关部门应该更加清醒地认识到这一现实。进一步加强责任,我们应该采取中央环保核查人员的整顿和改革作为重要的政治任务,重大民生项目,和重大发展问题,加强研究和部署,并监督整改和改革为契机,全面检查,反映,并借鉴他人,认真找出工作中的突出问题和薄弱环节,密切关注项目治理,完善制度建设。
中央环境保护督察没有禁区,对环境违法行为的处罚也不例外;地方政府和有关部门要切实摒弃幻想,用“刮铁痕”的务实态度对待监督工作。我们既要注意整改,也要注意长远效果。特别是,对发现的问题的处理由上级领导部门办公室和日常检查,我们应该坚决确保我们不会放手的“三件事”:不让污染问题直到他们清楚污染问题,才放开隐患整改到位,和群众不会放手,如果他们不满意。玻璃厂、砖厂、煤矸石厂等窑炉基本配备了湿式静电除尘器。

静电除尘器是烟气脱硫过程中的关键设备。从除尘器的设计到除尘器的制造,都必须严格满足烟气脱硫系统的参数要求。在恶劣的运行条件下,更好将参数扩大到更大值。
目前,我国静电除尘器设备的生产和使用居世界前列。静电除尘器(ESP)技术在我国的环保产品中具有很高的成熟度,并主要应用于工业领域。在冶金、化工、电力等领域的生产过程中会产生一定的烟尘排放。我国火电厂除尘设备90%以上为静电除尘器设备。
随着对环境保护的重视和各行业排放标准的不断提高,我国各相关行业静电除尘器设备的采购和应用规模不断扩大。
我国作为世界上静电除尘器设备的大国,不仅在数量上,而且在技术水平上都已进入国际先进行列。静电除尘器的技术设备,从设备本身到计算机控制的高、低电压电源,以及绝缘配件,振动设备,板线等等,都是本地化的,一些产品已出口到30多个和地区。

目前,中国的重工业仍是国民经济的主导产业,静电除尘器设备已广泛应用于火力发电、钢铁、有色金属冶金、建材、化工、机械、电子等众多行业。
随着我国国民经济的持续快速增长,环境保护对国民经济的可持续发展越来越重要。在市场经济利益的驱动下,我国许多大中型环保行业越来越多地投入到静电除尘器设备的技术研发中,静电除尘器设备的应用也取得了很大的进展。对电除尘器产业的支持力度不断加大,高效电除尘器设备技术被列入“七五”重点项目。

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VOC废气治理中,rto和rco的区别在哪里?

RTO技术和RCO技术是VOCs(挥发性有机化合物)治理技术,是目前应用较广、治理效果好、运行稳定、成本较低的成熟性技术。

 

 

RTO,是指蓄热式热氧化技术,即“Regenerative Thermal Oxidizer”。

 

 

RCO,是指蓄热式催化燃烧法,英文全称为“Regenerative Catalytic Oxidation Oxidition”。

 

 

二者作用原理不尽相同。

 

 

RTO蓄热式热氧化回收热量的方式是一种新的非稳态热传递方式,原理是把有机废气加热到760℃以上,使废气中的VOC氧化分解成CO2和H2O。氧化产生的高温气体流经特制的陶瓷蓄热体,从而使陶瓷体温度升高,从而“蓄热”,此蓄热用于预热后续进入的有机废气,节省废气升温的燃料消耗。RTO技术适用于处理中低浓度(100-3500mg/m3)废气,分解效率较高,一般为95%-99%。

 

 

RCO蓄热式催化燃烧法作用原理是:首先,催化剂对VOC分子的吸附,提高了反应物的浓度,其次催化氧化阶段降低反应的活化能,提高了反应速率。借助催化剂可使有机废气在较低的起燃温度下,发生无氧燃烧,分解成CO2和H2O,释放出大量热量,能耗较小,某些情况下达到起燃温度后无需外界供热,反应温度在250-400℃。

 

 

RTO 工艺原理

 

 

RTO(Regenerative Thermal Oxidizer)主要由蓄热室、燃烧室、气流切换阀 组成。蓄热室内装满陶瓷蓄热体,燃烧室装一个带比例调节的燃烧器。共设有预 吹扫、点火、升温、焚化、保温、后吹扫停机 6 种状态。

 

 

RCO 工艺原理

 

 

RCO(Regenerative Catalytic Oxidizer,蓄热式催化氧化炉)的结构与 RTO 相 似,它包括固定床、燃烧室及一套阀门系统;同样采用流向变换操作,与 RTO 的 不同之处在于 RCO 的蓄热床层上面多出一层催化床层。蓄热室内装满陶瓷蓄热 体及催化剂,燃烧室装一个带比例调节的燃烧器。共设有预吹扫、点火、升温、 焚化、保温、后吹扫停机 6 种状态。

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水泥工业SCR脱硝技术推广未来可期
近年来,随着国家环保政策收紧、管控力度的加大,各地对于水泥工业氮氧化物(NOx)排放要求更加严苛。如何加强水泥工业大气污染物治理、保护生态环境、减少污染物排放、实现绿色发展仍是水泥工业面临的紧迫任务。
2020年12月18日,《中国建材报》刊登了《国内外首台套水泥窑炉中低温烟气SCR脱硝工程项目通过专家评审》的消息。该项目通过评审意味着我国水泥工业实现了烟气脱硝技术的超越和引领,为水泥工业大气污染物治理、节能减排及绿色发展提供了坚实有力的技术支撑。消息一经发布,便受到水泥行业多方面的关注,不少水泥生产企业来电咨询此项技术的详细情况。
我国年生产水泥熟料约为13亿吨,按NOx排放系数为1.5kg/t熟料至1.8kg/t熟料算,2020年我国水泥工业窑炉排放的NOx约为200万吨,占全国NOx总排放量的10%,也是继火电发电厂和机动车之后的第三大排放源。目前,国内水泥工业执行的排放标准为《水泥工业大气污染物排放标准》(GB4915-2013)。一些地方还出台了更为严格的排放标准,例如,浙江省出台的地方标准要求到2025年水泥窑炉烟气NOx排放浓度小于50mg/Nm3。此外,环保部颁发的《重污染天气重点行业应急减排技术指南》则要求,水泥生产采用SNCR、SCR等技术达到超低排放,并且吨水泥熟料氨水耗量小于4kg,才能认定为A级企业,享受相应的政策支持。
我国水泥工业从2007年开始全面推广非催化还原技术(SNCR)。SNCR技术的脱硝效率可高达60%。这期间还有研究采用分级燃烧技术,即通过控制分解炉及管道中的燃烧工况,用不完全燃烧产生的CO来还原NOx。分级燃烧技术的脱硝效率约为30%。SNCR是将氨水喷入到分解炉及连接管道中,在800℃以上的高温区,NH3分子与NOx分子直接碰撞反应,形成N2和H2O。SCR技术是在窑炉烟气小于320℃的区域布置了脱硝反应器,并在反应器中安装了多层催化剂材料。这类催化剂材料对NH3分子和NOx分子都有很强的吸附能力,使烟气中的NH3分子和NOx分子能在催化剂表面产生有效接触碰撞,进而大大加快了反应的进行。SCR技术脱硝效率可以大于95%,并且可大大降低氨逃逸。
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有机废气治理技术分析
工业废气污染是我国目前主要的污染来源之一,如不及时进行治理,被人体吸收后,容易产生疾病,影响人们的身体健康。因此,必须采取有效的措施,对废气进行治理,特别是有机废气,以提升空气质量,减小疾病的发生。文章对治理有机废气的技术和方法进行分析探讨。
 
一、有机废气的主要构成及特点
 
  通过对大部分有机废气的成分进行分析,可以得出,其构成主要包括:甲醛、苯、甲苯、二甲苯等苯系物、丙酮丁酮、乙酸乙酯、油污、糠醛、苯乙烯、丙烯酸、树脂、添加剂、漆雾以及一些含碳氢氧的有机气体等。有机废气具有以下特点:有毒、易爆、易燃、不溶于水、可溶于有机溶体、处理困难。如果不对其进行有效治理,会对人们身体健康构成威胁。通过采取相应的治理技术,可以有效地处理有机废气,经处理后的一些物质,还能进行再利用。
 
二、有机废气的处理技术和方法
 
  经过多年研究,目前已有多种技术和方法可有效处理有机废气,并取得了良好的效果。
 
1、光分解法
 
  采用这种方法治理有机废气,可通过以下方面实现:一是采用光照分解,当光照波长达到相应值时,就可以分解有机废气;二是加入催化剂,通过光照的形式进行有机废气的分解。例如,用185mm的紫外线照射有机氯化物和氟氯烃时,能在很短时间内将其进行分解。在进行光分解过程中通常会产生某些中间物质,但这些东西可能透过延长光的照射或采用氢氧化钠溶液处理掉;三是通过光催化降解,该技术是通过紫外线对TiO2进行照射激活,使H2O生成为OH-自由基,这些自由基会将有机废气化解为CO2和H2O。
 
  当我们选择催化剂消除有机废气时,可以采用常见的荧光灯作为光源,把有机废气中的恶臭进行消除,或者降低其污染浓度。但就目前经验而言,采用催化剂进行降解的技术及效果还有待提高。
 
2、吸附法
 
  (1)直接吸附法
 
  采用活性炭,直接吸附有机废气。其吸附率非常高,可达到96%以上,该方法投资小,简单。但当活性炭处于吸附饱和状态时,其吸附有机废气的程度会大为下降,仅为吸附35%左右,吸附“三苯”废气只能达到20%~25%,也就是说一吨活性炭吸附的“三苯”气体只有200-250kg。但处于饱和的活性炭是无法重生的,如果要提高活性炭吸附效果,需要进行更换活性炭,这样处理成本较高,且存在二次污染问题。
 
  (2)吸附—再生法
 
  该法利用纤维活性炭或颗粒活性炭等吸附剂吸附有机废气,接近饱和后用过热蒸汽反吹活性炭进行脱附再生,水蒸气与脱附出来的“三苯”气体经冷凝、分离,可回收“三苯”液体。采用这种方法具有脱附快,冷凝吸附效果好等优点,但其存在明显不足:如必须具有相应的蒸汽、腐蚀性高;以及需要二次分离回收液、必须把活性炭当中残留的水分弄干后,再进行二次吸附,成本高。
 
  采用这种方法,适用于浓度高,风量小,有一定回收利用价值的废气治理,否则不宜选择该工艺,此外,该技术还有待进一步完善和提高。
 
  (3)吸附—催化氧化。
 
  采用新型活性碳吸附浓度低的有机废气,待吸附达到相应饱和度后再利用热空气对其进行加热,脱离吸附中的“三苯”等废气,之后通过催化燃烧方法,实现有机废气净化处理的目的,此外,还可以对热气体进行循环使用和余热利用。
 
  采用这种方法,可以综合使用各个吸附方法,有效解决大风量、低浓度的有机废气问题,这种方法在国内属于比较成熟的方法。由于有机废气含有多种杂质如磷、铅、锡、汞等,容易导致催化剂中毒。
 
  因此,在应用催化剂时,应加上一定的载体,减小使用催化剂的同时,增大其使用面积,减少烧结,提高催化剂的稳定性。通常使用的催化剂载体有石棉、陶土、活性炭等物质,具体应用时可根据实际条件进行选择。
 
3、催化燃烧技术的工艺特点及技术进展
 
  依据有机废气预热方法及富集方法,催化燃烧分为以下3种:
 
  (1)预热式:这是催化燃烧的最常见方式。有机废气温度在100℃以下,浓度也较低,热量不能自给,因而在进入反应器前需要在预热室加热升温。燃烧净化后气体在热交换器内与未处理废气进行热交换,以收回有些热量。该技能一般选用煤气或电加热升温至催化反应所需的起燃温度。
 
  (2)自身热平衡式:当有机废气排出温度高于起燃温度(在300℃摆布)且有机物含量较高,热交换器收回有些净化气体所发生的热量,在正常操作下可以保持热平衡,无需弥补热量,一般只需要在催化燃烧反应器中设置电加热器供起燃时运用。
 
  (3)吸附-催化燃烧:当有机废气的流量大、浓度低、温度低、选用催化燃烧需耗很多燃料时,可先采用吸附手法将有机废气吸附于吸附剂上进行浓缩,再经过热空气吹扫,使有机废气脱附浓缩成高浓度有机废气(可浓缩10倍以上),再进行催化燃烧。此时,不需要弥补热源,就可保持正常运行。
 
  (4)催化燃烧技术的研讨进展
 
  跟着工业生产的迅猛发展,有机废气的品种也日益繁多,因而,人们也在不断的研发催化燃烧的一些新工艺、新技术,以进一步增强有机废气的处理效率。催化燃烧技术涉及化工、环境工程、催化反应和自动检测控制等范畴,在中国尚处于发展阶段。其今后的发展方向为:1)进一步加强催化剂功能,研发具有抗毒性、大空速、大比表面积及低起燃点的非贵金属催化剂,以降低造价和运行费用。2)催化燃烧装置应向大型化、整体型和节能型方向发展。
 
5、生物法
 
  生物净化就是通常所说的一种氧化的过程:生物净化依附在活性微生物以及潮湿介质上的有机物质作为生命的能源进行及时的转化,一般将其转化为无机物(CO2、H2O)和常见的细胞物质。现阶段的生物净化的工艺主要包括三种:生物过滤法、生物滴滤床和生物洗涤床。
 
三、总结
 
  1、在众多有机废气处理技术中,生物处理技术是具有较好应用前景的技术,其运转成本低、能耗小,不产生明显的二次污染,可治理各种规模的中、低浓度有机废气,随着其技术的不断提高,已越来越引起人们的重视,并广泛地应用在工业有机废气治理中。对生物处理技术的研究重点,应加强对填料性能、设备结构和工艺条件的改进,以及对不同菌种处理能力的研究。
 
  2、吸附技术是目前治理有机废气中较为成熟和成型的技术之一,但其存在处理设备容量不足,吸附剂需要再生等问题,限制了技术的应用和发展。
 
  3、催化燃烧技术投资少、设备简单、操作方便,净化彻底,可以处理低、高浓度的有机废气,是目前应用最广泛的、经济有效的处理技术。今后该技术的研究方向重点应放在如何防止催化剂因非VOC物质造成的失活和重金属造成的中毒等。
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有机催化燃烧法在喷漆有机废气治理中应用研究
随着经济快速发展,应用喷漆工艺的化工、汽车、机械、电子产品、船舶等行业也随之不断壮大。喷涂过程中排放的有机废气对周围环境甚至人类健康带来危害,喷漆废气主要以三苯为主,有些还兼具酯类、醚类、酮类等组分。这些挥发性有机物轻则使人头痛恶心,重则抽搐昏迷,伤害人体免疫系统。为有效解决这些问题,国家及部分省市已颁布一系列法律法规和大气环境保护标准限制和治理废气产生的危害。
 
一、慨述
 
  催化燃烧是典型的气—固相催化反应,它在催化剂的作用下降低反应的活化能,使其在较低的起燃温度250~350℃下进行无焰燃烧,在固体催化剂表面有机物质发生氧化,同时产生CO2 和H2O,并放出大量的热量,因其氧化反应温度低,所以大大地抑制了空气中的N2形成高温NOx。而且由于催化剂有选择性催化作用,有可能限制燃料中含氮化合物的氧化过程,使其多数形成分子氮。
 
二、催化喷漆废气的成分及危害
 
  在喷漆涂装过程中高压空气喷射的油漆绝大部分停留在工件上,其他未到达喷涂表面的喷雾微粒与溶解喷漆微粒的水珠悬浮在空气中,以及喷涂过程中产生的挥发性有机化合物形成喷漆废气污染环境。由于不同油漆涂料所用溶剂不同,因而在喷涂过程中产生的废气组分也不同。以汽车喷涂为例检测标准,不同油漆以及采用不同工艺生产的涂料其VOCs 成分及比例也大不相同。[1]某规模较大汽车涂料企业中发现VOCs 主要成分为乙酸仲丁酯、甲基异丁酮、甲苯、乙酸丁酯、乙苯和二甲苯,且二甲苯和乙酸丁酯所占比例接近50%。某工业园有关涂料的众多企业时检测出苯、甲苯、二甲苯和正乙烷为VOCs主要成分。研究涂装排放VOCs 特征谱后得出其主要VOCs 依次为乙酸乙酯、乙苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯和乙酸丁酯等。喷漆废气对人类危害不容忽视,散发在空气中的漆雾经呼吸道吸入后会引发急慢性中毒,损害人体的神经和造血系统。吸入高浓度的苯、甲苯、乙酸乙酯等废气短时间内会抑制人的记忆力、注意力和感觉运动速度,长时间接触会对肝脏造成毒性反应,甚至对中枢神经造成破坏。
 
三、喷漆废气处理技术
 
  喷涂废气不仅含有挥发性有机物,还包含喷涂过程中悬浮在空气中的漆雾,漆雾会影响后续有机废气处理,所以喷漆废气净化前需要去除其中的漆雾,以便对其中挥发性有机物净化治理。
 
  1、湿式净化法。湿式净化法是依据相似相溶原理,通过溶剂吸收喷漆废气中的漆雾,常用的处理法。
 
  (1)水帘式净化法。水帘式净化法是经过水泵循环喷淋产生流动的帘状水层,水幕捕集飞散的漆雾,一般大型水帘式喷漆室将水帘斜坡放置在室底,通过专用循环水泵调节水帘形状,当喷漆气流通过水帘时,漆雾被附着留下。工业上常见的水帘式喷漆室设备主要由喷漆室室体、漆雾净化器、水气分离器、水过滤器、水循环管、照明装置、风机、水泵及电器控制系统等部分组成。水帘式净化法可有效降低喷漆废气中漆雾的排放量,操作方便,结构简单。但水幕净化产生含有漆雾的废水,需废水处理防止二次污染;对于大型水帘喷漆室,大面积水帘会增大室内空气湿度,影响工人工作环境和涂层质量。
 
  (2)无泵水幕式净化法。无泵水幕式净化法是利用空气诱导提水形成水幕,当喷漆废气与水幕碰撞后,水幕截留雾状微粒及其携带油漆的水珠;然后废气穿过水帘进入气水搅拌通道,在通道中与水混合;进入集气箱后由于气速降低发生气液分离,净化后的气体排放到大气中,被分离的水在集气箱中汇集流向溢水槽,再通过泛水板形成水幕,循环重复净化喷漆废气,相对于水帘式净化法,无泵式净化法去除了水泵设备,优化了净化流程,节约成本和占地面积,同时克服了漆雾黏附管道内壁导致水泵阻塞的现象。
 
  2、干式净化法。干式净化法是将喷漆废气进入过滤器,利用滤层阻留喷漆废气中的漆雾和颗粒物,常用玻璃纤维棉、炉渣等作为滤料。过滤法可以去除大部分漆雾,并对其中的挥发性有机物进行少量吸附。该方法无二次污染,不产生废水;缺点是过滤不够彻底,对设备污染严重,易堵塞。从表5 可以看出,相对于湿式净化法,干式净化法在性能上不够稳定,但由于美国等已将湿式净化排放的含涂料废水视为危险废弃物,企业开始放弃湿式净化法,转而使用没有废水排出的干式净化法。
 
三、有机废气的净化处理
 
  经去除漆雾处理后的喷涂废气主要含有挥发性有机物,其处理技术包括传统净化技术、新型净化技术和复合型净化技术。燃烧法是将喷漆废气中的有机物燃烧氧化,转换成CO2 和H2O 无害物质达到废气净化目的。燃烧法可分为直接燃烧法、热力燃烧法、催化燃烧法、蓄热燃烧法等类型。
 
  1、直接燃烧法。高浓度可燃有机废气宜采用直接燃烧法。直接燃烧法需要足够高温度,并保证燃烧空间内拥有足够氧气。若氧气量不足则燃烧不完全;若氧气量过多,会使可燃物浓度不在着火界限范围内导致不完全燃烧。为防止气体爆炸,一般在锅炉或敞开的燃烧器中燃烧废气,燃烧温度大于1100℃;但当燃烧不完全时,会导致一些污染物和烟尘排放到大气中,同时燃烧的热能无法回收,造成燃料能量损失。
 
  2、热力燃烧法。低浓度可燃有机废气可采用热力燃烧法处理。浓度低可燃性物质导致在燃烧过程中不足以释放支持整个燃烧过程所需的能量,因此需加辅助燃料作为助燃气体,通过燃烧助燃气体提高热量,使废气达到反应温度并充分燃烧,热力燃烧法温度一般在500~900℃范围内,低于直接燃烧法温度。
 
  3、催化燃烧法。催化燃烧法被视为处理VOCs 的一种高效技术,在催化剂作用下VOCs 可在较低温度下(通常为200~400℃)氧化生成无污染的CO2 和H2O。催化燃烧法无二次污染,工艺操作简单,安全性高,起燃温度低;但催化剂性能优劣决定VOCs 净化效果,因此,高性能催化剂选择和研究开发是高效新型催化燃烧法,处理高浓度、小风量有机废气可采用催化燃烧法,但喷漆废气风量大、VOCs 浓度一般低于300mg/m3,不太适合处理喷漆废气。
 
  4、蓄热燃烧法。当有机废气浓度不高时,常规的热力燃烧和催化燃烧不足以维持自燃,需要额外补充大量热能,因此宜采用蓄热燃烧。目前应用的蓄热燃烧器分两种:蓄热式热力燃烧反应器(RTO)和蓄热式催化燃烧反应器(RCO)。对于RTO 装置,一般由蓄热式换热器、热力燃烧室和切换阀门组成,常见的基本形式有二室、三室和多室RTO。二室RTO在进行阀门切换过程中会发生管道残留有机废气同净化后的废气一同排放问题,导致在净化周期内有一半以上时间内无法实现达标排放,净化效率低于80%;三室RTO 在二室RTO 的基础上增加了冲洗室,解决了废气未处理就排出问题,但阀门过多很难实现同步切换,使未处理废气同净化气体混合,无法实现达标排放;对于多室RTO 亦是如此。RCO 装置一般由蓄热催化炉和旋转换向阀组成,蓄热催化炉内分隔成多个蓄热催化室,有机废气通过旋转换向阀的进气口进入蓄热催化室中加热,待气体温度达到200~500℃后通过另一个蓄热催化室,在催化剂作用下得到净化并释放热量,净化后的高温气体被蓄热体吸收能量并降低温度,最后通过旋转换向阀的排气口排出,蓄热燃烧技术优势在于净化效率高、无二次污染,同时实现能量回收,节约燃料,具有良好应用前景。
 
  选择合适工艺治理喷漆废气污染很有必要,干式净化漆雾过滤效率较低,应用范围较窄;湿式净化前期设备投资较高,但性能稳定、净化效率高、运行成本较低,大部分企业选用该方法。 随着科技不断进步和实验研究的不断深入,喷漆废气治理由单一净化工艺向多种工艺结合的方向发展,在发挥不同工艺优势的同时,也规避单一工艺的不足,最大程度提高喷漆废气的处理效率。
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燃煤电厂全负荷脱硝技术的应用研究
 目前,国内大部分火电厂选择采用选择性催化还原脱硝技术(SCR),但由于SCR催化剂自身的微孔结构,当低于设计运行温度值时,烟气中的NH4HSO4由气态凝结为液态,易发生催化剂的NH4HSO4中毒问题。由于机组长时间参与调峰运行,SCR入口的烟气温度偏低,导致出现催化剂NH4HSO4中毒,催化剂活性降低,SCR脱硝效率降低,脱硝系统用氨量增加、氨逃逸率上升的问题。同时,在火电厂运行时,要求脱硝系统在并网时即投入运行,这无疑对烟气温度提出了更高的要求。
 
  对此,国内外的专家学者提出了多种宽负荷脱硝技术,但都有利弊,也无法有效满足全负荷范围内脱硝系统的运行要求。鉴于此,笔者针对当前的宽负荷脱硝技术展开研究,提出了一种全负荷脱硝技术,并对该技术在300MW机组和600MW机组的应用效果进行了分析。
 
1技术现状
 
1.1省煤器烟气旁路
 
  在尾部烟道处新增一路烟道旁路,烟道旁路入口接在省煤器入口,出口接在SCR的烟道入口。烟道旁路上设置有挡板门,负荷较高时,挡板门关闭;负荷较低时,挡板门开启,省煤器入口的高温烟气与SCR烟道入口的低温烟气混合,从而提高SCR入口的烟气温度,满足低负荷时SCR催化剂的运行温度要求。但受省煤器进口烟气温度的限制,该技术仅能提高SCR入口烟气温度0~20℃,温度提升幅度有限。
 
1.2省煤器给水旁路
 
  在省煤器给水管道上新增一路给水旁路,给水旁路连接在省煤器进口集箱前、省煤器出口集箱后的给水管道上。给水旁路上设置调节阀门,负荷较高时,调节阀门关闭;负荷较低时,调节阀门开启,部分给水流经旁路管道,减少省煤器内的给水流量,从而减少省煤器内的换热量,提高省煤器出口烟气温度,满足低负荷时SCR催化剂的运行温度要求。但该技术的温度提升幅度有限,仅能提高SCR入口烟气温度0~10℃。
 
1.3省煤器分级
 
减小原省煤器的部分面积,并在SCR反应器后增设一级省煤器,总体保持省煤器的吸热量不变。在低负荷给水时,SCR反应器前省煤器的面积减小,其吸热量减少,省煤器出口烟气温度提高,满足低负荷时SCR催化剂的运行温度要求。但该方案涉及省煤器和集箱的改造,改造费用很高,同时高负荷时有可能出现SCR入口烟气温度超温的问题。
 
1.4“0”号高加技术
 
  系统新增1台高压加热器,在汽轮机高压缸上增加1个新的抽汽口,高压加热器的水侧与给水管道连接。当负荷较低时,高压加热器启用,通过新增的抽汽加热流经高压加热器的给水,从而提高给水温度,降低省煤器内给水与烟气的传热温差,减少省煤器的换热量,提高省煤器出口烟气温度,满足低负荷时SCR催化剂的运行温度要求。但该技术的温度提升幅度有限,仅能提高SCR入口烟气温度0~10℃。同时,由于新增设备为高压容器,改造费用较高。
 
1.5给水再循环技术
 
  系统新增给水再循环管路,通过新增的炉水循环泵,将下降管的高温炉水送至省煤器入口的给水管道中。当负荷较低时,给水再循环系统启用,通过高温炉水与省煤器的给水混合,提高省煤器进口的给水温度,降低省煤器内给水与烟气的传热温差,减少省煤器的换热量,提高省煤器出口的烟气温度,满足低负荷时SCR催化剂的运行温度要求。使用该技术提升SCR入口烟气温度0~15℃,同时改造费用较高。
 
1.6全负荷脱硝改造技术
 
  以上技术只能在一定程度上扩大SCR脱硝催化剂的运行负荷范围,无法满足全负荷工况下的运行要求。因此,笔者提出了一种改进的全负荷脱硝改造技术,即全负荷脱硝旁路烟道技术。系统新增一组旁路烟道,旁路烟道进口连接在转向室后的竖井烟道上、低温过热器或低温再热器前,旁路烟道出口连接在省煤器出口的主烟道上,旁路烟道上设置有调节挡板,省煤器出口的主烟道上装有调温烟气挡板,如图1所示。



  当负荷较低时,旁路烟道上的调节挡板开启,转向室的高温烟气与省煤器出口的烟气混合,从而提高了SCR入口的烟气温度,满足低负荷时SCR催化剂的运行温度要求。通过旁路烟道上的调节挡板以及省煤器出口主烟道上调温烟气挡板的相互配合,该技术的温度提升幅度达到50℃以上,可以满足锅炉在全负荷工况下的SCR运行要求,同时,该方案的改造费用很低。
 
2应用效果及分析
 
2.1机组概况
 
  A电厂5号机组装机容量600MW,该机组所用锅炉为东方锅炉厂制造的自然循环锅炉,锅炉最大连续蒸发量为2070t/h,过热蒸汽出口温度为541℃,再热蒸汽流量为1768.2t/h。燃烧器为旋流式、前后墙对冲布置,机组烟道布置为双通道烟道,并设置有调节挡板。
 
  B电厂2号机组装机容量300MW,该机组所用锅炉为哈尔滨锅炉厂制造的自然循环锅炉,锅炉最大连续蒸发量为1025t/h,过热蒸汽出口温度为540℃,再热蒸汽流量为866.9t/h。燃烧器为四角切圆布置,机组烟道布置为单通道烟道。
 
  2台锅炉SCR脱硝设施运行存在以下问题:脱硝催化剂有使用温度要求,一般在300~410℃温度范围内。当机组负荷较高时,脱硝装置进口烟温正好在催化剂正常运行范围;当机组负荷较低时,脱硝装置进口烟温较低,低于催化剂的正常使用温度。这将致使电厂在低负荷时只能将脱硝装置解列运行,从而烟气NOx排放的质量浓度高于50mg/Nm3,给环境带来不利的影响。
 
2.2改造前SCR入口烟气温度
 
  改造前2台锅炉的SCR入口烟气温度如图2所示。当锅炉负荷率低于35%时,SCR入口烟气温度均低于催化剂运行允许温度300℃。

2.3改造后SCR入口烟气温度
  改造后,SCR入口烟气温度显著提高,如图3所示。


表1掺烧污泥净化前后入口烟气对比

    综上所述,当掺烧比为5.54%时,垃圾焚烧厂污泥协同焚烧对烟气污染物的排放影响较小,总体可控,原有烟气净化系统脱酸反应塔增设顶部碱液脱酸系统作为应急脱酸单元,满足酸性气体的处理要求。
 
    生活垃圾焚烧厂污泥干化及协同焚烧的应用,能够利用现有的焚烧系统、汽轮机抽汽系统、污水处理系统、烟气处理系统、除尘除臭系统等,实现对市政污泥的无害化、减量化和资源化处理。
 
   设计污泥干化至含水率40%,掺烧比为5.54%。在此前提下,污泥热值与生活垃圾热值接近,不影响焚烧系统运行效果;污泥在储存、干化、运输过程中产生的臭气和粉尘经尾气处理或机械排风引至垃圾池并焚烧处理,防止臭气和粉尘外溢;采用水平刮板输送机和大倾角刮板输送机等上料至焚烧炉进料斗的干污泥输送及投料方式,自动化程度较高,生活垃圾能够充分混合;当掺烧比为5.54%时,垃圾焚烧厂污泥协同焚烧对烟气污染物排放的影响较小,总体可控。
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SCR脱硝系统对锅炉经济性的影响
 火电厂SCR烟气脱硝装置用于脱除烟气中氮氧化物(NOx)。该类技术通过将氨(NH3)作为还原剂喷入烟气中,使还原剂与烟气中的NOx发生还原反应,生成无害的氮气(N2)和(H2O),从而达到脱除氮氧化物的目的。然而SCR脱硝装置对锅炉也产生了一定的影响。
 
  目前、烟气脱硝主流技术工艺之一选择性催化还原发(SCR)应用十分广泛,被大量在建电厂选用。SCR脱硝装置脱硝效率可达85%以上,能满足严格的环保排放标准。若锅炉设计煤种燃烧后产生的烟气中NOx含量较高,SCR烟气脱硝装置可保证烟气脱硝效率,大大降低烟气NOx排放量。
 
1.脱硝装置介绍
 
  2014年河北龙山电厂2×600MW空冷燃煤机组实施烟气脱硝改造工程,采用选择性催化还原法(SCR)脱硝装置,每台锅炉配置2台SCR反应器。反应器内催化剂层按照两层,并预留一层设计,催化剂的型式采用蜂窝式。烟气系统安装位置是由锅炉尾部低温省煤器下部引出口引至SCR反应器本体入口、SCR反应器本体出口至回转式空预器入口之间的连接烟道。脱硝还原剂采用氨气(无水液氨制取),本工程配套建设氨站一座,包括液氨卸料、储存、蒸发及供应系统,满足两台机组脱硝需求。
 
2.SCR脱硝技术原理
 
  “选择性催化剂还原烟气脱硝”技术,其主要化学反应如下:
 
  4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O
 
  4NH3+2NO2+O2→3N2+6H2O
 
  其反应产物为对环境无害的水和氮气,但只有在800℃以上的条件下才具备足够的反应速度,工业应用时须安装相关反应的催化剂,在催化剂的作用下其反应温度降至400℃左右,SCR脱硝系统催化剂的工作温度是有一定范围的,温度过高(>450℃)时催化剂会加速老化;当温度在300℃左右时,在同一催化剂的作用下,另一副反应也会发生:
 
  2SO2+O2→2SO3
 
  NH3+H2O+SO3→NH4HSO4
 
  即生成氨盐,该物质粘性大,易粘结在催化剂和锅炉尾部的受热面上,影响锅炉运行。因此,只有在催化剂环境的烟气温度在300-420℃之间时方允许喷射氨气进行脱硝。
 
3.运行中SCR系统对锅炉的影响
 
  长期运行后发现机组送、引风机电流上涨、电耗增加,空预器二次风和烟气出入口压差变大,在50%-100%负荷工况下由正常0.5-1.1Kpa增长到1.5-2.2Kpa,排烟温度也有所增长。在加装了SCR脱硝装置以后实际运作中也对锅炉系统有其他的的影响,根据实际参数和运行情况总结如下:
 
3.1SCR法脱硝对锅炉效率的影响。
 
(1)安装SCR脱硝系统后锅炉的热量损失主要是烟气通过脱硝系统后烟温会降低6℃左右,对锅炉效率将会产生一定的影响。
 
(2)造成空预器换热元件堵塞,排烟温度升高,增大引风机电耗。氨气和三氧化硫
 
  反应生成硫酸氢氨。硫酸氢氨在温度180~200℃的环境中的粘性物,因此在空预器高温段和低温段处烟气中的灰尘在该处容易和硫酸氢氨一块极易粘附于空预器换热面上,使空预器换热元件脏污,空预器的换热效果,是排烟温度升高,锅炉效率降低的主要原因。
 
(3)空预器漏风率增大。烟气通过SCR脱硝系统以后的压降将增加800Pa左右,为了使炉膛内部压力平衡,吸风机的出力将有所增加,从而导致空预器内部烟气压力降低,使空预器风/烟压差增大,导致空预器漏风率增加,锅炉效率降低。
 
3.2对烟道阻力的影响。
 
  SCR脱硝装置使烟气阻力增加800Pa左右,而且对蜂窝式催化剂容积积灰堵塞,且随着运行时间的增长,催化剂堵塞程度也越严重,将导致吸风机的电耗增加,现在设计的SCR脱硝系统均不设计旁路系统,如果催化剂堵塞严重,将直接影响锅炉的安全、稳定运行。
 
3.3对空预器的影响。
 
  SCR脱硝装置对空预器的影响更为突出。主要原因是硫酸氢氨的腐蚀性和黏结性。硫酸氢氨于灰尘一起粘附在空预器的换热元件上,不仅降低换热效果,还将会在空预器的低温段产生低温腐蚀,同时造成空预器的积灰。SCR脱硝装置氨逃逸率一般设计为不大于3ppm,逃逸率超过设计值时将会造成大量的硫酸氢氨生成,致使空预器严重堵塞,这将造成吸风机电耗增加,一次风机母管压力波动大等情况。另外,燃用高硫煤时,烟气中SO3含量较高,空预器的低温段就可能有硫酸溶液凝结在换热元件上,造成空预器的低温腐蚀。
 
4.采取的针对性措施
 
  针对以上情况,为减弱SCR脱硝对锅炉的负面影响我们总结了一些经验,借鉴其他各厂的技术措施,在实际运行中有以下措施:
 
4.1减少SCR脱硝催化剂积灰情况。
 
  烟气中灰尘的含量与煤种的灰份、燃烧调整有很大关系,但影响脱硝催化剂积灰的因素还于省煤器疏灰系统运行情况、脱硝装置所安装的吹灰器有关。省煤器疏灰系统不能正常工作,将会使大量的灰尘带入脱硝上层催化剂,即便加强脱硝系统吹灰仍不能避免蜂窝状催化剂的堵塞。用于脱硝装置的吹灰器有声波和蒸汽吹灰两种方式,声波吹灰器在灰量较小时效果较为明显,并能彻底吹除边角的积灰。但灰量较大时耙式蒸汽吹灰器能起到很好的作用。
 
4.2空预器传热元件及冲洗改造
 
  安装SCR脱硝工艺的空预器在防止起低温段腐蚀、积灰堵塞和清洗方面需要进行特殊设计。为防止由于空预器脏污使传热效果降低,或空预器堵塞导致被迫停炉事件的发生,空器低温段传热元件应采用搪瓷表面传热元件。为避免锅炉运行期间由于出现空预器有严重堵塞而被迫停炉事件的发生,在空预器吹器选型时不妨可以考虑采用双介质吹灰器(蒸汽和水),实现对空预器在线水冲洗。正常运行时采用蒸汽定期吹灰,空预器堵塞严重时采用高压水冲洗。如果空预器传热元件由于未采用搪瓷材质,在SCR脱硝系统投入半年时间即出现严重堵塞情况。所以一般要对空预器传热元件低温段进行更换,更换为搪瓷管空预器。
 
4.3加强吹灰,定期对空预器进行冲洗和维护
 
  SCR脱硝系统在运行过程中,催化剂和空预器积灰堵塞是在所难免的,必须加强SCR反应器区域和空预器的吹灰,尤其应加强空预器低温段的吹灰。发现烟道阻力增大时,及时对催化剂进行清理,发现空预器进、出口差压增大,应及时加强空预器或者水冲洗。要想从根本解决麻烦更换为搪瓷管空预器。
 
4.4控制氨逃逸率
 
  为减少脱硝装置运行时对锅炉的影响,控制硫酸氢氨的生成量就显得尤为重要。生成硫酸氢氨的反应速率主要与温度、烟气中氨气、SO3及水含量有关。对于实际运行的火电机组,锅炉烟气中SO3及水的含量无法控制。因此,必须严格控制氨的逃逸率。
 
(1)严格控制氨的喷入量,防止氨气过量而造成氨逃逸,正常情况下应控制氨逃逸率超过3ppm,保证计量设备的正确全时的投入,加强维护。
 
(2)保持催化剂的活性。SCR脱硝催化剂的寿命一般在5~6年,SCR脱硝装置设计均为2+1方式,当脱硝效率达不到设计值或不能满足国家环保排放要求时,为确保锅炉的安全运行,就必须对催化剂进行清洗或安装备用层催化剂。
 
(3)加强空预器进、出口差压的监视,发现空预器进、出口差压增大时及时减少喷氨量,增加空预器低温段的吹灰次数。采用SCR脱硝装置,对锅炉尾部受热面(主要是空预器)的沾污、堵塞和腐蚀可通过限制氨逃逸量及催化剂的SO2/SO3氧化率加以控制;对锅炉热效率的影响可通过减少烟长度从而减少散热面积加以控制;对引风机的影响(即锅炉烟气阻力的增加)可通过合理设计烟道形状、合理选取烟气流速、加装导流装置、缩短烟道长度等加以控制。
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烟气脱硫脱硝工艺的现状分析
催化裂化(FCC)工艺是炼油工业中的两种工艺。轻油重油生产和汽油柴油生产的核心技术也是催化裂化工艺。原油中会有一些硫和氮元素,在反应过程中会产生硫和氮氧化物,伴随着烟气排放到大气中,造成环境污染。因此,催化裂化装置烟气污染物排放控制一直受到人们的关注。除硫氧化物和氮氧化物外,一氧化碳和固体颗粒物也是催化裂化再生烟气的污染物。在过去的烟气污染物控制中,CO的含量CO助燃剂控制,颗粒物的控制主要由耐磨催化剂、再生塔旋风分离器和静电除尘器控制。现有催化裂化装置的硫氮氧化控制主要有三种技术:(1)加氢脱硫脱氮:催化剂材料预处理、蜡油加氧或渣油加氢装置的建立、原料硫氮含量的降低。(2)硫氮转移剂或辅助剂。(3)烟气脱硫脱硝技术。前两种方法适用于催化裂化再生烟气中硫、氮氧化物含量低的情况,第三种方法硫、氮氧化物脱除率高,应用范围广。本文主要论述了催化裂化烟气脱硫脱硝技术。
 
 
一、烟气脱硫技术分析
 
  应用烟气脱硫技术可以有效降低烟气中二氧化硫的含量。比较常见的烟气脱硫方法有干法脱硫和湿法脱硫。干法脱硫是利用催化剂和吸收剂去除烟气中的二氧化硫。不同催化剂和吸附剂的作用也不同。更广泛使用的吸收剂类型是氧化物和活性炭。虽然干法脱硫是有效的,但由于不能循环利用,吸收成本高。湿法脱硫和干法脱硫都采用的是高校的液体吸收剂。石灰石和海水脱硫是目前湿法脱漏的主要操作方式。因此,我国绝大多数的企业都是用湿法脱硫进行相关操作。其原因是在进行脱硫后产生的残渣以及气体可以循环利用,但是设备的成本相对来说比较高。因此,我们要在实践中不点的摸索经验,实现相关技术的创新,可以实现高效率的脱硫。防止有害气体排放到空气中,影响人们的健康,以及破坏臭氧层。
 
二、烟气脱硝技术分析
 
  烟气脱氮技术是通过物理和化学反应将有毒气体还原成没有危害的气体。避免出现污染空气环境等问题。(1)烟气脱氮还原法。选择性催化还原法和选择性非催化还原法是目前烟气脱氮的主要方式。使用还原剂(如喷氨或尿素和其它氨基还原剂)在反应器中还原烟气中硝基化合物,让其转化成氮和水。这样的方法是目前烟气脱硝最常见的方法。其脱硝率为百分之九十。因此在进行烟气脱硝技术的选择时,一定要选择科学有效,污染少的方法进行脱硝。所以,这样的方法对催化剂的要求都是比较高的。要有一定的耐腐蚀、耐磨、抗硫、活性高、寿命长的特点。选择性非催化还原法将液氨、尿素等还原剂喷入反应炉。当炉温在1000℃左右时,与硝基化合物发生选择性反应,还原剂迅速热解成氨气。从而达到去除烟气中硝化物质的目的。但是这种方法脱硝的效率比较低,不适合使用。因此在企业对烟气进行脱硝时基本上都是不用这种方法的。会对大气层造成严重的破坏。(2)烟气脱氮氧化过程。氧化法主要利用臭氧去除烟气中的硝化物质,将其氧化成易溶于水的氮氧化物。在使用碱进行中和生成硝酸盐,达到吸收和溶解氮氧化物的目的。在烟气脱氮氧化过程中,氧化剂臭氧的制备成本高,这种方法不宜大面积使用。
 
三、烟气脱硫脱硝一体化技术
 
  1.湿法洗涤脱硫脱硝。烟气处理后,将烟气加热到350~400摄氏度,然后进入选择性催化还原反应器内是目前国外公司开发的湿法洗涤脱硫脱硝技术的主要工艺流程,可以实现有害的氮化物转化为没有危害的氮气。烟气中有害的硫化物在水膜冷凝器在中转化为硫酸,烟气冷却至250~360度。实现无污染的排放其硫化物去除率高达98%,氮去除率在95%以上,烟气中的粉尘等颗粒物基本可以去除。该方法需要消耗氨气和少量的化学药剂控制酸雾,具有操作可靠、运行成本低、安全稳定的特点。缺点在于副产浓硫酸的储运。
 
  2.氧化铜脱硫脱硝。CuO中加入Al2O3作为系统吸收剂。它与流化床吸附器中的逆流烟气接触,并向反应器中注入氨。在300~450度高温下可去除硫化物和氮化物。CuO和CuSO4继续用作氮化合物的还原剂;通过在450度温度下加热和再生催化剂,回收和再利用二氧化硫。
 
  3.干法吸附再生脱硫脱硝。干法吸附再生脱硫反硝化法的吸附剂是γ-Al2O3的载体。制备过程是将γ-Al2O3载体浸在碱或碱盐中,加热干燥至无残留水为止。该方法的工艺流程如下:除尘后的烟气经流化床吸附器后被烟气中的硫化物和氮化物吸收。吸附饱和后进入再生器,经高温空气分解成氮氧化物。含有氮氧化物的高温烟气进入再生器,抑制氮氧化物的形成。同时,通过CO等还原气体进一步还原分解剩余的Na2SO4,形成二氧化硫,可作为制备硫酸的原料。该工艺的脱氮效率在70%到90%之间,脱硫效率甚至达到97%左右。但是,该工艺消耗大量吸附剂,设备占地面积大,投资增加。
 
 
  综上所述,为了从根本上减少氮氧化物和二氧化硫对大气的污染,首先要改进燃烧技术抑制的生成技术;其次要处理烟气中氮氧化物和二氧化硫的演变。在今后烟气脱硫脱硝工艺的研究过程中,应深化对反应能力和机理的研究,为相关工艺的产业化提供强有力的理论指导。电厂应能发展能耗低、效率高、可操作性强的脱硫脱硝工艺,可根据我国实际情况应用于中小型锅炉,促进我国电力工业的持续发展。
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