DYQ146 煙氣脫硝實(shí)驗(yàn)裝置

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近年來，環(huán)境污染問題日益嚴(yán)峻，環(huán)保問題受到了國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注。我國(guó)對(duì)于環(huán)保問題十分重視，先后出臺(tái)了多項(xiàng)關(guān)于環(huán)境保護(hù)的法律法規(guī)，對(duì)環(huán)境污染問題起到了一定的抑制作用。氮氧化物氣體是主要的污染源之一，采用常規(guī)的處理方式已經(jīng)難以滿足廢氣排放相關(guān)要求，需要不斷引進(jìn)新技術(shù)、新工藝，運(yùn)用現(xiàn)代化手段進(jìn)行污染源控制。

煙氣脫硝技術(shù)是一種新型的鍋爐脫硝改造技術(shù)，在燃煤電站氮氧化物處理中有著十分廣泛的應(yīng)用。本文就針對(duì)煙氣脫硝系統(tǒng)的運(yùn)行方式及控制進(jìn)行研究與分析。

1.引言

煙氣脫硝技術(shù)是目前燃煤電廠廣泛應(yīng)用的NOx脫除技術(shù)。隨著環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)一步提高，燃煤電廠脫硝系統(tǒng)進(jìn)行了超低排放改造，從而對(duì)煙氣流場(chǎng)均勻性提出了更高的要求。一定的氨／氮摩爾比條件下，脫硝系統(tǒng)還原劑NH3與煙氣的均勻混合是NOx高效脫除的保障。如果流場(chǎng)不均勻，容易導(dǎo)致未反應(yīng)的逃逸氨増加，將引起催化劑腐蝕、空預(yù)器堵塞、鍋爐效率降低等問題，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響整個(gè)機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2.基礎(chǔ)測(cè)試工作

煙氣脫硝技改與其他項(xiàng)目的脫硝技改具有顯著的差異，脫硝技改方案具有特殊性，一般要根據(jù)鍋爐的實(shí)際情況進(jìn)行方案的選擇與確定，并深度關(guān)注鍋爐與相關(guān)輔助設(shè)備的運(yùn)行情況，尤其要重視技改前期的鍋爐摸底。

脫硝技改的基礎(chǔ)測(cè)試對(duì)于技改工作的進(jìn)行有著重要的作用，基礎(chǔ)測(cè)試主要是常規(guī)煤質(zhì)下的相關(guān)參數(shù)，包括煙氣含量、煙氣所包含的成分、煙氣系統(tǒng)所遭受的阻力，主要是檢測(cè)煙氣中氧、溫度、壓力等相關(guān)參數(shù)。

鍋爐的摸底測(cè)試中必須在鍋爐的滿負(fù)荷情況下進(jìn)行測(cè)試，主要是要測(cè)試煙氣中氮氧化物的含量、濃度與溫度等相關(guān)內(nèi)容。有些摸底測(cè)試中也需要測(cè)試75%和50%負(fù)荷下的運(yùn)行情況。基礎(chǔ)測(cè)試中要根據(jù)設(shè)備運(yùn)行的情況，科學(xué)設(shè)置測(cè)點(diǎn)，一般情況下，測(cè)點(diǎn)主要包括了省煤器出口、引風(fēng)機(jī)進(jìn)出口、脫硫系統(tǒng)進(jìn)出口。

省煤器出口位置的煙氣溫度較高，由于該位置較為彎曲，導(dǎo)致在測(cè)試煙氣含量時(shí)，結(jié)果與實(shí)際情況存在較大的偏差。因此，在此處，可以測(cè)試煙氣的溫度、壓力等相關(guān)參數(shù)值。

引風(fēng)機(jī)出口直流段分布好，煙氣流動(dòng)具有較好的穩(wěn)定性，因此，在此處測(cè)試煙氣含量的測(cè)試結(jié)果好，誤差較小，也可以通過其他參數(shù)的測(cè)試，經(jīng)由一定的計(jì)算來得出省煤器出口位置的煙氣含量。

脫硫系統(tǒng)進(jìn)出口測(cè)試技術(shù)的發(fā)展較好，有些數(shù)據(jù)可以直接拿來使用。

3.整體改造方案

SCR脫硝系統(tǒng)中催化劑為核心設(shè)備，要將其布置于空間有限的鍋爐尾部豎井煙道，催化劑的選型和布置為本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的一大關(guān)鍵點(diǎn)。高溫脫硝催化劑的運(yùn)行溫度區(qū)間為320℃～410℃，結(jié)合催化劑模塊高度及上下安裝檢修空間，此處改造預(yù)留的脫硝空間低不能小于3．6m，并且煙氣流速需滿足催化劑運(yùn)行要求，催化劑孔內(nèi)流速小于7m/s。

本項(xiàng)目鍋爐煙氣中含灰量較低，粉塵含量?jī)H為20g/m3，因此可以考慮選用蜂窩式催化劑?？紤]到原有鍋爐機(jī)組結(jié)構(gòu)緊湊，尾部豎井煙道沒有預(yù)留安裝脫硝催化劑的空間，因此設(shè)計(jì)過程中的另一大關(guān)鍵點(diǎn)就是鍋爐尾部受熱面的改造，在各負(fù)荷鍋爐煙氣參數(shù)不全的情況下，需為催化劑選擇合適的溫度區(qū)間，為催化劑騰出足夠的安裝檢修空間，同時(shí)盡可能讓SCＲ脫硝系統(tǒng)適應(yīng)鍋爐運(yùn)行工況。

另外，鍋爐受熱面改造需保證不影響鍋爐的熱效率或?qū)⒇?fù)面影響降至低，受改造成本約束，改造范圍也要盡量縮小，爭(zhēng)取利舊原有設(shè)備。

4.聯(lián)合脫硝技術(shù)的應(yīng)用

4.1低溫SCR脫硝技術(shù)

通常情況下，球團(tuán)煙氣排放的溫度要控制在100℃~180℃之間，而在燒結(jié)煙氣凈化過程中使用的V-Ti催化劑的使用溫度低規(guī)定為280℃，如果使用脫硫+脫硝或者脫硝+脫硫的聯(lián)合凈化技術(shù)，就需要對(duì)燒結(jié)煙氣進(jìn)行加熱處理，才能夠使用催化劑。

但是對(duì)燒結(jié)煙氣加熱處理的成本比較高。為了解決低溫脫硝的問題，使用低溫SCR催化劑對(duì)其進(jìn)行處理。目前開發(fā)出來的低溫催化劑能夠適應(yīng)130℃~260℃的溫度。但是對(duì)進(jìn)入SCR反應(yīng)器內(nèi)的燒結(jié)煙氣組成成分要求比較嚴(yán)格。

例如，必須保證二氧化硫的濃度低于10ppm，并且要確保進(jìn)入SCR反應(yīng)器內(nèi)的煙氣水分含量比較低。而在當(dāng)前的脫硫工藝使用過程中，因?yàn)檫M(jìn)入SCR反應(yīng)器內(nèi)的煙氣內(nèi)二氧化硫已經(jīng)基本脫除，能夠滿足二氧化硫濃度低于10ppm的要求，但是脫硫過后的煙氣水分含量比較高，這樣也會(huì)對(duì)低溫催化劑的效果產(chǎn)生一定影響。

而煙氣在進(jìn)行脫硝過程中，需要加入NH3，其會(huì)與進(jìn)入SCR反應(yīng)器內(nèi)二氧化硫反應(yīng)產(chǎn)生硫酸氨。因此在使用SCR處理技術(shù)時(shí)，將低溫SCR脫硝放在石灰石膏濕法脫硫之前，煙氣溫度和濕度都能達(dá)到低溫SCR脫硝技術(shù)要求。

并且濕法脫硫?qū)η驁F(tuán)煙氣內(nèi)的氮氧化物濃度影響比較小。煙氣經(jīng)過脫硫吸收塔處理后，基本能夠去除95%以上的二氧化硫，經(jīng)過濕法脫硫后的煙氣濕度較大，后續(xù)再加濕電除塵去除煙氣里面的水分、粉塵，煙氣達(dá)標(biāo)排放。

4.2 CuO吸附法

這一方式在進(jìn)行脫硫脫硝處理中主要是利用CuO/Al2O3或CuO/SiO2作吸附劑（其中的CuO含量在4%～6%之間），整個(gè)反應(yīng)包含：第1，在吸附器之中，處于300-450℃的溫度條件時(shí)，SO2與吸附劑相互反應(yīng)，會(huì)形成CuSO4，滿足脫硫的要求；在進(jìn)行脫硝的時(shí)候，則是因?yàn)镃uO與生成的CuSO4針對(duì)NH3所還原的NOx本身帶有較高的催化作用，并且與SCR法相互結(jié)合，實(shí)現(xiàn)脫硝處理。

第二，再生器之中利用H2或CH4還原，在還原之后，Cu或Cu2O在吸附劑處理器之中主要是通過空氣氧化或煙氣氧化形成CuO，也可以重復(fù)使用。該方式主要是在吸附溫度達(dá)到750℃時(shí)達(dá)到超過90%的脫硫脫硝效果，不會(huì)出現(xiàn)新的廢棄物，沒有二次污染，能達(dá)到99.9%的除塵率。但反應(yīng)的溫度偏高，需要為裝置加熱，并且吸附劑的制備成本也較高。

4.3濕式同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)的分析

濕式同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)在上有兩種高效的方法，一種是WSA-SNOx方法，另一種則是氯酸氧化法。其中WSA-SNOx方法的工作原理必須通過一種SCR反應(yīng)器，而煙氣中的氮氧化物在受到催化劑的作用立即轉(zhuǎn)化成了氮?dú)?，催化劑還會(huì)使二氧化硫變成三氧化硫。

而后冷凝器裝著轉(zhuǎn)化物在等待凝結(jié)，只要混合一定量的水就形成硫酸。這種方法煙氣中二氧化硫及氮氧化物的脫除率能達(dá)到90%以上，且效果比較理想。WSA-SNOx方法與傳統(tǒng)的SCR脫硝工藝相比較，該方法同時(shí)脫硫脫硝的技術(shù)不僅比傳統(tǒng)技術(shù)的脫硝效率更高，元素硫還可以得到高效的回收，并且該方法處理過程無廢水產(chǎn)生。目前此項(xiàng)工藝已應(yīng)用于部分商業(yè)運(yùn)行中，項(xiàng)目有著廣闊的前景。

5.結(jié)束語

總而言之，隨著煙氣排放問題的不斷加劇，環(huán)保法律也變得越來越嚴(yán)格。所以現(xiàn)階段應(yīng)該考慮一些低成本、穩(wěn)定運(yùn)行、高效率的技術(shù)，這是技術(shù)發(fā)展的主要趨勢(shì)。但是脫硫脫硝技術(shù)具有良好的靈活性和經(jīng)濟(jì)性，加上國(guó)外的研究還不夠完善，所以我國(guó)還需要加大這一塊的研究。