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      低溫條件下煙氣脫硫脫硝技術的研究與應用

      發布時間:2020-12-26 10:32所屬分類:化工生產加入收藏

      【摘 要】加強對低溫條件下,煙氣脫硫脫硝技術的研究,具有十分重要的意義,可以在最大限度降低環境污染的情況下,不斷提高企業經濟收益。文章主

        【摘 要】加強對低溫條件下,煙氣脫硫脫硝技術的研究,具有十分重要的意義,可以在最大限度降低環境污染的情況下,不斷提高企業經濟收益。文章主要分析了低溫條件下的煙氣脫硫脫硝技術。

        【關鍵詞】低溫條件;煙氣脫硫、脫硝、技術

      化工論文發表

        目前,由于化工廠、工業鍋爐、冶金鋼鐵燒結爐、水泥玻璃窯爐和酸洗設備排放的SO2廣泛采用的是在脫硝裝置后增加濕法脫硫系統,也就是濕式石灰石——石膏脫硫工藝。為此,聯合脫硫脫硝工藝不但占地面積比較大,而且運行與投資成本也比較大,同時濕法脫硫會產生大量工藝廢水,每年產生的大量副產品石膏也只能堆置處理,既浪費資源、占用場地,又會產生二次污染。因此,針對我國煙氣脫硫脫硝行業面臨的難題,開發低溫條件下可資源化的煙氣脫硫脫硝技術是我國實現可持續發展的重要措施,具有十分重要的意義。

        1、低溫SCR脫硫脫硝技術

        以冶金燒結爐、水泥爐窯、玻璃爐窯、工業鍋爐等為主的中小型燃煤鍋爐排放的煙氣溫度遠低于催化劑工藝成熟的V2O5-WO3-M0O3/TiO2催化劑活性溫度,導致冶金燒結爐、水泥爐窯、玻璃爐窯、工業鍋爐等為主的中小型燃煤鍋爐NOX排放控制面臨著巨大的挑戰。目前,在國內外很多研究單位開展了對低溫SCR催化劑的研究,主要研究內容包括了低溫催化劑和催化劑載體,應在以下一些方面作進一步的研究。

        1.1、針對不同的載體,如炭材料、金屬氧化物催化劑Al2O3、TiO2和金屬離子交換分子篩催化劑ZSM-5等,開發高效的低溫SCR催化劑。

        1.2、SCR催化劑原材料表面改性技術和配方。即調整催化劑表面酸堿性,以獲得更多的酸性活性基團,增強對還原劑NH3的吸附,或在高效的載體上配合不同的活性物質,如Ni、Cu、Mn、W、Pt、和V等金屬氧化物,使催化劑具有高的抗SO2和水蒸氣活性。

        低溫SCR催化脫硝技術的應用是一項非常復雜的工程,面臨著眾多應用領域。

        1.3、用NH3選擇性還原NOX的低溫SCR工藝的研究已經取得了很大的成績,但是與中高溫SCR或其他煙氣脫硝工藝相比,低溫SCR脫硝工藝存在以下問題:(1)低溫催化劑的研究和開發仍然需要進一步深入,包括催化劑本身活性和有效溫度范圍的研究;(2)由于溫度降低后,氨和三氧化硫形成的硫氨化合物更加容易豁附在催化劑表面,要求低溫催化劑對煙氣中的二氧化硫具有更低的氧化率;(3)低溫下煙氣中的水蒸氣對催化劑的影響研究有待進一步深入;(4)基于炭材料載體的大型化生產問題。今后的研究方向就是要進一步改進低溫催化劑性能方面存在的不足,不斷改進SCR工藝的設備設計,進行實驗研究和工程應用相結合,尋求提高效率、降低造價和運行成本的途徑。這將使SCR工藝不僅具有良好的環境效益,同時也具有良好的經濟效益和更廣闊的應用前景。

        2、膜吸收法煙氣脫硫脫硝技術

        2.1、吸收液活化時間對脫硫脫硝率的影響

        在吸收液流量4m3/h,NaCIO2濃度為0.006mol/L和煙氣流量400Nm3/h時,隨吸收液活化時間的延長,脫硫脫硝效率略有降低,其原因為吸收液在活化過程中會離解成CIO1、CI2等中間產物,因此相對降低了NaCIO2的氧化性,致使脫硫脫硝效率下降。

        2.2、煙氣流量對脫硫脫硝效率的影響

        海水基吸收液配比為0.01mol/LNaClO2+0.001mol/LCa(CIO)2,在煙氣流量為400Nm3/h和海水基吸收液流量2mm3/h條件下,隨著煙氣流量的增加,脫硫率和脫硝率都呈現降低趨勢,但脫硝率降低得更快.在煙氣流量為200Nmm3/h時,脫硫率100%,脫硝率可達90.7%,原因是NOX和SO2存在競爭反應,因此脫硫率高于脫硝率,且脫硫率的下降趨勢較脫硝率緩慢。另外,隨著煙氣流量增大,煙氣流速加快,大大縮短了其在膜接觸器中的停留時問,NOX和SO2來不及吸收反應即被帶出,因而導致是NOX和SO2脫除率降低。

        3、聯合脫硝脫硫技術

        這種技術在煙氣脫硝脫硫技術中應用最為廣泛,它既可以去除煙氣中的SO2,也可以去除煙氣中的NOX。其主要特點是通過石灰石——石膏煙氣脫硫系統來去除SO2,用SCR去除NOX。但是,這項技術雖然可以達到90%以上的脫硫率和80%以上的脫硝率,但在使用過程中,容易形成表面結垢,阻塞和腐蝕正在運行的設備,大大降低了脫硝脫硫的效率。

        4、同時脫硫脫硝技術

        煙氣同時脫硫脫硝技術又可分為兩大類:爐內燃燒過程的同時脫除技術和燃燒后煙氣中的同時脫除技術。這項技術雖然受到了重大關注,但遺憾的是并沒有得到有效的利用,只尚處于研究階段,但不管如何,這項技術取得了重大成就,其中包括電子束照射法和脈沖電暈等離子法。電子束照射法利用電子加速器產生的高能等離子體氧化煙氣中的SO2和NOX等氣態污染物,在極短時間內進行強烈氧化反應,從而大大提高了脫硝脫硫效率。不僅如此,它還有將其產生的副產品和氨氣轉化為化肥,從而加大了其脫硫脫硝的優勢。脈沖電暈等離子體法能在同一過程中,同時脫除SO2和NOX,高能電子由電暈放電產生,在實施過程中,費用較低,也可以擺脫輻射屏的影響,更重要的是可望實現集脫硫脫硝和收集飛灰等功能于一體。

        5、活性炭脫硫工藝

        5.1、煙氣系統

        煙氣系統是脫硫工藝的核心,該系統通過風機等設備將燒結煙氣引至吸附塔,脫硫后煙氣通過回風煙道由煙囪排入大氣、煙氣系統主要包括主抽風機、增壓風機以及連接煙道等設施,在設計上特點表現為:首先,進入增壓風機前增設冷風吸入閥,通過調整該閥門開度均衡煙氣溫度和流量。具體控制原理為:檢測增壓風機前煙氣流量和增壓風機后煙氣溫度,以這兩個參數為依據調節冷風吸入閥開度。當增壓風機前煙氣流量低于設定值時,適當打開冷風吸入閥補充空氣以提高煙氣流量。當增壓風機后煙氣溫度高于設定值時,適當打開冷風吸入閥補充空氣以降低煙氣溫度。當兩者同時要求打開冷風吸入閥時,調節幅度優先執行較大的冷風吸入閥開度值。在此過程中,通過測定增壓風機入口壓力來調節增壓風機入口擋板閥的開度,達到平穩煙道壓力的目的。其次,主抽風機與增壓風機聯鎖,以防止煙道損壞。因主抽風機與增壓風機為串聯運行,當主抽風機緊急停機而增壓風機未及時停機時,將因增壓風機入口壓力過低而導致煙道壓縮損壞。當增壓風機緊急停機而主抽風機未及時停機時,將因增壓風機入口壓力過高而導致煙道膨脹損壞。為了避免主抽風機或增壓風機突發事故停機造成煙道損壞,在設計中特別將主抽風機與增壓風機聯鎖,任何一臺風機出現緊急停機狀況,另一臺風機立即聯鎖停機,同時旁通閥迅速打開,以平衡煙道內的壓力。

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