谈谈烟气脱硫脱硝一体化设备与技术的应用

2018-06-28 11:31
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当今广泛使用脱硫脱硝一体化技术,主要是wet-fgd+scr/sncr组合技术,就是湿式烟气脱硫和选择性催化还原(scr)或选择性非催化还原(sncr)技术脱硝组合。湿式烟气脱硫常用的是采用石灰或石灰石的钙法,脱硫效率大于90%,其缺点是工程庞大,初投资和运行费用高,且容易形成二次污染。

  选择性催化还原脱硝反应温度为250~450℃时,脱硝率可达70%~90%。该技术成熟可靠,应用广泛,但该工艺设备投资大,需预热处理烟气,催化剂昂贵且使用寿命短,同时存在氨泄漏、设备易腐蚀等问题。选择性非催化还原温度区域为870~1200℃,脱硝率小于50%。缺点是工艺设备投资大,需预热处理烟气,设备易腐蚀等问题。

  干法烟气脱硫脱硝一体化技术:

  干法烟气脱硫脱硝一体化技术包括四个方面:固相吸收/再生法、气/固催化同时脱硫脱硝技术、吸收剂喷射法以及高能电子活化氧化法。

  (一)固体吸附/再生法

  碳质材料吸附法

  根据吸附材料的不同又可分为活性炭吸附法和活性焦吸附法两种,其脱硫脱硝原理基本相同。活性炭吸附法整个脱硫脱硝工艺流程分两部分:吸附塔和再生塔。而活性焦吸附法只有一个吸附塔,塔分两层,上层脱硝,下层脱硫,活性焦在塔内上下移动,烟气横向流过塔。该方法的主要优点有:

  ①具有很高的脱硫率(98%)和低温(100~200℃)条件下较高的脱硝率(80%);

  ②处理后的烟气排放前不需加热;

  ③不使用水,没有二次污染;

  ④吸附剂来源广泛,不存在中毒问题,只需补充消耗掉的部分;

  ⑤能去除湿法难去除的so2;

  ⑥能去除废气中的hf、hcl、砷、汞等污染物,是深度处理技术;

  ⑦具有除尘功能,出口排尘浓度小于10mg/m3;

  ⑧可以回收副产品,如:高纯硫磺、浓硫酸、液态so2、化学肥料等;

  ⑨建设费用低,运转费用经济,占地面积小。

  日本的i. mochida提出了一种新的活性炭纤维脱硫脱硝技术。该技术是将活性炭制成直径20μm左右的纤维状,极大地增大了吸附面积,提高了吸附和催化能力。经过发展,现在该技术脱硫脱硝率可达90%。

  近年来有人将活性炭吸附和微波技术结合起来,提出了微波诱导催化还原脱硫脱硝技术。该技术用活性炭作为氮氧化物载体,利用微波能诱导可实现脱硫脱硝率达到90%以上。

  no×so法

  美国的no×so公司在1982年开始进行活性氧化铝吸附法脱硫脱硝技术的研究。该法的吸附剂是以r-氧化铝为载体,用碱或碱成分盐的溶液喷涂载体,然后将浸泡过的吸附剂加热、干燥,去除残余水分而制成。吸附剂吸附饱和后可以再生,再生过程是将吸附饱和的吸附剂送入加热器,在温度600℃左右加热使得nox被释放,然后将nox循环送回锅炉的燃烧器中。在燃烧器中nox的浓度达到一个稳定状态,且形成一个化学平衡。这样就不再生成nox而只能是n2,从而抑制nox生成。在再生器中加入还原气体,就会产生高浓度的so2、h2s混合气体,利用克劳斯法可以进行硫磺的回收。

  cuo吸附法

  cuo吸附脱硫脱硝工艺法采用cuo/al2o3或cuo/sio2作吸附剂(cuo含量通常在4%-6%)进行脱硫脱硝,整个反应分两步:

  1)在吸附器中:在300℃~450℃的温度范围内,吸附剂与二氧化硫反应,生成cuso4;由于cuo和生成的cuso4对nh3还原氮氧化物有很高的催化活性,结合scr法进行脱硝。

  2)在再生器中:吸附剂吸收饱和后生成的cuso4被送到再生器中再生,再生过程一般用h2或ch4对cuso4进行还原,再生出的二氧化硫可通过claus装置进行回收制酸;还原得到的金属铜或cu2s在吸附剂处理器中用烟气或空气氧化成cuo,生成的cuo又重新用于吸收还原过程。该工艺能达到90%以上的二氧化硫脱除率和75%~80%的氮氧化物脱除率。

  cuo吸附法反应温度要求高,需加热装置,并且吸附剂的制各成本较高。近年来随着研究的进展,出现了将活性焦/炭(ac)与cuo结合的方法。二者结合后可制各出活性温度适宜的催化吸收剂,克服了ac使用温度偏低和cuo/al2o3活性温度偏高的缺点。刘守军[8]等人研究了用cuo/ac低温脱除烟气中的so2和nox,新型cuo/ac催化剂在烟气温度120~250℃下,具有较高的脱硫和脱硝活性,明显高于同温下ac和cuo/al2o3的脱除活性。

脱硫脱硝一体化设备

  pahlman法

  美国enviroscrubtechnologies公司开发了一种新工艺—pahlman工艺,采用一步法干式洗涤,可脱除烟气中99%以上的硫氧化物,并可选择性地或同时除去99%的氮氧化物,排放尾气符合环境标准。由于它采用无机化合物作吸收剂,而不是传统工艺中的氨,因此其副产物是可回收的硝酸盐和硫酸盐,而不是需要堆埋的污染环境的石膏副产物。该工艺适用于以天然气或煤为燃料的发电厂,目前仍在实验阶段,未见诸工业应用。

  结论与建议

  脱硫脱硝一体化工艺已经成为各国控制烟气污染的研发热点,目前大多数脱硫脱硝一体化工艺仅停留在研究阶段,尽管已经有少量工程应用,但由于运行费用较高制约了其大规模推广应用。开发适合我国国情,投资少、运行费用低、效率高、副产品资源化的脱硫脱硝一体化技术。