烟气脱硫脱硝除尘超低排放技术在自备电站锅炉综合改造中的应用

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叶周

国家能源集团陕西神木化学工业有限公司 陕西 榆林 719319

摘要

基于节能理念开展自备电站锅炉综合改造活动时,应积极引入烟气脱硫脱硝除尘超低排放技术,以提高系统运行期间的节能性与安全性。在本文的研究活动中,会对于烟气脱硫脱硝除尘超低排放技术的应用流程展开分析,内容包括脱硝脱硫技术、除尘技术等,并且以实际案例分析的方式,讨论了其中一套烟气脱硫脱硝除尘超低排放技术组合方式的应用效果,其目的在于提高自备电站锅炉改造方案的可行性,提高改造后自备电站锅炉运行安全性与稳定性。


关键词

脱硫技术;脱硝技术;除尘技术

正文


自备电站锅炉运行过程中,会产生污染性较强的烟气,若直接排放到外界,也将带来较为严重的环境污染问题。在节能环保理念持续推广的背景下,可引入烟气脱硫脱硝除尘超低排放技术来处理烟气,待烟气有害物浓度降低到安全阈值后再对外排放,以减少自备电站锅炉运行期间产生的污染问题。

1烟气脱硫脱硝除尘超低排放技术的应用流程

1.1脱硫脱硝技术

1.1.1低氮燃烧技术

在自备电站锅炉运行期间,空气当中的N2O2会生成NOx,根据以往应用经验可以得知,如果燃烧温度大于800℃时,烟气中的NOx含量开始增加,反之,NOx生成量会逐渐减少。而低氮燃烧技术则是根据此原理,利用科学管控系统运行参数的路径,来减少NOx生成量。此技术在具体应用中的控制原理如下:(1)对于整个炉膛的温度进行科学化控制,在保证工作效率的同时,将炉膛内温度控制在合理范围内,以减少生产过程中的NOx生成量。(2)科学控制总风量,一般情况下为了保证燃烧反应的充分性,会选择向炉膛内通入较多空气,出现空气过剩问题,引起NOx生成量过多的情况。基于此,在实际应用中需要将过剩空气系数控制在1.2以内,保证燃烧充足性的同时,减少NOx生成量。(3)科学控制一、二次风比例,利用调整二次风开度的路径,同时做好二次风口入炉位置的科学化调整,保证风量充足的同时,可以降低NOx生成量。

1.1.2石灰石—石膏技术

此类技术在具体应用中的作业原理如下:自备电站锅炉生产期间产生的烟气,会通过增压风机进行升压处理后,直接进入到烟气换热器当中的热烟侧,随后会与冷烟侧当中的净烟气直接进行换热降温,完成降温的烟气也会通过管道直接进入到吸收塔下部。随后塔体上部会直接向下喷淋石灰浆,其会和向上流动的烟气直接混合在一起,这样也使得烟气当中二氧化硫也会和石灰浆液发生化学反应,会直接生成亚硫酸钙,随后会向其中通入空气,此时亚硫酸钙也会直接氧化成硫酸钙,完成脱硫处理之后,结晶饱和的烟气也会通过除雾器,作用是可以将其中的雾滴顺利清除干净,等待换热器进行加热升温处理后,会对其进行降尘处理,最后也会通过脱硫风机直接将洁净烟气排放到大气当中。对于反应后硫酸钙浆液,也会直接输送到水力旋流器站当中,在对其进行初级脱水处理后,也会转移到真空皮带过滤机位置展开进一步脱水,从而得到石膏这一副产品。需要注意的是,在该技术的具体应用中,很容易出现废气、废渣等污染物,并且在技术应用时,也需要根据自备电站锅炉基本情况来科学布置生产结构,以确保该技术的应用效果。

1.1.3高能辐射技术

从目前的应用情况来看,此类技术属于较为新型的烟气脱硫脱硝技术。电子照射法为例,其在应用中主要通过电子加速器,来完成氧气当中二氧化硫、NOx的汽化处理,随后也会利用氧化反应来处理汽化的二氧化硫、NOx,从而可以得到固态硫硝酸铵这一产物。而整个汽化过程中,烟气当中的氨气也会和空气进行化学反应,从而得到硝酸铵或者硫酸铵,最终也会在氧化反应下得到硝酸与硫酸,而这些汽化状态的烟气,也会与氨气进一步发生中和反应,所生成的产物为NH4NO3以及(NH42SO4而这些烟气也会进入到吸尘装置中展开进一步处理,随后对产生的副产物进行分别回收,最后完成净化的烟气,则会通过烟囱直接排放到外界。此类技术在应用中,不会对周围环境带来较大污染,具有良好的节能环保属性。

1.1.4CuO吸附法

除上述提到的相关技术外,在整个脱硫脱硝技术的应用中,CuO吸附法也属于常用的脱硫脱硝工艺,一般情况下,会使用CuO-SiO2CuO-Al2O3来作为吸附剂,而整个脱硫脱硝处理过程如下:(1)烟气通过管道会直接进入到吸附器当中展开进一步处理,在整个反应器处理活动中,需要将整个反应过程的温度保持在300℃-450℃,在此温度下,使用到的吸附剂会和SO2发生氧化还原反应,同时在水蒸气环境下,也会得到CuSO4这一产物。并且在整个技术的应用过程中,CuO本身具有较强的催化作用,能够催化CuSO4NH3发生化学反应,最后会利用SCR法进行烟气脱硝,完成烟气的净化处理。(2)完成上述处理后,也会进行CuO还原处理,在整个应用环节中,会将H2CH4作为还原CuO的原材料,整个还原过程又会重新生成SO2,可将其收集后进行制酸,而还原得到的CuO也可以重新使用[1]

1.2除尘技术

基于自备电站锅炉的基本情况,会使用到深度除尘工艺来进行除尘,整个除尘技术应用期间的工作原理如下:完成脱硫脱硝处理的烟气气流会直接被分解成若干个小型通道,烟气也会沿着小型通道直接进入到除尘除雾设备当中展开除尘处理。由于烟气的温度较高,在装备当中会形成相应的环向流,借此会对旋流腔体当中球体产生推动力,使其可以处于自转和环绕中心定向柱进行公转的状态。在对烟气当中的雾气和烟尘进行吸附后,也会直接在墙体表面形成液体膜,随着所吸附雾滴和烟尘数量的增多,液体膜自重也会不断增加,在超过膜吸附性的情况下,也会直接落入到导流系统当中,最后会统一流入到底部的浆液池当中,而完成清洁化处理的烟气则会通过烟囱排放到外界[2]

2烟气脱硫脱硝除尘超低排放技术应用案例分析

2.1项目概述

某电厂现有两台循环流化床锅炉,其运行功率为40t/h,在以往运营期间,针对大气污染物的控制方法主要是借助炉内石灰石进行脱硫,随后会利用SNCR工艺进行脱硝,最后再使用炉外布袋除尘器除尘。根据相应规范可以发现目前所采取的环保措施已经无法满足当地运营管理规范,需要在已有基础上对于循环流化床锅炉污染物处理过程进行重新优化,从而实现节能环保的可持续发展目标[3]

2.2改造过程

在此次改造活动中,具体的改造内容如下:①对于现有布袋除尘器进行拆除,随后在该位置上进行集成COA脱硝设施建设,并且会在厂内其他空地位置建设SCR脱硝装置。②对于目前锅炉所使用的脱硝系统进行调整,即调整了锅炉运行时风量、温度、一次风/二次风比例,从源头上减少了NOx、SO2及烟尘的排放总量。而脱硝活动中所采用的工艺,这改造为SNCR/SCR耦合脱硝,为保证脱硝效果,还会搭配COA脱硝这一工艺,最大限度降低烟气中的N0x含量。③在此次改造活动中,将氨水作为SNCR/SCR工艺的重要耦合脱硝剂,使用到的氨水会进行在线稀释,利用SNCR喷枪将水雾状态的氨水洒在锅炉反应区当中,保证氨水和反应物的接触面积。而残留的氨气也会与烟气一起进入到SCR反应器当中,在该反应器位置也会进行氧化还原反应,达到烟气脱硝的目标[4]

2.3改造效果整理

完成改造后的锅炉在完成基础参数检查后,开展168h连续试运行试验,在整个试验过程中,锅炉的运行负荷维持在25t/h到30t/h,整理相关数据后得出以下结论:①改造后整个系统一直处于稳定运行状态,其间没有出现设备故障问题。②反应器入口位置的SO2均值为368.65mg/Nm3,而出口位置的SO2均值下降到5.11mg/Nm3,可以计算出改造后的SO2的去除效率已经达到了99.3%,满足超低排放规范要求。③反应器入口位置的NOx均值为201.36mg/Nm3,而出口位置的NOx均值下降到12.36mg/Nm3,可以计算出改造后的NOx的去除效率已经达到了95.1%,满足超低排放规范要求。④反应器入口位置的烟尘浓度处于不确定变化状态,而出口位置的烟尘浓度均值下降到0.16mg/Nm3,满足超低排放规范要求。综上,本次改造活动有效提高了脱硝脱硫降尘率,具有良好的推广应用价值。

结束语

综上所述,基于自备电站锅炉目前运行现状,参考超低排放规范进行脱硫脱硝除尘工艺改造,对于降低生产过程中的环境污染,提高锅炉生产期间的生态效益有着积极促进作用。

参考文献

[1]赵志刚.钢铁厂烧结机废气脱硫脱硝除尘超低排放技术比选与应用分析[J].山西冶金,2023,46(05):200-201+220.

[2]亢辰辰.锅炉烟气脱硫脱硝超低排放改造项目技术方案选择及应用[J].山西化工,2023,43(01):73-75.

[3]潘俊萍,汤秀丽,刘浩.烟气一体化超低排放技术的应用与研究进展[J].资源节约与环保,2022(09):1-4.

[4]亢辰辰.山西焦化焦炉烟气脱硫脱硝超低排放改造方案选择及应用[J].煤化工,2022,50(02):52-55+63.


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