烟气污染物（精选9篇）
烟气污染物 篇1
我国粗钢产量2013年产量已经达到7.79亿吨, 钢铁工业是我国资源消耗大户和污染排放大户。烧结生产是现代钢铁生产的重要工艺单元, 烧结过程中会产生大量粉尘, 二氧化硫, 氮氧化物, 汞, 二噁英等污染物[1,2]。烧结烟气中的硫、氮污染物不仅源于燃料的硫、氮含量和燃烧过程的工况条件, 而且还与原辅料的质量有关, 其污染排放有其独特特点, 主要特点如下:
1) 烧结烟气中的SO2的浓度一般在300~1000mg/m3;
2) 烧结烟气中的NOX浓度也较锅炉烟气低50%, NOX浓度在200~500mg/m3;
3) 烟气中氧和水分含量比锅炉高1倍左右;
4) 烧结烟气中的卤化物浓度比锅炉烟气高3~6倍;
5) 烧结烟尘的比电阻要比锅炉粉尘比电阻高一个数量级;
6) 在烧结烟气的的污染物中, 含有含汞类物质和二噁英类物质。
对烧结烟气污染物的控制已经成为钢铁冶金行业持续发展的必然选择, 相对于对气态污染物的控制, 钢铁行业除尘技术发展较早, 技术相对成熟, 其他气态污染物的控制研究应用刚刚起步。这些年酸雨问题, 汞和二噁英的污染, 引起社会关注。烟气尾端处理是有效降低污染物浓度的最重要手段。综合以上所述, 本文主要概述性介绍国内外关于烧结烟气中SO2、NOX、汞和二噁英的尾端控制技术, 为综合治理污染物提供一定的参考。
1 烧结烟气中二氧化硫控制技术
1.1 石灰石-石膏法
石灰石-石膏湿法烟气脱硫以石灰石/石灰浆液作为脱硫剂, 在吸收塔内与烟气逆流接触, 浆液中的碱性物质与SO2发生反应生成亚硫酸钙, 经氧化、结晶处理后最终得到石膏副产物。该技术成熟, 运行可靠, 当吸收浆液的p H值、钙硫比及液气比等操作条件控制适当时, 脱硫效率可达95%以上, 是目前应用最广泛的脱硫技术。该技术同时也存在一些不足, 脱硫吸收装置较为庞大, 吸收反应速度慢, 需要较大液气比;而石膏容易结垢, 还会有大量的废水需要处理。石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术的应用前景将越来越受到限制。
1.2 氨法
氨法烟气脱硫以氨吸收烟气中的SO2, 得到硫酸铵副产品, 系统主要由SO2吸收、!NH4"2SO3氧化和硫酸铵结晶三个部分组成。在吸收液中主要依靠!NH4"2SO3来吸收SO2, 在补氨处NH4HSO3与氨反应后生成!NH4"2SO3, 又重新吸收SO2。反应生成的!NH4"2SO3通过强制氧化, 转化为!NH4"2SO4, 累积到一定浓度后送至副产处理系统。氨法脱硫是一个稳定的气-液反应系统, 吸收剂利用率高, 系统阻力小, 循环喷淋的动力远低于钙法。
另外, 副产物!NH4"2SO4是一种使用价值较高的农用化肥, 产生的经济效益可冲抵大部分运行费用, 经济性好。氨法脱硫能够实现硫元素的回收利用, 具有更为广阔的应用前景。
1.3 旋转喷雾法
旋转喷雾法以石灰浆液作吸收剂, 利用高速旋转雾化器把浆液雾化成细小液滴, 喷入吸收塔, 生成亚硫酸钙和部分硫酸钙。另外, 烟气将热量传递给吸收剂使之不断干燥, 所以废渣以干态排出。该法脱硫效率只能达到80%~85%。该法的优点是:流程简单, 占地面积小, 投资较少, 运行费用不高, 适合旧厂改造;脱硫产物为干态, 无废水排放。缺点是脱硫效率较低, 而且技术要求高, 维护复杂。
2 烧结烟气中氮氧化物控制技术
烧结过程中NOx的主要来源于烧结过程中燃料的燃烧, 其排放浓度较低, 暂时烧结烟气尾端烟气理设施较少, 主要参照电力行业烟气脱硝技术。
2.1 SCR法
SCR脱硝技术是在催化剂的作用下, 利用还原剂NH3 (或Cx Hy、H2、CO等) 将烟气中的NOx转化成为无害的N2和H2O, NOx的脱除效率一般可达80%~90%, SCR是目前世界上技术成熟、应用最广泛且最有成效的一种烟气脱硝技术。尽管如此, 该技术仍然存在一些缺点和不足:SCR催化剂易受到高温含尘烟气的冲刷和腐蚀;烟气中含有的SO2和重金属往往会造成SCR催化剂失活;还原剂NH3的消耗量大且控制不好容易发生泄漏造成二次污染;SCR烟气脱硝技术的投资和运行费用均较高。
2.2 SNCR法
选择性非催化还原脱硝技术在没有催化剂的条件下, 将氨基还原剂 (如氨气、氨水或者尿素等) 喷入炉膛温度为800~1000℃的区域, 还原剂受热分解成为NH3并与烟气中的NOx进行SNCR反应生成N2和H2O。SNCR脱硝技术存在的不足就是脱硝反应对温度条件非常敏感, 一般理想的温度范围为700℃~1100℃, NOx的脱除效率最大为70%~80%。另外, 还原剂的量不易控制, 氨容易产生泄漏导致二次成污染。
3 烧结烟气中汞的控制技术
燃烧后脱汞的控制技术一方面是通过对现有的烟气治理设备, 进行一定程度的改进, 使其具有脱汞性能, 另一种则是开发脱汞吸收剂。
3.1 利用常规烟气净化装置除汞
现有的静电除尘器除尘效率通常可以达到99%以上, 这对以较大颗粒形式存在的固相汞脱除较为有利。布袋除尘器在脱除微细粉尘方面, 具有较好的效果, 可以达到58%的平均除汞效率。选择催化还原装置 (SCR) 不仅可以将氮氧化物还原为氮气, 而且还可以有效促进单质汞向氧化汞的转变。有研究结果表明, 添加SCR装置后, 脱汞效率可以提高14%。流化床燃烧也可以有效减少汞排放。
3.2 吸收法
目前该技术主要有两种方式, 一种是向烟气中直接喷入粉末状活性炭。活性炭完成吸附汞的过程后再由下游的除尘器 (如静电除尘器或布袋除尘器) 除去。此法投资小, 但活性炭会与飞灰混杂在一起不能再生, 同时由于烟气中汞浓度很低, 进而造成活性炭利用率低, 耗量大, 最终脱汞成本很高。另一种是将烟气通过颗粒活性炭吸附床。该法一般安排于脱硫装置 (FGD) 和除尘器后, 作为烟气排入大气的最后一个污染控制环节, 除汞效果较高, 但当颗粒尺寸较小时会引起较大压降。同时, 由于该类技术需要增加设备、占地因而造成初投资较大。
4 烧结烟气中二噁英控制技术
4.1 高效过滤法
200℃以下的温度条件下, 二噁英绝大部分都以固态形式吸附在烟尘表面, 而且主要吸附在微细的颗粒上。研究资料表明, 若采用合适的滤料, 布袋除尘器后二噁英的排放浓度不到电除尘器的10%。
4.2 物理吸附法
二噁英可被多孔物质 (如活性炭、焦炭、褐煤等) 吸附, 利用这一特性可对其进行物理吸附, 国外已广泛采用, 一般分为携流式、移动床和固定床等三种形式。携流式是指在除尘器前烟道喷入吸附剂, 吸附二噁英后的吸附剂被除尘器脱除从而达到减排目的。移动床是指吸附剂从吸附塔上部进入下部排出或者下部进入上部排出, 一般设在除尘器后。固定床中的吸附剂是不动的, 烟气流过其表面时二噁英被脱除。有研究表明用褐煤作吸附剂可使烧结废气中二噁英最终排放量降低80%左右, 欧洲多家钢厂实测减排效果可达70%。但这种方法的缺点是仅能实现二噁英毒性的物理转移, 吸附后必须填埋处理, 容易产生二次污染, 吸附后必须填埋处理。
4.3 催化分解法
氮氧化物脱除技术中SCR法同样适合于二噁英降解。研究证实SCR法在降低NOx含量的同时, 也可抑制85%的二噁英形成, SCR法的优点在于没有复杂的残余物问题。但催化剂的去除污染能力缺乏普适性, 只能针对单一污染物。
4.4 电子辐射法
电子辐射去除烟气中二噁英工艺十分简单, 没有控制温度的要求, 十分便于安装, 该工艺对二噁英脱除效率可达99%, 优点在于分解后的产物仅是有机酸, 且耗能少, 但设备投资较大。
5 结语
本文概述性介绍了实际应用较多的烧结烟气脱硫技术, 并且对烧结机烟气的重点污染物, 介绍了其他行业控制其污染应用较多的工艺技术, 总结了各工艺的优缺点, 旨在为未来烧结烟气治理可能面临的排放标准改变而做一定量的储备。同时考虑到烧结烟气的特殊性, 其他行业脱硫方法未必能完全移植到烧结机烟气治理, 满足烧结机的污染物控制要求, 为此加大研发, 开发针对烧结机烟气的特殊技术工艺显得很有必要。同时, 综合以上各污染物单独控制技术, 系统化整合工艺, 不仅完成对二氧化硫的脱除, 同时加强对氮氧化物, 汞和二噁英的控制, 袋式除尘+湿法脱硫+SCR脱硝是现有技术中综合起来一种比较可行的方法。加大对烧结烟气污染物治理的研究对提升钢铁行业形象, 保护环境大有裨益。
摘要：本文介绍了钢铁行业烧结烟气特点, 介绍了实际工程中应用较多的二氧化硫控制技术, 并参照其他行业烟气控制技术, 对烧结烟气中的研究热点氮氧化物、汞和二噁英的尾端控制技术进行了概述。
关键词：烧结烟气,二氧化硫,氮氧化物,汞,二噁英
参考文献
[1]王兴连.我国烧结装备技术发展现状及指标分析.冶金管理, 2012.
[2]张春霞.烧结烟气污染物脱除的进展.钢铁, 2010.
烟气污染物 篇2
论锅炉烟气SO2污染及控制技术
我国的能源以燃煤为主,燃烧过程中产生严重污染.本文分析了锅炉烟气SO2污染的产生;提出了控制燃煤SO2污染的三种途径;讨论了烟气脱硫技术.
作 者：宋江峰 作者单位：南阳市技术监督局检测中心,河南,南阳,473000 刊 名：化学工程与装备 英文刊名：FUJIAN CHEMICAL INDUSTRY 年，卷(期)： “”(10) 分类号：X5 关键词：烟气 SO2 控制烟气污染物 篇3
目前,随着我国经济迅速发展带来的环境恶化越来越引起人们的关注,据此国家颁布了更为严格的大气污染物排放标准,包括2011年颁布的《火电厂大气污染物排放标准》,首次涉及了重金属汞的排放标准,这就表明燃煤电厂所排放的烟气在今后必须进行尘、硫、氮和汞等多种污染物的同时脱除。 火电厂大气污染物排放标准如表1所示。
注: “* ”为广西、重庆、四川等地执行的标准; “**”为采用W型火焰锅炉、现CFB锅炉、2013年12月31日之前建成投产或通过环保评定的项目执行的标准。
CFB锅炉与其他类型锅炉的最主要区别是其处于流化状态下的燃烧过程,因为其煤种适应性强、燃烧效率高、炉内可以脱硫脱硝等特点受到了人们的广泛关注。由于这些特点,通过在炉内添加石灰来进行脱硫,其脱硫效率一般在80% ,这时SO2的排放浓度无法达到国家标准,必须在炉外安装脱硫装置来进一步脱硫。但是往炉内添加石灰后,增加了烟气中粉尘的比电阻,对于除尘器的选择也就更加的严格了。而对于脱硝,CFB锅炉的燃烧温度较低,一般采用分级燃烧方式,这样锅炉出口烟气中NOx的含量大于国家标准,同样需要在炉外设置脱硝设备。
1污染物控制方法
1. 1 SOX的控制
由锅炉排放的烟气,先通过静电除尘器的作用进行除尘,然后从半干法净化设备底部到达反应塔,同时Ca( OH)2原料经过缓冲仓称重调节通过星型卸灰阀和喷射泵进入反应器,在反应塔中处于流态化的物料和烟气中的SO2等气体进行反应,这样在反应塔中可以除去大部分的SO2等气体; 接着烟气从反应塔的顶部排出以后进入布袋除尘器,由于布袋除尘器的作用除去绝大多数的粉尘,从布袋除尘器脱除的灰大部分经过空气斜槽到达反应塔内,只有小部分经泵运送到灰斗。经过上述处理后的烟气经过引风机输送到烟囱。CFBFGD主要技术参数如表2所示。
1. 2 NOx的控制
在锅炉每个旋风分离器的入口和出口处的850 ~ 900℃ 烟气温度区域安装还原剂氨喷枪,单个旋风分离器入口设3个喷枪,出口设3个喷枪,构成SNCR反应区域。每台锅炉共设12个SNCR喷枪。
经过稀释混合后的尿素溶液浓度变为10% , 通过喷枪的喷嘴喷入SNCR反应器区雾化为氨气, 与NOx发生还原反应,这样就可以脱除掉烟气中的NOx。
每台锅炉都配备1套计量分配系统,就近安装在喷射系统附件的锅炉平台上。计量分配系统的设计是建立在CFD模拟、炉膛内烟气流场、锅炉可利用空间、锅炉运行的负荷的变化、NOx波动等情况综合考虑设置的。计量分配系统通过控制系统精确的控制进入每个喷射器的反应剂量和雾化空气量。反应剂通过压缩空气雾化,经过SNCR喷嘴喷射到炉区,从而达到脱除NOx的目的。SNCR反应器设备清单如表3所示。
1. 3粉尘的控制
烟气由进风口到达过滤室,烟气中的粉尘被吸附在滤袋上,经处理的烟气通过滤袋口进入净气室,通过引风机由出风口送入烟囱。由于除尘器的持续工作,导致吸附在滤袋上的粉尘增加,对气流的阻力会随之增加,为了避免这种情况的发生,必须对滤袋进行定期地清灰处理,以保证除尘器的持续运行。清灰过程中进入到灰仓的粉尘将会被输灰系统送走。布袋除尘器主要技术参数如表4所示。
2实验设备与方法
以唐山中浩化工有限公司240t /h锅炉为研究对象,该锅炉采用单锅筒横置式自然循环、水冷旋风分离器、膜式壁炉膛前吊后支、全钢架 Π 型结构。水冷风室的布风板上安装钟罩式风帽,燃煤燃烧后所产生的灰渣由炉底排渣管进入冷渣器冷却。 锅炉技术参数如表5所示。燃煤煤质分析如表6所示。
3烟气中多种污染物协同控制技术
3. 1可行性
我国于2011年提出了新的大气污染物排放限值,使得火电厂需要投入更多的环保设施,现有火电厂根据国家标准已建成了比较完整的除尘器、脱硫和脱硝装置。只是单独地考虑单一污染物的治理措施,在实际运行中这些环保设施既存在积极因素,又有消极影响。根据对多种污染物协同脱除技术的实验研究,充分发挥这些环保设施之间存在的积极因素,保证烟气中污染物高效协同脱除,提高烟气污染物治理系统的脱除效率。对于电厂的实际应用,CFB锅炉烟气多污染物协同脱除只需电厂在现有污染物脱除设备的基础上进行脱除顺序的改进,并且这种协同脱除方法设备投资少,可以在提高燃煤电厂环境污染治理效率的同时大幅降低治理成本,有非常广阔的应用前景。
3. 2多级增湿半干法研究
半干法烟气处理技术是以Ca( OH)2作为吸收剂,与锅炉烟气中的SO2、HCl、HF等物质发生化学反应生成相应的盐并从烟气中脱除。根据以前的半干法烟气处理技术得到,将含有复合型添加剂的Ca( OH)2加入吸收塔中,由于含有复合型添加剂可以增加Ca( OH)2的表面活性,增大Ca( OH)2的孔隙率和比表面积,从而增加液相离子的反应时间,有利于烟气中多种污染物的相互作用,达到协同脱除的目的,从而增加各种污染物的脱除效率。 半干法协同脱除烟气多种污染物的过程如图1所示。
以前半干法脱硫采用的是单级增湿技术,而单级增湿技术的增湿效果不是很好,可能会导致塔内液相离子反应时间不足、液固两相物质混合不均以及对吸收反应区利用不足等问题。但是根据多级增湿技术可以保证吸收剂颗粒均匀的含湿量,同时有利于流态化颗粒在含湿量比较高的范围内的停留时间,提高了吸收剂对于二氧化硫、氮氧化物等多种烟气污染物的吸收效率。由于塔内液固两相物质的均匀混合,有效地防止了受热面的结垢,保证系统运行的稳定性。单级增湿与多级增湿对于脱硫的效果对比如图2所示。由图2可知,多级增湿对于脱硫率的提高有显著作用,并且在增湿过程中存在最佳的含湿量。
由于石灰来源广且价格便宜,故而经常被用作吸收剂,但是由于地域成分的因素,导致各地石灰的品质不稳定、成分差别大等特点。为了使石灰能够更好地达到烟气净化工艺的要求,提高烟气中污染物的脱除效率,在进一步了解各种污染物的生成机理、脱除机制的同时,也通过比较各种氧化吸湿性添加剂对石灰品质的影响,得到了相应的氧化吸湿性添加剂,对吸收剂的组分进行了进一步的优化。
为了使Ca( OH)2具有良好的性能,根据需要可以在Ca( OH)2中添加一定的氧化性添加剂或吸湿性添加剂来改善Ca( OH)2的品质。吸湿性添加剂与Ca( OH)2比表面积的关系如图3所示。由图3可知,当加入的吸湿性添加剂的量在1% 左右时, Ca( OH)2的比表面积由22m2/ g提高到29m2/ g。 这说明吸湿性添加剂的使用对Ca( OH)2的比表面积有一定的作用。氧化性添加剂A与添加剂B与Ca( OH)2比表面积的关系如图4所示。由图4可知,这两种添加剂都能够增加Ca( OH)2的比表面积。这说明添加剂的加入可以改进Ca( OH)2对污染物的脱除能力。
3. 3半干法工艺多种污染物协同脱除研究
脱硫过程一般出现在一个相对稳定的离子反应过程中。在各离子反应阶段中,SO2通过一系列物理或化学反应过程后传递到反应界面。表面溶解了的Ca( OH)2也会传递到反应界面上。它们在沉积层中扩散,同时引发化学反应。根据相关的运行数据得到反应塔内的脱硫率受塔内温度的影响较大,绝热饱和温差对脱硫率的影响如图5所示。根据图5能够得到,随着绝热饱和温差的提高,脱硫率在不断的减小,这就说明: 可以通过减小绝热饱和温差来提高脱硫率。在工程实际中,通过半干法脱硫工艺进行脱硫,能够使脱硫率高达到90% 以上。
在锅炉烟气反应塔中,由于各种添加剂、产生的飞灰以及吸收剂的物理和化学作用可以脱除掉烟气中的一部分氮氧化物。根据工程实际运行能够得到,利用烟气半干法工艺,烟气脱硝率可以达到40% 。当加入氧化性添加剂后,由于添加剂的特殊催化作用,可以很大程度地增加Ca( OH)2的孔隙率和比表面积,从而使Ca( OH)2的表面活性得到了很大的提高,由于孔隙率的增加,使得烟气中的污染物更容易在孔隙内积累并发生催化反应, 有利于一氧化氮反应生成容易被Ca( OH)2吸收的二氧化氮。氧化性添加剂B的添加量与NOx脱除的关系如图6所示。从图6可以看出,随着添加剂添加量的提高,烟气的脱硝率也得到了相应的增加。但是当添加量到达一定值时,脱硫率将会保持在一个相对稳定的范围,继续提高添加量,同样会使脱硝率得到提高。
4结语
文中以唐山市中浩化工有限公司240t/h锅炉为研究对象,根据CFB锅炉特有的烟气处理方法, 提出了在炉外反应塔内通过多级增湿半干法技术来提高吸收剂颗粒含湿量的均匀性,还可以有效防止受热面结垢。此外,讨论了通过加入复合型添加剂来提高吸收剂的孔隙率和比表面积,从而增加液相离子的反应时间,对烟气中的各种污染物的相互作用更加的有利,同时深化了烟气中二氧化硫、氮氧化物等污染物同时脱除能力,为燃煤发电厂的污染物净化系统提供了一些参考性建议。
参考文献
[1]GB13223-2011,火电厂大气污染物排放标准[S].
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[8]李智波,赵斌,李均昊,等.150MW循环流化床锅炉节能分析[J].节能,2011,(5):36-38.
烟气污染物 篇4
锅炉对烟气除尘所使用的作用力有重力、离心力、惯性力附着力以及声波、静电等，对粗颗粒一般采用重力沉降和惯性力的分离，在较高容量下常采用离心力分离除尘静电除尘器和布袋过滤器具有较高的除尘效率。湿式和文氏—水膜除尘器中水滴水膜能粘附飞灰，除尘效率很高还能吸收气态污染物。
锅炉未来的发展将进一步提高锅炉和电站热效率；降低锅炉和电站的单位功率的设备造价，提高锅炉机组的运行灵活性和自动化水平，发展更多锅炉品种以适应不同的燃料，提高锅炉机组及其辅助设备的运行可靠性，减少对环境的污染。
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烟气污染物 篇5
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摘要：烧结烟气循环流化床半干法多污染物协同控制技术,主要采用钙基吸收剂、活性炭吸附剂,同时控制二氧化硫、氟化氢等常规污染物和二噁恶英、汞等非常规污染物,其中活性炭吸附剂主要作用吸附烟气中的二噁英。由于烧结烟气成分复杂,含有SO2、NOx等多种污染物,污染物存在会对活性炭吸附二噁英产生影响,因此,开展活性炭性质对二噁英吸附影响规律、气氛对于活性炭吸附二噁英影响研究具有重要意义。采用氯苯模拟二噁英,在上一年度活性炭性质对吸附氯苯影响及单一气氛对氯苯吸附影响的基础上,该年度开展了多组分气体存在条件下对活性炭吸附氯苯的影响、活性炭吸附不同氯代烃气体规律等研究,为筛选出适合工业应用的活性炭提供理论指导。开展循环流化床反应器数值模拟优化研究,对不同结构、不同尺寸的反应塔内气固两相流动进行数值模拟,进行反应器烟气进出口结构、进料返料位置等优化。完成徐州成日钢铁132 m2烧结机循环流化床多污染物协同控制示范工程整体系统、关键设备、控制系统等设计,已完成反应器等核心设备加工,即将完成示范工程建设。在双极静电除尘技术及氨法同步脱硫脱硝技术研究方面,对拟建示范项目烧结污染物排放特征进行了测试分析;完成了络合剂筛选与再生,获得筛选与再生工艺参数;开展了络合吸收母液物性分析,获得了络合吸收母液物理化学特性参数;对硫铵及脱硫母液中杂质成分进行了分析,研究了杂质对硫铵结晶行为及硫;正在建设氨法同步脱硫脱硝中试试验平台;完成双极电除尘器多功能试验台建设,开展双极静电除尘的电极结构优化、阴极和阳极的振打加速度测定等工作;开展了微细粉尘的双极电凝聚技术、烧结机漏风控制研究。
关键词：烧结烟气,污染物,协同控制
烟气污染物 篇6
本文结合GB13271-2001和GB132712014两个版本的《锅炉大气污染排放标准》 中污染物排放浓度计算方法进行分析,说明控制烟气氧含量对控制污染物排放浓度的重要性。
1锅炉大气污染物排放浓度计算
烟气氧含量是锅炉运行重要监控参数之一和反映燃烧设备与锅炉运行完善程度的重要依据,其值的大小与锅炉结构、燃料的种类和性质、锅炉负荷的大小、运行配风工况及设备密封状况等因素有关。氧含量越小,即过量空气系数越小,则表明化学不完全燃烧热损失和机械不完全燃烧热损失增加;氧含量越大,即过量空气系数越大,则表明空气量送入过大。过量的空气造成炉温下降,不但影响燃烧,还会带走大量的热量和灰尘,增大污染排放浓度的计算结果,同时风量大也增加了排烟耗电量。控制烟气氧含量,对控制燃烧过程,实现安全、高效和低污染排放是非常重要的。
1.1GB13271-2001标准计算方法
根据GB13271-2001中的规定,“实测的锅炉烟尘、二氧化硫、氮氧化物的排放浓度,应根据规定的过量空气系数进行折算”,而过量空气系数是根据烟气中的氧含量进行计算得出的,所以监测烟气中的氧含量非常重要。根据过量空气系数的概念“燃料燃烧时实际空气消耗量与理论空气需要量之比值”,过量空气系数与烟气氧含量的关系为:
式中:
α'-根据排放点实测烟气氧含量计算的过量空气系数;
φ'(O2) -实测烟气中的氧含量。
从烟尘排放浓度计算角度分析,过量空气系数过大,则计算排放浓度偏大,甚至大出几倍,这样的计算结果是难以让人接受的,实际烟尘排放浓度不可能超出实测烟尘浓度的2倍以上,否则需要重新调风,并检查是否有存在漏风,燃烧正常后再进行测量。根据GB13271-2001中的规定,燃煤锅炉的烟尘排放浓度应折算到标准过量空气系数α=1.8时的烟尘浓度。烟尘排放浓度按下式计算:
式中:
ρ-折算过量空气系数的烟尘排放浓度,mg/m3;
ρ'-烟气中实测烟尘浓度,mg/m3;
α-标准过量空气系数,1.8。
1.2GB13271-2014标准计算方法
根据GB13271-2014的规定,实测的锅炉颗粒物、二氧化物、氮氧化物、汞及其化合物的排放浓度,应按公式折算为基准氧含量排放浓度。燃煤锅炉的基准氧含量为9%,燃气锅炉的基准氧含量为3.5%。
式中: φ(O2)-基准氧含量。
不管采用标准过量空气系数,还是采用基准氧含量,其折算值的大小都取决于烟气氧含量的实测值,所以在运行中控制烟气中的氧含量,对控制最终排放浓度至关重要。标准中只有采用统一的标准值或基准值进行折算,才能控制好排污企业有意增大空气进入量来稀释排放浓度的行为,才能对不同的企业的排放浓度采用统一的标准进行监管。
比较上述两个标准的计算方法可以看出,在实测浓度相同的情况下,采用GB13271-2014标准的折算排放浓度比GB13271-2001标准增大了2.86%。虽然计算标准略有差异, 但GB13271-2014标准的排放限值要求更加严格。
1.3氧含量对烟尘排放浓度的影响
过量空气系数的大小取决于燃料的种类、燃烧装置及燃烧条件等,对燃用烟煤的链条锅炉,炉膛过量空气系数一般取1.3~1.4,即烟气氧含量控制在5%~6%。由于各方面的原因,在实际生产中将烟气中的氧含量控制在6%以下有较大的难度,一般燃用烟煤和无烟煤所要求的炉膛内过量空气系数为1.5左右,即把烟气氧含量控制在6%~8%作为链条锅炉经济运行指标,考虑到烟道及辅机等部位的漏风,烟道尾部氧含量会有不同程度的增加, 烟气最大氧含量不宜超过10.5%,即过量空气系数不宜超过2.0。若再考虑测试不当还可能造成的漏气量的增加,烟气氧含量最终不易超过12%。烟气氧含量的细微变化,对排放浓度的折算值都有很大的影响。
表1为2014年对克拉玛依部分供热锅炉房监测结果。这些锅炉房的颗粒物排放实测结果较小,但折算后的结果均属于超标排放,超标排放的主要原因为烟气氧含量过高。
根据表1中实测颗粒物浓度及公式(1)、 (2)可以推算出达标排放时氧含量控制值。 这6座锅炉房氧含量分别作微量下调,下调量见图1,烟尘排放浓度即可满足≤200mg/m3的标准要求。图1中的数值与表1的氧含量数值比较,下调幅度很小,也就是说,氧含量只要发生细微的变化,都会对排放浓度的折算结果有很大的影响;同时也说明,在锅炉运行时,只要在风量配送、密封控制等方面做细微调整,这几座锅炉房实现颗粒物达标排放并不是很困难的事。
2影响烟气氧含量的主要因素
2.1燃烧配风的影响
锅炉正常运行时,炉膛负压应保持在20~30Pa。鼓风机送风量过大会造成炉膛内空气剩余量增加,过量空气系数增大。只要根据炉排有效燃烧面积和火床分布,合理调试各风室供风量,才能减少锅炉排烟热损失和烟气氧含量,有效提高锅炉热效率。同时, 通过合理调整锅炉引风量,维持炉膛合理负压,能够有效降低烟道内烟气含尘量及氧含量的增加,同时也能有效降低烟气过量空气系数及烟尘排放浓度。
2.2锅炉低负荷运行的影响
根据《锅炉烟尘测试方法》(GB5468) 规定,测试在用锅炉烟尘排放浓度时,必须在锅炉设计出力70%以上的情况下进行。当锅炉运行负荷较低时,不但造成排烟热损失增大、锅炉运行效率降低,同时也导致污染物排放量增加。
从图2可以看出,在对表1中的锅炉房进行监测时,由于锅炉负荷率过于偏低,从而对监测结果产生较大影响。而各锅炉房基于 “低负荷运行事故少”和“低负荷运行少冒黑烟”认识,大多采用“多锅炉、低负荷”运行模式。各锅炉运行出力较低,通过炉排面进入了过多的富余空气,从而导致烟气氧含量过高,过量空气系数偏高,也就造成颗粒物排放浓度实测值较低而折算值过高,甚至造成超标排放的问题。
2.3系统漏风的影响
锅炉系统的漏风主要包括设备和烟道漏风。出现漏风现象时,必然造成烟气中氧含量增大和烟尘浓度的稀释,使过量空气系数增大,从而影响折算后烟尘排放浓度的准确性,并降低了锅炉运行效率。
锅炉炉膛漏风主要发生在看火孔、检查门和除灰口、出渣口等部位,这些部位的漏风量每增加10%,锅炉热效率则会降低2%~3%。锅炉炉膛漏风除上述重点监控部位因管理不到位造成的漏风外,一些部件或部位的损坏所产生的漏风,造成的影响更大。如:炉墙开裂漏风,挡烟墙和烟气导流板损坏、炉内放灰装置密闭不严等问题,会造成大量空气或烟气短路,使大量的灰粉及未经充分反应的空气进入烟道,造成排烟温度、烟气氧含量及灰含量的居高不下。
除尘器漏风,干法除尘器及其排灰口的锁气器,湿法除尘器及其水封溢流管处密封不严,由于负压运行会造成大量空气进入, 不但会造成烟气氧含量的增加,还大幅度降低除尘器的除尘效果,当除尘器漏风达5%时,除尘效率会降低50%;当漏风率达到10%~15%时,除尘效率将为零。
鼓、引风机及其风量调节阀密封不好也会导致过量无用空气的进入。由于烟囱内烟气温度与外界空气温度差造成的热压作用, 烟囱形成较大的抽力,烟道密封不好时,在负压的作用下会有大量的空气被抽入烟道, 导致过剩氧含量增高。若烟气检测装置安装在几台锅炉的共用的烟囱上,由于烟囱的抽力作用,会有大量空气从未运行的锅炉和烟道进入,对烟气氧含量的测定影响很大,也导致烟尘排放浓度的准确性较差。
2.4运行操作不规范的影响
一些不规范的习惯性操作,如在检查炉膛内燃烧情况时,不是通过看火孔,而是直接打开检查门;在调整燃烧状况时,不是通过调整煤层厚度、炉排速度以及各风室风量分配来实现有效燃烧,而是野蛮的采用拨火工具在炉膛内乱拨; 在通过双阀锁气器排放干式除尘器内的积灰时,同时打开了锁气器上的双阀,致使过量空气大量涌入,造成除尘效果大幅度降低甚至丧失。
2.5除尘、出渣用水溶解氧析出影响
水膜除尘、麻石除尘、水浴除尘等都是效率较高的湿式除尘方式,这些湿式除尘方式在工作过程中需要烟气与除尘用水充分接触,当除尘用水与高温烟气接触后,水温迅速升高,水中溶解氧随水温的升高溶解度也相应的下降,大量的溶解氧就释放到烟道内。湿式除尘器水位控制装置的工作水位调节过高,或喷淋水流量过大,会造成耗水量过大,耗水量越大,向烟道内释放的氧量也越多。湿式除尘用水中释放出来的氧,增大了烟气氧含量的监测值,必然会引起过量空气系数计算误差。
除湿式除尘器用水中析出的溶解氧对烟气氧含量有影响外,锅炉出渣用水的溶解氧析出也会对烟尘排放浓度的计算造成不利影响。高温炉渣落入出渣水槽,出渣水中析出的溶解氧在负压的作用下进入炉膛,导致过量空系数增大,从而导致污染物排放浓度的折算值偏高。
除上述因素对烟气氧含量有影响外,由于在监测过程存在的问题,造成的影响可能更大。例如,采样孔密封不严、氧含量采样系统内空气置换不完全、氧含量测试仪器量程及测试精度偏差、采样点旋流气体的影响、采样位置不合适、监测条件不具备等。这些影响因素需要监测人员或测试设备的维护人员进行排除,本文不做重点讨论。
3结论与建议
烟气污染物 篇7
1 火电厂烟气污染物监测系统的结构机理
火电厂烟气污染物监测系统创建的初衷,就是保证实时性地监测二氧化硫、烟尘、氧化氮的实际排放量和浓度,其可以细化为检验烟尘浓度的浊度仪、测量二氧化硫和氧气浓度的延期分析平台,和温度、湿度、流量等数据的测量单。透过观察发现,火电厂烟气污染物监测系统主要负责烟气排放参数和颗粒物监测、数据收集和传输控制,以及气态污染物监测等任务,经过采样和非采样等工作模式交互作用,令烟气内部的颗粒物浓度和气态污染物浓度得到精准化测量;再就是烟气内部压力、温度和含湿量等条件,在确保烟气内部一切排放量和污染物浓度计算完毕之后,打印出清晰的参数和图表,利用数据和图文传输系统,向固定污染源监控系统内部予以传输。
2 当前我国火电厂烟气污染物监测系统运行和维护过程中面对的挑战困境
2.1 监测系统存在漏洞,设计形式不尽合理
主要是系统设计缺乏专业化数据采集装置,所需的浓度数据只能够在电子式内部短暂显示,同时难以收集并实时性地加以存储,加上缺乏流速仪,就更加无法确保测量工作衔接的流畅性,最后排放量实测结果始终无法明确。
2.2 早期系统程序不能结合环保要求进行相关数据处理
因为故障频率过高、系统缺乏维护、投运率过低等问题交织化作用,使得包括污染物浓度状态不够明确、排放量统计任务无法自动化处理等现象广泛分布。
2.3 某些部件深陷不良环境之中,令系统运作水平大打折扣
包括机组启动和停运等现象,在该类环境之下,火电厂本身对于烟气污染物监测系统的维修效果也十分之不理想,严重情况下连一些基础性维护工作都难以保证顺利进行。在此类背景影响下,火电厂烟气污染物排放监测系统所需的大部分部件资源都需要从外国进口,致使系统投运率长期低迷。因此,目前我国部分区域火电厂烟气污染物监测系统先进性有所不足,大多数专用仪器都开始呈现严重老化迹象且需要尽快予以革新处理。实际上,持续至今,关于我国火电厂烟气污染物监测系统的分析仪器,已经处于不断更换之中,系统技术也同步得以改善和发展,尤其结合运行模式加以校验评估,涉及传统的就地法和稀释法开始逐渐地被淘汰,现代流行的监测模式主要就是伴加热法。需要强调的是,分析仪器当然存在特定的应用年限,一旦出现任何老化迹象,就必须在当下开展频繁的维护管理工作。
2.4 运行维护体制有待修缮
须知火电厂烟气污染物监测系统技术与分析、采样、数据控制等辅助性技术项目有着缜密关联,其同步扮演着仪器仪表和环保类设施角色,不过透过当前客观角度审视,部分火电厂内部环保工作人员在仪表维护技能上,还是表现得尤为生疏。另外,目前我国火电厂烟气污染物监测系统储存的档案资料始终不够齐全,涉及部分十分重要的书面资料收集保护责任,不能切实地落到个人之上,致使这部分信息保管问题愈加严峻,包括数据确认和定期校验工作难以深入性落实等现象。
3 改良上述不良问题的具体策略
3.1 厂家需要在系统运行初期介入并做好维护技术指导工作
使得系统运行维护工作人员能够尽早处理手头事务,如在获得厂家科学化指导基础上,充分了解系统工作原理和运行质量检验要诀,为后续各类紧急状况轻松应对,提供保障。另外,为保证烟气污染物监测系统运行维护职责落实到个人之上,需要事先委派环保工作人员进行有关数据校验认证,之后督促热工仪表人员到现场加以维护控制。归结来讲,关于该类系统的运行管理制度主要包括系统日常运行维护、校准、零部件购置等细节。
3.2 搭建起健全样式的台账和技术档案
在火电厂烟气污染物监测系统内部,一切调试资料和检修记录,以及档案信息,都必须接受专业管理人员的保管和存档控制,尤其作为环保人员,有必要及时地将系统加入到环保设施台账之中。再就是针对基层工作人员开展全面化的培训指导,提升个体管理和技术应用能力。而火电厂还须选派一些高技术和素质的人员到现场开展系统维护和管理示范活动,必要时组织有关系统培训和专题研讨等实践项目。
3.3 建立起投用率和报表制度
随着我国火电厂烟气污染物监测系统的不断推广覆盖,今后系统数据被要求上报的几率非常之高,不然便是要求直接向地方环保机构进行传送,所以已经投入安装的系统必须要尽快步入正轨,保证后续投用率和报表等内部统计结果得以及时上报。
3.4 持续修缮火电厂烟气污染物监测系统运行和维护控制体制
这方面制度理应囊括仪器设备日常维护、操作人员技术操作要求、故障处理模式、易消耗资源的备件、关键性数据资料记录等监理内容。须知该类系统时刻遭遇到易消耗资源的备件缺少问题,并且直接导致系统停运危机,因此在进行相关仪器订货过程中,必须要预定合理数量的备品备件。另外,厂商在开展系统维修事务过程中要在第一时间内进行老化部件更换,尽量将检修时间缩减至最小范畴之内。
结束语
综上所述,火电厂烟气污染物监测系统的投入运行和持续改良维护,令电力环保事业获得新生和可持续竞争发展机遇,因此,日后相关工作人员必须要透过管理和技术层面予以不断完善,定期开展全员培训和专题探讨活动,令最新工作经验在第一时间内共享。这也将是我国发电厂今后改革发展的主流方向。
参考文献
[1]周伟.基于多数据源的火电厂烟气在线远程监控系统设计[J].热力发电,2010,14(12):114-127.
[2]邱署光.烟气排放连续监测技术的发展及应用前景[J].环境监测管理与技术,2010,20(04):77-86.
烟气污染物 篇8
煤炭是中国的主要一次能源,也是主要的环境污染源。相对落后和不合理的转化技术是煤利用过程中引起环境污染严重的主要因素,燃煤发电在中国发电行业中占据主导地位,成为引起大气污染的主要原因。据统计,中国SO2排放量的90%、烟尘的70%、NOx的67%、CO2的70%都来自于燃煤[1]。燃煤污染物排放的控制一直是能源和环保领域关注的重点问题,是实现有效控制温室气体排放的关键。燃煤烟气中的污染物主要包括烟尘,NOx,SOx,CO2和重金属等,其中,NOx和SOx不仅影响生态环境,而且危害人体健康,对其进行有效脱除已刻不容缓。另外,脱硫副产物的资源化利用也尤为重要。
控制SO2排放的技术主要可分为,燃烧前脱硫(洗煤技术)、燃烧中脱硫(炉内固硫)和燃烧后脱硫(烟气脱硫)。燃烧前脱硫,可去除煤中大部分的无机硫,但对有机硫却无能为力,与其他脱硫技术结合使用,才能使SO2的排放达到环保要求;燃烧中脱硫,可简化净化操作工艺,提高热利用效率,但脱硫效率较低,粉尘排放增加,且固硫生成的硫酸盐会在粉煤锅炉的高温下发生分解;燃烧后烟气脱硫,技术相对成熟、稳定、高效,是目前控制大气中SO2排放有效和应用最广的一项脱硫技术。
NOx的控制技术主要包括,燃烧中脱硝(低氮燃烧技术)和燃烧后脱硝(烟气脱硝)。其中,燃烧中脱硝技术受燃料种类、燃烧装置的容量以及炉型结构等影响,成本相对较高;烟气脱硝技术是在低氮燃烧技术基础上,进一步降低NOx污染排放的一个主要技术措施,选择性催化还原(SCR)被认为是目前较好的烟气脱硝技术。
脱硫脱硝一体化则被认为是最具发展前景的技术。
1 烟气脱硫技术
烟气脱硫工艺可分为湿法、干法和半干法3种类型。湿法脱硫是用液体吸收剂洗涤烟气,吸收烟气中的SO2;干法脱硫是以固态的粉状或粒状的吸收剂、吸附剂或催化剂脱除烟气中的SO2;半干法是介于湿法和干法之间的脱硫方法。下面主要介绍几种工业化应用较多及近年研究利用的新型烟气脱硫技术。
1.1 石灰石/石灰—石膏湿法工艺
石灰石/石灰—石膏法是湿法烟气脱硫技术的代表性工艺,该技术使用石灰石或石灰浆液在湿式洗涤器中吸收烟气中的SO2,发生的主要反应为:
石灰法:SO2+CaO+1/2H2O→CaSO3·1/2H2O,
石灰石法:SO2+CaCO3+1/2H2O→CaSO3·1/2H2O+CO2,反应后的料液鼓入空气,将CaSO3氧化为CaSO4,生成副产物石膏[2]。
该工艺具有原料来源丰富、成本低廉、运行可靠、操作简单、钙利用率高(>90%)和脱硫效率高(>90%)等优点,在目前工业脱硫装置中占到85%。该工艺副产的石膏可以进行有效利用以避免二次污染。
为了促进SO2的吸收和石灰石的溶解,可以使用添加剂进行改善,以提高其脱硫率,减少石灰石用量,降低钙硫比。廉价易得的有机酸盐为添加剂[3]的硫化实验表明,有机酸或对应的钠盐强化石灰石/石灰—石膏法,脱硫率被明显提高,稳定运行时间具有较大延长,增加了浆液的吸收容量。液气比是影响脱硫系统性能的1个重要参数,它可以影响石灰石—石膏湿法脱硫过程脱硫率、浆液中石灰石含量及浓度等,杜谦,等[4]利用并流有序降膜式湿法脱硫装置进行了液气比对石灰石—石膏湿法脱硫过程脱硫率的研究,认为在同一液气比下,脱硫率沿高度方向上升,且脱硫率的上升速率沿高度方向下降;在不同液气比下,脱硫率随液气比增加而增大。
1.2 海水脱硫工艺
海水脱硫工艺是利用天然海水脱除烟气中SO2的1种湿法烟气脱硫方法,其原理是烟气中SO2被海水吸收并在洗涤液中发生水解和氧化,然后,洗涤液被引入曝气池,提高pH值以抑制SO2气体的溢出,曝气池中鼓入空气,使SO32-被氧化成SO42-。海水脱硫工艺在达到脱硫目的的同时还能满足排放标准,对海洋环境影响较小,因此,为沿海企业进行海水脱硫提供了便利。
中国海洋大学王庆璋,等[5,6]自主开发的利用碱厂废弃物白泥(主要成分CaCO3和Mg(OH)2)以及电厂半干法烟气脱硫废灰(主要成分Ca(OH)2和CaSO3·1/2H2O)作为增碱度海水脱硫助剂,脱除烟气中SO2的工艺,脱硫后海水经自然曝气氧化或经综合处理池曝气净化达标排放标准。该工艺SO2吸收速度快,海水用量少,无二次污染,适用于不同含硫量的煤,以废治废的该工艺明显优于其它海水脱硫工艺。
1.3 旋转喷雾干燥法脱硫工艺
旋转喷雾干燥法是半干法烟气脱硫技术的典型工艺,介于湿法和干法之间的脱硫方法。半干法脱硫系统与湿法脱硫系统相比,省去了制浆系统,将湿法脱硫系统中的喷入Ca(OH)2水溶液改为喷入CaO或Ca(OH)2粉末和水雾;与干法脱硫系统相比,克服了炉内喷钙法SO2和CaO反应效率低、反应时间长的缺点,提高了脱硫剂的利用率。该工艺生成的干态固体废物体积小、易处理,拥有很好的发展前景。
1.4 生物法脱硫工艺
生物法是新开发的烟气脱硫技术,具有其他方法不可比拟的优点,它可以在常温常压下操作,投资少,能耗低,无二次污染。微生物烟气脱硫原理是烟气中的SO2通过水膜除尘器或吸收塔溶解于水并转化为亚硫酸盐、硫酸盐,在厌氧环境及有外加碳源的条件下,硫酸盐还原菌将亚硫酸盐、硫酸盐还原成硫化物,然后再在好氧条件下通过好氧微生物的作用将硫化物转化为单质硫,从而将硫从系统中去除。
微生物脱硫工艺可分为直接法、间接法以及两步法等,其中,直接法微生物脱硫工艺[7]只适用于低浓度SO2的脱出;间接法微生物脱硫工艺具有相对经济方便,运行成本低等特点,较适合中国国情。Cork,等人研究的两步法脱硫工艺[7],是通过利用无氧呼吸作用和硫酸盐还原菌光合作用的产硫菌而将硫酸盐/硫化物转化为单质硫。第一步,在严格厌氧条件下,通过利用乙酸硫酸盐还原菌(Desulfobacter postgateii)使硫酸根转化为H2S;第二步,H2S通过严格厌氧光能自养微生物泥生绿菌(Cblorbium limicola)转化为单质硫。利用反硝化菌(T.denitrificans)在厌氧搅拌反应器中的H2S去除率可高达97%[8]。
2 烟气脱硝技术
烟气脱硝技术的特点是易于与现有燃烧器配套,且受燃料类型的局限性小,特别是可实现高的NOx脱除效率。依据脱硝反应的化学机理,可分为还原法、分解法、吸附法、等离子体活化法和生化法等。常用的烟气脱硝技术有选择性非催化还原法(SNCR)和选择性催化还原法(SCR)等。
2.1 选择性非催化还原法
SNCR技术是通过将NH3(或尿素)喷入燃烧器的上部,NH3(或尿素)在无催化剂的条件下与烟气中的NOx反应,并选择性地生成N2和H2O。该技术不需要贵金属催化剂,其投资和运行成本比选择性催化还原法低,但烟气和还原剂需在特定的温度和氧含量范围内进行,最佳反应温度区间内停留时间短且难以良好混合,所以SNCR的脱硝效率一般只有30%~40%。
2.2 选择性催化还原法
SCR技术与SNCR技术所发生的化学反应相同,其根本的差别在于SCR技术中采用了金属催化剂,NOx和NH3(或尿素)的反应在催化剂的活性中心发生,并使反应速度加快,其脱硝效率可以到达到80%~90%,而且降低了NOx还原温度,使还原温度范围变宽。脱硝催化剂是SCR烟气脱硝工艺的核心,目前工业化应用较成熟的SCR催化剂主要有以贵金属(Pt-Pd)为活性组分的催化剂和V2O5/TiO2催化剂,其中,V2O5/TiO2催化剂应用最为广泛,一般添加第三种组分WO3或MoO3以改善其选择性和抗毒化性能。能够与排烟温度匹配的低温(120 ℃~250 ℃)SCR催化剂的开发是目前的研究热点,V2O5/活性炭、MgO/活性炭等是常见的催化剂。
3 烟气脱硫脱硝一体化技术
烟气中有害的SO2,NOx往往同时存在,大部分工艺流程是将脱硫和脱硝这2种工艺串联起来,在不同的反应器中分别实现脱硫和脱硝过程,如果能将多种燃煤污染物在一套装置中脱除,必将大大节省成本。因此,烟气脱硫脱硝一体化技术是近年来国内外竞相研制和开发的新型烟气净化技术。目前,研发的脱硫脱硝一体化技术主要有电子束辐照氨法脱硫脱硝工艺和炭基催化剂联合脱硫脱硝工艺等。
3.1 电子束辐照氨法脱硫脱硝工艺
电子束辐照氨法烟气脱硫脱硝[9]是在电子加速器产生的电子束照射下,烟道气中的H2O和O2被裂解成强氧化性的过氧化物(OH,HO2)和原子态氧(O)等活性自由基,SO2及NOx在这些自由基的作用下与水生成H2SO4和HNO3,在通入NH3后,生成(NH4)2SO4和NH4NO3的混合体,达到同时除去烟道气中含有的SOx,NOx,脱除率分别可达到90%和80%,并能直接回收有用的氮肥((NH4)2SO4和NH4NO3的混合体),无二次污染产生。
3.2 炭基催化剂联合脱硫脱硝工艺
炭基材料包括活性炭、活性焦、活性炭纤维等,是1种具有优异吸附和解吸性能的含碳物质,其孔隙结构优良,比表面积大,且具有催化作用。一方面,能够使被吸附的物质在活性炭空隙内积聚;另一方面,又能够在一定的条件下将其解析出来,并保持碳及其基团的反应能力,使炭基材料得到再生。
整个脱硫脱硝工艺流程[10]分为吸附塔和再生塔两部分。当烟气通过吸附塔中的吸附剂时,SO2被炭的表面吸附,吸附态SO2被炭表面的含氧官能团催化氧化为SO3,SO3再与烟气中的水分结合形成H2SO4及其硫酸盐副产物,而NOx几乎全部被炭基材料选择性还原为N2,一些生成物再通过再生塔,转化成各种有价值的副产品,如,单体硫磺、液态SO2、浓H2SO4等。吸附剂在再生塔中被还原再生重复使用。
活性炭吸附工艺流程简单,投资少,占地面积小,适合于老电厂的改造,且能得到副产品H2SO4,但炭质吸附法反应速度慢。为了克服这一缺点,活性炭纤维脱硫脱硝技术得到了发展。该技术是将活性炭制成直径20×10-6 m左右的纤维状,显著地增大了吸附面积,提高了吸附和催化能力,脱硫脱硝率可达90%[11]。
炭基材料同时脱除烟气污染物工业应用[12,13,14],较为典型的是采用活性焦的Mitsui-BF工艺。在日本、德国等已实现工业化运行。在一定的排烟温度条件下,应用移动床技术可达到脱硫率>90%、脱硝率>80%、脱汞率>90%,并通过热再生实现了硫的资源化[15]。现有技术仍存在烟气处理能力低、设备庞大、资源化工艺复杂的问题,需要进一步解决。但这项技术一旦得到顺利实施,将会产生巨大的经济效益和社会效益[16]。
为了在排烟温度下进一步提高脱硫脱硝速率,国内外对各种炭基材料进行了改性或担载金属氧化物活性组分,活性组分主要包括V2O5,CuO,Fe2O3,MnOx,CrOx等,研究发现V2O5/活性焦、CuO/活性焦、Fe2O3/活性焦[17,19]在180 ℃左右均有较好的脱硫能力。但CuO和Fe2O3会与SO2和O2反应生成水溶性的CuSO4和Fe2(SO4)3,而在含水烟气中的稳定性不好。相比而言,V2O5更为稳定。
4 烟气脱硫副产物资源化利用
烟气脱硫产业的迅猛发展,不仅有效地遏制了SO2污染态势,同时也产生了大量的脱硫副产物。在众多烟气脱硫工艺中,湿式石灰石/石灰—石膏法,因其技术成熟、稳定高效等特点而被广泛应用,由此,产生了大量的烟气脱硫副产物——脱硫石膏。此副产物主要是CaSO4和CaSO3的混合物,性质与天然石膏相似,并含有丰富的Ca,S,B,Mo,Si等植物所必需或有益的矿质营养[20]。若这些副产物处置不当,不仅浪费了大量可利用的矿物质营养资源,而且也易引起二次污染和土地占用问题。因此,应寻求烟气脱硫石膏的综合利用途径,实现废物的资源化利用。
目前,脱硫石膏的工业利用途径主要是在建筑材料业中生产建筑石膏、粉刷石膏、水泥缓凝剂、自流平石膏砂浆、路基回填材料、石膏砌块和充填尾砂胶结剂等。日本、德国是世界上脱硫石膏的主要生产国和利用国,脱硫石膏利用率高达80%~90%[21]。另外,S是排在N,P,K之后的第四种植物营养元素,脱硫石膏在农业上可用作土壤的肥料;含S肥料除提供作物养分之外,还可以调整土壤的碱性和盐性(土壤含过多的NaCl和碳酸盐),促进农业增产。
5 结语
湿法石灰石/石灰—石膏脱硫技术在工业上的应用较早,技术较成熟,脱硫效率高,是中国目前应用最多的脱硫技术,由此带来的脱硫副产物石膏的资源化利用也是目前人们研究的重点。除此之外,海水烟气脱硫,氨法烟气脱硫等较新的脱硫技术由于无二次污染,产生的脱硫副产物硫酸铵可作为肥料等优点,在有条件的地方已得到广泛的推广。SCR技术在工业上的应用也较成熟,尤其,SCR催化剂得到了广泛深入地研究。烟气脱硫脱硝一体化技术与可资源化烟气脱硫技术是目前人们十分关注的课题,也是未来烟气净化技术主要的发展方向。
摘要：燃煤烟气污染是可持续发展需要重点解决的环境问题之一。叙述了国内外对煤燃烧过程中产生的NOx和SOx脱除技术的现状、应用及其发展方向,指出,脱硫脱硝一体化技术是最具发展潜力的工艺,总结了烟气脱硫副产物——脱硫石膏,在工业、农业中资源化利用的现状和发展前景。
烟气污染物 篇9
关键词：火电厂,烟气,脱硫脱硝
当前, 我国局部地区的大气污染及酸雨现象十分的严重, 而火电厂生产过程中产生的二氧化硫及氮氧化物加剧了大气污染及酸雨现象, 如果不采取科学的措施对其进行控制, 那么在未来大气污染将会变得越来越严重, 因此, 针对火电厂的大气污染物烟气, 采用了脱硫脱硝技术, 从而有效地降低了火电厂所带来的大气污染, 因此, 脱硫脱硝技术的研究对我国环境保护工作具有十分重要的意义。
1 火电厂大气污染物烟气脱硫脱硝技术发展现状
火电厂在生产的过程中, 会燃烧大量的煤炭, 在燃烧的过程中, 会产生烟气, 烟气中含有二氧化硫及氮氧化物, 这是大气污染及酸雨的主要来源, 因此, 为了有效的保护环境, 我国从国外引进了烟气脱硫技术。烟气脱硫技术引进之后, 很多企业纷纷展开了研究, 在消化吸收烟气脱硫技术的基础上, 进行自主的开发及研究。当前, 在我国大部分的燃煤火电厂中, 都采用了烟气脱硫技术, 在烟气脱硫技术中, 为了达到脱硫的目的, 使用了石灰石-石膏法, 除了烟气脱硫技术外, 有些火电厂中还实行了烟气循环流化床法、海水脱硫法、旋转喷雾半干法等。烟气脱硫技术的工业十分的复杂, 由此脱硫设备的种类也非常的复杂, 不过, 以我国目前现有的技术来看, 我国完全可以实现自主生产制造。随着经济的发展, 人们对火电厂的需求越来越大, 由此也促进了火电厂大规模的发展, 不过, 人们的环保要求也变得越来越高, 这使得脱硫技术得到了快速的发展, 不过, 单纯的脱硫技术并不能满足人们高质量的环境要求, 因此, 我国开始研发脱硫脱硝一体化技术, 以便于更多的降低火电厂的大气污染。
2 火电厂大气污染物烟气的脱硫脱硝技术
2.1 联合脱硫脱硝技术
所谓联合脱硫脱硝技术, 是指分别脱硫、脱硝, 将两项技术融为一体的技术。经一项调查显示, 当前, 联合脱硫脱硝技术的种类非常的多, 不过, 在实际的应用过程中, 仅有一部分具有应用价值, 得到了推广和应用。下面, 就介绍几种得到推广的联合脱硫脱硝技术: (1) SNOX技术, 在该项技术中, 所使用的设备均已商业化, 因此, 无论是何种类型的锅炉, 都可以通过该项技术实现脱硫脱硝。SNOX技术在进行脱硫脱硝时, 脱硫率及脱硝率都非常的高, 在进行化学反应的过程中, 仅需氨气就可以实现, 技术所需花费的运行成本及维护成本都比较低, 可靠性比较高, 不过, 该项技术的投资成本比较高, 而且在对浓硫酸进行储运时, 存在着很大的安全问题。 (2) SNRB技术, 通过该项技术的运用, 不仅可以实现脱硫脱硝, 还可以进行除尘, 而且不会影响到锅炉的运行, 不过, 尽管该项技术的脱硫脱硝率比较高, 但是由于缺乏经济性, 因此, 应用的比较少, 仅在脱硫率比较低的机组中使用。 (3) 活性炭脱硫脱硝技术, 在该项技术中, 主要应用活性炭吸附的功能, 而且活性炭能够再生, 可以进行再利用, 具有比较好的应用前景。 (4) 烟气脱硫脱硝一体化技术, 在该项技术中, 通过氨气与氮氧化物的反应, 生产氮气和水, 实现脱硫及除尘, 随后再进行脱硫, 该项技术在脱硫脱硝时, 有效的避免了二次污染的发生。
2.2 同时脱硫脱硝技术
所谓同时脱硫脱硝技术, 是指在相同的过程中, 通过同一种反映剂, 实现脱硫脱硝。同时脱硫脱硝技术包含两种工艺: (1) 干式同时脱硫脱硝工艺, 此项工艺中包含四种方法, 第一种是电子束照射法, 利用电子束, 通过照射反应, 实现同时脱硫脱硝, 在这个过程中, 脱硫率及脱硝率都比较高, 而且, 除了生成副产品外, 不会生成任何的废水、废渣, 不过, 电子束照射法生产的副产品处理起来比较简单, 处理完成之后可以用作肥料, 第二种是脉冲电晕法, 经过高压电的脉冲作用, 可以释放出高能活化粒子, 从而实现脱硫脱硝, 第三种是NOXSO技术, 这是一种再生技术, 具有较高的二氧化硫净化率, 第四种是活性炭脱硫脱硝法, 该种方法的脱硫脱硝率也非常的高; (2) 湿式同时脱硫脱硝工艺, 在此种工艺中, 包含三种工艺, 第一种工艺是氯酸氧化工艺, 在利用这种工艺进行脱硫脱硝时, 效率比较高, 不过, 该种工艺还在进行进一步的探索, 第二种工艺是湿式配合吸收工艺, 该种工艺的脱硫率比较高, 脱硝率相对差一些, 还需要加大研发的力度, 第三种工艺是Combi NOX工艺, 脱硫脱硝的效率都非常的高。
3 结语
经济的发展带动了火电厂规模的扩大, 但是火电厂所带来的环境污染也逐渐的加剧, 为了有效的保护环境, 火电厂采用了烟气脱硫脱硝一体化技术, 通过该项技术, 火电厂的脱硫脱硝效率得到了有效的提高, 从而减少了有害气体的排放, 实现了保护环境的目的, 也保证了火电厂的可持续发展。
参考文献
[1]唐敏.火电厂大气污染物排放现状及烟气脱硫脱硝技术[J].低碳世界, 2014, (23) :107-108.