摘要：近年来，我国雾霾天气频繁出现，对我们的身体健康以及出行造成了极大的危害，由于燃煤及燃气所释放出的二氧化硫、颗粒物以及氮氧化物呈直线上升趋势，而二氧化硫和氮氧化物是我国空气污染的主要因素。我国目前对污染物的排放有了更严格的标准，每个企业在环保方面都面临着空前的压力。目前，由于同时脱硫脱硝技术具有开发技术相对简单，运行成本较低以及良好的废气处理性能，已经成了当今主流的技术并在锅炉行业中广泛应用。
关键词：锅炉烟气；脱硫脱硝
下面结合鑫跃公司锅炉脱硫脱硝项目简要的介绍一下相关工艺及技术。
一、工艺技术参数
二、技术指标
1、NOx排放浓度＜30mg/Nm3、SO2排放浓度＜10mg/Nm3、颗粒物排放浓度＜5mg/Nm3。
2、系统设计能力满足：脱硝效率＞94%、脱硫效率＞96%。
三、工艺技术方案
针对烟气治理要求，锅炉烟气处理的技术方案从安全性、技术成熟性、投资性价比及设备布置方面综合考虑，提出烟气处理的工艺路线，即：
锅炉烟气→小苏打脱硫（SDS）→除尘→烟气升温→中温SCR脱硝→引风机
烟气处理的工艺流程如下：
3.1工艺路线说明：
烟气处理的总体工艺路线是：在现有设备的引风机后烟道上引出烟气，进入烟气脱硫脱硝除尘系统，然后由烟气处理系统配套的增压引风机引出，送入现有烟囱。
第一、在锅炉引风机后，将烟气引出烟道，进入SDS脱硫反应器，然后再进入布袋除尘器。
第二、脱硫除尘后的烟气从布袋除尘器引出，进入换热器升温。
第三、升温后的烟气进入加热炉，进一步升温。
第四、升温后的烟气进入脱硝反应器。
第五、脱硝后的烟气进入换热器，加热脱硫除尘后的烟气。
第六、从换热器降温后出来的烟气进入余热锅炉生产热水。
第七、烟气从余热锅炉引出，再由引风机送入烟道和原烟囱排放。
3.2 SDS干法脱硫系统
3.2.1 基本流程
烟气从锅炉引风机后引出烟道，烟气温度120-180℃，先进入SDS脱硫反应器，在脱硫反应器内喷入小苏打超细粉进行脱硫。在SDS反应器内，喷入的脱硫剂（主要成分：碳酸氢钠）超细粉与烟道内烟气中的SO2及其他酸性介质充分接触，发生快速化学反应，SO2等酸性介质被吸收净化。脱硫后粉状颗粒产物随气流进入超净布袋除尘器进一步脱硫和除尘，烟气和脱硫剂超细粉的速度降低到0.7m/min以下。在布袋除尘器内，吸附在滤料表面的脱硫剂继续同烟气中的酸性物质发生反应，烟气中的酸性物质含量进一步降低。最后，经过布袋除尘过滤后的净烟气被引风机引出，送入烟囱排放。
本项目SDS脱硫除尘系统的工艺流程如下图所示。
3.2.2 小苏打SDS脱硫反应机理
在烟气脱硫系统的烟道和反应器内，喷入的小苏打超细粉在添加剂的促进作用下被高温烟气激活，小苏打颗粒发生爆米花效应的爆涨，体积增加，生成活性强的像海绵一样的多孔结构，同时分解成Na2CO3、CO2和水，具有高的反应活性和吸附活性。在催化剂作用下，多孔结构的高活性小苏打与烟气中的酸性物质（SO2、HCl、HF等）发生快速、高效反应。然后，烟气、脱硫剂和脱硫产物一起进入超净布袋除尘器，烟气流速降低，脱硫剂超细粉颗粒与烟气中的SO2继续发生化学反应，滤布上的脱硫剂及其产物形成过滤层和反应层。滤布和过滤层一方面对烟气进行过滤除尘，另一方面继续脱除烟气中的SO2，使烟气中的粉尘和SO2同时降低到很低水平。
SDS法的脱硫反应机理如下：
主要反应：
2NaHCO3（S）= Na2CO3（s）+H2O（g）+CO2（g） （1）
SO2（g）+Na2CO3（s）= Na2SO3（s）+CO2（g） （2）
副反应：
SO3（g）+Na2CO3（s）= Na2SO4（s）+CO2（g） （3）
2HCl（g）+Na2CO3（s）= 2NaCl（s）+CO2（g） （4）
3.2.3 脱硫剂制备及加入系统
该系统主要包括原料储仓、真空上料系统、超细磨粉系统、细粉储仓和细粉喷射系统及脱硫反应器系统等。袋装的脱硫剂粉通过真空上料系统进入原料储仓。脱硫剂粉由仓底的螺旋加料机送入超细磨粉系统，超细磨粉系统出口的粒径在800-1000目（15-20μm）。磨细的脱硫剂细粉通过特种喷吹风机送出，最后由脱硫剂喷射系统喷入烟道和脱硫反应器中。
SDS法烟气脱硫系统的核心设备是超细磨粉系统，脱硫剂专用超细磨粉机制粉系统包含主机粉磨系统、分级筛选系统、产品收尘系统、风机系统等各个部件。
脱硫剂超细粉制备的工艺流程是脱硫剂物料由给料机定量送入超细粉磨机的主机腔进行研磨，主机腔内安装在转盘上的磨辊绕中心轴旋转。在离心力的作用下磨辊水平向外摆动，从而使磨辊压紧磨环，磨辊同时绕磨辊销自转。物料通过磨辊与磨环之间的间隙，因磨辊的滚碾而达到粉碎和研磨作用。主机配内置分级机结构，分级轮结构独特，分级效果好，无大颗粒污染。可根据需要调节产品细度，它既可生产D97=3-8µm的细粉，亦可生产D97=10-40µm的普通粉。
3.3 高效超净布袋除尘系统
布袋除尘器采用专用的低压脉冲袋式除尘器，作为脱硫副产物收集系统和烟气的过滤除尘系统。它是利用纤维膜的袋式过滤元件来捕集含尘气体中固体颗粒物的除尘装置。为达到排放烟气中颗粒物含量小于5mg/Nm3除尘效果，滤袋材质采用耐高温脱硫专用高硅氧改性纤维膜过滤材料，化学性能稳定、耐高温、耐腐蚀、抗氧化、强力高等优异性能，可在260℃工况环境下长期应用。
其工作原理如下：当含脱硫产物粉的烟气由导流管进入各单元灰斗，大颗粒脱硫产物粉分离后直接落入灰斗、其余脱硫产物粉随气流进入中箱体过滤区，过滤后的洁净气体透过滤袋经上箱体、提升阀、排风管排出。随着布袋过滤除尘不断进行，布袋上截留挂敷的脱硫产物粉尘逐渐增加，当滤袋表面积尘达到一定量时，布袋两侧的压力差值达到设定值，由清灰控制装置按设定程序关闭提升阀，控制当前单元离线，并打开电磁脉冲阀喷吹，抖落滤袋上的脱硫产物粉尘落入灰斗，再由仓泵和气力输送排出至脱硫产物仓。
3.4 中低温SCR脱硝系统
3.4.1 脱硝反应工艺流程
锅炉烟气脱硝工艺系统主要包括氨水储存及供应系统、氨水计量系统、氨水分配及喷射系统、烟气系统、SCR反应系统、电气及控制系统等部分。氨水经由氨水槽车运送到生产现场，利用卸氨泵输入氨水储罐内，氨水经氨水输送泵进入SCR脱硝反应器。在催化剂的作用下发生反应，生成氮气和水，还原剂原料采用氨水（15-20%）。
3.4.2 基本原理
脱硝工艺采用选择性催化还原（SCR）工艺技术，该反应发生在装有催化剂的反应器里，烟气与喷入的氨在催化剂作用下反应，实现脱除氮氧化物。烟气中的氮氧化物通常由95%的 NO 和 5%的 NO2 组成，它们通过以下反应转化成水和氮气。中温度SCR催化剂反应的基本条件是：（1）温度窗口：180～420℃；（2）必须有催化剂；（3）必须喷氨。
3.4.3 中温SCR脱硝反应器
反应器是SCR脱硝系统的核心设备，其主要功能是承载催化剂，为脱硝反应提供空间，同时保证烟气流动的顺畅和气流分布的均匀，为脱硝反应的顺利进行创造条件。
SCR反应器安装在独立的金属构架平台上，截面成矩形，由起到加强作用的钢板托起，反应器的载荷通过它的侧墙均匀地分布，向下传递，利用它的弹性和滑动轴承垫传到它的支撑结构上。SCR反应器外壁一侧在催化剂层处有检修门，用于将催化剂模块装入催化剂层。每个催化剂层都设有人孔，在机组停运时允许进入检查催化剂模块。反应器采用声波吹灰器吹灰，装在每个催化剂层的上方。催化剂最底层的下游设有一组网状取样管，由多组取样插管组成，用于测量截面上NOx 的浓度。
3.4.4中温SCR脱硝催化剂
本项目选用蜂窝式催化剂，蜂窝式催化剂属于均质催化剂，以TiO2、V2O5和WO3为主要成分，催化剂本体全部是催化剂材料，因此其表面遭到灰分等的破坏后，仍能维持原有的催化性能，催化剂可以再生。同时，为了解决使用蜂窝式催化剂产生的烟气系统堵塞现象，在设计上进行了以下优化：
（1）选择可靠的催化剂孔径，根据提供的焦炉煤气及锅炉烟气参数，选择的催化剂孔径为7mm。
（2）选择成熟可靠的吹灰系统。在SCR反应器内每层催化剂前均安装吹灰器，可以阻止灰粒的积累，确保系统正常运行。
（3）经过准确的CFD流场模拟指导设计。进入催化剂之前的烟气要尽可能地均流、均浓、均灰分，避免出现催化剂沉积死区，将飞灰沉积的问题最小化。
四、结语
烟气脱硫脱硝工艺由于具有良好经济性和灵活多变的选择性，已经成为各国控制大气中二氧化硫和氮氧化物浓度的主要手段。鑫跃公司锅炉烟气治理采用的脱硫脱硝相关技术，在实际运行过程中相关指标能够达到国家超低排放标准，为锅炉烟气治理提供了成熟经济的技术路线。
参考文献：
[1]岳涛，韩斌杰，左朋莱，等．我国脱硫脱硝行业发展综述[D]．2012中国环境科学学会学术年会论文集.
[2]周国民，赵海军，龚家猷，等．SNCR／SCR联合脱硝技术在410t／h锅炉上的应用.
论文作者:姚宝民
论文发表刊物:《基层建设》2019年第19期
论文发表时间:2019/9/21
标签：烟气论文; 催化剂论文; 系统论文; 反应器论文; 锅炉论文; 氨水论文; 小苏打论文; 《基层建设》2019年第19期论文;