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摘要:我国对于烟气脱硫脱硝技术,已经取得一定的进展,但是对于如何进行一体化脱硫脱硝,其技术并不成熟。采取一体化脱硫脱硝技术,能够有效降低燃煤过程造成的空气污染,从而在提高脱硫脱硝效率的同时,为工作人员作业安全和人身健康提供保障,同时提高一体化技术水平,改善烟气质量、节约净化成本。鉴于此,本文就燃煤烟气脱硫脱硝一体化技术研究进展展开探讨,以期为相关工作起到参考作用。
关键词:燃煤烟气;脱硫脱硝;一体化技术;特点
1、燃煤烟气脱硫脱硝技术概述
作为全球最大的煤炭生产国,中国对煤炭的生产和应用是非常普遍的。但是,随着生产的不断发展及对煤炭需求量的日益增加,使得燃煤烟气中的SO2和NOx含量不断增加,对环境造成的威胁愈加严重。近年来,自然环境给人类发出的警号越来越来频繁,降低SO2和NOx的排放成为一项紧迫而严峻的任务。传统的脱硫脱硝程序是分步进行的,即脱硫与脱硝不能同时进行,并且出现脱硫脱硝时间长、过程复杂、步骤繁多、耗用资金多、脱硫脱硝效率不高等实质性问题。这些问题的出现,使得生产率下降,与现代生产要求不相符合,不能适应生产发展的需要,与构建社会主义和谐社会的宗旨更是相去甚远。综合国内外烟气脱硫脱硝技术的研究,目前大多数国家都把目光聚集在一体化技术上,其优势是传统的脱硫脱氧技术不可比拟的。无论是从环保性、占用资金数量还是性价比以及功能性等各个方面来看,一体化技术都符合现代工艺的发展要求,具有广阔的应用前景。
2、燃煤烟气脱硫脱硝一体化技术分析
2.1、固相吸附/再生脱硫脱硝技术
2.1.1、技术原理
国内外对脱硫脱硝一体化技术的研发从未停止过,目前已研发的种类近80种,但是真正用于生产实践的并不多,而在已应用于生产实践中的脱硫脱硝技术中,固相吸附/再生脱硫脱工艺较具有代表性,该技术主要采用的是固相吸收剂,通过理化吸附或催化作用来脱除燃煤烟气中的二氧化硫和氮氧化物,所使用到的吸收剂有活性炭、分子筛等,基本上可以循环利用。
2.1.2、特点分析
根据所用吸收剂的不同,固相吸附/再生脱硫脱硝技术的工艺方法可分为活性炭吸附法和CuO/Al2O3吸收法两大类,其中活性炭吸附法脱硫的实现要先对烟气进行除尘、降温和调湿,使再让其进入到装有多孔活性炭的吸收塔,最后被孔结构中的含氧络合物基团催化氧化,生成硫的副产物;脱硝的实现则是要进入到NH3条件下与其发生反应,最终生成硝的副产物。上述工艺方法现已实现了工业化应用,其不足在于耐压、耐磨、耐冲击性能差,在使用过程中易损耗,同时被氧化后会失效。在使用CuO/Al2O3吸收法时,单质铜会被氧化为CuO,其与二氧化硫会进一步发生反应,在脱硫的同时鼓入适量的NH3,可使烟气中的氮氧,化物转化为无害的氮气,然后再排放到大气中,该工艺方法的脱硫脱销率为90%、75%,其优点为无二次污染产生,缺点也比较明显,成本较高,难以广泛推广应用。
2.2、燃煤烟气脱硫脱硝一体化的工艺流程优化
从燃煤烟气脱硫脱硝工艺的工艺流程来看,首先要对煤备料进行初期拣洗工作,将粗制煤炭中的杂质去除,然后在反应器中加人氨气,使用加温设备将氨气加热,等待产品混合气冷却之后,析出HCI,NH:和脱酸性气体HZS等,使用低温分离的方法将硫化物、硝化物重质芳烃和轻质芳烃析出。在产品混合气体中氢气预热阶段,可以加人CO:等脱硝性气体,如果变化反应,置换成HZO,将水排出。加人HZS气体与CO:气体反应,制成单质硫化物等代产品。焦炭原料经过焦炭汽化器的高温处理,分离成蒸汽、氧气和焦炭残渣,将焦炭残渣排出。在煤基合成气制甲烷工艺流程中,一般采用电子束对混合气体进行低温分离,生产出比较纯净的燃煤产品。其中,以煤基合成活性炭脱硫脱硝处理工艺三段绝热催化反应的工艺细节来看,窗口温度的改变对于甲烷气的制取影响比较大。用电子束照射烟气能够生成强氨化性一OH基、O原子或者NOZ,氧化烟气张的50:和NO:生成了硫酸和硝酸,在混合产品中加人氨气能够直接生成硫硝钱复和盐。我们在处理过程中,应该对NO:分离时烟气窗口温度进行严格控制,对50:进行吸附催化氧化活性焦吸附50:与水蒸气反应,从而生成硫酸气溶胶,在混合物中注人一定比例的氨,能够形成硫酸(NH4)2,并且活性的焦化物可以继续循环利用。
2.3、液相脱硫脱硝工艺
2.3.1、络合吸收法
络合吸收法脱硫脱硝工艺为在非酸性溶液当中加入亚铁离子形成氨基羟酸亚铁鳌合物,将烟气中的二氧化硫、氮氧化物进行络合吸收。这种工艺有着很高的脱硫率和较高的脱硝率。由于本工艺工艺较为复杂,鳌合物利用率低,运行费用高,还需要进行进一步的研究。
2.3.2、氯酸氧化法
氯酸氧化法脱硫脱硝工艺采用氧化吸收塔和碱式吸收塔两段吸收,烟气先经过氧化吸收塔,一氧化氮和二氧化硫被氯酸氧化形成硫酸、硝酸和盐酸。之后再进入碱式吸收塔,将酸性气体完全吸收。这种工艺的脱硫脱硝率都十分的高,而且有着可操作性强,占地面积小,温度条件要求不高的优点。因此已经受到了国内外的广泛关注,但是由于工艺过程中所用到的氯酸以及过程中所产生的酸性物质都有极高的腐蚀性,所以设备是一个难题,还需要进行不断地研究。
3、燃煤烟气脱硫脱硝一体化技术研究进展
EBA工艺方法未来将成为脱硫脱硝一体化技术发展的主要趋向。这种技术已经在日本、德国、美国等国家开始进行实验研究,目前已经开始在工业方面进行应用。这种工艺需要的设备简单、可以有效控制脱硫脱硝过程,而且不会产生废水、废渣、废弃,脱销率也是非常高,一般在90%以上,而且非常环保。它氧化生成的物质可以直接用作废料。但是这种施工方法,必须建立放射线防护设施,且这种电子束加速器的维护费用很高。随着科学技术的发展,越来越多新开发的废弃处理技术被应用在烟气处理方面。随着膜分离技术、高效液相催化氧化法等技术的成熟和完善,未来都有可能广泛应用在烟气处理方面。目前燃煤烟气脱硫脱硝有很多种技术,但是每一种技术都有自己的优点,但是也面临着不少缺点,如何将不同的技术融合,发挥各自的优势提高脱硫脱硝率。
结束语
综上所述,国外内对脱硫脱硝一体化技术的研发均十分重视,所涉及的工艺方法较多,工业化应用除了要考虑到技术条件外,还要在经济性上具有竞争力,目前活性焦燃煤烟气脱硫脱硝技术在国内应用较具有发展前景,能够带来很好的经济效益和社会效益,应加大这方面的技术改造力度和工艺方法研究,促使相关设备尽早实现工业化。
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论文作者:卫超,杨宁
论文发表刊物:《基层建设》2018年第12期
论文发表时间:2018/6/22
标签:烟气论文; 技术论文; 燃煤论文; 工艺论文; 加人论文; 吸收塔论文; 活性炭论文; 《基层建设》2018年第12期论文;