煙氣治理
煙氣脫硫技術
一、廢堿法
廢堿法是利用企業廢堿作脫硫劑,做到“以廢治廢”,如造紙廠的造紙黑液或印染廠的堿性廢液等都可用做脫硫吸收液,大大降低了運行成本,而且廢堿液經脫硫后,可降低色度和COD值。另外在化工、輕工等工藝過程中產生的堿性廢渣也可用作脫硫劑,實現資源化利用。
二、電石渣法
電石渣法是將制乙炔工藝中產生的電石渣及其渣液用作脫硫劑,吸收工藝流程類似于生石灰法,只需相應增設制漿系統即可。做到了“以廢治廢”,降低了運行成本。
三、白泥法
白泥法是將某些化工工藝中產生的白泥主要成分是CaCO3用作脫硫劑,吸收工藝流程類似于石灰石法,只需相應增設制漿系統即可,做到了“以廢治廢”,降低了運行成本。
四、石灰石/石灰--石膏法
石灰石/石灰-石膏法是最早的煙氣脫硫方法之一,工藝成熟可靠,實際應用多,適用范圍廣,與其他濕法脫硫技術相比,該法液氣比較高,總能耗比較大。目前可通過加入適當的添加劑,以提高脫硫效率和吸收劑的利用率,使脫硫系統運行更加可靠。
五、鈉堿法
鋼堿法是以純堿或火堿作脫硫劑,生成的Na2SO3,經結晶、干燥加工成Na2SO3產品??捎糜谠旒堉茲{工業,實現綜合利用。該法工藝簡單、效率高、運行穩定可靠,但運行成本較高。
六、鈉一鈣雙堿法
為克服石灰-石膏法效率差、能耗高、易結垢等缺點,我們開發了雙堿法。雙堿法可分為回收法和拋棄法,回收法回收石膏,拋棄法的脫硫渣為亞硫酸鈣硫酸鈣和少量碳酸鈣的混合物。雙堿法的特點是可溶性堿(如燒堿、純堿等)在吸收塔內與SO2反應生成可溶性的鹽,在塔外添加鈣基脫硫劑進行再生,經過絮凝、沉淀、除渣等步驟后,將再生的清堿液再次返回吸收塔重新利用;脫硫渣可拋棄也可強制氧化為二水石膏。該法主要優點為:吸收效率高,不易結垢,液氣化低,運行成本低,運行可靠等;其主要缺點是:可溶性堿略有損耗,需適量外充,脫硫渣沉淀難度加大。
七、氧化鎂化
氧化鎂法是利用熟化的氧化鎂乳液作為吸收劑吸收SO2,相對于鈣基脫硫而言,氧化鎂法脫硫效率高、不易結垢、設備緊湊、脫硫液對設備腐蝕低、液氣比低、能耗低、運行穩定等優點。該法因脫硫渣的處理方法不同也可分為回收法和拋棄法:回收法工藝較復雜,但可實現資源化利用,降低脫硫成本;拋棄法工藝簡單,較為實用。我國的遼東半島和山東萊州具有豐富鎂資源,可供利用。
八、氨法
氨法煙氣脫硫是以硫酸銨溶液或過飽和溶液吸收SO2,用氨水中和系統的酸性。吸收、氧化所得到產物硫酸銨可以回收加工成肥料。該法的優點是:脫硫效率高、無廢渣排放、液氣比較低、能耗低等,尤其適用于高硫煤。其缺點是:工藝復雜、技術難度大,氨的運輸和儲存較麻煩,存在氨的逃逸、腐蝕、二次污染等問題。
氨法脫硫原理
九、鎂氨雙堿法
該法克服了傳統的氧化鎂法和傳統的氨法的種種缺點,最大限度的利用二者的優點,將兩者加以優化組合、創新升級開發而成。該法先是利用氧化鎂乳液作為第一堿在吸收塔內吸收SO2,生成MgSO4,之后向脫硫液中添加適量氨水,生成Mg(OH)2和(NH4)2SO4,Mg(OH)2經沉降后送回脫硫塔循環使用;溶液中的(NH4)2SO4經濃縮結晶,加工成肥料。該法具有以下優點:
1、相對于石灰石/石灰-石膏法而言,Mg(OH)2在水中的溶解度高,與SO2的反應速度快,用較低的液氣比就可達較高的脫硫效率。另外,Mg(OH)2吸收SO2后生成的MgSO3或Mg(HSO3)2的溶解度較高,不易結垢。即使因操作不當造成暫時的結垢現象,也可通過降低脫硫的PH值的方法進行消除。
2、與傳統氨法相比,Mg(OH)2不具揮發性或腐蝕性。因此Mg(OH)2的濃度可保持較高水平,而利用氨作為SO2吸收劑的情況則不同,為保證一定的脫硫率,吸收液中氨的濃度需維持在較高水平,從而造成對設備的腐蝕,同時在熱煙氣作用下,溶液中的氨很容易揮發進入煙氣,不僅造成原料的流失,而且造成新的污染,形成氣溶膠等污染物。而且為了防止氨的流失,在脫硫塔前需對煙氣降溫處理,從而導致脫硫后的煙溫過低,需進行再加熱升溫,造成設備增加,能耗上升。而利用MgO乳液作脫硫劑時可在相對較高溫度下進行脫硫。
3、與傳統氧化鎂法相比,本技術對鎂的再生更為容易,耗能低,鎂的損耗量很少。關鍵是脫硫副產生(NH4)2SO4可加工成肥料使用,可創造較高經濟效益。
煙氣脫硝工程
NOx的生成機理
煤燃燒過程中產生的氮氧化物主要是一氧化氮和二氧化氮。研究表明,在煤的燃燒過程中生成NOx的主要途徑有三個:
●熱力型NOx. 即空氣中的氧和氮在燃料燃燒時所形成的高溫環境下生成的NO和NO2的總和,溫度對熱力型NOx的生成具有決定作用。
●快速型NOx. 燃料中的碳氫化合物在燃料濃度較高區域燃燒時所產生的烴與燃燒空氣中的N2分子發生反應,形成的CN、HCN,繼續氧化而生成的NOx。在燃煤鍋爐中,快速型NOx生成量很小。
●燃料型NOx. 燃料中的氮化合物在燃燒過程中發生氧化反應而生成的NOx。燃煤電廠鍋爐中產生的NOx中大約75%-90%是燃料型NOx。
脫硝方法
根據NOx在鍋爐中的生成機理,針對性的制定了一系列措施,主要有低NOx燃燒、選擇性非催化還原煙氣脫硝技術(SNCR)、選擇性催化還原煙氣脫硝技術(SCR)等。
(一)低NOx燃燒技術
目前常用的低NOx燃燒技術主要:
低過量空氣燃燒法 ; 空氣分級燃燒法;
燃料分級燃燒法 ; 燃氣再循環技術;
焙燒器處的分級燃燒技術(SCC),是采用分級加入燃料和空氣,使NOx形成降到最低物料加入方式來降低NOx放熱排放。
(二)選擇性非催化還原煙氣脫硝技術(SNCR)
SNCR是一種選擇性降低NOx排放量的方法,用氨及尿素作為還原劑,不用催化劑,噴入的氨只與煙氣中的NOx發生反應,而不與煙氣中的其他成分發生反應,NH3還原NOx的反應只能在950-1050℃這一狹窄的溫度范圍內進行。
氨的噴入點在爐膛上部煙氣溫度950-1050℃范圍內的區域。發生的主要還原反應有:
4NH3+4NO+O2→6H2O+4N2
4NH3+2NO2+O2→6H2O+3N2
SNCR技術特點:
尿素、NH3均可作為還原劑;
溫度過高氨會和氧反應生成NOx;溫度過低NOx還原反應的速率過低,造成原煙氣中有過量的氨逃逸或是物料上有氨沉積;
必須找到合理的氨氣噴入位置,達到適合的SNCR反應的溫度區間。
缺點:脫硝效率低(<40%);運行成本高;對反應溫度要求高,需要準確控制反應區內的溫度;需要比較高的NH3/NOx值(一般大于1),部分氨被產品吸收。
(三)選擇性催化還原煙氣脫硝技術(SCR)
選擇性催化還原(SCR)工藝是基于在金屬催化劑的作用下,噴入的氨(NH3)把煙氣中的NOx還原成N2和H2O。還原劑以NH3為主,催化劑有貴金屬和非貴金屬兩類。SCR反應器置于鍋爐之后。
SCR技術特點:
選擇性催化還原法(SCR)是工業上應用最廣的一種脫硝技術;
理想狀態下,可使NOx的脫除率達90%以上,是目前最好的固定源NOx治理技術;
SCR反應溫度一般為300-450攝氏度。
SCR反應器可以安裝在鍋爐/水泥窯的兩個位置:
在除塵器的下游—“低塵負荷”系統;
優點:催化劑壽命長,不易堵塞;
缺點:需要對煙氣進行加熱,達到催化劑的反應溫度;
最后一個旋風筒下游(不帶反應器)—“高塵負荷系統”;
優點:煙氣溫度適合催化劑要求,無需加熱;
缺點:煙氣粉塵濃度高,催化劑容易被堵塞、磨損。