脫硫塔和脫硫除塵器應(yīng)以下的基本要求:(1)氣液間有較大的面積和一定的時(shí)間;(2)氣液間擾動(dòng)強(qiáng)烈,吸收阻力小,對(duì)SO2的吸收效率高;3)操作,要有的操作彈性;(4)氣流通過(guò)時(shí)的壓降要??;(5)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造及方便,造價(jià)低廉,使用壽命長(zhǎng);(6)不結(jié)垢,不堵塞,耐磨損,耐腐蝕;(7)能耗低,不產(chǎn)生二次污染。
高效的可以同時(shí)脫硫脫硝的新技術(shù)、新設(shè)備是國(guó)內(nèi)外煙氣凈化技術(shù)研究的總趨勢(shì)。目前許多國(guó)家和地區(qū)都開(kāi)展了火力發(fā)電廠(chǎng)的煙氣同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)的研發(fā)工作,有的還進(jìn)行了工業(yè)應(yīng)用。由于種種原因,我國(guó)還停留在脫硫階段,但同時(shí)脫硫脫硝勢(shì)在必行。
在燃煤發(fā)電過(guò)程中,會(huì)產(chǎn)生一氧化二氮、一氧化氮等多種氮氧化物,是形成霧霾天氣的重要因素。為了凈化空氣質(zhì)量,中石化勝利發(fā)電廠(chǎng)2012年進(jìn)行脫硫脫硝改造,從摻燒煙煤、煤炭結(jié)構(gòu)調(diào)整源頭上促進(jìn)減排,2014年氮氧化物平均凈煙外排濃度為85毫克/立方米,低于國(guó)家環(huán)保部要求的400毫克/立方米排放標(biāo)準(zhǔn),均低于歐盟200毫克/立方米、美國(guó)135毫克/立方米排放標(biāo)準(zhǔn)。全年減排氮氧化物2萬(wàn)噸,相當(dāng)于60多萬(wàn)輛機(jī)動(dòng)車(chē)1年尾氣排放量的總和。
電子束脫硫脫硝工藝開(kāi)發(fā)于20世紀(jì)70年代的日本,后在美國(guó)和德國(guó)也有研究,經(jīng)過(guò)多年的研究開(kāi)發(fā),已從小試、中試和工業(yè)示范逐步走向工業(yè)化。該法系統(tǒng)簡(jiǎn)單,操作方便,對(duì)于煤種和煙氣量的變化有較好的適應(yīng)性,可達(dá)到90%以上的脫硫效率和80%以上的脫硝效率。
電子束輻射技術(shù)脫硫脫硝的工藝流程是燃煤鍋爐排出的煙氣經(jīng)除塵后,進(jìn)入冷卻塔,在塔中由噴霧水冷卻到65~70℃,在煙氣進(jìn)入反應(yīng)器之前,注入接近化學(xué)計(jì)量比的氨氣,然后在反應(yīng)器中接受高能電子束照射,使煙氣中的N2、O2和水蒸氣等發(fā)生輻射反應(yīng),生成大量的自由基、原子、電子和各種激發(fā)態(tài)的原子、分子等活性物質(zhì),它們將煙氣中的SO2和NO氧化為SO3和NO2,這些高價(jià)的硫氧化物和氮氧化物與水蒸氣反應(yīng)生成霧狀的硫酸和硝酸,這些酸再與事先注入反應(yīng)器的氨反應(yīng),生成硫銨和硝銨,凈化后的煙氣經(jīng)煙囪排放。
1995年中日合作成都電廠(chǎng)示范項(xiàng)目在成都熱電廠(chǎng)實(shí)驗(yàn),處理煙氣量3×105m3/h,設(shè)計(jì)脫硫率80%,脫硝率10%。波蘭Pomorzany電廠(chǎng)電子束裝置已安裝成功,預(yù)期可達(dá)到90%脫硫率,脫硝率為80%。已建成投運(yùn)的杭州熱電廠(chǎng)項(xiàng)目工程設(shè)計(jì)脫硫率85%,脫硝率55%。中國(guó)工程物理研究院恒泰環(huán)境技術(shù)公司承擔(dān)的北京京豐熱電公司60×104 m/h煙氣量電子束治理工程脫硫率大于70%,脫硝率大于20%。
我國(guó)已在綿陽(yáng)建成了世界上規(guī)模最大(煙氣處理量2×104 m3/h)的工業(yè)中試裝置,運(yùn)行結(jié)果達(dá)到了設(shè)計(jì)要求,SO2的脫除率大于85%,脫硝率為70%。
這類(lèi)技術(shù)利用固體吸附劑來(lái)吸附廢氣中的SO2和NOx,然后在不同的條件下把SO2和NOx分別脫附出來(lái)再進(jìn)行轉(zhuǎn)化??捎玫奈絼┖芏?,如活性炭、活性氧化鋁或者分子篩為載體負(fù)載鈉、氧化銅、碳酸鉀等的吸附劑。SO2在這些吸附劑上以硫酸鹽形式存在,然后在再生期間用還原氣體還原生成較高濃度的SO2或以SO2、H2S混合物的形式存在。NOx最終被還原成N2。固相吸附再生技術(shù)包括炭質(zhì)材料吸附法、氧化銅吸附法、NOXSO2法以及Pt/BaO/γ-Al2O3的存儲(chǔ)還原技術(shù)等。SNOx技術(shù)是一種干式脫硫脫硝技術(shù),鍋爐排煙首先經(jīng)過(guò)高效布袋除塵器,以盡可能減少其后部SO2轉(zhuǎn)化器內(nèi)催化劑的清潔頻率。布袋除塵器出口的排煙經(jīng)加熱后進(jìn)入NOx催化反應(yīng)器,在有氨的條件下NOx被還原成氮?dú)夂退?;在第二?jí)催化反應(yīng)器內(nèi),SO2被氧化成SO3,經(jīng)降溫、水合而濃縮形成液體硫酸。該工藝的脫硫效率和脫硝效率分別可達(dá)95%和90%,其副產(chǎn)品為硫酸。該工藝的特點(diǎn)是:利用高溫布袋除塵器達(dá)到一臺(tái)設(shè)備同時(shí)脫硫脫硝和除塵的目的,煙氣中的SO2通過(guò)在布袋除塵器前的煙道內(nèi)噴入鈣基或鈉基脫硫劑并利用布袋外表的過(guò)濾層脫除;NOx的脫除通過(guò)向煙道內(nèi)噴入氨氣,然后由設(shè)置在布袋內(nèi)部的選擇性催化還原劑(SCR)來(lái)實(shí)現(xiàn),除塵則是通過(guò)布袋的自身特性完成的。在適當(dāng)條件下,該法的脫硫效率和脫硝效率分別可達(dá)80%和90%。據(jù)美國(guó)電力研究所統(tǒng)計(jì)現(xiàn)在聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)有60多種,除以上介紹的外,煙氣聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)還有活性炭法、德國(guó)AMASOXI方法、基于液相溶液的聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)、半干噴霧脫硫脫硝技術(shù)、煙氣循環(huán)流化床脫硫脫硝技術(shù)等。在這些技術(shù)中,煙氣循環(huán)流化床脫硫脫硝技術(shù)以其系統(tǒng)簡(jiǎn)單,投資小,脫除效率高等優(yōu)點(diǎn)引起了人們的高度重視,現(xiàn)國(guó)內(nèi)外有關(guān)研究非?;钴S。針對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展?fàn)顩r和我國(guó)電力工業(yè)的發(fā)展水平,綜合分析各種聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn),可以看出煙氣循環(huán)流化床聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用前景非常廣闊,開(kāi)發(fā)適合我國(guó)國(guó)情,擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的煙氣循環(huán)流化床脫硫脫硝技術(shù)是一項(xiàng)非常有意義的工作。