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    工業(yè)燃煤鍋爐煙氣聯(lián)合脫硫脫氮技術(shù)研究與應(yīng)用

    2016-01-01 03:23:13于洪海沈陽市環(huán)境技術(shù)評估中心遼寧沈陽110014
    環(huán)境科學(xué)導(dǎo)刊 2015年3期
    關(guān)鍵詞:燃煤煙氣鍋爐

    于洪海(沈陽市環(huán)境技術(shù)評估中心,遼寧沈陽 110014)

    工業(yè)燃煤鍋爐煙氣聯(lián)合脫硫脫氮技術(shù)研究與應(yīng)用

    于洪海
    (沈陽市環(huán)境技術(shù)評估中心,遼寧沈陽 110014)

    對工業(yè)鍋爐煙氣聯(lián)合脫硫脫氮技術(shù)進(jìn)行了研究,在企業(yè)中實際應(yīng)用,結(jié)果表明:SO2平均出口濃度為194.56mg/Nm3,平均去除率為85.30%;NOx平均出口濃度為196.72mg/Nm3,平均去除率為62.61%。SO2和NOx的排放濃度達(dá)到《GB13271-2014鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》表3限值的要求。聯(lián)合裝置相比單一的脫硫技術(shù),節(jié)省了NaOH溶解池及加藥泵、CaO(MgO)溶解池乳液泵和曝氣風(fēng)機(jī)三項主要裝置,并且循環(huán)水池、水泵的選擇也較雙堿法和氧化鎂法規(guī)模小。今后應(yīng)將提高該技術(shù)的處理效率作為研究重點。

    燃煤鍋爐;煙氣治理;聯(lián)合脫硫脫氮

    0 引言

    《大氣污染防治行動計劃》的發(fā)布與實施,為今后一段時期內(nèi)我國大氣污染防治工作提出了明確的目標(biāo)。工業(yè)燃煤鍋爐產(chǎn)生的煙氣是影響環(huán)境空氣質(zhì)量的重要大氣污染物,燃煤鍋爐煙氣中的主要污染物為煙塵、SO2、NOx等。單一的脫硫、脫硝煙氣脫硫技術(shù)開發(fā)較早,目前已有較成熟的脫硫工藝,如濕式石灰/石灰石石膏法、雙堿法脫硫、氨法脫硫等;脫氮工藝主要有選擇性催化還原法(SCR)、選擇性非催化還原法(SNCR)、催化分解法和吸附法等。目前,開發(fā)廉價、高效且可同時脫硫脫氮的新技術(shù)、新設(shè)備,是國內(nèi)外煙氣凈化技術(shù)研究的總趨勢。據(jù)美國電力研究所統(tǒng)計,現(xiàn)在聯(lián)合脫硫脫氮技術(shù)有60多種,大體可以分為2類:一是爐內(nèi)燃燒過程中聯(lián)合脫硫脫氮技術(shù);二是燃燒后煙氣的聯(lián)合脫硫脫氮技術(shù)[1]。目前,國內(nèi)外對燃燒后的煙氣聯(lián)合脫硫脫氮技術(shù)進(jìn)行了大量的研究。德國Bergbau-Forschung公司開發(fā)了活性炭法[2],該方法用活性炭吸附SO2,并在氨還原NOx過程中起催化作用,實現(xiàn)同時脫硫脫氮;Ekkehard Richter等[3]用強(qiáng)度較高的活性焦炭,經(jīng)活化、浸漬Na2CO3處理后用于煙氣的脫硫脫氮;德國LurgiGmbH公司[4]研究開發(fā)了煙氣循環(huán)流化床(CFB)脫硫脫氮技術(shù);趙毅等[5]正在研究開發(fā)粉煤灰脫硫脫氮技術(shù),該技術(shù)是將熟石灰、活性物質(zhì)和粉煤灰加水在一定條件下消化,制成高活性吸收劑,放入具有獨特內(nèi)、外循環(huán)結(jié)構(gòu)的煙氣循環(huán)流化床中進(jìn)行脫硫脫氮。本文主要研究的聯(lián)合煙氣脫硫脫氮技術(shù)是燃燒后煙氣的聯(lián)合脫硫脫氮技術(shù),以氧化分解理論為基礎(chǔ),利用自制的聯(lián)合脫硫脫氮裝置對某制藥企業(yè)燃煤產(chǎn)生的煙氣進(jìn)行處理,處理后煙氣中的SO2和NOx排放濃度均滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求,并具有較好的經(jīng)濟(jì)性。

    1 技術(shù)原理

    本技術(shù)以化學(xué)分析中的氧化分解理論為基礎(chǔ),利用鍋爐燃煤產(chǎn)生的灰渣和飛灰作為“介質(zhì)”,使灰渣或飛灰中含有的金屬離子與SO2、NOx發(fā)生反應(yīng),轉(zhuǎn)化為可溶于酸的堿性金屬離子和過度金屬離子。根據(jù)系統(tǒng)運行中所發(fā)生的固、氣、液系列物理—化學(xué)變化,不外加藥劑,脫除煙氣中的SO2、NOx等有害物質(zhì)。

    2 實驗

    2.1 實驗裝置

    本文采用自制的聯(lián)合脫硫脫氮裝置進(jìn)行實驗,實驗裝置示意圖見圖1。

    圖1 聯(lián)合脫硫脫氨裝置示意圖

    2.2 實驗對象

    本文選擇沈陽某中藥廠的2臺用于生產(chǎn)和取暖的蒸汽鍋爐作為實驗對象,2臺鍋爐均為6t/h,鍋爐型號為DZL6-1.25-AⅡ,生產(chǎn)日期為1998年。

    2.3 工藝流程

    鍋爐產(chǎn)生的煙塵經(jīng)煙氣預(yù)處理裝置處理后進(jìn)入填料塔下部,并與由噴液裝置噴出的透過填料層的洗滌液接觸,使煙塵中的大顆粒物質(zhì)沉降進(jìn)入洗滌液中,煙塵中的有害物質(zhì)與洗滌液接觸氧化絡(luò)合被吸收,凈化后的煙氣穿過脫水層脫水,從填料塔上端排出。

    2.4 監(jiān)測方法與排放標(biāo)準(zhǔn)

    SO2監(jiān)測方法采用《HJ629固定污染源廢氣二氧化硫的測定非分散紅外吸收法》,NOx監(jiān)測方法采用《HJ/T43固定污染源廢氣中的氮氧化物測定鹽酸萘乙二胺分光光度法》。

    排放標(biāo)準(zhǔn)采用《GB13271-2014鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》表3規(guī)定的大氣污染物排放限值。

    3 結(jié)果與分析

    3.1 實驗結(jié)果

    本文對鍋爐煙氣中的SO2和NOx在裝置入口及出口的濃度分別進(jìn)行了連續(xù)8d的監(jiān)測,監(jiān)測結(jié)果見表1、表2。

    表1 煙氣中SO2監(jiān)測結(jié)果mg/Nm3

    表2 煙氣中NOx監(jiān)測結(jié)果mg/Nm3

    由表1、表2的監(jiān)測結(jié)果可知,鍋爐煙氣經(jīng)聯(lián)合脫硫脫氮處理后,SO2平均出口濃度為194.56mg/Nm3,平均去除率為85.30%;NOx平均出口濃度為196.72mg/Nm3,平均去除率為62.61%。SO2和NOx的排放濃度達(dá)到《GB13271 -2014鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》表3限值的要求。

    3.2 聯(lián)合裝置的技術(shù)特點

    (1)無加藥裝置。

    (2)與同類設(shè)備系統(tǒng)比較,在特定控制要求和pH值控制范圍內(nèi)運行,液、氣中和反應(yīng)速度快,液/氣比明顯少于其它濕法脫硫方式,循環(huán)系統(tǒng)運行功耗少。

    (3)沉降池容積要求低。

    (4)輔助設(shè)備少,日常運行無藥劑補(bǔ)充、添加系統(tǒng),系統(tǒng)實際運行功耗少。

    (5)循環(huán)液采用閉路循環(huán)運行,汽水分離系統(tǒng)的定期清洗用水可以滿足系統(tǒng)補(bǔ)水量需求;循環(huán)使用的液體具有沉渣沉降速度快,灰水分離容易等優(yōu)點。

    (6)特定的循環(huán)液體不會產(chǎn)生過飽和現(xiàn)象,灰渣瀝水性好。

    (7)與其它濕法脫硫技術(shù)相比較,因無需外加諸如石灰等,廢渣排放量明顯減少。

    (8)由于沉渣中Al2O3等的溶出,其它雜質(zhì)少,因此殘渣可用作水泥廠生產(chǎn)高標(biāo)號水泥原料,增加了廢渣利用價值。

    (9)系統(tǒng)控制點少,循環(huán)液化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,容易實現(xiàn)控制。

    (10)各項監(jiān)測數(shù)據(jù)完全可以滿足國家和地方環(huán)保部門相關(guān)測試指標(biāo)要求。

    3.3 聯(lián)合裝置經(jīng)濟(jì)效益分析

    與目前使用最普遍的雙堿法(石灰/石膏法)脫硫系統(tǒng)、氧化鎂法脫硫系統(tǒng)相比較,本技術(shù)與其他技術(shù)各項指標(biāo)對比見表3。

    根據(jù)表3顯示的結(jié)果可知,采取聯(lián)合裝置相比單一的脫硫技術(shù),節(jié)省了NaOH溶解池及加藥泵、CaO(MgO)溶解池乳液泵和曝氣風(fēng)機(jī)三項主要裝置,并且循環(huán)水池、水泵的選擇也較雙堿法和 氧化鎂法規(guī)模小。

    表3 本技術(shù)與雙堿法、氧化鎂法部分技術(shù)指標(biāo)對比情況

    4 結(jié)論

    通過本實驗研究可以看出,本技術(shù)不用外加脫硫、脫氮的處理藥劑,與單一的脫硫、脫氮技術(shù)相比具有設(shè)備輔機(jī)數(shù)量少、運行費用低、管理簡單等諸多特點,并且該技術(shù)處理鍋爐煙氣中的SO2和NOx均得到了良好的效果,SO2和NOx的出口濃度均滿足 《GB13271-2014鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》相關(guān)限值要求。但本技術(shù)脫硫、脫氮的處理率與單一的脫硫、脫氮技術(shù)的處理率相比較低,在日后的研究中,應(yīng)將提高本技術(shù)的處理效率作為研究重點。

    [1]許佩瑤,張艷,趙毅,等.鍋爐煙氣聯(lián)合脫硫脫氮技術(shù)[J].環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備,2004,4(5):50-54.

    [2]鐘秦,燃煤煙氣脫硫脫硝技術(shù)及工程實例[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2002.

    [3]EkkehardRichter,WolfgangWunnenberg.Experienceswithactive cokeprocessesforsimultaneousremovalofSOxandNOx[J].US PBRep,1989(4):229-246.

    [4]單志峰,黃友明.國外煙氣同步脫硫脫氮技術(shù)現(xiàn)狀[J].冶金環(huán)境保護(hù),1999(4):40-45.

    [5]趙毅,馬雙忱,李燕中,等.利用粉煤灰吸收劑對煙氣脫硫脫氮的實驗研究[J].中國電機(jī)工程學(xué)報,2002,22(3):108 -112.

    ApplicationofCombinedDeviceforSulfurandNitrogen RemovalofFumefromtheCoal-burningBoiler

    YUHong-hai
    (ShenyangAppraisalCenterforEnvironmentalEngineering,ChengyangLiaoning110014,China)

    Theapplicationofcombineddeviceforsulfurandnitrogenremovaloffumefromthecoal-burningboiler wasstudied.TheaverageconcentrationofSO2attheoutletwas194.56mg/Nm3withtheaverageremovalrateof 85.30%.TheaverageconcentrationofNOxattheoutletwas196.72mg/Nm3withtheaverageremovalrateof 62.61%.TheoutletconcentrationsofSO2andNOxreachedthenationalemissionstandardofairpollutionsforcoal -burningoil-burninggas-firedboiler(GB13271-2014).ThecombineddevicehadnopartsoftheNaOH addingpump,theCaO(MgO)pump,andtheaerationfanastheregularsingledevices.Inthemeantime,the choicesofrecyclingwaterpondandwaterpumpforthecombineddevicesweremoreflexiblethanthoseofthesingle devices.Thetreatmentefficiencyofthecombineddevicescouldbeakeyresearchinthenearfuture.

    coal-burningboiler;fumetreatment;combineddeviceofsulfurandnitrogenremoval

    X701

    A

    1673-9655(2015)03-0078-03

    2014-11-03

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