低溫?zé)煔饷摿蛎撓醭币惑w化工藝分析

丁昊天

（中機新時代有限公司，北京 100038）

本研究全面地整合了低溫?zé)煔饷摿蛎撓醭惫に?，通過分析不同污染物的性質(zhì)，確定了其處理方法，以有效地全面處理低溫?zé)煔狻?/p>

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1.1 脫硫工藝

當(dāng)前，脫硫工藝可以分為三種類型，即干法脫硫、濕法脫硫和生物脫硫，這三種脫硫工藝的應(yīng)用方式有很大不同。干法脫硫是指應(yīng)用能夠吸附硫氧化物的介質(zhì)達到對煙氣的脫硫效果，常用的為NID技術(shù)和CFB技術(shù)。NID技術(shù)的原理為直接投入高質(zhì)量的消石灰，實現(xiàn)對煙氣中SOx的有效吸附。CFB技術(shù)的原理為應(yīng)用吸附劑直接對SOx進行吸附，生成固體產(chǎn)物[1]。濕法脫硫技術(shù)是指將預(yù)處理后的煙氣導(dǎo)入能夠吸收硫氧化物的水體中，利用石膏或者石灰水達到脫硫效果。

1.2 脫硝工藝

現(xiàn)階段，脫硝工藝類型較多，常用的有三種。一是SCR技術(shù)，該技術(shù)的原理為在180～420℃條件下，向煙氣中噴入氨基還原劑，生成N2和H2O，從而達到脫硝效果。目前，這種工藝已經(jīng)較為成熟。二是SNCR技術(shù)。該技術(shù)溫度范圍為850～1100℃，應(yīng)用的還原劑包括NH3和尿素，并且需要向反應(yīng)容器中灌入氧氣[2]。三是O3脫硝技術(shù)。該技術(shù)的原理為利用臭氧的強氧化性對氮氧化物進行處理。

1.3 除氨工藝

當(dāng)前，煙氣中的氨氣來源主要為脫硫時應(yīng)用的氨水，人們需要對氨氣輸入量進行控制，在保證脫硫效果的基礎(chǔ)上，防止煙氣中存在過多的氨氣。通常，人們會應(yīng)用氨氣檢測設(shè)備對煙氣中的氨氣濃度進行探測，實現(xiàn)對氨氣輸入系統(tǒng)的有效控制。

1.4 固體灰塵去除工藝

常用的灰塵去除工藝大致有兩種。一是陶瓷除塵技術(shù)，即在設(shè)備中設(shè)置導(dǎo)流片，在煙氣的旋轉(zhuǎn)過程中，固體顆粒會產(chǎn)生離心力，當(dāng)顆粒碰撞到設(shè)備內(nèi)壁時，會在重力的作用下落到設(shè)備底層，從而達到有效處理灰塵的目的[3]。二是沖袋式除塵技術(shù)，即將被處理的煙氣輸入到?jīng)_袋式設(shè)備中，設(shè)備中含有多層過濾膜，實現(xiàn)對煙氣中固體顆粒的有效過濾。

2 低溫?zé)煔饷摿蛎撓醭币惑w化工藝的整體設(shè)計思路

2.1 低溫?zé)煔饷摿蛎撓醭币惑w化工藝的設(shè)計框架

通過分析整個煙氣處理過程中的各項工作內(nèi)容，筆者發(fā)現(xiàn)，脫硝期間需要向煙氣中輸入氨氣，最終的生成產(chǎn)物包括氮氣和水，反應(yīng)化學(xué)式如下：

對于SNCR技術(shù)來說，反應(yīng)物中的氨氣與氧氣也會發(fā)生反應(yīng)，后續(xù)分析需要對這些因素進行全面考慮。而脫硫包括干法脫硫技術(shù)、濕法脫硫技術(shù)以及半干法脫硫技術(shù)，無論采用哪種脫硫方法，都需要保持煙氣的干燥性。另外，NH3、SO2和H2O會發(fā)生反應(yīng)，具體如下：

當(dāng)煙氣中含有硫氧化物時，氨氣的消耗量會增加，導(dǎo)致難以有效控制處理后煙氣中的逃逸氨，所以需要先進行脫硫操作。另外，反應(yīng)中會產(chǎn)生固體化合物雜質(zhì)，所以最后要去除固體雜物。

2.2 低溫?zé)煔饷摿蛎撓醭币惑w化工藝的優(yōu)缺點

在選擇脫硫工藝時，人們需要考慮該工藝對脫硝的影響。其中，采用濕法以及半干法脫硫時，煙氣中都會產(chǎn)生較多的水蒸氣。而脫硝時需要向煙氣中灌入氨氣和固體脫硝劑，二者都要求反應(yīng)環(huán)境中不含有過多的水，所以本文應(yīng)用干法脫硫工藝。

選擇脫硝工藝時，人們主要考慮脫硝效果和設(shè)備成本。本文比較了當(dāng)前常用的三種脫硝方式，最終選擇SCR技術(shù)，在催化劑環(huán)境下，應(yīng)用氨基還原劑達到脫硝目的。但是，SNCR也有很廣闊的應(yīng)用前景，這兩種技術(shù)的優(yōu)缺點如表1所示。

表1 SCR工藝和SNCR工藝的技術(shù)對比

當(dāng)前，我國對煙氣污染物提高了排放要求，所以本文選用SCR工藝。對于粉塵脫除技術(shù)，本文對陶瓷管工藝和沖袋式工藝進行了比較，由于沖袋式工藝的成本較低，并且除雜效果較好，所以最終選擇這種工藝。

2.3 低溫?zé)煔饷摿蛎撓醭币惑w化工藝的整合措施

處理期間，將煙氣傳輸?shù)礁煞摿蛳到y(tǒng)中，該系統(tǒng)中設(shè)置的吸附劑能夠?qū)煔庵械牧蜓趸镞M行吸附，在傳出該系統(tǒng)后，剩余煙氣中的硫氧化物含量大幅降低。由于本文選用SCR技術(shù)進行脫硝，所以煙氣處理中需要向煙氣中灌入氨氣。在系統(tǒng)建設(shè)過程中，應(yīng)用蒸法提取氨水中的氨氣，將氨氣進行干燥后將其灌入氨氣體系中。經(jīng)過脫硝，將處理的氨氣輸入沖袋式除雜設(shè)備，最終獲得符合國家要求的排放煙氣。整個系統(tǒng)的流程如圖1所示。

圖1 干法脫硫系統(tǒng)流程

3 低溫?zé)煔饷摿蛎撓鮽饕惑w化工藝的設(shè)計流程

3.1 工藝設(shè)計流程

本文已經(jīng)確定了在一體化系統(tǒng)設(shè)計中需要應(yīng)用的各項工藝，同時提出了這些工藝的整合方式。在具體設(shè)計中，人們需要合理應(yīng)用這些工藝，保證整個系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運行。具體設(shè)計流程如下。

3.1.1 CFB系統(tǒng)建設(shè)

當(dāng)前，CFB系統(tǒng)應(yīng)用的工藝體系為CFB-FGD體系。在一體化工藝的設(shè)計過程中，需要消除其中的除塵系統(tǒng)，將該區(qū)域與SCR系統(tǒng)進行銜接。需要注意的是，應(yīng)用時需要保證被處理煙氣能夠與硫氧化物的吸附物質(zhì)充分接觸。人們可以在該設(shè)備的終端設(shè)置低速引風(fēng)機，保證煙氣被有效吸引及其運動速度滿足相關(guān)要求[4]。

3.1.2 氨氣發(fā)生系統(tǒng)建設(shè)

氨氣產(chǎn)生系統(tǒng)的主體設(shè)備為氨水儲罐，本文提出的構(gòu)想為，在儲罐中加入發(fā)熱裝置，對氨水進行加入處理，為脫硝系統(tǒng)提供氨氣供應(yīng)。氨氣產(chǎn)生后需要經(jīng)過干燥系統(tǒng)。將氨氣進行干燥后，應(yīng)用管道將氨氣輸入到待處理的煙氣中。為了提高氨氣與待處理煙氣的混合效果，本文設(shè)計的煙氣引氣裝置為一種螺旋槳式結(jié)構(gòu)，同時引導(dǎo)經(jīng)過脫硫處理的煙氣和經(jīng)過干燥的氨氣，并在螺旋槳的作用下提高融合程度，為脫硝過程奠定基礎(chǔ)。

3.1.3 SCR系統(tǒng)建設(shè)

應(yīng)用SCR工藝時需要保持煙氣溫度在110～450℃，所以要對煙氣加熱[5]。當(dāng)前，人們已經(jīng)開發(fā)出多種煙氣加熱技術(shù)，要加以合理應(yīng)用。但是，煙氣脫硫會產(chǎn)生較多熱量，傳統(tǒng)脫硫工藝會應(yīng)用循環(huán)水管對生成的煙氣進行降溫處理，所以后續(xù)優(yōu)化可以對反應(yīng)中產(chǎn)生的熱量和煙氣余熱進行合理應(yīng)用。

3.1.4 固體除雜系統(tǒng)建設(shè)

對于固體除雜系統(tǒng)來說，獲取的氣體必須符合相關(guān)技術(shù)指標并穿越設(shè)備中的濾層。通常，煙氣處理系統(tǒng)中的引氣裝置不足以支撐固體雜質(zhì)的過濾，所以該系統(tǒng)需要設(shè)置專用的引氣裝置提高引氣效率。筆者認為，可以在除雜裝置前設(shè)置鼓風(fēng)機，提高處理后煙氣在除雜設(shè)備中的流動速度，以滿足整個設(shè)備的運行要求。

3.2 工藝優(yōu)化流程

優(yōu)化整個工藝體系，有助于降低運行能耗和工藝體系建設(shè)的復(fù)雜性。本文提出的主要優(yōu)化方向為對煙氣的余熱和反應(yīng)過程中產(chǎn)生的熱量進行充分應(yīng)用，優(yōu)化思路為將脫硫過程中產(chǎn)生的冷卻水以管道的方式導(dǎo)入到氨氣產(chǎn)生系統(tǒng)中，實現(xiàn)了對脫硫過程中產(chǎn)生熱量的有效應(yīng)用。另外，在脫硫過程中，煙氣溫度也會上升，反應(yīng)爐中會設(shè)置降溫系統(tǒng)，這類溫度較高的工業(yè)用水也可導(dǎo)入氨氣發(fā)生系統(tǒng)中，實現(xiàn)對氨氣的高效蒸出。

4 結(jié)論

在脫硫脫硝除氨一體化工藝的設(shè)計過程中，選用的脫硫工藝為CFB工藝，脫硝工業(yè)為SCR工藝，固體顆粒除雜工藝為沖袋式工藝。具體處理中，首先進行脫硫處理，其次進行脫硝處理，最終進行固體顆粒去除處理，并通過對余熱的合理應(yīng)用降低能耗。