電廠脫硫脫硝系統(tǒng)的電氣與自控設(shè)計(jì)

李俊霞 范冬琪

摘要：經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市化進(jìn)程的加快，人們對(duì)電能的需求也逐漸增加。電廠為了滿足社會(huì)發(fā)展及人們生活的需求，發(fā)電量每年都在不斷上漲，而因發(fā)電造成的環(huán)境污染也日益嚴(yán)重。為了改變這一現(xiàn)狀，我國(guó)陸續(xù)出臺(tái)有關(guān)電廠排放標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)政策法規(guī)，最大限度對(duì)電廠中有害氣體的排出進(jìn)行控制，使電廠污染氣體的排放濃度達(dá)到國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與環(huán)保事業(yè)的共同發(fā)展。本文就電廠脫硫脫硝系統(tǒng)的電氣與自控設(shè)計(jì)展開(kāi)探討。

關(guān)鍵詞：電廠;脫硫脫銷;電氣自控

引言

火電廠是電能生產(chǎn)的主陣地，而電廠在進(jìn)行一線生產(chǎn)時(shí)不可避免的會(huì)產(chǎn)生氮氧化物，如果未經(jīng)處理就進(jìn)行排放會(huì)給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重負(fù)擔(dān)，這也是光污染與酸雨生成的主要誘因。為降低污染風(fēng)險(xiǎn)，保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)，各個(gè)國(guó)家都開(kāi)始對(duì)此類氮氧化物進(jìn)行脫硫脫硝處理后再對(duì)空排放，減少其進(jìn)入大氣后造成的危害。

1電廠煙氣的特點(diǎn)與危害

電廠的主要燃料是煤炭，煤炭是樹(shù)木化石，是不可再生的資源，其中碳、氧、硫等是構(gòu)成煤炭的主要元素，這些元素經(jīng)過(guò)燃燒后會(huì)產(chǎn)生大量的有害氣體，危害人們的身體健康和生活環(huán)境。如煤炭燃燒會(huì)產(chǎn)生二氧化硫氣體，二氧化硫氣體排入大氣遇水會(huì)造成酸雨現(xiàn)象，酸雨具有腐蝕性，會(huì)引發(fā)人們身體方面的一些疾病，如果酸雨侵蝕農(nóng)田，就會(huì)導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)。此外，電廠排放的煙氣還含有礦物顆粒與雜質(zhì)，這些顆粒雜質(zhì)會(huì)嚴(yán)重污染空氣，危害到人們的日常生活。有害氣體的存在不僅污染環(huán)境，還影響社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

2脫硫脫硝技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

現(xiàn)階段雖然我國(guó)對(duì)二氧化硫的治理投入了較大的力度，更是加大了對(duì)相關(guān)人力物力的投入，但所取得的成效仍不甚明顯，其主要原因往往是相關(guān)電廠所使用設(shè)備的脫硫效率較低，無(wú)法達(dá)到全面轉(zhuǎn)化，故對(duì)環(huán)境造成了污染。究其源頭，是我國(guó)現(xiàn)階段的脫硫技術(shù)不甚成熟，且在相關(guān)設(shè)備方面也有待完善、革新，并缺乏具有高專業(yè)素養(yǎng)的技術(shù)人才，相關(guān)的技術(shù)人員或是由于應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)缺乏，或是新型技術(shù)掌握不牢，或是操作不甚規(guī)范，所以應(yīng)用相關(guān)技術(shù)時(shí)往往無(wú)法取得良好成效、使用脫硫脫硝設(shè)備時(shí)也難以發(fā)揮明顯作用。而隨著現(xiàn)階段相關(guān)脫硫脫硝技術(shù)的不斷完善、發(fā)展，技術(shù)人員更需要不斷鍛煉、強(qiáng)化自身，逐漸加強(qiáng)對(duì)脫硫脫硝一體化工藝的掌握。

3脫硫脫硝系統(tǒng)自控設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1工況反應(yīng)控制

近幾年，我國(guó)《火電廠按地區(qū)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》、《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃》等文件的推行逐漸改變著電廠生產(chǎn)運(yùn)行模式。我國(guó)在脫硝脫硫工作上也有了更加顯著的創(chuàng)新，并在實(shí)踐工作中取得優(yōu)異的成績(jī)。在自控系統(tǒng)中融合工況實(shí)時(shí)控制技術(shù)能夠改善機(jī)組運(yùn)行情況，提高工況監(jiān)督管理效率。例如：脫硫脫硝系統(tǒng)中的DCS自控系統(tǒng)能夠“在線監(jiān)測(cè)”到機(jī)組出口氣體濃度，并且在煙氣監(jiān)測(cè)儀處于自我維護(hù)狀態(tài)時(shí)，可得到相關(guān)輸出值非NOx真實(shí)含量，這時(shí)候脫硫脫硝中的自控系統(tǒng)會(huì)對(duì)應(yīng)的停止工況參數(shù)調(diào)節(jié)，并把將供氨調(diào)節(jié)閥門開(kāi)度按照相關(guān)規(guī)定嚴(yán)格控制在監(jiān)測(cè)儀表執(zhí)行自我維護(hù)動(dòng)作之前的狀態(tài)。等待煙氣監(jiān)測(cè)儀表處理完目標(biāo)任務(wù)并進(jìn)行自我維護(hù)后，脫硫脫硝系統(tǒng)中的自動(dòng)調(diào)節(jié)功能又會(huì)立刻從原有的“關(guān)閉調(diào)節(jié)”狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椤伴_(kāi)啟調(diào)節(jié)”狀態(tài)，經(jīng)過(guò)上述的工況處置，脫硫脫硝工作可在最大程度上規(guī)避監(jiān)測(cè)儀表運(yùn)行對(duì)自控系統(tǒng)的影響。

3.2金屬絡(luò)合法

這一方法的原理就是將一氧化氮與過(guò)渡金屬絡(luò)合物反應(yīng)而形成金屬亞硝?；衔?，從而將一氧化氮溶解于液相中，進(jìn)入一氧化氮液相和還原劑中反應(yīng)并生成氨氣與氮?dú)?，進(jìn)而有效的將一氧化氮脫除。近些年來(lái)，很多關(guān)注的一種技術(shù)就是絡(luò)合亞鐵濕法脫硫脫硝一體化技術(shù)，其不僅能安裝在一套裝置中，并在低溫條件下將二氧化硫與氮氧化物進(jìn)行高效脫除，而且能將投資與運(yùn)行成本降低，但是因?yàn)槲談┰偕^為困難，導(dǎo)致其難以實(shí)施工業(yè)化。將亞硫酸鈉、硫化鈉和尿素加入乙二胺四乙酸螯合溶液中，能有效的完成脫硝的工作，且在添加還原組分時(shí)，能利用超聲-活性炭來(lái)影響整個(gè)脫硝的過(guò)程，并利用亞硫酸鈉和硫化鈉對(duì)于乙二胺四乙酸螯合進(jìn)行還原再生。由此可見(jiàn)，不管是超聲波還是活性炭，均能使得亞硫酸鈉吸收液能有效的再生，而尿素則對(duì)絡(luò)合鐵吸收劑的再生和吸收均具有不利的影響。但是乙二胺四乙酸配位試劑的價(jià)格昂貴，所以需要采取廉價(jià)氮川三乙酸配體試劑來(lái)替代乙二胺四乙酸，同時(shí)氮川三乙酸配體試劑其在平衡常數(shù)上要大于乙二胺四乙酸。利用這一技術(shù)進(jìn)行脫硫脫硝時(shí)，吸收液難以完全高效的循環(huán)和利用，目前的再生方法的經(jīng)濟(jì)性還有待提升，加上其運(yùn)行條件具有不穩(wěn)定的特點(diǎn)，使得其要想實(shí)現(xiàn)工業(yè)化推廣和應(yīng)用還有很長(zhǎng)的一段路要走。

3.3高級(jí)氧化法

高級(jí)氧化法正如技術(shù)名，其主要是通過(guò)氧化反應(yīng)對(duì)一氧化氮進(jìn)行處理，起到在排放污染氣體中對(duì)如二氧化硫、氯化氫、氫氟酸等酸性氣體進(jìn)行脫除的作用。雖然該技術(shù)應(yīng)用效果較好，但往往需要堿液洗滌裝置作為技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)，并在應(yīng)用時(shí)使用如氯酸、氯酸鈉、高錳酸鉀、白磷等高級(jí)氧化劑。故在應(yīng)用高級(jí)氧化法時(shí)需要對(duì)氧化劑消耗量、相關(guān)裝置的能耗等進(jìn)行嚴(yán)格控制，以降低技術(shù)應(yīng)用的成本。如應(yīng)用50%雙氧水作為氧化劑的高級(jí)氧化法試驗(yàn)，在經(jīng)過(guò)脫硫后所得氮氧化物的氧化率一般在60%左右，以此為基礎(chǔ)，可以再加入氧化劑與尿素配合制作的添加劑，能夠取得更高的脫硝脫硫效果，經(jīng)試驗(yàn)證明其脫硫率甚至能達(dá)到99%左右。同時(shí)還可以利用FLUENT軟件對(duì)排污管道、煙道等進(jìn)行模型構(gòu)建，模擬出內(nèi)部氣體的流動(dòng)情況，以便于將高級(jí)氧化法進(jìn)行更加科學(xué)化、有效化地應(yīng)用，為該技術(shù)相關(guān)裝置的安裝工作提供技術(shù)支持。

3.4氧化銅吸收法

這一方法的吸附劑是氧化銅復(fù)合物，就煙氣內(nèi)的二氧化硫與氮氧化物予以吸收。常見(jiàn)的吸附劑主要有二氧化硅和氧化鋁。其反應(yīng)原理是氧化銅通過(guò)一定反應(yīng)溫度，通常是在300到500℃之間下，能和煙氣內(nèi)的二氧化硫反應(yīng)后生產(chǎn)硫酸銅，并將氧化銅和硫酸銅作為其催化劑，再將氨氣接入之后，就能選擇性的進(jìn)行催化還原來(lái)將氮氧化物進(jìn)行催化還原處理，而吸收飽和之后的硫酸銅也能還原，并利用所生成的氧化銅與形成的副產(chǎn)物二氧化硫來(lái)制酸。

3.5活性炭吸附法

憑借著活性炭較為卓越的吸附性能，該方法不僅應(yīng)用于對(duì)水、氣體等的污染凈化，甚至應(yīng)用于醫(yī)藥、化工和食品等領(lǐng)域作精制和脫色之用。而在優(yōu)秀的吸附性能外，活性炭還屬于催化劑的一種，在脫硫脫氧方面擁有著巨大的可發(fā)展空間。在將相關(guān)的污染氣體經(jīng)過(guò)脫硫設(shè)備進(jìn)行處理后則可以開(kāi)始用活性炭進(jìn)行吸附，經(jīng)由活性炭的吸附與催化的處理后，通常會(huì)形成一種具備吸附性的硫酸物質(zhì)，并且在經(jīng)過(guò)一定處理后，活性炭還能循環(huán)利用。同時(shí)利用活性炭的催化效果，還能與污染氣體中的氮氧化合物、氨氣等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這一過(guò)程也具備著一定的脫硫效果。但在應(yīng)用該技術(shù)時(shí)，也要注意在吸附時(shí)控制氣體流速，防止活性炭被氧化而導(dǎo)致的技術(shù)失效問(wèn)題。此外也要避免在活性炭起到催化作用時(shí)產(chǎn)生的酸留存于其表面，防止因此而影響到活性炭的吸附能力，降低技術(shù)應(yīng)用的成效。

4脫硫脫硝技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

目前，我國(guó)對(duì)脫硫脫硝技術(shù)的研究比較關(guān)注干法，今后對(duì)濕法技術(shù)的研究也應(yīng)該加以重視。我們要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行煙氣脫硫脫硝技術(shù)的研發(fā)，把眼光放長(zhǎng)遠(yuǎn)，讓脫硫脫硝技術(shù)真正地融入到生產(chǎn)中并對(duì)其不斷進(jìn)行完善，從而研發(fā)出先進(jìn)的脫硫脫硝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)的可持續(xù)發(fā)展。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升，群眾對(duì)電力能源的消耗量持續(xù)上漲，火電廠承擔(dān)著社會(huì)中70%的發(fā)電責(zé)任，必須要做好脫硝脫硫工作，結(jié)合氣態(tài)污染物的生成原理，使用添加劑或其他化學(xué)物將污染元素轉(zhuǎn)化，減少對(duì)空污染，實(shí)現(xiàn)超凈排放，脫硫脫硝系統(tǒng)需要加強(qiáng)自控設(shè)計(jì)，提高工作效率，穩(wěn)定行業(yè)發(fā)展。

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