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序論:好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程,我們為您推薦十篇脫硝技術論文范例,希望它們能助您一臂之力,提升您的閱讀品質,帶來更深刻的閱讀感受。
班級物質文化是班級文化的有形載體。因此,教室的環境布置就成為班級文化建設中不可缺少的重要環節。將樹的外貌特征融入到教室環境的設計中,讓視覺上的沖擊帶給學生心靈上的震撼。
綠色的運用。走進教室,最先感受到的是綠色帶給人的平靜和舒適。綠色條紋的窗簾閑逸地垂在窗戶兩旁,綠色的小柜子整齊地碼放在墻壁的一側,綠色的校服在學生身上顯得格外醒目。綠色可以平復學生浮躁的心緒,讓學生以最佳的狀態投入到學習中。
葉片的運用。葉子的造型多種多樣,精致而獨特,正好起到裝飾、美化教室的作用。柜子上樹葉形狀的小標簽、黑板上樹葉形狀的評優欄,還有墻壁上樹葉形狀的照片框,每一個微小的設計都體現著師生的匠心獨具。
枝干的運用。樹的枝干為果實和樹葉輸送水分和營養,它的挺拔承載著生命的意義。一面白墻、一塊黑板都因為有了枝干的裝點而變得生動而有意義。
優美舒適的教室環境給學生增添了學習的樂趣,激發了學生熱愛班級、熱愛學校的情感,從而增強了班集體的向心力和凝聚力。
用樹之品格建設班級精神文化
剖析樹之品格,不管是嚴寒酷暑還是懸崖峭壁,都以堅韌不拔的精神默默地生長著。學校依托樹的堅強品格推動班級精神文化建設,感染、激勵學生。
確立班級文化。班名以樹名命名,班徽設計借助樹之外形,班號濃縮樹之品格,班標、班規、班歌、班訓也都與樹之特性緊密相連,蘊含了班級文化建設的深刻內涵,為班級文化建設指引了方向。
開展班級活動。舉辦各類以“樹育”文化為主題的班級活動,既有助于營造學習氛圍,形成良好的班風,也有利于培養學生的優秀品格。開展班會評比,各班圍繞班名設計、組織班會,學生通過繪畫、討論、表演、觀看視頻等多種形式,展現本班別具特色的“樹育”文化活動;開展手抄報比賽,為了讓學生更好地理解班級文化建設,各班組織了以“樹育”為主題的手抄報比賽。學生開動腦筋、積極構思,最后形成了一張張具有“樹育”文化色彩、內容豐富實用的精美作品。此外,班級還以“樹”為主題,組織了繪畫、誦讀、歌唱、小話劇表演等活動。
活動的過程就是激發學生情感、刻畫心靈、指導行為的過程。每一次的展示都起到了潤物無聲的教育意義。
順樹之天性建設班級行為文化
行為文化是良好物質文化和精神文化的外在表現,所有潛移默化的教育只有落實到學生的行為上,才能彰顯出班級文化建設的實效性,真正達到以樹育人的目的。天下萬物的生長都有自身的發展規律,必須“順木之天,以致其性”。育人和種樹的道理是一樣的。因此,在行為文化建設中同樣要順應學生的發展規律,不能憑著主觀愿望恣意干預和灌輸。
制定班規,指導行為。班規的制定要符合學生的年齡特點、承受能力和實際需求,要讓大家認可并切實可行。這樣,才能起到制約和指導學生行為的作用。
中圖分類號:TH162 文獻標識碼:A
1引言
我國自然資源分布的基本特點是富煤、貧油、少氣,決定了煤炭在我國一次能源中的重要地位短期內不會改變。根據《中國能源發展報告》提供的數據,2012年我國煤炭產量36.6億噸,其中50%以上用于燃煤鍋爐直接燃燒。預計到2020年我國發電用煤需求將可能上升到煤炭總產量的80%,每年將消耗約19.6~25.87億噸原煤。SO2、NOx作為最主要的大氣污染物,是導致酸雨破壞環境的主要因素,近年來燃煤電廠用于治理排放煙氣中SO2、NOx的建設和運行費用不斷增加,因此研究開發高效能、低價格的煙氣聯合脫硫脫硝一體化吸收工藝,有著極其重要的社會效益及經濟效益。
2 聯合脫硫脫硝技術
2.1 碳質材料吸附法
裝有活性炭的吸附塔吸附煙氣中的SO2,并催化氧化為吸附態硫酸后,與吸附塔中活性炭一同送入分離塔進行分離;然后煙氣進入二級再生塔中,在活性炭的催化作用下NOx被還原成N2和水;在分離塔中吸附了硫酸的活性炭在350℃高溫下熱解再生,并釋放出高濃度SO2。最新的活性炭纖維脫硫脫硝技術將活性炭制成直徑20微米左右的纖維狀,極大地增大了吸附面積,提高了吸附和催化能力,脫硫脫硝率可達90%左右[1]。
圖1 活性炭吸附法工藝流程圖
2.2 CuO吸收還原法
CuO吸收還原法通常使用負載型的CuO當作吸收劑,普遍使用的是CuO/AL2O3。此法的脫硫脫硝原理是:往煙氣中注入一定量的NH3,將混合在一起的煙氣通過裝有CuO/AL2O3吸收劑的塔層時,CuO和SO2在氧化性環境下反應生成CuSO4,不過CuSO4和CuO對NH3進行還原NOx有著極高的催化性。吸收飽和后的吸附劑被送往再生塔再生,將再生的SO2進行回收[2]。其吸收還原工藝流程如圖2所示。
圖2 CuO吸附法工藝流程圖
3 同時脫硫脫硝技術
3.1 NOXSO工藝
NOxSO為一種干式、可再生脫除系統,能脫除掉高硫煤煙氣中的SO2與NOx。此工藝能被用于75MW及以上的電站及工業鍋爐高硫煤煙氣的脫硫脫硝。此工藝再生生成符合商業等級的單質硫,是一種附加值很高產品。對期望提高SO2與NOx脫除率的電廠及灰渣整體利用的電廠,該工藝有極強的競爭力[3]。
圖3 工藝流程圖
3.2電子束法
電子束法[4]即是一種將物理和化學理論綜合在一起的脫硫脫硝技術。借助高能電子束輻照煙氣,使其產生多種活性基團以氧化煙氣中的SO2與NOx,得到與,再注入煙氣中的NH3反應得到與。該煙氣脫硫脫硝工藝流程如圖4所示。
圖4 電子束法脫硫脫硝工藝流程圖
3.3 脈沖電暈等離子體法
脈沖電暈等離子體法可于單一的過程內同時脫除與;高能電子由電暈放電自身形成,不需要使用昂貴的電子槍,也無需輻射屏蔽,只用對當前的靜電除塵器進行稍微改變就能夠做到,且可將脫硫脫硝和飛灰收集功能集于一身。其設備簡單、操作簡單易懂,成本相比電子束照射法低得多。對煙氣進行脫硫脫硝一次性治理所消耗的能量比現有脫除任何一種氣體所要消耗的能量都要小得多,而且最終產品可以作肥料,沒有二次污染。在超窄脈沖反應時間中,電子得到了加速,不過對不產生自由基的慣性大的離子無加速,所以,此方法在節能方面有著極大的發展前景,其對電站鍋爐的安全運行不造成影響。所以,其發展成為當前國際上脫硫脫硝工藝研究的熱點[5]。其工藝流程如圖5 所示:
圖5 脈沖電暈等離子體法脫硫脫硝工藝流程圖
4 煙氣脫硫脫硝一體化實例應用
本案例是根據石灰石-石膏濕法煙氣脫硫脫硝工藝試驗,使變成極易為堿液所吸附的。因為珠海發電廠脫硫系統在脫硝進行前己經完成,只用增加脫硝裝置就行。而且脫硫脫硝一體化的重點在于的氧化,所以為實現脫硫脫硝一體化技術,深入研究分析氧化劑的試驗功效并確定初步工藝參數,為以后工業試驗及示范工程提供理論及試驗基礎,在珠海發電廠脫硫裝置同時進行了脫硝測量[6]。
4.1氧化劑的配制
氧化劑配制:在氧化劑配制槽中,注入適量水及濃度在50%的氧化劑,其主要成分是,攪拌均勻后配制濃度分別是39.5%、30%的氧化劑[7]。
4.2 測量儀器
煙氣分析儀:英國KANE公司生產的KANE940,性能是對、、的濃度以及煙氣溫度,環境溫度,煙道壓力等分析。煙氣連續分析儀:德國MRU公司生產的MGA-5,功能是連續測量:、、、、溫度、壓力等;并配備專用數據采集處理軟件MRU Online View,自定義采集時間間隔。
4.3 試驗裝置以及流程
測量是在珠海發電廠脫硫裝置上進行的。脫硝裝置安裝在脫硫系統前部的煙道中,將煙氣注入到脫硫塔之前進行脫硝試驗。試驗過程和部分現場試驗裝置如下圖所示[8]:
圖5 脫硫同時脫硝測量示意圖
試驗中,煙氣由珠海發電廠總煙道設置的旁路煙道引出,由擋板門4控制煙氣流量。氧化劑從氧化劑泵注入管道,由閥門1和流量計一起控制氧化劑總流量,之后將氧化劑分成兩個支路從噴嘴逆流注入到煙道和煙氣中進行混合。在2、3處由各自的閥門開關控制前后兩支路,其中2處為前閥門,控制前支路;3處為后閥門,控制后支路,前后支路都安裝有兩個噴嘴。煙氣在6處同氧化劑發生反應后,經由圖中5、7煙氣測點煙氣分析儀連續記錄試驗前、后不同時間煙氣中、、等濃度變化,分析確定最佳試驗參數。之后將煙氣引入脫硫系統[9]。
4.4 測量結果分析
在珠海發電廠脫硫同時脫硝測量中[10]:
(1)氧化度同氧化劑注入煙道的方式有關。逆流是最宜的氧化劑注入方式,所以,工業試驗中脫硝劑最宜采用逆流注入方式。
(2)試驗加入氧化劑后,氧化劑脫硝效果效果,可在工作應用中深入分析研究;50%氧化劑試驗中,氧化度最高可達60%左右。
(3)試驗中,首先,濃度為50%的氧化劑氧化度最高;其次,整體上濃度在39.5%的氧化劑氧化度高于30%濃度氧化劑的氧化度。有條件情況下,以后的具體應用中應最宜選用濃度為50%的氧化劑。但出于經濟性和試驗效果的考慮,工業應用中普遍選用濃度為35%的氧化劑。
5 結論
燃煤電廠脫硫脫硝技術為一項涉及多個學科領域的綜合性技術,為了減少燃煤排放煙氣中與對大氣的污染。其一,改進燃燒技術抑制其生成;其二,應加強對排煙中與的煙氣脫除工藝設計。當前,煙氣脫硫脫硝技術是降低煙氣中的與最為有效的方法,尤其是電子束法、脈沖等離子體法等應用更是大大地促進了煙氣脫除工藝的發展。雖然相應方法有著很多優點,但還不完善,均還處在推廣階段。所以,研究開發高效能、低價格的煙氣聯合脫硫脫硝一體化吸收/催化劑,研發新的脫硫脫銷裝置及脫硫脫銷工藝是科研人員工作的方向。
參考文獻
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[5] 呂雷.煙氣脫硫脫硝一體化工藝設計與研究[D].長春: 長春工業大學碩士學位論文,2012.
[6] 劉鳳.噴射鼓泡反應器同時脫硫脫硝實驗及機理研究[D].河北:華北電力大學工學博士學位論文,2008.
[7] 韓穎慧.基于多元復合活性吸收劑的煙氣CFB 同時脫硫脫硝研究[D].河北: 華北電力大學工學博士學位論文,2012.
【關鍵詞】燃煤電廠;脫硝;還原劑;選擇原則;用量計算
【Keywords】 coal fired power plant; denitration; reducing agent; selection principle; calculation of dosage
【中圖分類號】X773 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069(2017)03-0178-02
1 引言
燃煤電廠的環境保護問題一直受到社會各界的廣泛關注,在實際運行過程中,不僅要保證優化的選擇還原劑,也要集中對還原劑的運行結構進行計算,以保證整體行為符合《火電廠大氣污染物排放標準》以及《重點區域大氣污染防治“十二五”規劃》等條例,真正實現綠色發展路徑。
2 燃煤電廠脫硝還原劑選擇分析
脫硝還原劑的選擇是影響SCR脫硝效率的主要元素之一。還原劑的選擇應該具有以下特點:成本低廉、效率高、存儲穩定、安全可靠、占地面積小等 [1]。目前,煙氣脫硝還原劑主要包括液氨、尿素以及氨水。
2.1 液氨
氨是一N常用化工原料,應用范圍廣。無色、強堿性、極易揮發的氣體、有刺激性惡臭氣味。液氨遇明火或高熱能物質接觸引起爆炸;與氟、氯等接觸會發生劇烈的化學反應。
液氨法SCR工藝系統主要包括液氨接卸儲存系統、液氨蒸發供給系統、氨氣稀釋反應系統、催化劑聲波及蒸汽吹灰系統、配電及自動控制系統等部分[2]。以液氨為脫硝還原劑,有技術可靠、系統穩定、能耗與投資相對低等特點,目前在國內外廣泛應用。
2.2 尿素
理化性質 尿素外觀是白色晶體或粉末。通常用作植物的氮肥。呈弱堿性。
尿素作為脫硝還原劑吸收NOX,在實際應用中,尿素轉化為氨的方法有2種:熱熔法和水解法。
熱熔法:將尿素在尿素溶解器中溶解為70%的溶液,在一定條件下,尿素分解成異氰酸和氨氣,異氰酸和水分解為氨氣和二氧化碳。
水解法:將尿素溶液加熱到120℃左右,在130~180℃、1.7~2.0MPa的反應條件下,先生成氨基甲酸銨,隨后氨基甲酸銨分解,生成氨氣和二氧化碳。
2.3 氨水
理化特性:指氨氣的水溶液,有強烈刺鼻氣味,化學性質為弱堿性。煙氣脫硝通常使用濃度為20%~30%的氨水。氨水強腐蝕性,接觸后對人體有危害。當空氣中氨氣在15%~28%爆炸臨界范圍內,會有爆炸的可能性。
使用氨水作為還原劑不足之處:需要配備氨氣分離裝置,將氨蒸汽和水分離出來。因此,單位體積氨氣所需原料最多,儲存和運輸成本最高。
在對以上三種還原劑選用方案進行分析的過程中,管理人員要綜合考量實際項目,建立最優化的還原劑設置方案,液氨應用較廣泛,綜合性能最優的選擇。
3 燃煤電廠脫硝還原劑用量計算分析
在對燃煤電廠脫硝還原劑用量計算的過程中,管理人員要建立最優化的計算模式,以保證還原劑結構和用量的完整。在煙氣中會存在大量的NOx成分,其中一氧化氮的含量約為95%,而二氧化氮的含量只占總體積的5%左右,那么,在實際計算過程中,管理人員要集中處理NOx排放的基礎條件以及邊界條件,優化處理其質量濃度,保證按照相應的公式進行集中分析,其中,以此判斷煙氣中NO的實際含量,而利用判斷煙氣中NO2的實際含量,C代表的氣體的實際濃度。
3.1 SCR還原劑計算策略分析
SCR工藝技術利用其基礎還原方程式能進行集中的計算和處理,假設環境中需要計算的是兩個公式,一氧化氮1mol和氨氣1mol反應,二氧化氮1mol和氨氣2mol反應,通過公式可以得出其中Qy是反應器進口的實際煙氣流量,在集中處理相應計算公式后,能得出商業用比例約為18%~30%。
3.2 SNCR還原劑計算策略分析
SNCR工藝是稱為選擇性非催化還原技術,整體技術不需要催化劑,只需要將NOx還原脫除生成氨氣即可。在技術進行過程中,主要是接收和存儲還原劑、在鍋爐內有效注入稀釋后的還原劑,然后對還原劑進行計算輸出和混合稀釋,最后保證還原劑和煙氣進行集中混合,從而集中進行脫硝反應。主要的計算方式是利用相應的反應式,主要物質是尿素,其中影響要素主要是一氧化氮的脫硝效率以及煙氣中實際的NOx還原反應溫度以及停留時間,保證爐內氨氣和煙氣混合程度能有效促進整體化學反應進程,并且保證基本的氨逃逸率,在實際反應過程中,脫硝率和的增長呈現的指數關系,且整體系數很少高于2。一般情況下,取值約為0.8,此時的脫硝效率約為25%,當取值為1.25時,脫硝效率約為30%~35%,而當取值為2時,整體結構的實際脫硝效率會接近50%。
3.3 SNCR/SCR組合還原劑計算策略分析
在運行選擇性非催化還原技術/選擇性催化還原技術并行技術的過程中,研究人員一般也主要利用尿素,計量公式是對尿素的耗量進行集中的計算。通過實際技術的運算比較,運行選擇性非催化還原技術/選擇性催化還原技術并行機制能有效提升脫硝效率,保證尿素噴入量的增大,并且整體氨逃逸率也明顯增大,僅剩余一小部分氨進入大氣,并且選擇性非催化還原技術/選擇性催化還原技術的融合措施能確保氨逃逸率控制在3~5區間內。
4 結語
綜上所述,在實際項目處理過程中,研究人員要針對具體參數進行集中的計算,并且保證整體項目運行機制踐行科學發展觀,從根本上推動燃煤電廠環保產業的可持續發展。
中圖分類號:TU834文獻標識碼: A
煙氣脫硝技術很大幅度降低了火電廠產生氮氧化合物對地球環境的傷害。隨著我國經濟的不斷發展,我國每年火電廠產生氮氧化合物逐年劇增,為了阻止全球環境進一步惡化,我國應該大力推廣煙氣脫硝技術,控制火電廠產生氮氧化合物的數量,改善我國的生態環境。目前SCR煙氣脫硝技術是我國最受歡迎的脫硝技術之一,其效率高的優勢使其被很多火電廠所采納。
一、氮氧化合物帶來的危害
我國目前所使用的燃料資源是以煤炭資源為主,在火電廠的生產工藝中也是以煤炭提供能源為主,煤炭是一種不可再生資源,我國對于該資源的使用有一個嚴格的控制,煤炭資源的使用幾乎占據了整個在再生資源的75%,其燃燒后產生的煙氣物質主要是氮氧化合物,對環境造成惡劣的影響,其造成的環境不污染不可忽視。
火電廠的生產過程中產生氮氧化合物,這一物質極不穩定,遇到外界刺激很容易變為一氧化氮或二氧化氮等有毒氣體,這些氮氧化合物會對地球環境的起到破壞作用。酸雨的腐蝕功能對地球有很大的破壞功能。火電廠將氮氧化合物等污染物質排放到空氣中與空氣中的水相結合,通過擴散、沉降、轉化等程序就會產生人們所說的酸雨;氮氧化合物對于植物具有很強的破壞性;氮氧化合物和碳氫化合物反應所生成光化學煙霧,破壞空氣中的質量;氮氧化合物還對空氣中起過濾紫外線作用的臭氧層進行破壞,破壞了地球的保護膜;除此之外氮氧化合物中的二氧化氮對人們自身健康起到很大的不利作用,二氧化氮通過呼吸道進入人的血液中,破壞血紅蛋白的活性,降低血液中含氧量,嚴重時甚至會造成缺氧現象等,氮氧化合物無論是對人們的生命健康還是地球的環境保護都應該對其進行有效的控制和處理,降低其對人們生活的不利影響。
二、火電廠煙氣脫硝的現狀
我國的脫硝技術相對于國際水平仍然有著很大的差距,脫硝系統也并不完善,脫硝技術的成效并沒有達到預期的效果。我國的脫硝技術起步較晚,在2012年1月才《關于脫硝電價政策的研究和建議》,我國的火電廠的脫硝任務十分沉重,如果使全國火電廠安裝脫硝設備,需要有6億多千瓦的設備需要進行設備改造,這需要的不僅僅是人力和財力的支持,更需要時間的沉淀,才能夠徹底完成全國火電廠的脫硝任務。火電廠使用脫硝技術勢必會增加火電廠的成本,即使我國對火電廠實施補貼政策,但是仍然加劇了火電廠的經濟負擔。在火電廠的市場經濟形勢不樂觀的大環境下,想要實施火電廠的脫硝計劃,無疑是加劇了任務的難度,政府應該調節期間的矛盾,從根本上鏟除脫硝計劃道路的障礙。
三、煙氣脫硝技術
1.SCR煙氣脫硝技術的原理
在當今的火電廠的實踐操作下,SCR煙氣脫硝技術的成效最為明顯突出,是目前最為先進的脫硝技術,被火電廠廣泛使用。該技術的工作原理中最為重要的是SCR的催化還原的工作原理,因此被稱為SCR煙氣脫硝技術。
該技術工作原理是在催化劑和3400C到4000C的條件下,促使NH3和火電廠中的氮氧化合物發生化學反應,其產物是無毒的惰性氣體氮氣和水,其產物也無需經過特殊處理,從而阻止氮氧化合物受到外界刺激,變為有毒氣體。其中涉及到的化學反應主要有以下幾種有氧條件下的反應:
4NH3+4NO+O2 4N2+6H2O
4NH3+2NH2+O2 3N2+6H2O
NO+NO2+2NH3 2N2+3H2O
4NH3+3O2 2N2+3H2O
4NH3+5O24NO+6H2O
2NH3N2+3H2
工作原理的化學反應過程中最為關鍵的就是催化劑的選用,催化劑是促進反應快慢的關鍵。在實際運用過程中對于煙氣脫硝技術中催化劑的選用和促成成分是根據火電廠所排放的煙氣中的有毒氣體的成分來決定,起催化劑的使用形式也被分為板式、蜂窩式和波紋板三種形式,設計者對煙氣進行分析,從而選用最恰當的催化劑的成分、含量和形式。
2.催化劑還原的工藝
煙氣脫硝技術在使用過程中,若是火電廠所排放的煙氣中有毒氣體的成分濃度過高的情況下建議將催化劑的形式選用為蜂窩型,這樣可以增加與氮氧化合物和氧氣的接觸面積,從而增加脫硝技術的效率。
催化劑在使用過程中很容易被老化,從而降低催化劑的使用效率。催化劑本身并不具備無限循環使用下去的功能,它有使用時間限制,因此在使用過程中必定要注意催化劑的使用時間,在其失去功效之前將其替換更新,保證脫硝技術的成效。據調查研究數據顯示,催化劑隨著時間的推移,可以通過其反應速度也會逐漸變慢。催化劑使用時不建議使用單層催化劑,因為在催化劑老化時需要更換新的催化劑,單層催化及則必須一次性更換大量的催化劑,無論是從經濟的角度還是從工作效率的角度去考慮都不建議使用。
3.SNCR脫硝技術
SNCR脫硝技術與SCR脫硝技術最大的區別就是不需要催化劑,其反應條件最為關鍵的是溫度,而不是催化劑,這樣就可以大大降低脫硝方案的成本。但是相較于脫硝的成效并沒有SCR脫硝技術高,氨的使用量也大,并且會生成腐蝕性的物質,因此在很多的火電廠中并沒有選用SNCR脫硝技術,但是仍然有些工廠選用這種技術。
四、煙氣脫硝技術的工藝系統與應用
1.煙氣脫硝技術的工藝系統
我們以我國現今普遍運用的SCR脫硝技術為例來簡要介紹煙氣脫硝技術的工藝系統。SCR脫硝技術的工藝系統主要分為SCR反應器和輔助系統,氨氣的儲存以及處理系統和氨氣注入系統三個部分。
SCR的脫硝技術的工藝包括,首先是采用氨氣作為還原劑,氨氣普遍是以液體的形態注入到蒸發器中使之汽化,將汽化的氨氣和空氣稀釋再投入到該系統的反應器當中,促進煙氣中的脫硝反應;為了使氮氧化合物和還原劑氨氣充分融合,擴大接觸面積,提升反應效率,反應器中采用的輸送通道采用固定床平行通道形式有利于煙氣的疏導和優化裝置的布局。
2.煙氣脫硝技術的具體應用
我國的煙氣脫硝技術主要還是引進國外的先進技術,在SCR脫硝技術的系統中最為關鍵的催化劑就是引進奧地利CERAM公司的脫硝技術,而還原劑液氨則是引進法國先進的脫硝技術,煙氣的脫硝設備主要引進德國西門子的脫硝技術等多種從國外先進的技術。
先進技術的引入彌補了我國脫硝技術起步晚的步調,可以很大程度的提升我國火電廠的脫硝效率,這些先進的技術首先在我國大型的火電廠被應用,成功實施后再次引入小型的火電廠,逐漸實現全國脫硝技術的整體提升,促進我國火電廠整體的經濟水平,走可持續發展的道路。
3煙氣脫硝技術應用的建議
我國火電廠的脫硝技術的應用主要從四個方面進行改進。首先是脫硝技術的設備方面,設備的更換需要大量的資金投入,國家除了為火電廠提供一定的資金補助外,也可以增加環保專項資金的投入,從而降低火電廠對于設備更換的壓力,促進設備盡快更替;其次是我國應該加強火電廠對于脫硝系統的監管,將脫硝系統,環保機構和電力監管部門相結合,促進火電廠脫硝走上正規化的道路;除了不斷引進國外的先進技術,我國也要創建自己的研發機構,創新永遠是技術更新永不枯竭的動力;還有在建立脫硝電價的系統過程中,政府要充分發揮宏觀調控的功能,在建立之初應加大政府的補貼力度,促使脫硝電價系統更好、更快的建立,并且加大火電廠的宣傳力度和相關政策,大力鼓勵火電廠實施脫硝系統。
結束語:
綜上所述,我國火電廠的脫硝系統的實施仍然存在很多的問題,我國政府和火電廠應該不斷完善該系統,促使脫硝系統在我國火電廠的普及和應用,改善我國環境質量。由于我國的脫硝技術的投資較大,成效較低,還存在一定的二次污染,我們在研發技術時應該解決這些問題,從而優化我國的脫硝技術系統。
參考文獻:
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中圖分類號: F407.6文獻標識碼: A
引言:
在我國的電能結構中,基于燃煤的火力發電是主要發電方式,可占據整個電能裝機容量的百分之七十以上。但是在提升能源供給的同時,如果不及時采取有效的技術和方法對燃煤電廠的氮氧化物排放進行控制則會對我們的生活環境帶來的巨大的負面影響。為消除這種影響必須采用更加高效的煤燃燒技術和煙氣除塵脫硝脫硫技術來降低發電過程中生成的氮氧化物。
1.干法煙氣脫硝脫硫技術在電廠的應用
所謂干法煙氣脫硫,是指脫硫的最終產物是干態的。主要有爐內噴鈣尾部增濕活化、荷電干式噴射脫硫法(CSDI法)、電子束照射法(EBA)、脈沖電暈法(PPCP)以及活性炭吸附法等。以下對爐內噴鈣加尾部增濕活化、吸收劑噴射、活性焦炭法作簡單分析。
1.1爐內噴鈣加尾部增濕活化脫硫工藝
爐內噴鈣加尾部增濕活化工藝是在爐內噴鈣脫硫工藝的基礎上在鍋爐尾部增設了增濕段,使脫硫的效率大大提高。該工藝的吸收劑多以石灰石粉為主,石灰石粉由氣力噴入爐膛850-1150℃溫度區,石灰石受熱分解為二氧化碳和氧化鈣,氧化鈣與煙氣中的二氧化硫反應生成亞硫酸鈣。由于反應在氣固兩相之間進行,受到傳質過程的影響,反應速度較慢,吸收劑利用率較低。在尾部增濕活化反應內,增濕水以霧狀噴入,與未反應的氧化鈣接觸生成Ca(OH)2進而與煙氣中的二氧化硫反應,進而再次脫除二氧化硫。當Ca/S為2.5及以上時,系統脫硫率可達到65%-80%。
在煙氣進行脫硫,因為增濕水的加入煙氣溫度下降(只有55-60℃,一般控制出口煙氣溫度高于露點10-15℃,增濕水由于煙溫加熱被迅速蒸發,未反應的反應產物和吸收劑呈干燥態隨煙氣排出,被除塵器收集下來。同時在脫硫過程對吸收劑的利用率很低,脫硫副產物是以不穩定的亞硫酸鈣為主的脫硫灰,使副產物的綜合利用受到影響。
南京下關發電廠2×125MW機組全套引進芬蘭IVO公司的LIFAC工藝技術,鍋爐的含硫量為0.92%,設計脫硫效率為75%。目前,兩臺脫硫試驗裝置已投入商業運行,運行的穩定性及可靠性均較高。
1.2吸收劑噴射同時脫硫脫硝技術
1.2.1爐膛石灰(石)/尿素噴射工藝
爐膛石灰(石)/尿素噴射同時脫硫脫硝工藝由俄羅斯門捷列夫化學工藝學院等單位聯合開發。該工藝將爐膛噴鈣和選擇非催化還原(SNCR)結合起來,實現同時脫除煙氣中的二氧化硫和氮氧化物。噴射漿液由尿素溶液和各種鈣基吸收劑組成,總含固量為30%,pH值為5~9,與干Ca(OH)2吸收劑噴射方法相比,漿液噴射增強了SO2的脫除,這可能是由于吸收劑磨得更細、更具活性[17]。Gullett等人采用14.7kW天然氣燃燒裝置進行了大量的試驗研究[18]。該工藝由于煙氣處理量太小,不能滿足工業應用的要求,因而還有待改進。
1.2.2整體干式SO2/NOx排放控制工藝
整體干式SO2/NOx排放控制工藝采用Babcock&Wilcox公司的低NOXDRB-XCL下置式燃燒器,這些燃燒器通過在缺氧環境下噴入部分煤和空氣來抑制氮氧化物的生成。過剩空氣的引入是為了完成燃燒過程,以及進一步除去氮氧化物。低氮氧化物燃燒器預計可減少50%的氮氧化物排放,而且在通入過剩空氣后可減少70%以上的NOx排放。無論是整體聯用干式SO2/NOx排放控制系統,還是單個技術,都可應用于電廠或工業鍋爐上,主要適用于較老的中小型機組。
1.3活性焦炭脫硫脫硝一體化新技術
活性焦炭脫硫脫硝一體化新技術(CSCR)是利用活性焦炭同時脫硫脫硝的一體式處理技術。它的反應處理過程在吸收塔內進行,能夠一步處理達到脫硫脫硝的處理效果,使用后的活性焦炭可在解析塔內將吸附的污染物進行析出,活性焦炭可再生循環使用,損耗小,損耗的粉末送回鍋爐作燃料繼續使用。其中活性焦炭是這一處理過程的關鍵和重要的因素,它既作為優良的吸附劑,又是催化劑與催化劑載體。脫硫是利用活性焦炭的吸附特性;除氮是利用活性焦炭作催化劑,通過氨,一氧化氮或二氧化氮發生催化還原反應而去除。
活性焦炭吸收塔分為兩部分,煙氣由下部往上部升,活性炭在重力作用下從上部往下部降,與煙氣進行逆流接觸。煙氣從空氣預熱器中出來的溫度在(120-160)℃之間,該溫度區域是該工藝的最佳溫度,能達到最高的脫除率。
煙氣首先進入吸收塔下部,在這一段二氧化硫(SO2)被脫除,然后煙氣進入上面部分,噴入氨與氮氧化物(NOX)反應脫硝。飽含二氧化硫的焦炭從吸收塔底部排放出來通過震動篩,不合大小尺寸的焦炭催化劑在進入解吸塔之前被篩選出來。經過篩選的活性焦炭再被送到解吸塔頂部,利用價值較低的活性焦炭被送回到燃煤鍋爐中,重新作為燃料供應。
活性焦炭解吸塔包括三個主要的區域:上層區域是加熱區,中間部分是熱解吸區,下面是冷卻區。
天然氣燃燒器用來加熱通過換熱器間接與活性焦炭接觸的空氣,被加熱的空氣和燃料煙氣一起送到煙囪,并排入大氣。在解吸塔的底部,空氣從20℃被加熱到250℃,接著天然氣燃燒器繼續將空氣加熱到550℃,這部分空氣將在解吸塔的上部被冷卻到150℃。
2.我國燃煤電廠煙氣脫硝現狀
(1)在脫硝裝置建設方面來看,我國已建脫硝機組在2008年已超過1億千瓦。這種建設現狀是由政府規定的氮氧化物排放標準與燃煤機組建設時的環境影響評價審批共同作用形成的。這說明燃煤電廠煙氣脫硝已經成為我國經濟發展和環境保護所需要重點考慮的問題之一。
(2)在脫硝工藝選擇方面來看,我國絕大部分燃煤機組所使用的脫硝工藝為SCR方法,這種方法實現結構簡單、脫硝效率可以超過90%,且不會在脫硝過程中生成副產物,因而不會形成二次污染,是國際中應用最為廣泛的脫硝方法。統計數據表明,基于SCR工藝的煙氣脫硝機組占我國總脫硝機組的比例超過90%。
(3)在SCR煙氣脫硝技術設計與承包方面來看,現代煙氣脫硝市場中,我國國內的承包商基本已經具備了脫硝系統的設計、建造、調試與運營能力,可基本滿足國內燃煤電廠的煙氣脫硝系統建設需求。
(4)在SCR關鍵技術和設備方面來看,雖然我國大部分燃煤電廠仍舊以引進國外先進技術為主,但是在引進的同時同樣注意在其基礎上進行消化、吸收和創新,部分企業或公司還開發了具有自主知識產權的SCR關鍵技術。在相關設備研發方面,可實現國產的設備有液氨還原劑系統、噴氨格柵設備、靜態混合器設備等,但是諸如尿素水熱解系統、聲波吹灰器、關鍵儀器儀表等還未實現國產化。
(5)在產業化管理方面來看,政府正在逐漸加大對煙氣脫硝的管理力度,而企業也正在按照相關要求制定和執行相關的自律規范,但是總體來說我國的煙氣脫硝管理仍處于初級階段,還需要在借鑒國外先進管理經驗的同時結合我國國情制定符合我國發展要求的產業管理制度。
3.煙氣脫硫脫硝技術的發展趨勢
(1)在研究煙氣同時脫硫脫硝技術的同時,理論研究將會更加深入,如反應機理和反應動力學等等,為該項技術走出實驗室階段,實現工業化提供充分的理論和堅實的依據。
(2)目前,國內外的研究主要集中于煙氣同時脫硫脫硝技術這方面則集中在干法上,在以后的研究中,研究人員則加強研究濕法同時脫硫脫硝技術,為今后鍋爐技術改造節約大量資金,減少投資金額,降低投資風險,以避免不必要的浪費。
(3)研究任何一項煙氣脫硫脫硝技術,都要結合我國國情。因此,應主要研發能夠在中小型鍋爐上廣泛應用的高效、低耗、能易操作的同時脫硫脫硝技術。
4.結語
近年來,我國電廠的煙氣脫硫脫硝技術得到了很大的提升,但是它尚處于推廣階段,存在很多問題。因此,研發新型脫硫脫硝技術與設備,不斷完善應用現有技術,開發更經濟的、更有效的、更低廉的煙氣脫硫脫硝技術是科研人員工作的方向。
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【關鍵詞】火電廠;煙氣脫硫、脫硝系統;生物處理技術
【Keywords】 thermal power plant; flue gas desulfurization and denitrification system; biological treatment technology
【中圖分類號】X78 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069(2017)06-0183-02
1 引言
目前,社會經濟的不斷發展,人們對電力的需求逐漸增加。以煤炭為燃料的火電廠在進行發電的同時,還會排放出大量的SOX、NOX和顆粒物等污染物,嚴重污染了環境,影響著人們的生活質量。近年來,隨著環保要求日益嚴苛,國內大部分電廠完成了脫硫、脫硝裝置的改造,為減少火電廠煙氣污染物排放做出了貢獻。
通常情況下,火電廠煙氣脫硫、脫硝尾液(簡稱廢水)經過物理方法、化學方法去除廢水中的固體懸浮物、重金屬和部分有害物質后綜合利用或排放至全廠廢水處理系統;現有的尾液處理工藝過程,并不能處理掉全部的氮氧化合物和其他酸根離子。這部分廢液不經過進一步處理進入水體,就會造成水體污染,從而產生新的環境問題。因此,開展火電廠煙氣脫硫、脫硝廢水的新的處理技術提上日程。
2 火電廠煙氣脫硫脫硝廢水處理工藝分析
2.1 廢水的物理、化學處理工藝
在對火電廠廢水進行物理處理時,主要采用的是過濾、混凝沉淀以及調節pH值等物理和化學相結合的方法完成廢水處理過程的[1]。具體的工藝流程包括以下幾點:①在廢水處理站中建立一座廢水調節池,盡量保證水力停留12小時以上,這樣能夠對廢水水質和水量進行更好地調節。②脫硫系統或脫硝系統廢水pH值一般偏酸性,要在廢水沉淀池前面設置調節pH值的裝置,pH值調節添加物質一般為生石灰或Ca(OH)2等堿性物質,可以調節廢水pH值的同時去除廢水中的重金屬離子。③廢水中含有大量的懸浮物、固含量和細微粉塵,在進行廢水沉淀前要添加混凝劑,才能夠保證沉淀的效果。④廢水懸浮物沉淀和去除工藝對整個廢水處理效果和廢水后續處理工藝比較重要,根據目前運行經驗,有澄清濃縮器+壓濾機工藝和豎流式沉淀池+石英砂濾料2種處理工藝,前者一般用于只需進行物理化學處理的廢水處理工,后者一般用于還有后續精處理工藝的流程。具體采取何種工藝需依據項目具體情況和廢水水質條件確定。
經過上述物理和化學處理過程,能夠基本上去除廢水中懸浮物和大部分的重金屬離子,但是對于廢水中的酸根離子和氨氮沒有去除作用。
2.2 廢水生物處理工藝
為了更進一步去除廢水中的有害物質和氨氮,可采用生物處理技術處理火電廠脫硫、脫硝的廢水。
在火電廠煙氣脫硫脫硝廢水處理過程中,脫硫脫硝廢水的進水溫度以及初始氨氮的濃度都比較高,但是脫硫脫硝廢水內的有機物濃度卻相對較低。這種廢水環境十分有利于厭氧氨氧化自養菌的生長。因此,一般采用厭氧氧化工藝對火電廠煙氣脫硫脫硝廢水進行處理。
但是在實際操作過程中,采用厭氧+好氧相結合的生物處理方法比單純使用厭氧氧化工藝效果更好,各部分主要配置如下:
①厭氧池工藝,主要采用的是封閉鋼制圓形反應器,同時在池頂設置了硫化氫收集裝置,這個裝置可以盡可能地收集硫化氫氣體。
②兼氧池工藝。兼氧池工藝主要采用的是封閉鋼制圓形反應器,同時在池頂設置一個攪拌器。
③好氧池工藝。好氧池工藝主要采用的也是封閉鋼制圓形反應器,但是在池底設置了微孔曝氣器,主要借助鼓風機完成供氣需求。
通過物理化學處理工藝和生物處理工藝后,廢水排放水質可達標排放。
3 工程案例分析
某火電廠的裝機容量是1臺350MW燃煤發電機組,采用石灰石-石膏法煙氣脫硫工藝,脫硝工藝為選擇性催化還原(SCR)工藝;該發電廠煙氣脫硫、脫硝裝置產生的尾液(廢水)設計值是240m3/d;經過測量,該發電廠煙氣脫硫、脫硝裝置產生的廢水水質指標如表1所示。
由上表可看出,該廢水為酸性環境,廢水中含有固體物、懸浮物、酸根離子、COD超標及氨氮超標;為了使得該電廠廢水滿足達標排放要求,擬采用物理化學處理工藝+生物處理工藝完成廢水處理過程。先用物理、化學處理工藝提升pH值,去除固體物、懸浮物和部分酸根離子,使得廢水水質滿足生物處理工藝的相關要求,然后采用厭氧氧化+好氧相結合處理工藝,降低廢水中氨氮和化學耗氧量及部分酸根離子,該發電廠脫硫、脫硝廢水處理的具體流程如圖1所示。
現場實測數據表明,經過上述處理工藝后,廢水處理系統出口的水質指標分別是:pH值7.0左右,TSS的數值指標是100.0 mg?L-1,BOD5數值指標是50.0 mg?L-1,CODCr數值指標是100.0 mg?L-1,SO42- 數值指標是300.0 mg?L-1,T-N數值指標是125.0 mg?L-1,NH3-N數值指標是35 mg?L-1,基本滿足工業廢水排放標準要求。
4 結語
通過相關的實驗和工程實例表明,火電廠煙氣脫硫脫硝廢水采用物理化學處理工藝+生物處理技術可滿足工業廢水達標排放要求[2],該組合工藝中最重要的部分就是厭氧工藝的使用,可以最大限度地處理掉廢水中氨氮和化學耗氧量,這對于水質的清潔有相對較好的作用。實際運行工程表明,當火電廠脫硫脫硝尾液中的硫酸根含量過多時,通過厭氧工藝的處理無法產生很好的效果,甚至還可能產生制約的影響。因此,對于火電廠煙氣脫硫脫硝尾液生物處理技術還要經過不斷地研究和探索,以期完善處理方式,使得處理后的水能夠達到相對比較干凈的狀態。
引言
在這個對環境保護日益重視的時期,對經濟有效的脫硫脫硝技術的研究是當今各電廠開展工作的重中之重,將發電過程中廢氣除塵、脫硫脫硝等過程,整合到一套工藝流程中,這樣不僅可以提高廢氣處理的效率,同時也可以降低成本與運營費用。
1 煙氣中硫與硝對環境污染與脫除的必要性
在當今社會,人們面臨日益嚴重的環境污染問題,其中一個主要問題就是對大氣的污染,大氣污染的主要污染源為我們日常生活燃燒煤炭所產生的氮氧化物與二氧化硫,現在大部分的燃煤來自于發電廠,煤燃燒產生的二氧化硫在氧氣的催化下變成三氧化硫,其溶于雨水進而形成酸雨,酸雨對我們日常生活的危害極大,這些污染容易誘發呼吸道疾病,同時其產生的酸雨對城市建筑物與人體健康有著十分大的影響,我們自身也同時承受著污染帶來的嚴重后果,因此在電廠的日常生產中,一定要注重對燃煤廢氣的脫硫脫硝處理,保證廢氣經過處理再排放,因為這不僅關乎我國污染的問題,也關系到我們每個人的切身利益,因此控制污染源就是要對燃煤產生的相關污染物進行處理與控制,并積極開拓新技術,在改進現有工藝的基礎上,積極研發新的脫硫脫硝工藝,從源頭上減少污染物的排放,這對我國的環境保護有著十足的重要性。
2 現階段脫硫脫硝技術的發展現狀
對于脫硫脫硝的研究是世界各國都不曾停止的一個課題,雖然我國已經投入了相當多的精力來進行二氧化硫污染的控制,但是效果并不是十分明顯,其主要原因是我國電廠企業在發電過程中廢氣處理所使用的設備比較落后,轉化效率較低,大部分未能處理的廢氣仍被排放到了大氣中,因此我國脫硫技術還有長遠的路要走,不僅在設備方面急需更新,同時也缺乏相關方面的專業人才,一些配加到電廠的脫硫脫硝設備并沒有發揮出應有的作用。當今隨著科技的不斷發展,目前世界上有以下幾種脫硫脫硝工藝比較成熟。
2.1 聯合脫硫脫硝工藝
這種工藝是當今諸多電廠所采用的脫硫脫硝的主要方法,因為之前的工藝大多可以將二氧化硫除去,同時一些催化劑可以對氮氧化物進行處理,在實際過程中他們彼此間不會起干涉作用,因此對廢氣的處理效果還是可以接受的。聯合脫硫脫硝工藝就是采用高效的石灰石與石灰膏的混合物對發電廠廢氣中的二氧化硫進行脫硫處理,同時通過還原劑對氮氧化物進行預還原處理,兩種方法一種為干法,另一種為濕法,對污染物的吸收效率還是很卓越的,只是在反應過程中會產生一些結渣,對處理廢氣的設備有著一定的損耗。
2.2 同時脫硫脫硝工藝
同時脫硫脫硝工藝是將發電過程中所產生的廢氣通過不同的設備進行相關的流程處理,相比聯合脫硫脫硝工藝,這種方法所采用的設備占地面積較大,成本較高,同時操作流程也較為復雜,其包括兩個處理流程:其一是在煤燃燒的時候進行脫硫與脫硝的反應,另外一種是在煤燃燒后,對其產物進行凈化處理,國內外均對這兩種方法進行相關的研究,現今比較成熟的有以下幾種:
(1)電子照射法。這是一項比較尖端的科技,它的主要處理方法是向廢氣中照射入一定量的電子束,這束電子中的能量可以將廢氣中的二氧化硫與氮氧化物催化轉化成硝酸銨與硫酸銨化合物,高能的離子可以對廢氣中的污染物進行高速的氧化,通過這種手段的轉化率較高,反應速度較快,對于操作員的技術要求不高,而且這項技術已經較為成熟,在國內的應用較為廣泛,經過催化后的氣體可以達到國家的排放標準,不會對大氣產生危害。
(2)脈沖電暈等離子法。這種方法與上文的電子照射法的原理基本相同,一般采用高壓電源放電產生脈沖電流,在這個過程中脈沖會放出大量的電子、離子等高能粒子,這些粒子與廢氣中的氧化物進行碰撞反應,可以催化反應最后形成臭氧,這樣將大部分的廢氣轉化成無害的成分,然后這些粒子與氮氧化物發生復雜的化學反應,進而與水作用生成酸,酸在與其他的氨催化反應生成最終的無害化合物,之后通過簡單地除塵處理就可以完成脫除有害雜質的過程。這種方法可以同時將幾種有害成分同時除去,成本低廉、操作簡便,而且反應程度較高,生成物可以二次利用,做到物質的充分循環。
2.3 活性炭吸附工藝
活性炭是我們日常生活中十分常見的一種異味吸附材料,在改善室內環境,以及家裝甲醛的吸附上均有十分重要的作用。它具有這些功能主要是因為其內部孔隙率較大而且吸附性能好,同時具有一定的催化性能,所以經常用來作為吸附劑與催化劑,在廢氣的脫硫脫硝過程中也有較大的應用。煙氣中的二氧化硫經過活性炭的吸附與催化,能夠生產一種依附于活性炭的硫酸,之后進入到分離裝置中進行處理,活性炭繼續催化氮氧化物和氨氣,但是此時其僅僅作為催化劑進行反應,并不能對其進行較為深層次的處理。采用活性炭工藝對脫硫脫硝的脫除率還是相當可觀的,但是反應過程要注意控制廢氣的流速與反應速率,如果廢氣量過小,會導致活性炭的失效,從而降低了反應的速率與效果。工藝流程如圖1。
1.文丘里洗滌器;2.吸附器;3.活性炭床;4.循環槽;5.浸沒燃燒器;
6.冷卻器;7.過濾器
圖1 活性炭吸附法煙氣脫硫工藝流程
3 脫硫脫硝技術未來的發展方向
隨著科學技術的不斷發展,世界范圍內對環境保護意識的覺醒,加之現階段煙氣的脫硫脫硝工藝還有一定的缺陷,所以未來的研究工作還是有著十分可觀的發展空間。在未來深層次的研究中,要對理論知識進行相關的鞏固與加深,同時對一些較為成熟的理論要加以實驗研究,一旦取得更好的實驗結果,則要注重在實際中的應用效果,并從工業生產中找到理論不足的地方加以彌補,同時加強相關從業人員的專業素養,對其上崗前一定要進行專業的培訓,使其能夠獨立的操控相關煙氣處理設備,同時,在理論知識上對從業人員進行培養,并鼓勵其在日常工作中積極發現問題,并提出適當的解決方案,這樣才能促進技術的不斷發展,這對于電廠未來工作的開展有著十分重要的作用;當前主要的研究重點還是放在干法脫硫脫硝工藝上,技術研發已經到了比較完善的程度,所以下階段可以著手在濕法工藝上多下功夫,同時在保證經濟發展與環境保護的前提下,減少一定量的發電站建設,這樣既可以減少環境所受的壓力,也會對于發電廠減排的負擔予以減輕,最后我們應該從我國的實際情況出發,研發出一套適用于我國國情的脫硫脫硝手段,并在一定范圍內加以推廣實施,以期改善我國的環境保護現狀。
4 結語
通過本論文的敘述分析,我們可以對當前國內電廠煙氣的處理方式有一個較為直觀的了解,這些技術在一定程度上可以減少煙氣對大氣的污染情況,但是,就目前而言其對污染物的治理力度還遠遠不夠,所以我們在未來的工作中要不斷的進行該方面技術的拓展研發,對目前現有技術積極改善,同時研發可以從根源上治理煙氣污染的辦法,對電廠所排放的廢氣進行徹底處理之后再排入大氣,將電廠對大氣的污染降到最低。
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鍋爐技術
大容量余熱鍋爐汽包水位的建模分析王強 曹小玲 蘇明 (205)
新型內直流外旋流燃燒器流場特性的研究周懷春 魏新利 (210)
汽包鍋爐蓄熱系數的定量分析劉鑫屏 田亮 趙征 劉吉臻 (216)
吹灰對鍋爐對流受熱面傳熱熵產影響的試驗研究朱予東 閻維平 張婷 (221)
自動控制與監測診斷
電站設備易損件壽命評定與壽命管理技術的研究 史進淵 鄒軍 沈海華 李偉農 孫堅 鄧志成 楊宇 (225)
ALSTOM氣化爐的模糊增益調度預測控制吳科 呂劍虹 向文國 (229)
應用諧振腔微擾法在線測量發電機的氫氣濕度田松峰 張倩 韓中合 楊昆 (238)
激光數碼全息技術在兩相流三維空間速度測量中的應用浦興國 浦世亮 袁鎮福 岑可法 (242)
應用電容層析成像法測量煤粉濃度的研究孫猛 劉石 雷兢 劉靖 (246)
無
中國動力工程學會鍋爐專委會2008年度學術研討會征文 (237)
《動力工程》 (F0004)
工程熱物理
油頁巖流化燃燒過程中表面特性的變化孫佰仲 周明正 劉洪鵬 王擎 關曉輝 李少華 (250)
高溫緊湊板翅式換熱器穩態和動態性能的研究王禮進 張會生 翁史烈 (255)
神華煤中含鐵礦物質及其在煤粉燃燒過程中的轉化李意 盛昌棟 (259)
環境科學
溫度及氧含量對煤氣再燃還原NOx的影響孫紹增 錢琳 王志強 曹華麗 秦裕琨 (265)
電廠除塵器的改造方案原永濤 齊立強 張欒英 劉金榮 劉靖 (270)
濕法煙氣脫硫系統氣-氣換熱器的結垢分析鐘毅 高翔 霍旺 王惠挺 駱仲泱 倪明江 岑可法 (275)
低氧再燃條件下煤粉均相著火溫度的測量肖佳元 章明川 齊永鋒 (279)
垃圾焚燒飛灰的熔融固化實驗潘新潮 嚴建華 馬增益 屠昕 王勤 岑可法 (284)
填料塔內相變凝結促進燃燒源超細顆粒的脫除顏金培 楊林軍 張霞 孫露娟 張宇 沈湘林 (288)
灰分變化對城市固體垃圾燃燒過程的影響梁立剛 孫銳 吳少華 代魁 劉翔 姚娜 (292)
文丘里洗滌器脫除燃燒源PM2.5的實驗研究張宇 楊林軍 張霞 孫露娟 顏金培 沈湘林 (297)
鍋爐容量對汞富集規律的影響楊立國 段鈺鋒 王運軍 江貽滿 楊祥花 趙長遂 (302)
循環流化床內污泥與煤混燒時汞的濃度和形態分布吳成軍 段鈺鋒 趙長遂 王運軍 王乾 江貽滿 (308)
能源系統工程
整體煤氣化聯合循環系統的可靠性分析與設計李政 曹江 何芬 黃河 倪維斗 (314)
基于統一基準的整體煤氣化聯合循環系統效率分析劉廣建 李政 倪維斗 (321)
采用串聯液相甲醇合成的多聯產系統變負荷性能的分析馮靜 倪維斗 黃河 李政 (326)
超臨界直流鍋爐爐膛水冷壁布置型式的比較俞谷穎 張富祥 陳端雨 朱才廣 楊宗煊 (333)
600MW超臨界循環流化床鍋爐水冷壁的選型及水動力研究張彥軍 楊冬 于輝 陳聽寬 高翔 駱仲泱 (339)
鍋爐飛灰采樣裝置結露堵灰的原因分析及其對策閻維平 李鈞 李加護 劉峰 (345)
采用選擇性非催化還原脫硝技術的600MW超超臨界鍋爐爐內過程的數值模擬曹慶喜 吳少華 劉輝 (349)
一種低NOx旋流燃燒器流場特性的研究林正春 范衛東 李友誼 李月華 康凱 屈昌文 章明川 (355)
燃煤鍋爐高效、低NOx運行策略的研究魏輝 陸方 羅永浩 蔣欣軍 (361)
130t/h高溫、高壓煤泥水煤漿鍋爐的設計和調試程軍 周俊虎 黃鎮宇 劉建忠 楊衛娟 岑可法 (367)
棉稈循環流化床稀相區傳熱系數的試驗研究孫志翱 金保升 章名耀 劉仁平 張華鋼 (371)
汽輪機與燃氣輪機
汽輪機轉子系統穩態熱振動特性的研究朱向哲 袁惠群 張連祥 (377)
直接空冷凝汽器仿真模型的研究閻秦 徐二樹 楊勇平 馬良玉 王兵樹 (381)
空冷平臺外部流場的數值模擬周蘭欣 白中華 張淑俠 王統彬 (386)
環境風對直接空冷系統塔下熱回流影響的試驗研究趙萬里 劉沛清 (390)
電廠直接空冷系統熱風回流的數值模擬段會申 劉沛清 趙萬里 (395)
考慮進氣預旋的離心壓縮機流動的數值分析肖軍 谷傳綱 高闖 舒信偉 (400)
自動控制與監測診斷
火電站多目標負荷調度及其算法的研究馮士剛 艾芊 (404)
轉子振動信號同步整周期重采樣方法的研究胡勁松 楊世錫 (408)
利用電容層析成像法測量氣力輸送中的煤粉流量孫猛 劉石 雷兢 李志宏 (411)
工程熱物理
氣化爐液池內單個高溫氣泡傳熱、傳質的數值模擬吳晅 李鐵 袁竹林 (415)
環境科學
富氧型高活性吸收劑同時脫硫脫硝脫汞的實驗研究劉松濤 趙毅 汪黎東 藏振遠 (420)
酸性NaClO2溶液同時脫硫、脫硝的試驗研究劉鳳 趙毅 王亞君 汪黎東 (425)
濕法煙氣脫硫系統中石灰石活性的評價郭瑞堂 高翔 王君 駱仲泱 岑可法 (430)
煙氣脫硫吸收塔反應過程的數值模擬及試驗研究展錦程 冉景煜 孫圖星 (433)
不同反應氣氛下燃料氮的析出規律董小瑞 劉漢濤 張翼 王永征 路春美 (438)
循環流化床鍋爐選擇性非催化還原技術及其脫硝系統的研究羅朝暉 王恩祿 (442)
O2/CO2氣氛下煤粉燃燒反應動力學的試驗研究李慶釗 趙長遂 武衛芳 李英杰 段倫博 (447)
生物質半焦高溫水蒸汽氣化反應動力學的研究趙輝 周勁松 曹小偉 段玉燕 駱仲泱 岑可法 (453)
蜂窩狀催化劑的制備及其性能評價朱崇兵 金保升 仲兆平 李鋒 翟俊霞 (459)
能源系統工程
基于Zn/ZnO的新型近零排放潔凈煤能源利用系統呂明 周俊虎 周志軍 楊衛娟 劉建忠 岑可法 (465)
IGCC系統關鍵部件的選擇及其對電廠整體性能的影響——(3)氣化爐合成氣冷卻器與余熱鍋爐的匹配高健 倪維斗 李政 椙下秀昭 (471)
IGCC電廠的工程設計、采購和施工成本的估算模型黃河 何芬 李政 倪維斗 何建坤 張希良 麻林巍 (475)
火電機組回熱系統的通用物理模型及其汽水分布方程的解閆順林 胡三高 徐鴻 李庚生 李永華 (480)
平板V型小翼各參數對風力機功率系數的影響汪建文 韓煒 閆建校 韓曉亮 曲立群 吳克啟 (483)
部分痕量元素在油頁巖中的富集特性及揮發行為柏靜儒 王擎 陳艷 李春雨 關曉輝 李術元 (487)
核科學技術
核電站電氣貫穿芯棒熱老化壽命評定技術的研究黃定忠 李國平 (493)
國產首臺百萬千瓦超超臨界鍋爐的啟動調試和運行樊險峰 張志倫 吳少華 (497)
900MW超臨界鍋爐機組節能方略初探李道林 徐洪海 虞美萍 戴岳 林英紅 (502)
循環流化床二次風射流穿透規律的試驗研究楊建華 楊海瑞 岳光溪 (509)
Z型和U型集箱并聯管組流動特性的實驗研究韋曉麗 繆正清 (514)
汽輪機和燃氣輪機
裂紋參數對葉片固有頻率影響的研究葛永慶 安連鎖 (519)
不同翼刀高度控制渦輪靜葉柵二次流的數值模擬李軍 蘇明 (523)
橢圓形突片氣膜冷卻效率的試驗研究李建華 楊衛華 陳偉 宋雙文 張靖周 (528)
自動控制與監測診斷
大機組實現快速甩負荷的現實性和技術分析馮偉忠 (532)
大型風力發電機組的前饋模糊-PI變槳距控制高峰 徐大平 呂躍剛 (537)
基于過程的旋轉機械振動故障定量診斷方法陳非 黃樹紅 張燕平 高偉 (543)
采用主成分分析法綜合評價電站機組的運行狀態付忠廣 王麗平 戈志華 靳濤 張光 (548)
電站機組數據倉庫的建設及其關鍵技術蹇浪 付忠廣 劉剛 中鵬飛 鄭玲 (552)
撞擊式火焰噪聲信號的分形特性分析顏世森 郭慶華 梁欽鋒 于廣鎖 于遵宏 (555)
工程熱物理
冷卻風扇變密流型扭葉片設計方法及其氣動特性的數值研究王企鯤 陳康民 (560)
考慮進水溫度的蒸汽噴射泵一維理論模型李剛 袁益超 劉聿拯 黃惠蘭 (565)
雙排管外空氣流動和傳熱性能的數值研究石磊 邢蒼 李國棟 陳俊麗 (569)
輔機技術
600MW汽輪機組再熱主汽閥門閥桿的熱脹及其影響時兵 金燁 (573)
溫度和壓力對旋風分離器內氣相流場的綜合影響萬古軍 孫國剛 魏耀東 時銘顯 (579)
一種新型空氣預熱器及其性能分析李建鋒 郝峰 郝繼紅 齊娜 冀慧敏 楊迪 (585)
橫向風對直接空冷系統影響的數值模擬呂燕 熊揚恒 李坤 (589)
間接空冷系統空冷散熱器運行特性的數值模擬楊立軍 杜小澤 楊勇平 (594)
水輪機技術
減壓管狀態對混流式水輪機流場的影響梁武科 董彥同 趙道利 馬薇 石峯 劉曉峰 王慶永 (600)
環境科學
循環流化床O2/CO2燃燒技術的最新進展段倫博 趙長遂 屈成銳 周騖 盧駿營 (605)
海水煙氣脫硫技術及其在電站上的工程應用楊志忠 (612)
應用差分光譜吸收法監測SO2的固定污染源連續排放監測系統許利華 李俊峰 蔡小舒 沈建琪 蘇明旭 唐榮山 歐陽新 (616)
溶膠凝膠法制備CuO/γ-Al2O3催化劑及其脫硝活性的研究趙清森 孫路石 石金明 殷慶棟 胡松 向軍 (620)
N2氣氛下活性炭的汞吸附性能周勁松 王巖 胡長興 何勝 駱仲泱 倪明江 岑可法 (625)
準格爾煤灰特性對其從電除塵器中逃逸的影響齊立強 原永濤 閻維平 張為堂 (629)
能源系統工程
中國整體煤氣化聯合循環電廠的經濟性估算模型黃河 何芬 李政 倪維斗 何建坤 張希良 麻林巍 (633)
關鍵詞: 鋼鐵工業;多污染物; 協同控制技術;
中圖分類號:C35文獻標識碼: A
一、概述
鋼鐵工業是高耗能、高污染、資源型產業,排放的典型大氣污染物有S02、煙粉塵、N0X和二惡英等。按長流程鋼鐵企業各工序大氣污染物排放分析,201 1 年中國鋼鐵工業燒結工序S02、煙粉塵和N0X排放量分別占總排放量的81.35%、39.82%和53.56%。(數據取自《2011年中國鋼鐵工業環境保護統計》,共統計84家鋼鐵企業,其粗鋼產量占全國的65%,數據基本反映中國鋼鐵工業環保概況)。
自國家《“十一五”規劃綱要》將S02污染物總量降低10%作為約束性指標以來,鋼鐵企業做了大量的減排工作,尤其是燒結工序中S02的排放量就占到鋼鐵企業總體S02排放量的70%以上,燒結煙氣實施脫硫已經成為鋼鐵行業實現減排的重要目標,而這一目標在“十一五”期間已經實現了突破性的進展。
截止到2013年5月,全國鋼鐵工業配置脫硫系統372套(454臺燒結機),面積為74 930m2,其中循環流化床32套,石灰石石膏法濕法l80套,氨法31 套,氧化鎂法20套,旋轉噴霧26套。重點大中型鋼鐵企業配置脫硫系統236套(291臺燒結機),面積58 042 m2,其中循環流化床26套,石灰石石膏法濕法90套,氨法27套,氧化鎂法l6套,旋轉噴霧25套。此外,鋼鐵企業2013年在建的還有46臺燒結機。由于燒結煙氣脫硝的復雜性,各類脫硝技術尚未在燒結煙氣中廣泛應用,國內鋼鐵企業燒結機尚未有實施煙氣脫硝的實例。
GB 28662―2012《鋼鐵燒結、球團工業大氣污染物排放標準》對N0x和二惡英規定了排放限值要求,嚴格S02、顆粒物和氟化物的排放要求,并針對環境敏感地區規定了更嚴格的大氣污染物特別排放限值,具體新舊標準值對比見表1。
面對新的排放標準,為實現燒結煙氣多污染物減排目標,從污染物減排技術措施的協同效應出發,建立全過程、一體化的污染物協同減排和協同控制技術體系。
二、活性炭吸附工藝
活性炭吸附工藝在20世紀50年代從德國開始研發,20世紀60年代日本也開始研發,不同企業之間進行合作與技術轉移以及自主開發,形成了日本住友、日本J-POWER和德國WKV等幾種主流工藝。開發成功的活性焦(炭)脫硫與集成凈化工藝在世界各地多個領域得到了日益廣泛的應用。其中,在新日鐵、JFE、浦項鋼鐵和太鋼等大型鋼鐵企業燒結煙氣凈化方面的應用,取得了良好效果。
活性炭吸附工藝的原理是燒結機排出的煙氣經除塵器除塵后,由主風機排出。煙氣經升壓鼓風機后送往移動床吸收塔,并在吸收塔入口處添加脫硝所需的氨氣。煙氣中的S02、N0x在吸收塔內進行反應,所生成的硫酸和銨鹽被活性炭吸附除去,吸附了硫酸和銨鹽的活性炭送入脫離塔,經加熱至400 0C左右可解吸出高濃度S02。解吸出的高濃度S02可以用來生產高純度硫磺(99.9%以上)或濃硫酸(98%以上):再生后的活性炭經冷卻篩去除雜質后送回吸收塔進行循環使用。
存在問題:運行成本高,設備龐大且造價高,腐蝕問題突出,系統復雜,活性炭反復使用后吸附率降低消耗大,活性炭再生能耗較高等。
三、MEROS工藝
MEROS(MaximizedEmissionReducationof Sintering)工藝是歐洲西門子奧鋼聯針對燒結煙氣中S02、二惡英類污染物等控制開發的,目前成功運用在多臺燒結機煙氣脫硫及其他有害物質氣體的處理。
MEROS工藝原理是利用熟石灰作為脫硫劑,與燒結廢氣中的所有酸性組分發生反應,生成反應產物。產生的主要反應是:
2S02+2Ca(OH)2=2CaS03?l/2H2O+H2O
2CaS03?l/2H2O+03+3H2O=2CaS04?2H2O
S03+Ca(OH)2=CaS04?H20
2Ca(OH)2+2HCI=CaCl2?Ca(OH)2?2H20
2HF+2Ca(OH)2=CaF2?2H2O
工藝特點:工藝簡單,運行穩定性好;入口溫度要求低,溫度變化適應范圍廣;可控性高,脫硫后的S02排放值穩定;脫除二惡英和重金屬。
存在問題:年運行費較高;不能控制燒結煙氣中N0x;在控制二惡英同時會產生混有二惡英的固體廢棄物。
四、EFA曳流吸收塔工藝
白2006年以來,EFA半干法燒結煙氣脫硫技術先后在德國迪林根鋼鐵公司2號180m2燒結機、薩爾茨吉特鋼鐵公司192m2燒結機和迪林根鋼鐵公司3 號258 m2燒結機脫硫項目得到成功應用。EFA燒結煙氣脫硫技術在德國市場處于領先地位口剖。
EFA變速曳流式反應塔脫硫工藝,作為半干法脫硫工藝,集成了布袋除塵器和反應物循環系統,可以同步脫除S02、S03、HCl、HF、粉塵和二惡英等。EFA脫硫原理為:煙氣中的酸性化合物在特定溫度范圍內遇水時與Ca(OH)2進行反應,活性炭主要用于吸附煙氣中的二惡英等有害成分,最終的反應物為干性的CaS03、CaS04、CaCl2、CaF2、CaC03和燒結粉塵的混合物,干性反應物在布袋除塵器內進行分離。
工藝特點:總投資低:運行成本低(年運行費用約為總投資的l/12);加入干燥吸收劑,管道和罐倉不發生結塊和板結;反應速度可調,不會出現結露現象;低溫脫硫效果好;運動部件少,維護成本低。
存在問題:不能控制燒結煙氣中N0x;在控制二惡英同時會產生混有二惡英的固體廢棄物。
五、LJS-FGD多組分污染物協同凈化工藝
福建龍凈環保股份有限公司經過對引進技術的消化、吸收和再創新,開發出具有自主知識產權的LJS-FGD多組分污染物協同凈化工藝以及相關的配套裝置。目前LJS-FGD工藝已經在寶鋼集團梅鋼公司、三鋼、昆鋼等大型鋼鐵廠得到成功應用。
基本原理是:煙氣從吸收塔底部進入,經吸收塔底的文丘里結構加速后與加入的吸收劑(消石灰)、循環灰及水發生反應,從而除去煙氣中的S02、HCl、HF、C02等酸性氣體,通過噴入活性炭等吸附劑,可以同步脫除煙氣中的二惡英、重金屬等,實現多組分污染物的協同凈化。
工藝特點:對燒結機煙氣S02濃度波動具有良好的適應性;對燒結機煙氣量波動具有良好的適應性;整個吸收塔反應器為空塔結構,維護簡單;煙氣無需再熱、整套裝置及煙囪不需要防腐,可以利用老煙囪進行排煙;系統性能指針高,排煙透明,污染物排放濃度低;沒有廢水產生,無二次污染;副產物為干粉態,方便存儲、運輸和綜合利用。
存在問題:為保證系統可靠性,采用了較多的進口工藝設備,造價相對較高:副產物的應用范圍有待于進一步拓寬。
六、催化氧化法綜合清潔技術
催化氧化法煙氣綜合清潔技術是一項能夠同時進行脫硫、脫硝、脫汞的技術。
催化氧化法煙氣綜合清潔來源于以色列Lextran 公司,當煙氣中S02、N0。(N0需被氧化)遇水形成的亞硫酸根及亞硝酸時,利用催化氧化劑對亞硫酸根及亞硝酸根的強力捕捉能力從而去除煙氣中的S02、N0x。
煙氣與含有催化劑的循環液在吸收塔內逆向流動接觸時,亞硫酸根、亞硝酸根被催化劑捕捉,在氧氣存在的條件下被氧化成為稀硫酸或稀硝酸。在加入中和劑(氨水)的情況下,最終反應生成硫酸銨或硝酸銨化肥。
在脫硫脫硝的同時,該催化氧化劑對汞等重金屬也具有極強的物理溶解吸附效果,從而去除煙氣中的汞等重金屬。
技術特點:脫硫效果高,出口煙氣S02可達到排放濃度≤50 mg/m3;對于煙氣溫度、S02濃度和煙氣量適應性強;系統運行穩定、可靠,無管道堵塞、結垢現象;資源利用優勢,利用焦化廠蒸氨后氨水,降低焦化廠廢水處理負荷;脫硫劑(催化氧化劑)循環使用,并可生產高附加值的硫酸銨產品;對燒結機主系統無影響,與燒結機主系統同步率為98%以上。
存在問題:目前有機催化劑需進口,尚未國產化,價格較高。
技術經濟及減排效果對比
表2分析比較了上述五種燒結煙氣多污染物協同控制技術的技術經濟及減排效果,結果如下:
1)MEROS工藝和EFA吸收塔工藝不能控制燒結煙氣中N0x,催化氧化法不能控制二惡英。
2)活性炭吸附工藝的單位燒結面積投資最高,是LJS--FGD工藝的3倍多:MEROS工藝的單位燒結礦運行費最高,是LJS-FGD工藝的近3倍。
3)催化氧化法綜合清潔技術屬于濕法,脫硝效率高,單位燒結礦運行成本低,最終生成硫酸銨或硝酸銨化肥。
4)前四種技術均屬于干法脫硫技術,投資高、運行成本高,活性炭再生能耗較高,脫硫渣的處理再利用是目前重點發展方向。
總之,在鋼鐵工業燒結煙氣多污染物進行控制時,要針對我國的實際情況和設備設計出適合我國的污染物一體化協同技術,為促進我國鋼鐵行業的健康發展和改善生態環境做出貢獻。
參考文獻:
公司董事長施耀教授留學美國著名的加州大學,曾多次到勞倫斯國家實驗室能源與環境部及美國宇航局NASA進行高級訪問研究,學成歸來,報效祖國。他說,把國家對環保事業的需求放在第一位,是我們創業辦公司理念思路的深化,社會責任的升華,歷史使命的重托,將世界前沿高新技術服務于祖國的經濟建設以及環保事業,逐步形成自身的經營模式,在國際化、標準化、規范化的框架內將“三廢治理、工程設計與承包、環保技術咨詢與服務”交融互動,聯動發展,為治理大氣污染,為治理企業三廢做出我們應有的貢獻。
記者縱觀該公司一些工程設計、管理與承包的大中型治理項目,科技含量先進,設計手法純熟,門類眾多,環保效應顯著。尤其是公司擁有一批致力于環保產業的時代精英,他們技術創新的能力,邏輯思維的嚴謹,市場定位的準確,給記者留下了深刻印象。
大力推進技術創新,努力構筑人才高地,積極營造產業基地,優化配置治理資源,在眾多的治理項目中熠熠生輝。
公司擁有自主專利權的旋流板塔煙氣脫硫技術,是國內應用最廣泛、最成功的煙氣脫硫裝置技術之一。公司以浙江大學為技術依托,是浙江大學環境科學與工程學科的產業化合作伙伴。浙大二十多年前就開始從事環境工程的研究與設計,針對國內外煙氣脫硫脫硝技術發展現狀,著力進行能源環保的煙氣處理研究,包括旋流板塔煙氣脫硫脫氮除塵技術,氧化鎂、氨法脫硫新技術和噴霧干燥法煙氣脫硫等。旋流板塔煙氣脫硫除塵技術已經成為我國中小型鍋爐煙氣脫硫除塵市場占有率最高的技術。
近30年來,公司先后完成了國家自然科學基金項目、國家各類科技攻關項目、省部級科研項目等50余薦。公司的資質和榮譽有口皆碑:1978年,獲全國科學大獎;1984年,獲國家發明獎;1986年,獲四川省科技進步獎;1992年,獲國家科學技術進步獎;1993年,獲化工部科技進步二等獎;1996年,獲國家教委科技進步三等獎;1999年,獲浙江省環境保護二等獎等。同時,取得美國專利一項,中國專利6項,發表學科論文100多篇。
獲得專利的旋流板塔及濕法脫硫工藝是浙江大學譚天恩教授、施耀教授為首的研發小組發明的一種高效、節能的專業設備,適宜于進行快速吸收、洗滌、增減濕、氣體直接傳熱、除霧、除塵等操作過程,在環保、石油、化工、輕工、冶金等行業得到普遍重視和應用,特別是近幾年來更是成為煙氣脫硫除塵和工業廢氣治理領域一顆璀璨的明珠,創造了巨大的經濟效益和環保效應。
2000年12月,由國家環保總局主持召開的專家鑒定會上,專家一致認定,旋流板塔技術與裝備多項性能一流,特色明顯,操作性強,除塵性能可達98%以上,已經達到國際先進水平。