节能减排背景下火电厂SCR烟气脱硝系统建模与分析

发表时间:2021/4/25   来源:《城镇建设》2021年第3期   作者:甘志伍
[导读] 随着我国经济的发展和城市化进程的全面进行,
        甘志伍
        四川广安发电有限责任公司四川广安638000
         
        摘要:随着我国经济的发展和城市化进程的全面进行,我国对于电力的需求量也在不断提升,因此,我国的工业得到了快速的发展,但同时工业生产所带来的环境污染问题也日益突出。在这种情况下,相关部门必须把环境污染的治理重视起来,积极探索环境污染的源头,以此来满足当前人们对于生活环境的需求。基于此,文章对电厂锅炉脱硫脱硝以及烟气除尘工作进行了深入的研究,尽可能的消灭污染源头,为人们的生产生活提供良好的环境。
        关键词:电厂锅炉;脱硫脱硝;技术
        引言
        随着环保政策的收紧,国家加大了对钢铁、水泥等非电行业大气污染物排放的控制力度。近年来,无论是电力行业还是非电行业,证明了SCR法具有较高的脱硝效率和稳定性,各大钢铁、电力及水泥等企业都采用联合SCR脱硝方法来解决超低排放问题。
1脱硝技术
        通常情况下,脱硝技术也可分为两种,一种是干法脱硝技术,另一种是湿法脱硝技术,具体方法与上述脱硫技术相似。但是,通过对干法脱硝技术的实际应用发现,其费用成本相对较高,并且脱硝率也并不是很高,所以,现阶段对于干法脱硝技术的应用不太普遍;而通过上述对湿法脱硫技术的分析可以发现,其所产生的产物可以进行二次利用,所以,湿法脱硫技术的产物也可以进行再次回收,并且脱硫率也非常高。正是因此,电厂锅炉脱硫工作中更倾向于对湿法脱硫技术的应用。
2电厂锅炉脱硫脱硝以及烟气除尘技术的发展现状
        在当前市场经济体制下,人们的生活水平不断提升,国家以及社会公众都加强了对于生态环境保护的重视,我国工业在实际的生产制造中也逐渐将先进的环保科学技术应用起来,就拿电厂来说,脱硫脱硝以及除尘技术被研发出来,并且顺利的应用于电厂锅炉的运行中,相关数据表明,当前我国90%左右的电厂锅炉企业都有效应用了脱硫脱硝以及烟气除尘技术,这就在很大程度上降低了我国的环境污染情况。通过对脱硫脱硝以及烟气除尘技术的深入分析得知,脱硫脱硝以及烟气除尘技术主要应用的是SCR技术,这种技术对于实际生产制造中的脱硫、脱销以及除尘技术具有很好的效果,可以在很大程度上控制污染物的排放情况。现阶段,在电厂锅炉脱硫脱硝以及烟气除尘技术的实际应用过程中,大部分的电厂锅炉技术人员都能有效调试相应的系统,以此来有效完成最基本的脱硫脱硝工作。就当前我国的脱硫脱硝以及烟气除尘技术来看,虽然我国还处于不断摸索的阶段,但是通过国外先进经验以及我国科研成果的结合,相信一定会实现电厂锅炉脱硫脱硝以及烟气除尘技术的可持续发展。
3技术原理
        SCR脱硝技术,即选择性催化还原技术,是当前国内外运行最稳定、应用最广泛的高效脱硝技术。SCR脱硝效率高达90%以上,系统操作简单,运行稳定,对我国日益严重的环境问题,以及越来越严格的环保排放标准具有极广阔的市场空间。SCR脱硝技术是在一定的反应条件下,以氨作为还原剂,并利用合适的催化剂(例如钒钛系的催化剂),将氮氧化物(主要为一氧化氮和二氧化氮)转化为氮气和水的反应,其化学反应式为:NO2+4NH3+O2=3N2+6H2O(1)4NO+4NH3+O2=4N2+6H2O(2)由于烧结烟气氮氧化物中一氧化氮含量较大,占比约为94.1%~97.5%;而二氧化氮的含量较小,占比约为2.5%~5.8%。SCR脱硝反应以公式(2)为主要反应。


4电厂锅炉的脱硫脱硝技术分析
        4.1湿法烟气脱硫
        就当前我国的电厂脱硫技术而言,湿法烟气脱硫技术是电厂锅炉脱硫工作中最常用的一种技术手段,该技术的优势非常多,且应用范围也非常广泛。通过对湿法烟气脱硫技术的实际应用分析可以发现,此类技术主要是利用化学吸收剂来完成脱硫工作的。就当前的湿法烟气脱硫技术来看,经常用到的技术主要有两种,一种是利用吸收剂进行脱硫,另一种是利用石灰石—石膏湿法进行脱硫。
        4.2高能电子氧化法
        高能电子氧化法又可细分为脉冲法和电子束法等,原理就是通过电子高速脉冲实现高氧化性自由基的创造,将一氧化氮、二氧化硫等氮硫化合物转化成二氧化氮、三氧化硫等高价氮硫化合物,转化后的氮硫化合物在与水分结合后会生成雾状硝酸及硫酸,此时加入氨气,就可以使其产生反应,最终生成铵盐,起到脱硫脱硝目的[。这一方法脱硫脱硝效率较高,但是辐射强、能耗大等弊端也较为突出,探索降低能耗的方法仍是目前研究的重点内容。
        4.3半干法烟气脱硫
        半干法烟气脱硫主要指的是在气体、液体以及固体三个状态下,结合烟气除尘装置进行烟气湿热蒸发,以此来达到有效脱硫的目的。一般情况下,半干法烟气脱硫主要包括两种,一种是炉内配喷盖增湿活化技术,另一种是旋转喷雾干燥技术。第一种技术在实际的锅炉脱硫应用过程中需要设置专用的活化反应设备,然后再对其进行喷水操作,以此来实现锅炉脱硫的目的;而第二种技术主要是通过烟气和化学吸收剂进行反应,以此来提高锅炉脱硫的效率,这样做可以在一定程度上控制脱硫工作的成本。
        4.4中低温SCR脱硝技术
        目前市场上用于脱硝的催化剂主要有四大类,分子筛催化剂、碳基催化剂、贵金属催化剂和金属氧化物催化剂。分子筛催化剂:只有在反应温度较高时,催化剂的催化效果才比较好,而且分子筛的抗水性能和抗硫性能均较差;碳基催化剂的化学稳定性较强,但水对碳基催化剂有较强的抑制作用;贵金属催化剂的化学反应活性好,应用范围广,但反应温度的范围较窄,限值了其应用范围;金属氧化物催化剂的成本较低,化学性能良好,应用范围较广。有研究结果表明,通过引入过渡金属元素的催化剂在低温下也能有较好的催化活性,如钒、镁、锰、铁、铜、铬及镍。此外,SCR脱硝系统的脱硝效率较高,但催化剂的价格昂贵,催化剂成本占到整个脱硝系统投资比例的30~40%,因此设计过程中要充分考虑系统的投资和运行费用。一般情况下,当设计脱硝效率在75%左右时,推荐布置两层催化剂;设计脱硝效率在50%以下时,推荐布置一层催化剂即可。
        4.5通过旋转电极除尘
        从旋转电极除尘技术的工作本质上来说,其与其他除尘技术是相同的,但是旋转电极除尘技术所使用的设备主要是有阴阳两部分的电场组成的,除尘设备的阳极配置了可旋转的除尘装置,一旦灰尘累积到设备的一定程度时,设备就会将灰尘全部清理出去,并且清除的区域可以不仅仅限制于灰尘堆积的地方,电厂其他区域也可以在设备的旋转过程中将粉尘清理干净。
结束语
        从烧结烟气治理实践效果可以看出,该钢铁企业结合烧结工序大气污染物治理情况,采用SCR烟气脱硝技术实施高水平的环保改造,降低污染物排放量,这种一次性加大环保投资,同时结合《环境保护税法》享受税收减免的做法显然更具经济性,体现出了国家实施环境保护税双档减税政策对于企业环保设备设施提标改造的有力支持。
参考文献
[1]吕文彬,烧结机烟气低温脱硝系统工艺技术研发.安徽省,同兴环保科技股份有限公司,2019-12-04.
[2]宋华,低温抗硫抗水烟气脱硝催化剂的开发.陕西省,西安华大骄阳绿色科技有限公司,2019-09-25.
[3]杨恂,SCR脱硝催化剂检测方法与评价技术.江苏省,苏州西热节能环保技术有限公司,2019-05-12.
       
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