煙氣脫硝實驗裝置

A. 焦化行業煙氣低溫SCR脫硝中試研究

氮氧化物是主要的大氣污染物之一，會引起酸雨、光化學煙霧等破壞地球生態環境和損害人體健康的一系列問題，危害嚴重，氮氧化物的治理是目前大氣環境保護中的重點和難點。2012年10月開始實施的國家標准《煉焦化學工業污染物排放標准》(GB16171—2012)首次將焦爐煙囪排放的氮氧化物(NOx)列為我國焦化企業大氣污染物排放的控制指標，並規定自2015年1月1日起，現有及新建企業均要執行500mg/m3(機焦、半焦爐)，200mg/m3(熱回收焦爐)的氮氧化物排放濃度限值[1]，引起焦化業界的普遍關注。
低溫SCR技術是採用較低溫度(小於300℃)[2]的條件下活性較高的催化劑，利用NH3將煙氣中的NOx還原為N2和H2O的技術，一般採用尾部布設的方式，即脫硝裝置布置於除塵脫硫之後，與一般的高溫SCR技術相比具有能耗低、系統布置方便、催化劑使用壽命長、運行成本低等優點，可有效避免傳統SCR技術的諸多不足，具有良好的工業應用前景，是當前國內外煙氣脫硝技術研究的熱點。從國內外低溫SCR技術的研究現狀來看，該技術工業化的主要障礙是低溫范圍內活性不高、催化劑抗硫及抗水性能差、脫硝效率不穩定等問題。
1中試背景
焦爐在裝煤、推焦、熄焦及生產過程中會產生大量煙氣，其成分非常復雜，其主要污染物為二氧化硫，二氧化碳，氮氧化物，多環芳烴、酚類、氰化物、硫化物、重金屬以及二惡英類等[4]。張蘭英等[5]採用自製串聯采樣裝置，優選出前處理方法，並用GC，GC/MS測定有機污染物，對焦爐煙氣進行全量有機污染物分析，共統計出12類，293種有機化合物。煉焦尾氣中污染物成分復雜，可能會導致催化劑中毒影響其脫硝活性。
目前，國內焦化行業SCR脫硝技術的應用較少，而日本早在20世紀80年代就將SCR脫硝技術應用於東京鶴見工廠的焦爐煙氣NOx控制，通過中試和工業示範裝置的建設與運行，驗證了技術可行性，其使用TiO2-WO3-V2O5催化劑，適宜的反應溫度為300℃，當氨與NOx的摩爾比(NH3/NOx)為0.92時，NOx去除率(脫硝效率)可達90%[6]。
煉焦尾氣的排煙溫度一般在200℃以下，若採用低溫SCR脫硝技術處理煉焦尾氣中的氮氧化物可以有效減少能耗。目前國內還沒有煉焦尾氣低溫SCR技術的應用，對於低溫SCR催化劑的研究大都是在實驗室條件下進行的，採用模擬煙氣條件下研發出來的SCR催化劑不一定能夠用於實際的工況條件，要想研發出可工程化應用的針對焦化行業煙氣的低溫脫硝催化劑，就必須不斷地把所研發的催化劑進行實際工況測試，故本文選取烏海某焦化廠煉焦尾氣進行現場中試，以測試選用的低溫SCR催化劑工況條件下的脫硝效率，驗證焦爐尾氣低溫SCR脫硝的可行性。
2催化劑概況
中試選用四川大學國家煙氣脫硫工程技術研究中心自主研發的低溫SCR催化劑進行試驗。此催化劑經實驗室條件驗證具有良好的抗硫和抗水性能。在120～250℃溫度范圍內，能保持99%以上的高NO脫除率。該催化劑不僅大大降低了SCR反應的起活溫度，而且擁有較寬的溫度窗口和較高的反應活性。
3中試裝置
本低溫SCR脫硝中試的工藝流程如圖1所示，採用尾部布設低溫SCR工藝。流量計1控制進入脫硝中試裝置的煙氣量，煙氣經除濕器後由電加熱器加熱。氨氣來源於液氨鋼瓶，由流量計2控制進入系統的氨氣量，以滿足中試設定的氨氮摩爾比。流量計3控制進入氨氣稀釋器的空氣量，稀釋後的氨氣在混合器中與煙氣充分混合後進入脫硝反應器。低溫SCR催化劑裝填於脫硝反應器中，反應器內徑0.3m，催化劑裝填高度約0.24m，催化劑層設有溫度探頭。中試採用德國SICK公司生產的S710多組分氣體分析儀對脫硝反應器進出口的煙氣組分進行連續在線監測。
4實驗部分
4.1參數選取
4.1.1NH3與NO摩爾配比
在煙氣脫硝過程中，氨、氮的摩爾比即n(NH3)/n(NO)是一個重要的工藝指標。NH3不足會導致SCR反應不完全，脫硝效率不高，而NH3過高，不僅對SCR反應不利，還會導致NH3逃逸率增加。通過現場實驗，n(NH3)/n(NO)為1是較為合適的比例，既保證了較高的脫硝活性，也不會引起較高的NH3逃逸。在氨、氮的摩爾比確定後，根據分析儀檢測的氮氧化物濃度，選取合適的噴氨量。
4.1.2煙氣空速
煙氣空速值是SCR反應的重要參數，其含意是：單位時間、單位反應器體積中的進料體積(按基準狀態進行計量)。在反應器內，空速過大，煙氣與催化劑的接觸時間短，NOx與NH3的反應不充分，NOx的去除率低，難以達到允許的排放標准;若空速過小，反應器利用率過低，降低了經濟效益。通過現場調試及試驗，本中試選定的最佳運行空速值為SV=3500h-1。
4.2高負荷脫硝實驗
進入脫硝中試裝置的煙氣流量約為55m3/h，通過現場調試，選定催化劑層溫度為150℃進行脫硝中試。結合焦爐高負荷運行時的尾氣氮氧化物濃度，設定進入系統的氨氣流量為0.35L/min。中試裝置開啟2h後，催化劑層溫度上升並維持在150℃。由分析儀所得數據可計算出NOx去除率，即脫硝效率。圖2為反應器進出口的NOx濃度，淺色柱的峰值對應的是反應器入口的NOx濃度，深色柱的高度為反應器出口的NOx濃度。圖3為與圖2相對應的高負荷運行脫硝效率圖。
由圖2可見，工況焦化煙氣中的氮氧化物濃度有較大波動，反應器入口NOx濃度范圍為680～1030mg/Nm3。反應器出口NOx濃度范圍為50～260mg/Nm3，出口濃度隨入口濃度的增加有所上升，脫硝效率在73%～94%范圍內，基本穩定在83%左右。高負荷脫硝實驗結果表明中試所用低溫催化劑適合焦爐高負荷運行的焦化煙氣。
4.3低負荷連續脫硝實驗
中試期間，由於焦化廠部分工段檢修，焦爐進入低負荷運行狀態，尾氣中NOx濃度均值約500mg/Nm3，故對低負荷的煉焦尾氣進行連續脫硝中試。中試條件：進入脫硝中試裝置的煙氣流量55m3/h左右，催化劑層溫度150℃，進入系統的氨氣的流量0.2L/min。圖4為低負荷連續脫硝實驗脫硝率圖，圖示連續脫硝實驗運行時間為52小時。脫硝率在78%～98%范圍內，運行期間催化劑活性未出現減弱趨勢，實驗結果顯示選用的低溫催化劑可用於焦化煙氣的連續脫硝，並維持高的脫硝率。
5結論及建議
(1)本低溫SCR脫硝中試，累計脫硝時間超過200h，脫硝效率基本在80%以上，說明選用的低溫脫硝催化劑滿足工況運行條件，該低溫SCR脫硝技術能較好的適用於焦化煙氣，建議在焦化行業進行工程化放大研究。
(2)工程設計時，應優化催化劑裝填方式，根據尾氣中氮氧化物的濃度變化，設置實時智能噴氨系統，合理設計混合器結構及混合器至反應器的管道長度。
(3)催化劑是低溫SCR脫硝的關鍵，由於工程催化劑用量較大，需選擇合適的空速以確定催化劑用量，同時要解決催化劑的大型化生產問題。
(4)由於焦化行業化工產品工段有豐富的氨水，可通過設置蒸發器用其氨水作為還原劑來源，以節省成本，合理利用資源，但需設置除濕裝置，減少水分對催化劑脫硝性能的干擾。

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B. 鍋爐煙氣脫硫設計(浮閥塔)

硫技術
通過對國內外脫硫技術以及國內電力行業引進脫硫工藝試點廠情況的分析研究，目前脫硫方法一般可劃分為燃燒前脫硫、燃燒中脫硫和燃燒後脫硫等3類。
其中燃燒後脫硫，又稱煙氣脫硫（Flue gas desulfurization，簡稱FGD）,在FGD技術中,按脫硫劑的種類劃分,可分為以下五種方法：以CaCO3（石灰石）為基礎的鈣法，以MgO為基礎的鎂法，以Na2SO3為基礎的鈉法，以NH3為基礎的氨法，以有機鹼為基礎的有機鹼法。世界上普遍使用的商業化技術是鈣法，所佔比例在90%以上。按吸收劑及脫硫產物在脫硫過程中的干濕狀態又可將脫硫技術分為濕法、干法和半干（半濕）法。濕法FGD技術是用含有吸收劑的溶液或漿液在濕狀態下脫硫和處理脫硫產物，該法具有脫硫反應速度快、設備簡單、脫硫效率高等優點，但普遍存在腐蝕嚴重、運行維護費用高及易造成二次污染等問題。干法FGD技術的脫硫吸收和產物處理均在干狀態下進行，該法具有無污水廢酸排出、設備腐蝕程度較輕，煙氣在凈化過程中無明顯降溫、凈化後煙溫高、利於煙囪排氣擴散、二次污染少等優點，但存在脫硫效率低，反應速度較慢、設備龐大等問題。半干法FGD技術是指脫硫劑在乾燥狀態下脫硫、在濕狀態下再生（如水洗活性炭再生流程），或者在濕狀態下脫硫、在干狀態下處理脫硫產物（如噴霧乾燥法）的煙氣脫硫技術。特別是在濕狀態下脫硫、在干狀態下處理脫硫產物的半干法，以其既有濕法脫硫反應速度快、脫硫效率高的優點，又有干法無污水廢酸排出、脫硫後產物易於處理的優勢而受到人們廣泛的關注。按脫硫產物的用途，可分為拋棄法和回收法兩種。
1．1脫硫的幾種工藝
（1）石灰石——石膏法煙氣脫硫工藝
石灰石——石膏法脫硫工藝是世界上應用最廣泛的一種脫硫技術，日本、德國、美國的火力發電廠採用的煙氣脫硫裝置約90%採用此工藝。
它的工作原理是：將石灰石粉加水製成漿液作為吸收劑泵入吸收塔與煙氣充分接觸混合，煙氣中的二氧化硫與漿液中的碳酸鈣以及從塔下部鼓入的空氣進行氧化反應生成硫酸鈣，硫酸鈣達到一定飽和度後，結晶形成二水石膏。經吸收塔排出的石膏漿液經濃縮、脫水，使其含水量小於10%，然後用輸送機送至石膏貯倉堆放，脫硫後的煙氣經過除霧器除去霧滴，再經過換熱器加熱升溫後，由煙囪排入大氣。由於吸收塔內吸收劑漿液通過循環泵反復循環與煙氣接觸，吸收劑利用率很高，鈣硫比較低，脫硫效率可大於95% 。
（2）旋轉噴霧乾燥煙氣脫硫工藝
噴霧乾燥法脫硫工藝以石灰為脫硫吸收劑，石灰經消化並加水製成消石灰乳，消石灰乳由泵打入位於吸收塔內的霧化裝置，在吸收塔內，被霧化成細小液滴的吸收劑與煙氣混合接觸，與煙氣中的SO2發生化學反應生成CaSO3,煙氣中的SO2被脫除。與此同時，吸收劑帶入的水分迅速被蒸發而乾燥，煙氣溫度隨之降低。脫硫反應產物及未被利用的吸收劑以乾燥的顆粒物形式隨煙氣帶出吸收塔，進入除塵器被收集下來。脫硫後的煙氣經除塵器除塵後排放。為了提高脫硫吸收劑的利用率，一般將部分除塵器收集物加入制漿系統進行循環利用。該工藝有兩種不同的霧化形式可供選擇，一種為旋轉噴霧輪霧化，另一種為氣液兩相流。
噴霧乾燥法脫硫工藝具有技術成熟、工藝流程較為簡單、系統可靠性高等特點，脫硫率可達到85%以上。該工藝在美國及西歐一些國家有一定應用范圍（8%）。脫硫灰渣可用作制磚、築路，但多為拋棄至灰場或回填廢舊礦坑。
（3） 磷銨肥法煙氣脫硫工藝
磷銨肥法煙氣脫硫技術屬於回收法，以其副產品為磷銨而命名。該工藝過程主要由吸附（活性炭脫硫制酸）、萃取（稀硫酸分解磷礦萃取磷酸）、中和（磷銨中和液制備）、吸收（ 磷銨液脫硫制肥）、氧化（亞硫酸銨氧化）、濃縮乾燥（固體肥料制備）等單元組成。它分為兩個系統：
煙氣脫硫系統——煙氣經高效除塵器後使含塵量小於200mg/Nm3，用風機將煙壓升高到7000Pa，先經文氏管噴水降溫調濕，然後進入四塔並列的活性炭脫硫塔組（其中一隻塔周期性切換再生），控制一級脫硫率大於或等於70%，並製得30%左右濃度的硫酸，一級脫硫後的煙氣進入二級脫硫塔用磷銨漿液洗滌脫硫，凈化後的煙氣經分離霧沫後排放。
肥料制備系統——在常規單槽多漿萃取槽中，同一級脫硫製得的稀硫酸分解磷礦粉（P2O5 含量大於26%），過濾後獲得稀磷酸（其濃度大於10%），加氨中和後製得磷氨，作為二級脫硫劑，二級脫硫後的料漿經濃縮乾燥製成磷銨復合肥料。
（4）爐內噴鈣尾部增濕煙氣脫硫工藝
爐內噴鈣加尾部煙氣增濕活化脫硫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，以提高脫硫效率。該工藝多以石灰石粉為吸收劑，石灰石粉由氣力噴入爐膛850~1150℃溫度區，石灰石受熱分解為氧化鈣和二氧化碳，氧化鈣與煙氣中的二氧化硫反應生成亞硫酸鈣。由於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器內，增濕水以霧狀噴入，與未反應的氧化鈣接觸生成氫氧化鈣進而與煙氣中的二氧化硫反應。當鈣硫比控制在2.0~2.5時，系統脫硫率可達到65~80%。由於增濕水的加入使煙氣溫度下降，一般控制出口煙氣溫度高於露點溫度10~15℃，增濕水由於煙溫加熱被迅速蒸發，未反應的吸收劑、反應產物呈乾燥態隨煙氣排出，被除塵器收集下來。
該脫硫工藝在芬蘭、美國、加拿大、法國等國家得到應用，採用這一脫硫技術的最大單機容量已達30萬千瓦。
（5）煙氣循環流化床脫硫工藝
煙氣循環流化床脫硫工藝由吸收劑制備、吸收塔、脫硫灰再循環、除塵器及控制系統等部分組成。該工藝一般採用干態的消石灰粉作為吸收劑，也可採用其它對二氧化硫有吸收反應能力的乾粉或漿液作為吸收劑。
由鍋爐排出的未經處理的煙氣從吸收塔（即流化床）底部進入。吸收塔底部為一個文丘里裝置，煙氣流經文丘里管後速度加快，並在此與很細的吸收劑粉末互相混合，顆粒之間、氣體與顆粒之間劇烈摩擦，形成流化床，在噴入均勻水霧降低煙溫的條件下，吸收劑與煙氣中的二氧化硫反應生成CaSO3 和CaSO4。脫硫後攜帶大量固體顆粒的煙氣從吸收塔頂部排出，進入再循環除塵器，被分離出來的顆粒經中間灰倉返回吸收塔，由於固體顆粒反復循環達百次之多，故吸收劑利用率較高。
此工藝所產生的副產物呈乾粉狀，其化學成分與噴霧乾燥法脫硫工藝類似，主要由飛灰、CaSO3、CaSO4和未反應完的吸收劑Ca(OH)2等組成，適合作廢礦井回填、道路基礎等。
典型的煙氣循環流化床脫硫工藝，當燃煤含硫量為2%左右，鈣硫比不大於1.3時，脫硫率可達90%以上，排煙溫度約70℃。此工藝在國外目前應用在10~20萬千瓦等級機組。由於其佔地面積少，投資較省，尤其適合於老機組煙氣脫硫。
（6）海水脫硫工藝
海水脫硫工藝是利用海水的鹼度達到脫除煙氣中二氧化硫的一種脫硫方法。在脫硫吸收塔內，大量海水噴淋洗滌進入吸收塔內的燃煤煙氣，煙氣中的二氧化硫被海水吸收而除去，凈化後的煙氣經除霧器除霧、經煙氣換熱器加熱後排放。吸收二氧化硫後的海水與大量未脫硫的海水混合後，經曝氣池曝氣處理，使其中的SO32-被氧化成為穩定的SO42-，並使海水的PH值與COD調整達到排放標准後排放大海。海水脫硫工藝一般適用於靠海邊、擴散條件較好、用海水作為冷卻水、燃用低硫煤的電廠。海水脫硫工藝在挪威比較廣泛用於煉鋁廠、煉油廠等工業爐窯的煙氣脫硫，先後有20多套脫硫裝置投入運行。近幾年，海水脫硫工藝在電廠的應用取得了較快的進展。此種工藝最大問題是煙氣脫硫後可能產生的重金屬沉積和對海洋環境的影響需要長時間的觀察才能得出結論，因此在環境質量比較敏感和環保要求較高的區域需慎重考慮。
（7） 電子束法脫硫工藝
該工藝流程有排煙預除塵、煙氣冷卻、氨的充入、電子束照射和副產品捕集等工序所組成。鍋爐所排出的煙氣，經過除塵器的粗濾處理之後進入冷卻塔，在冷卻塔內噴射冷卻水，將煙氣冷卻到適合於脫硫、脫硝處理的溫度（約70℃）。煙氣的露點通常約為50℃，被噴射呈霧狀的冷卻水在冷卻塔內完全得到蒸發，因此，不產生廢水。通過冷卻塔後的煙氣流進反應器，在反應器進口處將一定的氨水、壓縮空氣和軟水混合噴入，加入氨的量取決於SOx濃度和NOx濃度，經過電子束照射後，SOx和NOx在自由基作用下生成中間生成物硫酸（H2SO4）和硝酸（HNO3）。然後硫酸和硝酸與共存的氨進行中和反應，生成粉狀微粒（硫酸氨(NH4)2SO4與硝酸氨NH4NO3的混合粉體）。這些粉狀微粒一部分沉澱到反應器底部，通過輸送機排出，其餘被副產品除塵器所分離和捕集，經過造粒處理後被送到副產品倉庫儲藏。凈化後的煙氣經脫硫風機由煙囪向大氣排放。
（8）氨水洗滌法脫硫工藝
該脫硫工藝以氨水為吸收劑，副產硫酸銨化肥。鍋爐排出的煙氣經煙氣換熱器冷卻至90~100℃，進入預洗滌器經洗滌後除去HCI和HF，洗滌後的煙氣經過液滴分離器除去水滴進入前置洗滌器中。在前置洗滌器中，氨水自塔頂噴淋洗滌煙氣，煙氣中的SO2被洗滌吸收除去，經洗滌的煙氣排出後經液滴分離器除去攜帶的水滴，進入脫硫洗滌器。在該洗滌器中煙氣進一步被洗滌，經洗滌塔頂的除霧器除去霧滴，進入脫硫洗滌器。再經煙氣換熱器加熱後經煙囪排放。洗滌工藝中產生的濃度約30%的硫酸銨溶液排出洗滌塔，可以送到化肥廠進一步處理或直接作為液體氮肥出售，也可以把這種溶液進一步濃縮蒸發乾燥加工成顆粒、晶體或塊狀化肥出售。
1。2燃燒前脫硫
燃燒前脫硫就是在煤燃燒前把煤中的硫分脫除掉，燃燒前脫硫技術主要有物理洗選煤法、化學洗選煤法、煤的氣化和液化、水煤漿技術等。洗選煤是採用物理、化學或生物方式對鍋爐使用的原煤進行清洗，將煤中的硫部分除掉，使煤得以凈化並生產出不同質量、規格的產品。微生物脫硫技術從本質上講也是一種化學法，它是把煤粉懸浮在含細菌的氣泡液中，細菌產生的酶能促進硫氧化成硫酸鹽，從而達到脫硫的目的；微生物脫硫技術目前常用的脫硫細菌有：屬硫桿菌的氧化亞鐵硫桿菌、氧化硫桿菌、古細菌、熱硫化葉菌等。煤的氣化，是指用水蒸汽、氧氣或空氣作氧化劑，在高溫下與煤發生化學反應，生成H2、CO、CH4等可燃混合氣體（稱作煤氣）的過程。煤炭液化是將煤轉化為清潔的液體燃料（汽油、柴油、航空煤油等）或化工原料的一種先進的潔凈煤技術。水煤漿（Coal Water Mixture，簡稱CWM）是將灰份小於10%，硫份小於0.5%、揮發份高的原料煤，研磨成250~300μm的細煤粉，按65%~70%的煤、30%~35%的水和約1%的添加劑的比例配製而成，水煤漿可以像燃料油一樣運輸、儲存和燃燒，燃燒時水煤漿從噴嘴高速噴出，霧化成50~70μm的霧滴，在預熱到600~700℃的爐膛內迅速蒸發，並拌有微爆，煤中揮發分析出而著火，其著火溫度比干煤粉還低。
燃燒前脫硫技術中物理洗選煤技術已成熟，應用最廣泛、最經濟，但只能脫無機硫；生物、化學法脫硫不僅能脫無機硫，也能脫除有機硫，但生產成本昂貴，距工業應用尚有較大距離；煤的氣化和液化還有待於進一步研究完善；微生物脫硫技術正在開發；水煤漿是一種新型低污染代油燃料，它既保持了煤炭原有的物理特性，又具有石油一樣的流動性和穩定性，被稱為液態煤炭產品，市場潛力巨大，目前已具備商業化條件。
煤的燃燒前的脫硫技術盡管還存在著種種問題，但其優點是能同時除去灰分，減輕運輸量，減輕鍋爐的沾污和磨損，減少電廠灰渣處理量，還可回收部分硫資源。
1．3 燃燒中脫硫，又稱爐內脫硫
爐內脫硫是在燃燒過程中，向爐內加入固硫劑如CaCO3等，使煤中硫分轉化成硫酸鹽，隨爐渣排除。其基本原理是：
CaCO3→CaO＋CO2↑
CaO＋SO2→CaSO3
CaSO3＋1／2×O2→CaSO4
（1） LIMB爐內噴鈣技術
早在本世紀60年代末70年代初，爐內噴固硫劑脫硫技術的研究工作已開展，但由於脫硫效率低於10%～30％，既不能與濕法FGD相比，也難以滿足高達90%的脫除率要求。一度被冷落。但在1981年美國國家環保局EPA研究了爐內噴鈣多段燃燒降低氮氧化物的脫硫技術，簡稱LIMB，並取得了一些經驗。Ca／S在2以上時，用石灰石或消石灰作吸收劑，脫硫率分別可達40%和60%。對燃用中、低含硫量的煤的脫硫來說，只要能滿足環保要求，不一定非要求用投資費用很高的煙氣脫硫技術。爐內噴鈣脫硫工藝簡單，投資費用低，特別適用於老廠的改造。
（2） LIFAC煙氣脫硫工藝
LIFAC工藝即在燃煤鍋爐內適當溫度區噴射石灰石粉，並在鍋爐空氣預熱器後增設活化反應器，用以脫除煙氣中的SO2。芬蘭Tampella和IVO公司開發的這種脫硫工藝，於1986年首先投入商業運行。LIFAC工藝的脫硫效率一般為60%～85％。
加拿大最先進的燃煤電廠Shand電站採用LIFAC煙氣脫硫工藝，8個月的運行結果表明，其脫硫工藝性能良好，脫硫率和設備可用率都達到了一些成熟的SO2控制技術相當的水平。我國下關電廠引進LIFAC脫硫工藝，其工藝投資少、佔地面積小、沒有廢水排放，有利於老電廠改造。
1．4 燃燒後脫硫，又稱煙氣脫硫（Flue gas desulfurization，簡稱FGD）
燃煤的煙氣脫硫技術是當前應用最廣、效率最高的脫硫技術。對燃煤電廠而言，在今後一個相當長的時期內，FGD將是控制SO2排放的主要方法。目前國內外火電廠煙氣脫硫技術的主要發展趨勢為：脫硫效率高、裝機容量大、技術水平先進、投資省、佔地少、運行費用低、自動化程度高、可靠性好等。
1．3．1乾式煙氣脫硫工藝
該工藝用於電廠煙氣脫硫始於80年代初，與常規的濕式洗滌工藝相比有以下優點：投資費用較低；脫硫產物呈干態，並和飛灰相混；無需裝設除霧器及再熱器；設備不易腐蝕，不易發生結垢及堵塞。其缺點是：吸收劑的利用率低於濕式煙氣脫硫工藝；用於高硫煤時經濟性差；飛灰與脫硫產物相混可能影響綜合利用；對乾燥過程式控制制要求很高。
（1） 噴霧乾式煙氣脫硫工藝：噴霧乾式煙氣脫硫(簡稱干法FGD)，最先由美國JOY公司和丹麥Niro Atomier公司共同開發的脫硫工藝，70年代中期得到發展，並在電力工業迅速推廣應用。該工藝用霧化的石灰漿液在噴霧乾燥塔中與煙氣接觸，石灰漿液與SO2反應後生成一種乾燥的固體反應物，最後連同飛灰一起被除塵器收集。我國曾在四川省白馬電廠進行了旋轉噴霧干法煙氣脫硫的中間試驗，取得了一些經驗，為在200～300MW機組上採用旋轉噴霧干法煙氣脫硫優化參數的設計提供了依據。
（2） 粉煤灰乾式煙氣脫硫技術：日本從1985年起，研究利用粉煤灰作為脫硫劑的乾式煙氣脫硫技術，到1988年底完成工業實用化試驗，1991年初投運了首台粉煤灰乾式脫硫設備，處理煙氣量644000Nm3／h。其特點：脫硫率高達60%以上，性能穩定，達到了一般濕式法脫硫性能水平；脫硫劑成本低；用水量少，無需排水處理和排煙再加熱，設備總費用比濕式法脫硫低1／4；煤灰脫硫劑可以復用；沒有漿料，維護容易，設備系統簡單可靠。
1．3．2 濕法FGD工藝
世界各國的濕法煙氣脫硫工藝流程、形式和機理大同小異，主要是使用石灰石(CaCO3)、石灰（CaO）或碳酸鈉(Na2CO3)等漿液作洗滌劑，在反應塔中對煙氣進行洗滌，從而除去煙氣中的SO2。這種工藝已有50年的歷史，經過不斷地改進和完善後，技術比較成熟，而且具有脫硫效率高(90%～98％)，機組容量大，煤種適應性強，運行費用較低和副產品易回收等優點。據美國環保局(EPA)的統計資料，全美火電廠採用濕式脫硫裝置中，濕式石灰法佔39.6％，石灰石法佔47.4％，兩法共佔87%；雙鹼法佔4.1％，碳酸鈉法佔3.1％。世界各國(如德國、日本等)，在大型火電廠中，90%以上採用濕式石灰／石灰石-石膏法煙氣脫硫工藝流程。
石灰或石灰石法主要的化學反應機理為：
石灰法：SO2＋CaO＋1／2H2O→CaSO3•1／2H2O
石灰石法：SO2＋CaCO3＋1／2H2O→CaSO3•1／2H2O＋CO2
其主要優點是能廣泛地進行商品化開發，且其吸收劑的資源豐富，成本低廉，廢渣既可拋棄，也可作為商品石膏回收。目前，石灰／石灰石法是世界上應用最多的一種FGD工藝，對高硫煤，脫硫率可在90%以上，對低硫煤，脫硫率可在95%以上。
傳統的石灰／石灰石工藝有其潛在的缺陷，主要表現為設備的積垢、堵塞、腐蝕與磨損。為了解決這些問題，各設備製造廠商採用了各種不同的方法，開發出第二代、第三代石灰／石灰石脫硫工藝系統。
濕法FGD工藝較為成熟的還有：氫氧化鎂法；氫氧化鈉法；美國Davy Mckee公司Wellman-Lord FGD工藝；氨法等。
在濕法工藝中，煙氣的再熱問題直接影響整個FGD工藝的投資。因為經過濕法工藝脫硫後的煙氣一般溫度較低(45℃），大都在露點以下，若不經過再加熱而直接排入煙囪，則容易形成酸霧，腐蝕煙囪，也不利於煙氣的擴散。所以濕法FGD裝置一般都配有煙氣再熱系統。目前，應用較多的是技術上成熟的再生(回轉)式煙氣熱交換器(GGH)。GGH價格較貴，占整個FGD工藝投資的比例較高。近年來，日本三菱公司開發出一種可省去無泄漏型的GGH，較好地解決了煙氣泄漏問題，但價格仍然較高。前德國SHU公司開發出一種可省去GGH和煙囪的新工藝，它將整個FGD裝置安裝在電廠的冷卻塔內，利用電廠循環水余熱來加熱煙氣，運行情況良好，是一種十分有前途的方法。
1．5等離子體煙氣脫硫技術
等離子體煙氣脫硫技術研究始於70年代，目前世界上已較大規模開展研究的方法有2類：
（1） 電子束輻照法(EB)
電子束輻照含有水蒸氣的煙氣時，會使煙氣中的分子如O2、H2O等處於激發態、離子或裂解，產生強氧化性的自由基O、OH、HO2和O3等。這些自由基對煙氣中的SO2和NO進行氧化，分別變成SO3和NO2或相應的酸。在有氨存在的情況下，生成較穩定的硫銨和硫硝銨固體，它們被除塵器捕集下來而達到脫硫脫硝的目的。
（2） 脈沖電暈法(PPCP)
脈沖電暈放電脫硫脫硝的基本原理和電子束輻照脫硫脫硝的基本原理基本一致，世界上許多國家進行了大量的實驗研究，並且進行了較大規模的中間試驗，但仍然有許多問題有待研究解決。
1．6 海水脫硫
海水通常呈鹼性，自然鹼度大約為1．2～2．5mmol/L，這使得海水具有天然的酸鹼緩沖能力及吸收SO2的能力。國外一些脫硫公司利用海水的這種特性，開發並成功地應用海水洗滌煙氣中的SO2，達到煙氣凈化的目的。
海水脫硫工藝主要由煙氣系統、供排海水系統、海水恢復系統等組成。

C. 鍋爐煙氣如何脫硝

一、脫硝工藝簡述
1、
脫硝工藝介紹
氮氧化物（NOx）是在燃燒工藝過程中由於氮的氧化而產生的氣體，它不僅刺激人的呼吸系統，損害動植物，破壞臭氧層，而且也是引起溫室效應、酸雨和光化學反應的主要物質之一
。世界各地對NOx的排放限制要求都趨於嚴格，而火電廠、垃圾焚燒廠和水泥廠等作為NOx氣體排放的最主要來源，其減排更是受到格外的重視。
目前全世界降低電廠鍋爐NOX排放行之有效的主要方法大致可分為以下四種：
（1）低氮燃燒技術，即在燃燒過程中控制氮氧化物的生成，主要適用於大型燃煤鍋爐等；低NOX燃燒技術只能降低
NOX 排放值的30～50%，要進一步降低NOX 的排放, 必須採用煙氣脫硝技術。
（2）選擇性催化還原技術（SCR， Selective
Catalytic
Rection），主要用於大型燃煤鍋爐，是目前我國煙氣脫硝技術中應用最多的；
（3）選擇性非催化還原技術（SNCR，Selective
Non-Catalytic
Rection），主要用於垃圾焚燒廠等中、小型鍋爐，技術成熟，但其效率低於SCR法；投資小，建設周期短。
（4）選擇性催化還原技術（SCR）+選擇性非催化還原技術（SNCR），主要用於大型燃煤鍋爐低NOx排放和場地受限情況，也比較適合於舊鍋爐改造項目。
信成公司將採用選擇性非催化還原法（SNCR）技術來降低電廠鍋爐NOx排放。為此，將電廠SNCR脫硝法介紹如下：
2、選擇性非催化還原法（SNCR）技術介紹
1）
SNCR脫硝簡述
SNCR 脫硝技術是一種較為成熟的商業性 NOx控制處理技術。SNCR 脫硝方法主要是將還原劑在850～1150 ℃ 溫度區域噴入含
NOx 的燃燒產物中, 發生還原反應脫除 NOx , 生成氮氣和水。SNCR 脫硝在實驗室試驗中可達到 90%以上的 NOx脫除率。在大型鍋爐應用上,
短期示範期間能達到75%的脫硝效率。SNCR 脫硝技術是 20世紀 70 年代中期在日本的一些燃油、燃氣電廠開始應用的, 80
年代末歐盟國家一些燃煤電廠也開始了SNCR 脫硝技術的工業應用, 美國 90 年代初開始應用 SNCR 脫硝技術, 目前世界上燃煤電廠SNCR
脫硝工藝的總裝機容量在 2GW 以上。
本工程SNCR 脫硝系統選用的脫硝劑是氨水。將氨水稀釋成一定比例的稀氨水, 用輸送泵送至爐前噴槍。
2）
SNCR工作原理
選擇性非催化還原(SNCR)脫硝工藝是將含有 NHx 基的還原劑(如氨氣、
氨水或者尿素等)噴入爐膛溫度為850℃-1150℃的區域，還原劑通過安裝在屏式過熱器區域的噴槍噴入，該還原劑迅速熱分解成 NH3和其它副產物，隨後 NH3
與煙氣中的 NOx 進行 SNCR 反應而生成
N2和H2O。
3）SNCR系統組成
本方案採用典型的SNCR脫硝工藝，其系統主要由本系統主要包括：卸氨模塊（還原劑制備模塊）、還原劑儲存模塊、濃度調整（稀釋）模塊、計量分配模塊、噴射模塊以及SNCR控制模塊等六部分組成。
4）SNCR工藝流程
SNCR的典型工藝流程為：還原劑—>鍋爐/窯爐（反應器）—>除塵脫硫裝置—>引風機—>煙囪。還原劑以氨水（尿素溶液）為主，20%氨水溶液（或尿素需增加制備模塊製成尿素溶液）經輸送化工泵送至靜態混合器，與稀釋水模塊送過來的軟化水進行定量的混合配比，通過計量分配裝置精確分配到每個噴槍，然後經過噴槍噴入爐膛，實現脫硝反應。如下圖所示：

3 SNCR工藝的經濟性分析

SNCR工藝以鍋爐爐膛為反應器，可通過對鍋爐外圍的改造來實現對煙氣的脫硝，工程建設周期短，其投資成本和運行成本與其它脫硝技術相比都是比較低的，因此非常適合對現有鍋爐進行改造，特別適合於中小型鍋爐的脫硝改造。一方面在較低投資條件下有效提高了脫硝的效率，另一方面，也很好的控制了氨逃逸，為國家環保事業做出了貢獻。

4、氨水泄漏等安全防護措施

4.1濃氨水對人體的危害及防範措施和處理

氨水對人體的侵入途徑為吸入和食入，吸入後對鼻、喉和肺有刺激性引起咳嗽、氣短和哮喘等；可因喉頭水腫而窒息死亡；可發生肺水腫，引起死亡。氨水濺入眼內，如不採取急救措施，可造成角膜潰瘍、穿孔，並進一步引起眼內炎症，最終導致眼球萎縮失明。皮膚接觸可致灼傷。慢性影響，反復低濃度接觸，可引起支氣管炎。皮膚反復接觸，可致皮炎，表現為皮膚乾燥、癢、發紅。

防護措施：呼吸系統防護，可能接觸其蒸氣時，應該佩戴防毒面具；緊急事態搶救或逃生時，建議佩戴自給式呼吸器。眼睛防護，戴化學安全防護眼睛。穿防護服，戴防化學品手套。工作現場禁止吸煙、進食和飲水。工作後，淋浴更衣，保持良好的衛生習慣。

一旦氨水沾污皮膚，先用清水或2%的食醋液沖洗，至少15分鍾。若有灼傷，就醫治療。若皮膚局部出現紅腫、水泡，可用2%食醋液沖洗。如果眼睛接觸，立即提起眼瞼，用流動清水或生理鹽水沖洗至少15 分鍾。或用3%硼酸溶液沖洗，立即就醫。如果吸入，迅速脫離現場至空氣新鮮處，保持呼吸暢通。呼吸困難時給輸氧。呼吸停止時，立即進行人工呼吸，就醫。若鼻粘膜受到強烈的刺激，可滴入1%的麻黃素溶液，重者應吸入糜蛋白酶。誤服者立即漱口，口服稀釋的醋或檸檬汁，就醫。

4.2、泄漏應急處理

泄漏量較大，應停運脫硝系統。疏散泄漏污染區人員至安全區，禁止無關人員進入污染區，在明顯處張貼通告，告知其他人本區域有氨泄漏。建議應急處理人員戴自給式呼吸器，穿化學防護服。不要直接接觸泄漏物，在確保安全情況下堵漏。用大量水沖洗，經稀釋的氨水放入廢水系統。用沙土、石頭或其它惰性材料吸收，然後以少量加入大量水中，調節至中性，再放入廢水系統。如大量泄漏，利用圍堤收容，然後收集、轉移、回收或無害處理後廢棄。應採用攜帶型氨檢測器，檢查並確認空氣中的氨濃度低於20ppm。

4.3、氨區管理要求

a、氨區周圍牆完整，並掛有「嚴禁煙火」等明顯的警告標示牌。氨區內要保持清潔，不準儲存其它易燃品和堆放雜物，不準搭建臨時建築。

b、氨區周圍消防通道要保持暢通。禁止任何車輛進入氨區。

c、氨區必須配備足夠數量的滅火器，氨罐噴淋系統要定期進行檢查試驗。滅火器要定期進行檢驗，發現失效要及時更換。

d、在氨區進行作業的人員必須持有上崗證，應充分掌握氨區系統設備並了解氨氣的性質和有關的防火、防爆規定，向作業人員提供安全防護裝置（防護手套、護目鏡、能過濾氨的面罩、防護服等）並定期維護。

e、在現場應備有洗眼、快速沖洗裝置。

f、氨區卸氨時要有專人就地檢查，發現跑、冒、漏立即進行處理。嚴禁在雷雨天和附近地區發生火警時進行卸氨工作。

D. 如何檢測脫硝催化劑活性

一般在中試催化劑評價平台中檢測的，一般是取單根催化劑（催化劑單元）在氨氮摩爾比為1，煙氣條件與電廠實際煙氣相近的情況下，進行檢測。通過檢測反應器內進出口氮氧化物、氨逃逸等數值，再與實際情況的面速度來計算催化劑的活性，
活性是催化劑氨與氮氧化合物反應的綜合能力，一般用K來表示。K與煙氣溫度、煙氣流速、水蒸氣含量等影響。一般K值越大，代表催化劑活性越大， 脫下哦能力越強。

E. SCR脫硝技術

世界上流行的SCR工藝主要分為氨法SCR和尿素法SCR2種。此2種方法都是利用氨對回NOx的還原功能 ,在催化劑的作用答下將 NOx (主要是一氧化氮)還原為對大氣沒有多少影響的氮氣和水 ,還原劑為氨氣。

一類是從源頭上治理，控制煅燒中生成NOx，其技術措施：

1、採用低氮燃燒器。

2、分解爐和管道內的分段燃燒，控制燃燒溫度。

3、改變配料方案，採用礦化劑，降低熟料燒成溫度。

(5)煙氣脫硝實驗裝置擴展閱讀：

氮氧化物危害：

氮氧化物可刺激肺部，使人較難抵抗感冒之類的呼吸系統疾病，呼吸系統有問題的人士如哮喘病患者，會較易受二氧化氮影響。對兒童來說，氮氧化物可能會造成肺部發育受損。研究指出長期吸入氮氧化物可能會導致肺部構造改變，但仍未可確定導致這種後果的氮氧化物含量及吸入氣體時間。

SCR脫硝技術特點：

該法脫硝效率高，價格相對低廉，廣泛應用在國內外工程中，成為電站煙氣脫硝的主流技術。國內外SCR系統大多採用高溫，反應溫度區間為315℃～400℃。

F. 脫硫脫硝的工藝有哪些

煙氣脫硫脫硝技術有PAFP、ACFP、軟錳礦法、電子束氨法、脈沖電暈法、石膏濕法、催化氧化法、微生物降解法等技術。

1.濕法煙氣脫硫技術：

優點：濕法煙氣脫硫技術為氣液反應，反應速度快，脫硫效率高，一般均高於90%，技術成熟，適用面廣。濕法脫硫技術比較成熟，生產運行安全可靠，在眾多的脫硫技術中，始終占據主導地位。

分類：常用的濕法煙氣脫硫技術有石灰石-石膏法、間接的石灰石-石膏法、檸檬吸收法等。

2.干法煙氣脫硫技術：

優點：干法煙氣脫硫技術為氣同反應，相對於濕法脫硫系統來說，設備簡單，佔地面積小、投資和運行費用較低、操作方便、能耗低、生成物便於處置、無污水處理系統等。

缺點：但反應速度慢，脫硫率低，先進的可達60-80%。但目前此種方法脫硫效率較低，吸收劑利用率低，磨損、結垢現象比較嚴重，在設備維護方面難度較大，設備運行的穩定性、可靠性不高，且壽命較短，限制了此種方法的應用。

分類：常用的干法煙氣脫硫技術有活性碳吸附法、電子束輻射法、荷電乾式吸收劑噴射法、金屬氧化物脫硫法等。

典型的干法脫硫系統是將脫硫劑(如石灰石、白雲石或消石灰)直接噴入爐內。以石灰石為例，在高溫下煅燒時，脫硫劑煅燒後形成多孔的氧化鈣顆粒，它和煙氣中的SO2反應生成硫酸鈣，達到脫硫的目的。

(6)煙氣脫硝實驗裝置擴展閱讀：

煙氣脫硫脫硝技術是應用於多氮氧化物、硫氧化物生成化工工業的一項鍋爐煙氣凈化技術。氮氧化物、硫氧化物是空氣污染的主要來源之一。故應用此項技術對環境空氣凈化益處頗多。

脫硫脫硝採用氧化吸收塔和鹼式吸收塔兩段工藝。氧化吸收塔是採用氧化劑HCIO3來氧化NO和SO2及有毒金屬，鹼式吸收塔則作為後續工藝採用Na2S及NaOH作為吸收劑，吸收殘余的鹼性氣體。該工藝去除率達95%以上。

氯酸是一種強酸，比硫酸酸性強，濃度為35%的氯酸溶液99%可發生解離。氯酸是一種強氧化劑，氧化電位受液相pH控制。在酸性介質條件下，氯酸的氧化性比高氯酸(HCIO4)還要強。

根據水泥窯氮氧化物的形成機理，水泥窯降氮減排的技術措施有兩大類：

一類是從源頭上治理。控制煅燒中生成NOx。其技術措施：採用低氮燃燒器；分解爐和管道內的分段燃燒，控制燃燒溫度；改變配料方案，採用礦化劑，降低熟料燒成溫度。

另一類是從末端治理。控制煙氣中排放的NOx，其技術措施：

「分級燃燒+SNCR」，國內已有試點；選擇性非催化還原法（SNCR），國內已有試點；③選擇性催化還原法（SCR），歐洲只有三條線實驗；SNCR/SCR聯合脫硝技術，國內水泥脫硝還沒有成功經驗；生物脫硝技術。

總之，國內開展水泥脫硝，尚屬探索示範階段，還未進行科學總結。各種設計工藝技術路線和裝備設施是否科學合理、運行可靠的脫硝效率、運行成本、水泥能耗、二次污染物排放有多少等都將經受實踐的檢驗。