烟气脱硝实验装置

A. 焦化行业烟气低温SCR脱硝中试研究

氮氧化物是主要的大气污染物之一，会引起酸雨、光化学烟雾等破坏地球生态环境和损害人体健康的一系列问题，危害严重，氮氧化物的治理是目前大气环境保护中的重点和难点。2012年10月开始实施的国家标准《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171—2012)首次将焦炉烟囱排放的氮氧化物(NOx)列为我国焦化企业大气污染物排放的控制指标，并规定自2015年1月1日起，现有及新建企业均要执行500mg/m3(机焦、半焦炉)，200mg/m3(热回收焦炉)的氮氧化物排放浓度限值[1]，引起焦化业界的普遍关注。
低温SCR技术是采用较低温度(小于300℃)[2]的条件下活性较高的催化剂，利用NH3将烟气中的NOx还原为N2和H2O的技术，一般采用尾部布设的方式，即脱硝装置布置于除尘脱硫之后，与一般的高温SCR技术相比具有能耗低、系统布置方便、催化剂使用寿命长、运行成本低等优点，可有效避免传统SCR技术的诸多不足，具有良好的工业应用前景，是当前国内外烟气脱硝技术研究的热点。从国内外低温SCR技术的研究现状来看，该技术工业化的主要障碍是低温范围内活性不高、催化剂抗硫及抗水性能差、脱硝效率不稳定等问题。
1中试背景
焦炉在装煤、推焦、熄焦及生产过程中会产生大量烟气，其成分非常复杂，其主要污染物为二氧化硫，二氧化碳，氮氧化物，多环芳烃、酚类、氰化物、硫化物、重金属以及二恶英类等[4]。张兰英等[5]采用自制串联采样装置，优选出前处理方法，并用GC，GC/MS测定有机污染物，对焦炉烟气进行全量有机污染物分析，共统计出12类，293种有机化合物。炼焦尾气中污染物成分复杂，可能会导致催化剂中毒影响其脱硝活性。
目前，国内焦化行业SCR脱硝技术的应用较少，而日本早在20世纪80年代就将SCR脱硝技术应用于东京鹤见工厂的焦炉烟气NOx控制，通过中试和工业示范装置的建设与运行，验证了技术可行性，其使用TiO2-WO3-V2O5催化剂，适宜的反应温度为300℃，当氨与NOx的摩尔比(NH3/NOx)为0.92时，NOx去除率(脱硝效率)可达90%[6]。
炼焦尾气的排烟温度一般在200℃以下，若采用低温SCR脱硝技术处理炼焦尾气中的氮氧化物可以有效减少能耗。目前国内还没有炼焦尾气低温SCR技术的应用，对于低温SCR催化剂的研究大都是在实验室条件下进行的，采用模拟烟气条件下研发出来的SCR催化剂不一定能够用于实际的工况条件，要想研发出可工程化应用的针对焦化行业烟气的低温脱硝催化剂，就必须不断地把所研发的催化剂进行实际工况测试，故本文选取乌海某焦化厂炼焦尾气进行现场中试，以测试选用的低温SCR催化剂工况条件下的脱硝效率，验证焦炉尾气低温SCR脱硝的可行性。
2催化剂概况
中试选用四川大学国家烟气脱硫工程技术研究中心自主研发的低温SCR催化剂进行试验。此催化剂经实验室条件验证具有良好的抗硫和抗水性能。在120～250℃温度范围内，能保持99%以上的高NO脱除率。该催化剂不仅大大降低了SCR反应的起活温度，而且拥有较宽的温度窗口和较高的反应活性。
3中试装置
本低温SCR脱硝中试的工艺流程如图1所示，采用尾部布设低温SCR工艺。流量计1控制进入脱硝中试装置的烟气量，烟气经除湿器后由电加热器加热。氨气来源于液氨钢瓶，由流量计2控制进入系统的氨气量，以满足中试设定的氨氮摩尔比。流量计3控制进入氨气稀释器的空气量，稀释后的氨气在混合器中与烟气充分混合后进入脱硝反应器。低温SCR催化剂装填于脱硝反应器中，反应器内径0.3m，催化剂装填高度约0.24m，催化剂层设有温度探头。中试采用德国SICK公司生产的S710多组分气体分析仪对脱硝反应器进出口的烟气组分进行连续在线监测。
4实验部分
4.1参数选取
4.1.1NH3与NO摩尔配比
在烟气脱硝过程中，氨、氮的摩尔比即n(NH3)/n(NO)是一个重要的工艺指标。NH3不足会导致SCR反应不完全，脱硝效率不高，而NH3过高，不仅对SCR反应不利，还会导致NH3逃逸率增加。通过现场实验，n(NH3)/n(NO)为1是较为合适的比例，既保证了较高的脱硝活性，也不会引起较高的NH3逃逸。在氨、氮的摩尔比确定后，根据分析仪检测的氮氧化物浓度，选取合适的喷氨量。
4.1.2烟气空速
烟气空速值是SCR反应的重要参数，其含意是：单位时间、单位反应器体积中的进料体积(按基准状态进行计量)。在反应器内，空速过大，烟气与催化剂的接触时间短，NOx与NH3的反应不充分，NOx的去除率低，难以达到允许的排放标准;若空速过小，反应器利用率过低，降低了经济效益。通过现场调试及试验，本中试选定的最佳运行空速值为SV=3500h-1。
4.2高负荷脱硝实验
进入脱硝中试装置的烟气流量约为55m3/h，通过现场调试，选定催化剂层温度为150℃进行脱硝中试。结合焦炉高负荷运行时的尾气氮氧化物浓度，设定进入系统的氨气流量为0.35L/min。中试装置开启2h后，催化剂层温度上升并维持在150℃。由分析仪所得数据可计算出NOx去除率，即脱硝效率。图2为反应器进出口的NOx浓度，浅色柱的峰值对应的是反应器入口的NOx浓度，深色柱的高度为反应器出口的NOx浓度。图3为与图2相对应的高负荷运行脱硝效率图。
由图2可见，工况焦化烟气中的氮氧化物浓度有较大波动，反应器入口NOx浓度范围为680～1030mg/Nm3。反应器出口NOx浓度范围为50～260mg/Nm3，出口浓度随入口浓度的增加有所上升，脱硝效率在73%～94%范围内，基本稳定在83%左右。高负荷脱硝实验结果表明中试所用低温催化剂适合焦炉高负荷运行的焦化烟气。
4.3低负荷连续脱硝实验
中试期间，由于焦化厂部分工段检修，焦炉进入低负荷运行状态，尾气中NOx浓度均值约500mg/Nm3，故对低负荷的炼焦尾气进行连续脱硝中试。中试条件：进入脱硝中试装置的烟气流量55m3/h左右，催化剂层温度150℃，进入系统的氨气的流量0.2L/min。图4为低负荷连续脱硝实验脱硝率图，图示连续脱硝实验运行时间为52小时。脱硝率在78%～98%范围内，运行期间催化剂活性未出现减弱趋势，实验结果显示选用的低温催化剂可用于焦化烟气的连续脱硝，并维持高的脱硝率。
5结论及建议
(1)本低温SCR脱硝中试，累计脱硝时间超过200h，脱硝效率基本在80%以上，说明选用的低温脱硝催化剂满足工况运行条件，该低温SCR脱硝技术能较好的适用于焦化烟气，建议在焦化行业进行工程化放大研究。
(2)工程设计时，应优化催化剂装填方式，根据尾气中氮氧化物的浓度变化，设置实时智能喷氨系统，合理设计混合器结构及混合器至反应器的管道长度。
(3)催化剂是低温SCR脱硝的关键，由于工程催化剂用量较大，需选择合适的空速以确定催化剂用量，同时要解决催化剂的大型化生产问题。
(4)由于焦化行业化工产品工段有丰富的氨水，可通过设置蒸发器用其氨水作为还原剂来源，以节省成本，合理利用资源，但需设置除湿装置，减少水分对催化剂脱硝性能的干扰。

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B. 锅炉烟气脱硫设计(浮阀塔)

硫技术
通过对国内外脱硫技术以及国内电力行业引进脱硫工艺试点厂情况的分析研究，目前脱硫方法一般可划分为燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫等3类。
其中燃烧后脱硫，又称烟气脱硫（Flue gas desulfurization，简称FGD）,在FGD技术中,按脱硫剂的种类划分,可分为以下五种方法：以CaCO3（石灰石）为基础的钙法，以MgO为基础的镁法，以Na2SO3为基础的钠法，以NH3为基础的氨法，以有机碱为基础的有机碱法。世界上普遍使用的商业化技术是钙法，所占比例在90%以上。按吸收剂及脱硫产物在脱硫过程中的干湿状态又可将脱硫技术分为湿法、干法和半干（半湿）法。湿法FGD技术是用含有吸收剂的溶液或浆液在湿状态下脱硫和处理脱硫产物，该法具有脱硫反应速度快、设备简单、脱硫效率高等优点，但普遍存在腐蚀严重、运行维护费用高及易造成二次污染等问题。干法FGD技术的脱硫吸收和产物处理均在干状态下进行，该法具有无污水废酸排出、设备腐蚀程度较轻，烟气在净化过程中无明显降温、净化后烟温高、利于烟囱排气扩散、二次污染少等优点，但存在脱硫效率低，反应速度较慢、设备庞大等问题。半干法FGD技术是指脱硫剂在干燥状态下脱硫、在湿状态下再生（如水洗活性炭再生流程），或者在湿状态下脱硫、在干状态下处理脱硫产物（如喷雾干燥法）的烟气脱硫技术。特别是在湿状态下脱硫、在干状态下处理脱硫产物的半干法，以其既有湿法脱硫反应速度快、脱硫效率高的优点，又有干法无污水废酸排出、脱硫后产物易于处理的优势而受到人们广泛的关注。按脱硫产物的用途，可分为抛弃法和回收法两种。
1．1脱硫的几种工艺
（1）石灰石——石膏法烟气脱硫工艺
石灰石——石膏法脱硫工艺是世界上应用最广泛的一种脱硫技术，日本、德国、美国的火力发电厂采用的烟气脱硫装置约90%采用此工艺。
它的工作原理是：将石灰石粉加水制成浆液作为吸收剂泵入吸收塔与烟气充分接触混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及从塔下部鼓入的空气进行氧化反应生成硫酸钙，硫酸钙达到一定饱和度后，结晶形成二水石膏。经吸收塔排出的石膏浆液经浓缩、脱水，使其含水量小于10%，然后用输送机送至石膏贮仓堆放，脱硫后的烟气经过除雾器除去雾滴，再经过换热器加热升温后，由烟囱排入大气。由于吸收塔内吸收剂浆液通过循环泵反复循环与烟气接触，吸收剂利用率很高，钙硫比较低，脱硫效率可大于95% 。
（2）旋转喷雾干燥烟气脱硫工艺
喷雾干燥法脱硫工艺以石灰为脱硫吸收剂，石灰经消化并加水制成消石灰乳，消石灰乳由泵打入位于吸收塔内的雾化装置，在吸收塔内，被雾化成细小液滴的吸收剂与烟气混合接触，与烟气中的SO2发生化学反应生成CaSO3,烟气中的SO2被脱除。与此同时，吸收剂带入的水分迅速被蒸发而干燥，烟气温度随之降低。脱硫反应产物及未被利用的吸收剂以干燥的颗粒物形式随烟气带出吸收塔，进入除尘器被收集下来。脱硫后的烟气经除尘器除尘后排放。为了提高脱硫吸收剂的利用率，一般将部分除尘器收集物加入制浆系统进行循环利用。该工艺有两种不同的雾化形式可供选择，一种为旋转喷雾轮雾化，另一种为气液两相流。
喷雾干燥法脱硫工艺具有技术成熟、工艺流程较为简单、系统可靠性高等特点，脱硫率可达到85%以上。该工艺在美国及西欧一些国家有一定应用范围（8%）。脱硫灰渣可用作制砖、筑路，但多为抛弃至灰场或回填废旧矿坑。
（3） 磷铵肥法烟气脱硫工艺
磷铵肥法烟气脱硫技术属于回收法，以其副产品为磷铵而命名。该工艺过程主要由吸附（活性炭脱硫制酸）、萃取（稀硫酸分解磷矿萃取磷酸）、中和（磷铵中和液制备）、吸收（ 磷铵液脱硫制肥）、氧化（亚硫酸铵氧化）、浓缩干燥（固体肥料制备）等单元组成。它分为两个系统：
烟气脱硫系统——烟气经高效除尘器后使含尘量小于200mg/Nm3，用风机将烟压升高到7000Pa，先经文氏管喷水降温调湿，然后进入四塔并列的活性炭脱硫塔组（其中一只塔周期性切换再生），控制一级脱硫率大于或等于70%，并制得30%左右浓度的硫酸，一级脱硫后的烟气进入二级脱硫塔用磷铵浆液洗涤脱硫，净化后的烟气经分离雾沫后排放。
肥料制备系统——在常规单槽多浆萃取槽中，同一级脱硫制得的稀硫酸分解磷矿粉（P2O5 含量大于26%），过滤后获得稀磷酸（其浓度大于10%），加氨中和后制得磷氨，作为二级脱硫剂，二级脱硫后的料浆经浓缩干燥制成磷铵复合肥料。
（4）炉内喷钙尾部增湿烟气脱硫工艺
炉内喷钙加尾部烟气增湿活化脱硫工艺是在炉内喷钙脱硫工艺的基础上在锅炉尾部增设了增湿段，以提高脱硫效率。该工艺多以石灰石粉为吸收剂，石灰石粉由气力喷入炉膛850~1150℃温度区，石灰石受热分解为氧化钙和二氧化碳，氧化钙与烟气中的二氧化硫反应生成亚硫酸钙。由于反应在气固两相之间进行，受到传质过程的影响，反应速度较慢，吸收剂利用率较低。在尾部增湿活化反应器内，增湿水以雾状喷入，与未反应的氧化钙接触生成氢氧化钙进而与烟气中的二氧化硫反应。当钙硫比控制在2.0~2.5时，系统脱硫率可达到65~80%。由于增湿水的加入使烟气温度下降，一般控制出口烟气温度高于露点温度10~15℃，增湿水由于烟温加热被迅速蒸发，未反应的吸收剂、反应产物呈干燥态随烟气排出，被除尘器收集下来。
该脱硫工艺在芬兰、美国、加拿大、法国等国家得到应用，采用这一脱硫技术的最大单机容量已达30万千瓦。
（5）烟气循环流化床脱硫工艺
烟气循环流化床脱硫工艺由吸收剂制备、吸收塔、脱硫灰再循环、除尘器及控制系统等部分组成。该工艺一般采用干态的消石灰粉作为吸收剂，也可采用其它对二氧化硫有吸收反应能力的干粉或浆液作为吸收剂。
由锅炉排出的未经处理的烟气从吸收塔（即流化床）底部进入。吸收塔底部为一个文丘里装置，烟气流经文丘里管后速度加快，并在此与很细的吸收剂粉末互相混合，颗粒之间、气体与颗粒之间剧烈摩擦，形成流化床，在喷入均匀水雾降低烟温的条件下，吸收剂与烟气中的二氧化硫反应生成CaSO3 和CaSO4。脱硫后携带大量固体颗粒的烟气从吸收塔顶部排出，进入再循环除尘器，被分离出来的颗粒经中间灰仓返回吸收塔，由于固体颗粒反复循环达百次之多，故吸收剂利用率较高。
此工艺所产生的副产物呈干粉状，其化学成分与喷雾干燥法脱硫工艺类似，主要由飞灰、CaSO3、CaSO4和未反应完的吸收剂Ca(OH)2等组成，适合作废矿井回填、道路基础等。
典型的烟气循环流化床脱硫工艺，当燃煤含硫量为2%左右，钙硫比不大于1.3时，脱硫率可达90%以上，排烟温度约70℃。此工艺在国外目前应用在10~20万千瓦等级机组。由于其占地面积少，投资较省，尤其适合于老机组烟气脱硫。
（6）海水脱硫工艺
海水脱硫工艺是利用海水的碱度达到脱除烟气中二氧化硫的一种脱硫方法。在脱硫吸收塔内，大量海水喷淋洗涤进入吸收塔内的燃煤烟气，烟气中的二氧化硫被海水吸收而除去，净化后的烟气经除雾器除雾、经烟气换热器加热后排放。吸收二氧化硫后的海水与大量未脱硫的海水混合后，经曝气池曝气处理，使其中的SO32-被氧化成为稳定的SO42-，并使海水的PH值与COD调整达到排放标准后排放大海。海水脱硫工艺一般适用于靠海边、扩散条件较好、用海水作为冷却水、燃用低硫煤的电厂。海水脱硫工艺在挪威比较广泛用于炼铝厂、炼油厂等工业炉窑的烟气脱硫，先后有20多套脱硫装置投入运行。近几年，海水脱硫工艺在电厂的应用取得了较快的进展。此种工艺最大问题是烟气脱硫后可能产生的重金属沉积和对海洋环境的影响需要长时间的观察才能得出结论，因此在环境质量比较敏感和环保要求较高的区域需慎重考虑。
（7） 电子束法脱硫工艺
该工艺流程有排烟预除尘、烟气冷却、氨的充入、电子束照射和副产品捕集等工序所组成。锅炉所排出的烟气，经过除尘器的粗滤处理之后进入冷却塔，在冷却塔内喷射冷却水，将烟气冷却到适合于脱硫、脱硝处理的温度（约70℃）。烟气的露点通常约为50℃，被喷射呈雾状的冷却水在冷却塔内完全得到蒸发，因此，不产生废水。通过冷却塔后的烟气流进反应器，在反应器进口处将一定的氨水、压缩空气和软水混合喷入，加入氨的量取决于SOx浓度和NOx浓度，经过电子束照射后，SOx和NOx在自由基作用下生成中间生成物硫酸（H2SO4）和硝酸（HNO3）。然后硫酸和硝酸与共存的氨进行中和反应，生成粉状微粒（硫酸氨(NH4)2SO4与硝酸氨NH4NO3的混合粉体）。这些粉状微粒一部分沉淀到反应器底部，通过输送机排出，其余被副产品除尘器所分离和捕集，经过造粒处理后被送到副产品仓库储藏。净化后的烟气经脱硫风机由烟囱向大气排放。
（8）氨水洗涤法脱硫工艺
该脱硫工艺以氨水为吸收剂，副产硫酸铵化肥。锅炉排出的烟气经烟气换热器冷却至90~100℃，进入预洗涤器经洗涤后除去HCI和HF，洗涤后的烟气经过液滴分离器除去水滴进入前置洗涤器中。在前置洗涤器中，氨水自塔顶喷淋洗涤烟气，烟气中的SO2被洗涤吸收除去，经洗涤的烟气排出后经液滴分离器除去携带的水滴，进入脱硫洗涤器。在该洗涤器中烟气进一步被洗涤，经洗涤塔顶的除雾器除去雾滴，进入脱硫洗涤器。再经烟气换热器加热后经烟囱排放。洗涤工艺中产生的浓度约30%的硫酸铵溶液排出洗涤塔，可以送到化肥厂进一步处理或直接作为液体氮肥出售，也可以把这种溶液进一步浓缩蒸发干燥加工成颗粒、晶体或块状化肥出售。
1。2燃烧前脱硫
燃烧前脱硫就是在煤燃烧前把煤中的硫分脱除掉，燃烧前脱硫技术主要有物理洗选煤法、化学洗选煤法、煤的气化和液化、水煤浆技术等。洗选煤是采用物理、化学或生物方式对锅炉使用的原煤进行清洗，将煤中的硫部分除掉，使煤得以净化并生产出不同质量、规格的产品。微生物脱硫技术从本质上讲也是一种化学法，它是把煤粉悬浮在含细菌的气泡液中，细菌产生的酶能促进硫氧化成硫酸盐，从而达到脱硫的目的；微生物脱硫技术目前常用的脱硫细菌有：属硫杆菌的氧化亚铁硫杆菌、氧化硫杆菌、古细菌、热硫化叶菌等。煤的气化，是指用水蒸汽、氧气或空气作氧化剂，在高温下与煤发生化学反应，生成H2、CO、CH4等可燃混合气体（称作煤气）的过程。煤炭液化是将煤转化为清洁的液体燃料（汽油、柴油、航空煤油等）或化工原料的一种先进的洁净煤技术。水煤浆（Coal Water Mixture，简称CWM）是将灰份小于10%，硫份小于0.5%、挥发份高的原料煤，研磨成250~300μm的细煤粉，按65%~70%的煤、30%~35%的水和约1%的添加剂的比例配制而成，水煤浆可以像燃料油一样运输、储存和燃烧，燃烧时水煤浆从喷嘴高速喷出，雾化成50~70μm的雾滴，在预热到600~700℃的炉膛内迅速蒸发，并拌有微爆，煤中挥发分析出而着火，其着火温度比干煤粉还低。
燃烧前脱硫技术中物理洗选煤技术已成熟，应用最广泛、最经济，但只能脱无机硫；生物、化学法脱硫不仅能脱无机硫，也能脱除有机硫，但生产成本昂贵，距工业应用尚有较大距离；煤的气化和液化还有待于进一步研究完善；微生物脱硫技术正在开发；水煤浆是一种新型低污染代油燃料，它既保持了煤炭原有的物理特性，又具有石油一样的流动性和稳定性，被称为液态煤炭产品，市场潜力巨大，目前已具备商业化条件。
煤的燃烧前的脱硫技术尽管还存在着种种问题，但其优点是能同时除去灰分，减轻运输量，减轻锅炉的沾污和磨损，减少电厂灰渣处理量，还可回收部分硫资源。
1．3 燃烧中脱硫，又称炉内脱硫
炉内脱硫是在燃烧过程中，向炉内加入固硫剂如CaCO3等，使煤中硫分转化成硫酸盐，随炉渣排除。其基本原理是：
CaCO3→CaO＋CO2↑
CaO＋SO2→CaSO3
CaSO3＋1／2×O2→CaSO4
（1） LIMB炉内喷钙技术
早在本世纪60年代末70年代初，炉内喷固硫剂脱硫技术的研究工作已开展，但由于脱硫效率低于10%～30％，既不能与湿法FGD相比，也难以满足高达90%的脱除率要求。一度被冷落。但在1981年美国国家环保局EPA研究了炉内喷钙多段燃烧降低氮氧化物的脱硫技术，简称LIMB，并取得了一些经验。Ca／S在2以上时，用石灰石或消石灰作吸收剂，脱硫率分别可达40%和60%。对燃用中、低含硫量的煤的脱硫来说，只要能满足环保要求，不一定非要求用投资费用很高的烟气脱硫技术。炉内喷钙脱硫工艺简单，投资费用低，特别适用于老厂的改造。
（2） LIFAC烟气脱硫工艺
LIFAC工艺即在燃煤锅炉内适当温度区喷射石灰石粉，并在锅炉空气预热器后增设活化反应器，用以脱除烟气中的SO2。芬兰Tampella和IVO公司开发的这种脱硫工艺，于1986年首先投入商业运行。LIFAC工艺的脱硫效率一般为60%～85％。
加拿大最先进的燃煤电厂Shand电站采用LIFAC烟气脱硫工艺，8个月的运行结果表明，其脱硫工艺性能良好，脱硫率和设备可用率都达到了一些成熟的SO2控制技术相当的水平。我国下关电厂引进LIFAC脱硫工艺，其工艺投资少、占地面积小、没有废水排放，有利于老电厂改造。
1．4 燃烧后脱硫，又称烟气脱硫（Flue gas desulfurization，简称FGD）
燃煤的烟气脱硫技术是当前应用最广、效率最高的脱硫技术。对燃煤电厂而言，在今后一个相当长的时期内，FGD将是控制SO2排放的主要方法。目前国内外火电厂烟气脱硫技术的主要发展趋势为：脱硫效率高、装机容量大、技术水平先进、投资省、占地少、运行费用低、自动化程度高、可靠性好等。
1．3．1干式烟气脱硫工艺
该工艺用于电厂烟气脱硫始于80年代初，与常规的湿式洗涤工艺相比有以下优点：投资费用较低；脱硫产物呈干态，并和飞灰相混；无需装设除雾器及再热器；设备不易腐蚀，不易发生结垢及堵塞。其缺点是：吸收剂的利用率低于湿式烟气脱硫工艺；用于高硫煤时经济性差；飞灰与脱硫产物相混可能影响综合利用；对干燥过程控制要求很高。
（1） 喷雾干式烟气脱硫工艺：喷雾干式烟气脱硫(简称干法FGD)，最先由美国JOY公司和丹麦Niro Atomier公司共同开发的脱硫工艺，70年代中期得到发展，并在电力工业迅速推广应用。该工艺用雾化的石灰浆液在喷雾干燥塔中与烟气接触，石灰浆液与SO2反应后生成一种干燥的固体反应物，最后连同飞灰一起被除尘器收集。我国曾在四川省白马电厂进行了旋转喷雾干法烟气脱硫的中间试验，取得了一些经验，为在200～300MW机组上采用旋转喷雾干法烟气脱硫优化参数的设计提供了依据。
（2） 粉煤灰干式烟气脱硫技术：日本从1985年起，研究利用粉煤灰作为脱硫剂的干式烟气脱硫技术，到1988年底完成工业实用化试验，1991年初投运了首台粉煤灰干式脱硫设备，处理烟气量644000Nm3／h。其特点：脱硫率高达60%以上，性能稳定，达到了一般湿式法脱硫性能水平；脱硫剂成本低；用水量少，无需排水处理和排烟再加热，设备总费用比湿式法脱硫低1／4；煤灰脱硫剂可以复用；没有浆料，维护容易，设备系统简单可靠。
1．3．2 湿法FGD工艺
世界各国的湿法烟气脱硫工艺流程、形式和机理大同小异，主要是使用石灰石(CaCO3)、石灰（CaO）或碳酸钠(Na2CO3)等浆液作洗涤剂，在反应塔中对烟气进行洗涤，从而除去烟气中的SO2。这种工艺已有50年的历史，经过不断地改进和完善后，技术比较成熟，而且具有脱硫效率高(90%～98％)，机组容量大，煤种适应性强，运行费用较低和副产品易回收等优点。据美国环保局(EPA)的统计资料，全美火电厂采用湿式脱硫装置中，湿式石灰法占39.6％，石灰石法占47.4％，两法共占87%；双碱法占4.1％，碳酸钠法占3.1％。世界各国(如德国、日本等)，在大型火电厂中，90%以上采用湿式石灰／石灰石-石膏法烟气脱硫工艺流程。
石灰或石灰石法主要的化学反应机理为：
石灰法：SO2＋CaO＋1／2H2O→CaSO3•1／2H2O
石灰石法：SO2＋CaCO3＋1／2H2O→CaSO3•1／2H2O＋CO2
其主要优点是能广泛地进行商品化开发，且其吸收剂的资源丰富，成本低廉，废渣既可抛弃，也可作为商品石膏回收。目前，石灰／石灰石法是世界上应用最多的一种FGD工艺，对高硫煤，脱硫率可在90%以上，对低硫煤，脱硫率可在95%以上。
传统的石灰／石灰石工艺有其潜在的缺陷，主要表现为设备的积垢、堵塞、腐蚀与磨损。为了解决这些问题，各设备制造厂商采用了各种不同的方法，开发出第二代、第三代石灰／石灰石脱硫工艺系统。
湿法FGD工艺较为成熟的还有：氢氧化镁法；氢氧化钠法；美国Davy Mckee公司Wellman-Lord FGD工艺；氨法等。
在湿法工艺中，烟气的再热问题直接影响整个FGD工艺的投资。因为经过湿法工艺脱硫后的烟气一般温度较低(45℃），大都在露点以下，若不经过再加热而直接排入烟囱，则容易形成酸雾，腐蚀烟囱，也不利于烟气的扩散。所以湿法FGD装置一般都配有烟气再热系统。目前，应用较多的是技术上成熟的再生(回转)式烟气热交换器(GGH)。GGH价格较贵，占整个FGD工艺投资的比例较高。近年来，日本三菱公司开发出一种可省去无泄漏型的GGH，较好地解决了烟气泄漏问题，但价格仍然较高。前德国SHU公司开发出一种可省去GGH和烟囱的新工艺，它将整个FGD装置安装在电厂的冷却塔内，利用电厂循环水余热来加热烟气，运行情况良好，是一种十分有前途的方法。
1．5等离子体烟气脱硫技术
等离子体烟气脱硫技术研究始于70年代，目前世界上已较大规模开展研究的方法有2类：
（1） 电子束辐照法(EB)
电子束辐照含有水蒸气的烟气时，会使烟气中的分子如O2、H2O等处于激发态、离子或裂解，产生强氧化性的自由基O、OH、HO2和O3等。这些自由基对烟气中的SO2和NO进行氧化，分别变成SO3和NO2或相应的酸。在有氨存在的情况下，生成较稳定的硫铵和硫硝铵固体，它们被除尘器捕集下来而达到脱硫脱硝的目的。
（2） 脉冲电晕法(PPCP)
脉冲电晕放电脱硫脱硝的基本原理和电子束辐照脱硫脱硝的基本原理基本一致，世界上许多国家进行了大量的实验研究，并且进行了较大规模的中间试验，但仍然有许多问题有待研究解决。
1．6 海水脱硫
海水通常呈碱性，自然碱度大约为1．2～2．5mmol/L，这使得海水具有天然的酸碱缓冲能力及吸收SO2的能力。国外一些脱硫公司利用海水的这种特性，开发并成功地应用海水洗涤烟气中的SO2，达到烟气净化的目的。
海水脱硫工艺主要由烟气系统、供排海水系统、海水恢复系统等组成。

C. 锅炉烟气如何脱硝

一、脱硝工艺简述
1、
脱硝工艺介绍
氮氧化物（NOx）是在燃烧工艺过程中由于氮的氧化而产生的气体，它不仅刺激人的呼吸系统，损害动植物，破坏臭氧层，而且也是引起温室效应、酸雨和光化学反应的主要物质之一
。世界各地对NOx的排放限制要求都趋于严格，而火电厂、垃圾焚烧厂和水泥厂等作为NOx气体排放的最主要来源，其减排更是受到格外的重视。
目前全世界降低电厂锅炉NOX排放行之有效的主要方法大致可分为以下四种：
（1）低氮燃烧技术，即在燃烧过程中控制氮氧化物的生成，主要适用于大型燃煤锅炉等；低NOX燃烧技术只能降低
NOX 排放值的30～50%，要进一步降低NOX 的排放, 必须采用烟气脱硝技术。
（2）选择性催化还原技术（SCR， Selective
Catalytic
Rection），主要用于大型燃煤锅炉，是目前我国烟气脱硝技术中应用最多的；
（3）选择性非催化还原技术（SNCR，Selective
Non-Catalytic
Rection），主要用于垃圾焚烧厂等中、小型锅炉，技术成熟，但其效率低于SCR法；投资小，建设周期短。
（4）选择性催化还原技术（SCR）+选择性非催化还原技术（SNCR），主要用于大型燃煤锅炉低NOx排放和场地受限情况，也比较适合于旧锅炉改造项目。
信成公司将采用选择性非催化还原法（SNCR）技术来降低电厂锅炉NOx排放。为此，将电厂SNCR脱硝法介绍如下：
2、选择性非催化还原法（SNCR）技术介绍
1）
SNCR脱硝简述
SNCR 脱硝技术是一种较为成熟的商业性 NOx控制处理技术。SNCR 脱硝方法主要是将还原剂在850～1150 ℃ 温度区域喷入含
NOx 的燃烧产物中, 发生还原反应脱除 NOx , 生成氮气和水。SNCR 脱硝在实验室试验中可达到 90%以上的 NOx脱除率。在大型锅炉应用上,
短期示范期间能达到75%的脱硝效率。SNCR 脱硝技术是 20世纪 70 年代中期在日本的一些燃油、燃气电厂开始应用的, 80
年代末欧盟国家一些燃煤电厂也开始了SNCR 脱硝技术的工业应用, 美国 90 年代初开始应用 SNCR 脱硝技术, 目前世界上燃煤电厂SNCR
脱硝工艺的总装机容量在 2GW 以上。
本工程SNCR 脱硝系统选用的脱硝剂是氨水。将氨水稀释成一定比例的稀氨水, 用输送泵送至炉前喷枪。
2）
SNCR工作原理
选择性非催化还原(SNCR)脱硝工艺是将含有 NHx 基的还原剂(如氨气、
氨水或者尿素等)喷入炉膛温度为850℃-1150℃的区域，还原剂通过安装在屏式过热器区域的喷枪喷入，该还原剂迅速热分解成 NH3和其它副产物，随后 NH3
与烟气中的 NOx 进行 SNCR 反应而生成
N2和H2O。
3）SNCR系统组成
本方案采用典型的SNCR脱硝工艺，其系统主要由本系统主要包括：卸氨模块（还原剂制备模块）、还原剂储存模块、浓度调整（稀释）模块、计量分配模块、喷射模块以及SNCR控制模块等六部分组成。
4）SNCR工艺流程
SNCR的典型工艺流程为：还原剂—>锅炉/窑炉（反应器）—>除尘脱硫装置—>引风机—>烟囱。还原剂以氨水（尿素溶液）为主，20%氨水溶液（或尿素需增加制备模块制成尿素溶液）经输送化工泵送至静态混合器，与稀释水模块送过来的软化水进行定量的混合配比，通过计量分配装置精确分配到每个喷枪，然后经过喷枪喷入炉膛，实现脱硝反应。如下图所示：

3 SNCR工艺的经济性分析

SNCR工艺以锅炉炉膛为反应器，可通过对锅炉外围的改造来实现对烟气的脱硝，工程建设周期短，其投资成本和运行成本与其它脱硝技术相比都是比较低的，因此非常适合对现有锅炉进行改造，特别适合于中小型锅炉的脱硝改造。一方面在较低投资条件下有效提高了脱硝的效率，另一方面，也很好的控制了氨逃逸，为国家环保事业做出了贡献。

4、氨水泄漏等安全防护措施

4.1浓氨水对人体的危害及防范措施和处理

氨水对人体的侵入途径为吸入和食入，吸入后对鼻、喉和肺有刺激性引起咳嗽、气短和哮喘等；可因喉头水肿而窒息死亡；可发生肺水肿，引起死亡。氨水溅入眼内，如不采取急救措施，可造成角膜溃疡、穿孔，并进一步引起眼内炎症，最终导致眼球萎缩失明。皮肤接触可致灼伤。慢性影响，反复低浓度接触，可引起支气管炎。皮肤反复接触，可致皮炎，表现为皮肤干燥、痒、发红。

防护措施：呼吸系统防护，可能接触其蒸气时，应该佩戴防毒面具；紧急事态抢救或逃生时，建议佩戴自给式呼吸器。眼睛防护，戴化学安全防护眼睛。穿防护服，戴防化学品手套。工作现场禁止吸烟、进食和饮水。工作后，淋浴更衣，保持良好的卫生习惯。

一旦氨水沾污皮肤，先用清水或2%的食醋液冲洗，至少15分钟。若有灼伤，就医治疗。若皮肤局部出现红肿、水泡，可用2%食醋液冲洗。如果眼睛接触，立即提起眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗至少15 分钟。或用3%硼酸溶液冲洗，立即就医。如果吸入，迅速脱离现场至空气新鲜处，保持呼吸畅通。呼吸困难时给输氧。呼吸停止时，立即进行人工呼吸，就医。若鼻粘膜受到强烈的刺激，可滴入1%的麻黄素溶液，重者应吸入糜蛋白酶。误服者立即漱口，口服稀释的醋或柠檬汁，就医。

4.2、泄漏应急处理

泄漏量较大，应停运脱硝系统。疏散泄漏污染区人员至安全区，禁止无关人员进入污染区，在明显处张贴通告，告知其他人本区域有氨泄漏。建议应急处理人员戴自给式呼吸器，穿化学防护服。不要直接接触泄漏物，在确保安全情况下堵漏。用大量水冲洗，经稀释的氨水放入废水系统。用沙土、石头或其它惰性材料吸收，然后以少量加入大量水中，调节至中性，再放入废水系统。如大量泄漏，利用围堤收容，然后收集、转移、回收或无害处理后废弃。应采用便携式氨检测器，检查并确认空气中的氨浓度低于20ppm。

4.3、氨区管理要求

a、氨区周围墙完整，并挂有“严禁烟火”等明显的警告标示牌。氨区内要保持清洁，不准储存其它易燃品和堆放杂物，不准搭建临时建筑。

b、氨区周围消防通道要保持畅通。禁止任何车辆进入氨区。

c、氨区必须配备足够数量的灭火器，氨罐喷淋系统要定期进行检查试验。灭火器要定期进行检验，发现失效要及时更换。

d、在氨区进行作业的人员必须持有上岗证，应充分掌握氨区系统设备并了解氨气的性质和有关的防火、防爆规定，向作业人员提供安全防护装置（防护手套、护目镜、能过滤氨的面罩、防护服等）并定期维护。

e、在现场应备有洗眼、快速冲洗装置。

f、氨区卸氨时要有专人就地检查，发现跑、冒、漏立即进行处理。严禁在雷雨天和附近地区发生火警时进行卸氨工作。

D. 如何检测脱硝催化剂活性

一般在中试催化剂评价平台中检测的，一般是取单根催化剂（催化剂单元）在氨氮摩尔比为1，烟气条件与电厂实际烟气相近的情况下，进行检测。通过检测反应器内进出口氮氧化物、氨逃逸等数值，再与实际情况的面速度来计算催化剂的活性，
活性是催化剂氨与氮氧化合物反应的综合能力，一般用K来表示。K与烟气温度、烟气流速、水蒸气含量等影响。一般K值越大，代表催化剂活性越大， 脱下哦能力越强。

E. SCR脱硝技术

世界上流行的SCR工艺主要分为氨法SCR和尿素法SCR2种。此2种方法都是利用氨对回NOx的还原功能 ,在催化剂的作用答下将 NOx (主要是一氧化氮)还原为对大气没有多少影响的氮气和水 ,还原剂为氨气。

一类是从源头上治理，控制煅烧中生成NOx，其技术措施：

1、采用低氮燃烧器。

2、分解炉和管道内的分段燃烧，控制燃烧温度。

3、改变配料方案，采用矿化剂，降低熟料烧成温度。

(5)烟气脱硝实验装置扩展阅读：

氮氧化物危害：

氮氧化物可刺激肺部，使人较难抵抗感冒之类的呼吸系统疾病，呼吸系统有问题的人士如哮喘病患者，会较易受二氧化氮影响。对儿童来说，氮氧化物可能会造成肺部发育受损。研究指出长期吸入氮氧化物可能会导致肺部构造改变，但仍未可确定导致这种后果的氮氧化物含量及吸入气体时间。

SCR脱硝技术特点：

该法脱硝效率高，价格相对低廉，广泛应用在国内外工程中，成为电站烟气脱硝的主流技术。国内外SCR系统大多采用高温，反应温度区间为315℃～400℃。

F. 脱硫脱硝的工艺有哪些

烟气脱硫脱硝技术有PAFP、ACFP、软锰矿法、电子束氨法、脉冲电晕法、石膏湿法、催化氧化法、微生物降解法等技术。

1.湿法烟气脱硫技术：

优点：湿法烟气脱硫技术为气液反应，反应速度快，脱硫效率高，一般均高于90%，技术成熟，适用面广。湿法脱硫技术比较成熟，生产运行安全可靠，在众多的脱硫技术中，始终占据主导地位。

分类：常用的湿法烟气脱硫技术有石灰石-石膏法、间接的石灰石-石膏法、柠檬吸收法等。

2.干法烟气脱硫技术：

优点：干法烟气脱硫技术为气同反应，相对于湿法脱硫系统来说，设备简单，占地面积小、投资和运行费用较低、操作方便、能耗低、生成物便于处置、无污水处理系统等。

缺点：但反应速度慢，脱硫率低，先进的可达60-80%。但目前此种方法脱硫效率较低，吸收剂利用率低，磨损、结垢现象比较严重，在设备维护方面难度较大，设备运行的稳定性、可靠性不高，且寿命较短，限制了此种方法的应用。

分类：常用的干法烟气脱硫技术有活性碳吸附法、电子束辐射法、荷电干式吸收剂喷射法、金属氧化物脱硫法等。

典型的干法脱硫系统是将脱硫剂(如石灰石、白云石或消石灰)直接喷入炉内。以石灰石为例，在高温下煅烧时，脱硫剂煅烧后形成多孔的氧化钙颗粒，它和烟气中的SO2反应生成硫酸钙，达到脱硫的目的。

(6)烟气脱硝实验装置扩展阅读：

烟气脱硫脱硝技术是应用于多氮氧化物、硫氧化物生成化工工业的一项锅炉烟气净化技术。氮氧化物、硫氧化物是空气污染的主要来源之一。故应用此项技术对环境空气净化益处颇多。

脱硫脱硝采用氧化吸收塔和碱式吸收塔两段工艺。氧化吸收塔是采用氧化剂HCIO3来氧化NO和SO2及有毒金属，碱式吸收塔则作为后续工艺采用Na2S及NaOH作为吸收剂，吸收残余的碱性气体。该工艺去除率达95%以上。

氯酸是一种强酸，比硫酸酸性强，浓度为35%的氯酸溶液99%可发生解离。氯酸是一种强氧化剂，氧化电位受液相pH控制。在酸性介质条件下，氯酸的氧化性比高氯酸(HCIO4)还要强。

根据水泥窑氮氧化物的形成机理，水泥窑降氮减排的技术措施有两大类：

一类是从源头上治理。控制煅烧中生成NOx。其技术措施：采用低氮燃烧器；分解炉和管道内的分段燃烧，控制燃烧温度；改变配料方案，采用矿化剂，降低熟料烧成温度。

另一类是从末端治理。控制烟气中排放的NOx，其技术措施：

“分级燃烧+SNCR”，国内已有试点；选择性非催化还原法（SNCR），国内已有试点；③选择性催化还原法（SCR），欧洲只有三条线实验；SNCR/SCR联合脱硝技术，国内水泥脱硝还没有成功经验；生物脱硝技术。

总之，国内开展水泥脱硝，尚属探索示范阶段，还未进行科学总结。各种设计工艺技术路线和装备设施是否科学合理、运行可靠的脱硝效率、运行成本、水泥能耗、二次污染物排放有多少等都将经受实践的检验。