燃煤煙氣脫硫脫硝一體化裝置設(shè)計(jì)

李廣越

（錦州華冠環(huán)境科技實(shí)業(yè)股份有限公司）

燃煤煙氣脫硫脫硝一體化裝置設(shè)計(jì)

李廣越

（錦州華冠環(huán)境科技實(shí)業(yè)股份有限公司）

生態(tài)環(huán)境的破壞已經(jīng)成為全球關(guān)注的話題，其中燃煤煙氣造成的酸雨和霧霾也逐漸成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，我國(guó)作為能源消耗大國(guó)，燃煤煙氣帶來(lái)的損害也是不可忽略的問(wèn)題。本文對(duì)燃煤煙氣的脫硫脫硝技術(shù)的分類，原理，技術(shù)流程，工藝計(jì)算，和設(shè)備計(jì)算進(jìn)行了一定的介紹，對(duì)燃煤煙氣的研究具有一定的的指導(dǎo)意義和價(jià)值。

燃煤煙氣；脫硫脫硝；一體化

引言

目前我國(guó)作為人口大國(guó)，在燃煤的使用量上也在不斷的增加，相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)的燃煤使用量已經(jīng)達(dá)到13億t，如此大數(shù)量燃煤使用量給人們的生活帶來(lái)便利的同時(shí)，也造成了一定的危害，那就是燃煤直接燃燒帶來(lái)的二氧化硫已經(jīng)氮氧化物會(huì)在一定條件下轉(zhuǎn)化為對(duì)人類有害的酸雨和霧霾。另外調(diào)查結(jié)果顯示，在二氧化硫嚴(yán)重污染的地區(qū)肺癌的患病率明增加，在一定范圍內(nèi)呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，因此，為了人們的生民安全，對(duì)燃煤煙氣造成的二氧化硫和氮氧化合物的研究已經(jīng)是迫在眉睫。

目前來(lái)看，我國(guó)對(duì)于二氧化硫等污染物的研究起步較晚，正是因?yàn)槠鸩酵恚覈?guó)在二氧化硫物等污染物的研究是在國(guó)外研究的基礎(chǔ)上有了一定的創(chuàng)新，并研究出了適合我國(guó)國(guó)情的脫硫脫硝技術(shù)。

1 脫硫脫硝技術(shù)分類

脫硫脫硝技術(shù)是目前應(yīng)用比較廣泛的控二氧化硫和氮氧化物等污染物的處理方法，我國(guó)對(duì)此技術(shù)的研究還處于初級(jí)階段，但是在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的研究之后，取得了一定的成績(jī)。目前的脫硫脫硝技術(shù)主要分為兩種：①將傳統(tǒng)的脫硫技術(shù)與選擇性還原技術(shù)相結(jié)合的脫硫脫硝技術(shù)；②利用脈沖電暈等離子技術(shù)達(dá)到同時(shí)脫硫脫硝的技術(shù)。在第二種脫硫脫硝技術(shù)中，主要是通過(guò)高壓脈沖電源放電獲得的活化電子作用于煙氣，進(jìn)而達(dá)到破壞煙氣中共價(jià)鍵的作用，破壞煙氣中的化學(xué)鍵可以得到活性的自由基，比如非平衡的等離子體等，最后保證等離子體與氨氣進(jìn)行足夠的反應(yīng)，得到硝銨、硫銨等化學(xué)產(chǎn)產(chǎn)物，實(shí)現(xiàn)脫硫脫硝效果，這種方法的脫硫率和脫硝率都比較高，甚至可以達(dá)到85%。本文采用的方法是煙氣催化同時(shí)脫硫脫硝法。

2 煙氣催化同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)原理和技術(shù)流程

煙氣催化同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)的反應(yīng)原理主要是利用煙氣催化劑，實(shí)現(xiàn)由二氧化硫轉(zhuǎn)變?yōu)槿趸蚝鸵谎趸D(zhuǎn)變?yōu)榈獨(dú)夂退倪^(guò)程，并且在此過(guò)程中生產(chǎn)的三氧化硫會(huì)被堿性物質(zhì)吸收，其主要的方程式如下：

本設(shè)計(jì)根據(jù)上面的反應(yīng)原理，對(duì)脫硫脫硝一體化裝置先進(jìn)行了工藝流程設(shè)計(jì)，再進(jìn)行了熱量衡算和物料衡算，然后，還計(jì)算了主要設(shè)備。其技術(shù)工藝流程如圖1所示。

圖1 同時(shí)脫硫脫硝一體化裝置工藝流程圖

從圖1可以看出，該工藝流程主要由三個(gè)部分組成：反應(yīng)器，換熱器，吸收器。

3 設(shè)計(jì)計(jì)算憑據(jù)

根據(jù)鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，鍋爐燃燒排放的二氧化硫和氮氧化物所允許排放的最高濃度標(biāo)準(zhǔn)，基準(zhǔn)含氧量9%計(jì)算，具體見(jiàn)表1數(shù)值。

本設(shè)計(jì)采用4t的燃煤鍋爐，配備的排風(fēng)量為17055m3/h，功率為22kW的引風(fēng)機(jī)。所取燃煤煙氣中含0.25%的二氧化硫，0.1%的氮氧化物，5%的氧氣，13%的碳氧化物，6%的水，其余是占絕大部分的氮?dú)狻?/p>

表1 燃煤鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（mg/m3）

4 物料衡算

反應(yīng)后的二氧化硫，氮氧化物的含量和三氧化硫含量分別為：

0．09515/758.3788=0.01254%=93.631mg/m3

0.1522/758.3788=0.0201%=149.77mg/m3

1.808/758.3788=0.2384%=1779.129mg/m3

這時(shí)氮氧化物的濃度已經(jīng)可以排放了，但是，硫氧化物的濃度還沒(méi)有達(dá)標(biāo)，需要在吸收塔內(nèi)，去除三氧化硫。

而在吸收塔內(nèi)，三氧化硫可去除95%，剩余的三氧化硫?yàn)椋?/p>

1.808kmol/h×（1-0.95）=0.094kmol/h，

二氧化硫剩余：

0.09515kmol/h×（1-0.5）=0.0476kmol/h，

就算其余氣體流量都不變，最后排出的煙氣含硫氧化物為：

由上可知，已經(jīng)滿足最新環(huán)保最高標(biāo)準(zhǔn)200mg/m3的煙氣排放要求。

5 反應(yīng)器體積和催化劑重量計(jì)算

根據(jù)空間時(shí)間法放大反應(yīng)器，其設(shè)計(jì)放大見(jiàn)下式：

t=VR·ε/ν0

根據(jù)測(cè)定，最佳反應(yīng)時(shí)間為0.752s，催化劑的堆積床層空隙率為0.5，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣體積流量為17055m3/h，在713K下的氣體，流量為：

ν0=17055×713/273=44542.91m3/h

而所需要的催化劑體積為：

實(shí)際測(cè)量催化劑的床層堆積密度為0.8，所以0.8×18.61=14.888t。

6 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)新催化劑上的脫硫脫硝反應(yīng)原理，而設(shè)計(jì)出反應(yīng)-換熱-吸收一體化的集成創(chuàng)新工藝流程?？梢院芸爝_(dá)到規(guī)定的煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)。

[1]康新園.燃煤煙氣脫硫脫硝一體化技術(shù)研究進(jìn)展[J].潔凈煤技術(shù)，2014，06：115～118.

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TQ534.9

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2016-10-9