脫硫脫硝技術在熱電廠的應用分析

何華峰

摘要：脫硫脫硝技術是當前化工企業(yè)正在大力推廣的重要技術，同時，對其進行科學而系統(tǒng)地設計是極為重要的，本文通過脫硫脫硝的相關工藝進行性分析，對熱電廠脫硫脫硝工藝系統(tǒng)的遠離進行了探究。

關鍵詞：脫硫脫硝技術；熱電廠；應用分析

1 熱電廠發(fā)展現(xiàn)狀

在發(fā)電的同時，還利用汽輪機的抽汽或排汽為用戶供熱的火電廠。一般發(fā)電廠都采用凝汽式機組，只生產(chǎn)電能向用戶供電。工業(yè)生產(chǎn)和人們生活用熱則由特設的工業(yè)鍋爐及采暖鍋爐房單獨供應。這種能量生產(chǎn)方式稱為熱、電分產(chǎn)。在熱電廠中則采用供熱式機組，除了供應電能以外，同時還利用作過功（即發(fā)了電）的汽輪機抽汽或排汽來滿足生產(chǎn)和生活上所需熱量。這種能量生產(chǎn)方式稱為熱電聯(lián)產(chǎn)。這種電廠中只有抽汽供熱部分才是熱電聯(lián)產(chǎn)，而凝汽發(fā)電部分則不是。可見抽汽式供熱機組實質(zhì)上是背壓式供熱機組和凝汽式發(fā)電機組的組合。煤中的可燃性硫經(jīng)在鍋爐中高溫燃燒，大部分氧化為二氧化硫，其中只有0.5～5%再氧化為三氧化硫。在大氣中二氧化硫氧化成三氧化硫的速度非常緩慢，但在相對濕度較大、有顆粒物存在時，可發(fā)生催化氧化反應。此外，在太陽光紫外線照射并有氧化氮存在時，可發(fā)生光化學反應而生成三氧化硫和硫酸酸霧，這些氣體對人體和動、植物均非常有害。大氣中二氧化硫是造成酸雨的主要原因。火電廠排放的氧化氮中主要是一氧化氮，占氧化氮總濃度的90%以上。一氧化氮生成速度隨燃燒溫度升高而增大。

2 熱電廠廢氣脫硫脫硝的處理工藝

石灰在許多廢氣污染控制應用中起著關鍵作用，石灰用于從煙道氣中除去酸性氣體，特別是二氧化硫（SO2）和二氧化氮（NO2）。石灰基技術也正在被評估用于去除汞。石灰比石灰石更具反應性，需要較少的資本設備。使用石灰洗滌器的SO2去除效率在發(fā)電廠中為95%至99%。在城市廢物到能源工廠使用石灰的HCl去除效率為95%至99%。清潔發(fā)電站煤燃燒廢氣的主要方法有兩種：干式洗滌和濕式洗滌，兩種方式都使用石灰。干洗也用于城市廢物能源廠和其他工業(yè)設施，主要用于鹽酸鹽控制。

2.1 干式脫硫脫硝脫硝

在干式脫硫脫硝中，將石灰直接注入廢氣中以除去SO2和HCl。有兩種主要的方法，干式注射系統(tǒng)將干燥熟石灰注入煙道，噴霧干燥器將霧化的石灰漿注入單獨的容器中。噴霧干燥器通常形成為筒倉，具有圓柱形頂部和錐形底部，熱廢氣流入頂部。石灰漿通過霧化器噴射到靠近頂部的氣缸中，吸收SO2和HCl。石灰漿中的水然后被熱氣體蒸發(fā)，洗滌的煙道氣從圓柱形部分的底部流過水平管道。干燥的未反應的石灰及其反應產(chǎn)物的一部分落到錐體的底部并被除去。然后，煙道氣流到顆粒控制裝置以除去剩余的石灰和反應產(chǎn)物。干式注射和噴霧干燥器均可產(chǎn)生干燥的最終產(chǎn)品，收集在顆粒控制裝置中。在發(fā)電廠，干洗主要用于低硫燃料。在城市廢物處理廠，干洗可用于除去SO2和HCl。在其他工業(yè)設施中使用干洗來控制HCl，干洗方法近年來得到改善，具有優(yōu)異的去除效率。

2.2 石灰石效用評價

廢氣脫硫脫硝（FGD）系統(tǒng)的百分之九十以上使用石灰或石灰石。這一趨勢有可能繼續(xù)進入聯(lián)合國授權的燃煤電廠二氧化硫減排階段。報告介紹了相對于試劑成本，輔助電力成本，煤硫含量，調(diào)度，資本成本和副產(chǎn)品生產(chǎn)（石膏和SO3氣溶膠緩釋化學品）的干法石灰石和石灰基工藝的競爭地位。石灰石/石膏濕法煙氣脫硫脫硝系統(tǒng)模型需要進行改進，開發(fā)吸收段和氧化段的工藝模型，并結合到濕法脫硫脫硝積分模型中。吸收段模型中包括漿液滴運動子模型，SO2吸收，石灰石溶解和石膏結晶，氧化段模型由平衡理論研究。我國電廠鍋爐的運行模式與其他國家的鍋爐運行模式不一樣，因為煤炭質(zhì)量不均和鍋爐不穩(wěn)定。操作模式的差異導致了濕法脫硫脫硝系統(tǒng)工藝參數(shù)的變化。通過分析液氣比，入口煙氣的SO2濃度，可以看出不同噴淋水平的組合模式對脫硫脫硝效率的影響。需要加快石灰石的溶解速率，提升操作溫度與速度，使其可以在較短的時間內(nèi)充分反應。

2.3 去除HCl和Hg

HCl去除因為石灰也容易與其他酸性氣體如HCl反應，石灰洗滌用于控制市政和工業(yè)設施的HCl。例如，在城市廢物能源廠，干石灰洗滌用于控制排放量占總產(chǎn)能的70%（截至2008年）。使用石灰的HCl去除效率為95%至99%。例如，在二級鋁廠，EPA認為石灰洗滌是HCl最大可實現(xiàn)的控制技術。EPA測試表明，除去效率大于99%。在我國正在評估用于控制汞排放的不同方法，正在評估的一種控制技術將熟石灰與活性炭結合起來。這種產(chǎn)品由95-97%的石灰和3-5%的活性炭組成，其他鈣基吸附劑也被評估為合并SO2和汞去除的成本效益替代品。

3 控制設備分析

脫硫脫硝控制系統(tǒng)（PCS）有時稱為工業(yè)控制系統(tǒng)（ICS），是生產(chǎn)線上可以進行監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集（SCADA）、可編程邏輯控制器（PLC）或分布式控制系統(tǒng)（DCS）的設備，可以收集和傳輸在制造脫硫過程中獲得的數(shù)據(jù)。PCS可以是相對簡單的項目，其可以具有接收輸入的傳感器（通常稱為主換能器），處理輸入的控制器以及處理輸出的接收器。更復雜的PCS設備本身可以是機器人，并執(zhí)行許多任務。PCS設備可以通過稱為制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）的中間件軟件與公司的企業(yè)資源規(guī)劃（ERP）應用程序進行通信。

脫硫脫硝控制系統(tǒng)主要包括被控脫硫過程（或?qū)ο螅⒂糜谏a(chǎn)脫硫過程參數(shù)檢測的檢測與變送儀表、控制器、執(zhí)行機構、報警、保護和連鎖等其他部件。其中，重點在于傳感器。0級包含現(xiàn)場設備，例如流量和溫度傳感器以及最終控制元件，例如控制閥。1級包含工業(yè)化輸入/輸出（I / O）模塊及其相關的分布式電子處理器。2級包含監(jiān)控計算機，其將來自系統(tǒng)上處理器節(jié)點的信息整理并提供操作員控制屏幕。3級是生產(chǎn)控制水平，不直接控制脫硫過程，而是關注監(jiān)控目標。4級是生產(chǎn)調(diào)度水平。

4 總結

當代工業(yè)生產(chǎn)的關鍵已由生產(chǎn)效率改為環(huán)保技術，而火電廠作為一種生產(chǎn)方式，對于環(huán)境尤為重要。很多發(fā)展中國家由于脫硫脫硝技術的成本過高而進展緩慢，這種高要求體現(xiàn)在較高的投資量與過久的時間成本上，但是，積極提升脫硫脫硝的工藝水平，才是企業(yè)與環(huán)境發(fā)展的長久之計。

參考文獻：

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