火電廠煙氣脫硫脫硝一體化工藝設計與研究

熊祥林

【摘 要】在我國工業化發展過程中，如何解決生態污染問題成為當下工業化發展進程中至關重要的一個研究方向。由于二氧化硫以及氮氧化物是造成酸雨以及光化學煙霧的主要成因，所以只有通過研究如何控制氮氧化物以及二氧化硫的排放才能有效治理環境污染問題。傳統研制的分部脫硫技術雖然已經取得了一定的成效，但是在使用過程中也存在諸多缺點，正是這樣具有運行成本低、工作性能良好的一體化脫硫脫硝技術應運而生，為我國環境治理提供了有效途徑。

【Abstract】In the process of industrialization of China， how to solve the problem of ecological pollution has become a crucial research direction in the process of industrialization. Because of the sulfur dioxide and nitrogen oxides are the main causes of acid rain and photochemical smog， so only through the study the emissions of nitrogen oxides and sulfur dioxide can we effectively control environmental pollution problems. The traditional desulfurization technology developed has yielded some results， but there are also many disadvantages in the use of the process， so the integration technology with the desulfurization with low operation cost and good performance of desulfurization and denitrification came into being， which provides an effective way for environmental governance in China.

【關鍵詞】煙氣；脫硫；脫硝；一體化技術

【Keywords】flue gas； desulfurization； denitrification； integration technology

【中圖分類號】TF704.3；TQ534.9 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）07-0121-02

1 引言

火電廠釋放的煙氣中含有大量的二氧化硫以及氮氧化物，兩種物質都能夠對生態環境以及水文地質造成嚴重的破壞作用，且近年來影響不斷加大，因此需要加大研究，以保護環境。在世界生態環境保護人員的大力宣傳與號召下，人們也逐漸認識到氮氧化物以及二氧化硫對生態環境的逐漸蠶食，凈化煙氣中有害物質的排放已經成為眾多國家的共識。我國在這個過程中也發展出了脫硫脫硝裝置，但是由于其工作方式較為單一，不能帶來良好的脫硫脫硝效果，因此有關人員對脫硫脫硝進行了進一步開發，研制出了聯合的脫硫脫硝裝置，從而為煙氣凈化與治理提供了有力的解決渠道。

2 脫硫脫硝一體化裝置設計

脫硫脫硝裝置的種類眾多，也存在很多單獨的脫硫裝置與脫硝裝置。但是隨著我國對煙氣排放提出了越來越為嚴格的要求，以及單獨脫硫脫硝的裝置在嚴峻的生態環境下暴露出越來越多的缺陷之后，有關研究人員在不斷開發與研制過程當中，將脫硫裝置與脫硝裝置進行了聯合，自此脫硫脫硝裝置便應運而生。

2.1 流程設計

旋風器首先會對經過的煙氣進行第一次的清除工作，對煙氣中包含的大型的顆粒物質進行回收，之后進行的脫硫脫氮以及除塵工作通過自激式除塵器進行處理[1]，然后再通過使用沖擊淋洗塔再次進行脫硫脫氮以及除塵工作，在最后的工序中通過汽水分離裝置將物質分離開來，并進行最后一次的脫硫脫氮以及除塵工作。

2.2 物料衡算

物料衡算的核心要義即是在遵循物質能量守恒的基礎上開展脫磷脫硫的一體化設計，從而得到某種工藝設計中材料設備比以及金額計算與物流定額的平衡方式。物料衡算在工藝設計中具有至關重要的作用，對設計反應器以及管道的選擇都具有重要的作用意義。

2.3 熱量計算

熱量計算的基礎是遵循熱力學第一定律開展計算工作的，通過對熱量進行計算的方式來衡算工業設計中需要的物料總量。熱量計算需要開展物料采集，并在物料中提取相應的能量，諸如在日常生活中較為常見的動能與熱能等，其中火電廠最為常見的能量是熱能。

3 實驗部分

3.1 催化劑的制備

催化劑的制備方式分為浸漬沉淀法、多組分浸漬法以及共混法等。在開展浸漬沉淀法的過程中，首先需要配置0.75mol/L硝酸銅以及0.5mol/L偏釩酸銨溶液作為備用溶液，選擇適量的分子篩顆粒當作催化劑的主要載體，將其烘焙過后與酸性溶液放在一起進行混合，當浸漬時間達到兩個小時之后再向其中添加偏釩酸銨溶液，并將溶液的pH值調配成堿性，然后對溶液進行焙燒與干燥處理，并將處理之后的溶液放置在反應器當中，為接下來的實驗做好充足準備；在進行多組分浸漬法時，將分子篩顆粒加入偏釩酸銨溶液當中，然后對溶液進行焙燒與干燥處理，然后再與硝酸銅溶液進行混合與浸漬，混合浸漬之后對其進行焙燒與干燥。為了確保負載量，可以對溶液進行重復浸漬處理，然后將處理之后的物質放置在反應器中準備接下來的實驗；其三在進行共混法中，需要把硝酸銅溶液與偏釩酸銨溶液按照一定的比例進行混合，并在混合溶液中加入一定質量的分子篩粉末，將兩者進行充分攪拌，并在其中加入適量比例的水，做好催化劑的雛形，然后將催化劑做成顆粒形狀，并將顆粒尺寸做成5mm左右，對催化劑顆粒進行焙燒與干燥，然后將制備的催化劑放在反應器當中，準備接下來的實驗。endprint

3.2 實驗步驟

其一，適當調節位于一、二位置處的三通閥門，當有經過流量計定量設計計算過的煙氣擴散到空氣中時，通過燃燒分析儀對模擬煙氣進行分析，分析出煙氣在反應發生之前含有的二氧化硫以及氮氧化物的有關含量；其二，調節一、二、三位置處的三通閥門，當有經過流量計定期合理計算過的空氣擴散到空氣中時，經過換熱器后進入到反應器當中，然后開始進行脫硫脫硝的催化化學反應，并通過燃燒分析儀對煙氣進行分析，對反應之后煙氣中含有的二氧化硫以及氮氧化物的含量進行檢驗分析；其三，對三通閥門進行調節，混合氣體擴散進入反應器當中，發生催化反應，然后利用填料吸收塔吸收三氧化硫與殘留的氣體，然后通過干燥器進行干燥處理，最后利用燃燒分析儀對煙氣中二氧化硫與氮氧化物的含量進行檢測與分析，并通過測量聯合一體化脫硫脫氮裝置來檢測二氧化硫與氮氧化物的含量。

3.3 催化劑的表征

催化劑表征是檢驗催化劑質量優劣的重要指標，其主要的指標中包含微觀指標、宏觀指標、動力學指標。催化劑動力學指標中只要包含穩定性、選擇性以及活動性三大實用指標；催化劑微觀結構指標中主要包含結構缺陷以及表面結構等指標；催化劑宏觀結構指標主要包含機械強度、比表面、孔結構、密度以及幾何形狀與粒度等指標。

4 結果與討論

本文對兩種吸收方案進行了介紹，其中包括水吸收方案以及堿吸收方案，并詳細列出了經過堿吸收方案之后煙氣的脫硫脫硝效果圖，發現通過運用堿吸收方案之后，起到了良好的脫硫脫硝效果，其效率幾乎達到了100%的顯著效果。盡管處在高空速的環境之下，脫硝的效果有輕微的下降趨勢，但是在效率上還是達到了98%的效果，對堿吸收方案達到的良好效果進行分析，可以發現堿吸收方案在運行過程中，堿吸收液中吸收了含量眾多的亞硫酸根離子、亞硝酸離子以及硫酸根離子；對經過水吸收方案之后煙氣的脫硫脫硝效果進行分析，發現當二氧化硫處在低空速的環境當中時被完全脫除。但是當煙氣處在有氧條件下時，一氧化碳就會與氧氣結合并生成二氧化碳，可以得出當使用水吸收方案時，二氧化碳就會與水發生反應生成硝酸與一氧化氮，所以水吸收方案并不能起到良好的脫硫脫硝效果。

5 結語

煙氣的處理已經上升到世界各國面臨的主要問題之一，其造成的生態環境污染對于人類賴以生存的家園以及生態環境具有嚴重的破壞作用。為此，為了有效提升對于煙氣中二氧化硫以及氮氧化物的治理能力，我國逐漸從單一的脫硝脫硫設備發展成了聯合一體化的脫硫脫硝裝置，其在煙氣的脫硫脫硝中凸顯出了高效便利的顯著優勢。在進行脫氧脫硝的實驗流程當中總結出了新型反應器可以對反應之后的尾氣進行加熱處理，從而顯著提高能源的利用效果，同時還可以發揮脫硫脫硝的效果。催化劑的制備也有眾多方式與途徑，其中浸漬沉淀法是較為理想的催化劑制備方法之一，同時使用堿吸收方案可以有效地發揮脫硫脫硝效果，效率顯著高于水吸收方案。

【參考文獻】

【1】黃利華.火電廠煙氣脫硫脫硝一體化技術的發展[J].科技展望，2015（28）：97.endprint