燃煤煙氣脫硫脫硝一體化裝置設計

李廣越

（錦州華冠環境科技實業股份有限公司）

燃煤煙氣脫硫脫硝一體化裝置設計

李廣越

（錦州華冠環境科技實業股份有限公司）

生態環境的破壞已經成為全球關注的話題，其中燃煤煙氣造成的酸雨和霧霾也逐漸成為人們關注的焦點，我國作為能源消耗大國，燃煤煙氣帶來的損害也是不可忽略的問題。本文對燃煤煙氣的脫硫脫硝技術的分類，原理，技術流程，工藝計算，和設備計算進行了一定的介紹，對燃煤煙氣的研究具有一定的的指導意義和價值。

燃煤煙氣；脫硫脫硝；一體化

引言

目前我國作為人口大國，在燃煤的使用量上也在不斷的增加，相關數據統計，我國的燃煤使用量已經達到13億t，如此大數量燃煤使用量給人們的生活帶來便利的同時，也造成了一定的危害，那就是燃煤直接燃燒帶來的二氧化硫已經氮氧化物會在一定條件下轉化為對人類有害的酸雨和霧霾。另外調查結果顯示，在二氧化硫嚴重污染的地區肺癌的患病率明增加，在一定范圍內呈現正相關關系，因此，為了人們的生民安全，對燃煤煙氣造成的二氧化硫和氮氧化合物的研究已經是迫在眉睫。

目前來看，我國對于二氧化硫等污染物的研究起步較晚，正是因為起步晚，我國在二氧化硫物等污染物的研究是在國外研究的基礎上有了一定的創新，并研究出了適合我國國情的脫硫脫硝技術。

1 脫硫脫硝技術分類

脫硫脫硝技術是目前應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，我國對此技術的研究還處于初級階段，但是在經過一段時間的研究之后，取得了一定的成績。目前的脫硫脫硝技術主要分為兩種：①將傳統的脫硫技術與選擇性還原技術相結合的脫硫脫硝技術；②利用脈沖電暈等離子技術達到同時脫硫脫硝的技術。在第二種脫硫脫硝技術中，主要是通過高壓脈沖電源放電獲得的活化電子作用于煙氣，進而達到破壞煙氣中共價鍵的作用，破壞煙氣中的化學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行足夠的反應，得到硝銨、硫銨等化學產產物，實現脫硫脫硝效果，這種方法的脫硫率和脫硝率都比較高，甚至可以達到85%。本文采用的方法是煙氣催化同時脫硫脫硝法。

2 煙氣催化同時脫硫脫硝技術原理和技術流程

煙氣催化同時脫硫脫硝技術的反應原理主要是利用煙氣催化劑，實現由二氧化硫轉變為三氧化硫和一氧化氮轉變為氮氣和水的過程，并且在此過程中生產的三氧化硫會被堿性物質吸收，其主要的方程式如下：

本設計根據上面的反應原理，對脫硫脫硝一體化裝置先進行了工藝流程設計，再進行了熱量衡算和物料衡算，然后，還計算了主要設備。其技術工藝流程如圖1所示。

圖1 同時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部分組成：反應器，換熱器，吸收器。

3 設計計算憑據

根據鍋爐大氣污染物排放標準，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準，基準含氧量9%計算，具體見表1數值。

本設計采用4t的燃煤鍋爐，配備的排風量為17055m3/h，功率為22kW的引風機。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氣。

表1 燃煤鍋爐大氣污染物排放標準（mg/m3）

4 物料衡算

反應后的二氧化硫，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

這時氮氧化物的濃度已經可以排放了，但是，硫氧化物的濃度還沒有達標，需要在吸收塔內，去除三氧化硫。

而在吸收塔內，三氧化硫可去除95%，剩余的三氧化硫為：

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，已經滿足最新環保最高標準200mg/m3的煙氣排放要求。

5 反應器體積和催化劑重量計算

根據空間時間法放大反應器，其設計放大見下式：

t=VR·ε/ν0

根據測定，最佳反應時間為0.752s，催化劑的堆積床層空隙率為0.5，標準狀態下煙氣體積流量為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：

實際測量催化劑的床層堆積密度為0.8，所以0.8×18.61=14.888t。

6 結束語

根據新催化劑上的脫硫脫硝反應原理，而設計出反應-換熱-吸收一體化的集成創新工藝流程。可以很快達到規定的煙氣排放標準。

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

[2]王洪升.燃煤煙氣脫硫脫硝一體化工藝試驗研究[D].南京師范大學，2011.

[3]王瀟.中小鍋爐燃煤煙氣脫硫脫硝一體化控制技術試驗研究[D].浙江工業大學，2011.

[4]呂雷.煙氣脫硫脫硝一體化工藝設計與研究[D].長春工業大學，2012.

[5]馬震，尚洪宇，王海博，王承學.燃煤煙氣脫硫脫硝一體化裝置設計[J].長春工業大學學報，2016，02：203～208.

TQ534.9

A

1004-7344（2016）30-0329-02

2016-10-9