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正在大力推廣的重要技術，同時，對其進行科學而系統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 熱電廠發展現狀

在發電的同時，還利用汽輪機的抽汽或排汽為用戶供熱的火電廠。一般發電廠都采用凝汽式機組，只生產電能向用戶供電。工業生產和人們生活用熱則由特設的工業鍋爐及采暖鍋爐房單獨供應。這種能量生產方式稱為熱、電分產。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（即發了電）的汽輪機抽汽或排汽來滿足生產和生活上所需熱量。這種能量生產方式稱為熱電聯產。這種電廠中只有抽汽供熱部分才是熱電聯產，而凝汽發電部分則不是。可見抽汽式供熱機組實質上是背壓式供熱機組和凝汽式發電機組的組合。煤中的可燃性硫經在鍋爐中高溫燃燒，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，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物。干式注射和噴霧干燥器均可產生干燥的最終產品，收集在顆粒控制裝置中。在發電廠，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，具有優異的去除效率。

2.2 石灰石效用評價

廢氣脫硫脫硝（FGD）系統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進入聯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，調度，資本成本和副產品生產（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模型需要進行改進，開發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，因為煤炭質量不均和鍋爐不穩定。操作模式的差異導致了濕法脫硫脫硝系統工藝參數的變化。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（PCS）有時稱為工業控制系統（ICS），是生產線上可以進行監控和數據采集（SCADA）、可編程邏輯控制器（PLC）或分布式控制系統（DCS）的設備，可以收集和傳輸在制造脫硫過程中獲得的數據。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，并執行許多任務。PCS設備可以通過稱為制造執行系統（MES）的中間件軟件與公司的企業資源規劃（ERP）應用程序進行通信。

脫硫脫硝控制系統主要包括被控脫硫過程（或對象）、用于生產脫硫過程參數檢測的檢測與變送儀表、控制器、執行機構、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級包含監控計算機，其將來自系統上處理器節點的信息整理并提供操作員控制屏幕。3級是生產控制水平，不直接控制脫硫過程，而是關注監控目標。4級是生產調度水平。

4 總結

當代工業生產的關鍵已由生產效率改為環保技術，而火電廠作為一種生產方式，對于環境尤為重要。很多發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，才是企業與環境發展的長久之計。

參考文獻：

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