鍋爐房工藝系統(tǒng)及輔助設(shè)備-鍋爐煙氣脫硫、脫氮技術(shù)

3.7.1濕法煙氣脫硫技術(shù)3.7.2半干法煙氣脫硫技術(shù)3.7.3干法煙氣脫硫技術(shù)3.7.4鍋爐煙氣脫氮技術(shù)一、半干法煙氣脫硫的原理半干法煙氣脫硫是將脫硫劑預先制成漿液通常用消石灰液[Ca(OH)2]或堿液(Na2CO3)，然后用泵送至噴霧吸收塔，被霧化成細小液滴(滴徑20~400μm)噴入120～160℃的煙氣中，邊蒸發(fā)邊與煙氣中的SO2反應(yīng)，直至蒸發(fā)完畢，生成干態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物，并隨煙氣進入除塵器被收集下來后，其中一部分再送回制漿系統(tǒng)，另一部分則作為灰渣排放。旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法是應(yīng)用最廣的一種半干法煙氣脫硫技術(shù)，如圖所示。噴霧干燥法煙氣脫硫1-配漿槽2-泵3-消化槽4、11、12、24—螺旋輸送機5-石灰倉6-延時箱7-篩8-吸收劑9-儲罐10-終產(chǎn)物倉Ⅱ13-斗式提升機14-雙片閥15-吸收塔16-高位槽17-離心霧化機18-煙囪19-引風機20-除塵器21-閥22-調(diào)節(jié)閥23-產(chǎn)物調(diào)節(jié)器25-終產(chǎn)物倉Ⅰ26-再循環(huán)漿池二、脫硫劑的制備流程石灰倉內(nèi)的粉狀石灰經(jīng)螺旋輸送機送入消化槽消化，并制成高濃度漿液，然后進入配漿槽，用水稀釋到20％。制備好的石灰乳用泵送到延時箱，經(jīng)過濾篩清除大顆粒雜質(zhì)，稀釋液存放到吸收劑儲罐，再用供液泵輸送到吸收塔頂部的高位罐儲存?zhèn)溆?。消化過程的化學反應(yīng)式為CaO+H2O=Ca(OH)2三、脫硫流程安裝在吸收塔頂部的離心噴霧機以7000～10000r／min的高速旋轉(zhuǎn)，脫硫劑—熟石灰漿液在離心力作用下呈霧狀，與來自除塵器的高溫煙氣接觸，發(fā)生強烈的熱質(zhì)交換和化學反應(yīng)，其化學反應(yīng)式為SO2+H2O=H2SO3Ca(OH)2+H2SO3=CaSO3+2H2O高溫煙氣中水分迅速地被蒸發(fā)掉，形成含水量較少的固體產(chǎn)物——亞硫酸鈣、硫酸鈣、飛灰和未經(jīng)反應(yīng)的氧化鈣。脫硫后的凈化煙氣經(jīng)引風機、煙囪排入大氣。四、灰渣再循環(huán)流程從噴霧干燥吸收塔和除塵器底部收集的灰渣中含有相當數(shù)量的氧化鈣，因此將一部分氧化鈣含量高的脫硫灰渣返回到配漿槽，這樣可以提高脫硫劑的利用率。五、半干法煙氣脫硫特點噴霧干燥脫硫的工藝流程簡單，可以節(jié)省初投資；技術(shù)比較成熟，運行安全可靠；干態(tài)產(chǎn)物易于處理，無廢水產(chǎn)生，無需進行廢水處理；由于在吸收塔水分蒸發(fā)的作用，到達吸收塔出口處時，煙氣溫度將降至60～80℃，仍比露點高10℃左右，可以避免在吸收塔內(nèi)結(jié)垢、堵塞和腐蝕。3.7.1濕法煙氣脫硫技術(shù)3.7.2半干法煙氣脫硫技術(shù)3.7.3干法煙氣脫硫技術(shù)3.7.4鍋爐煙氣脫氮技術(shù)一、干法煙氣脫硫技術(shù)的基本原理干法煙氣脫硫是用多孔性固體處理流體混合物，使其中所含的一種或幾種組分濃集在固體表面，而與其他組分分開的過程稱為吸附，被吸附到固體表面上的物質(zhì)稱為吸附質(zhì)，吸附吸附質(zhì)的固體物質(zhì)稱為吸附劑。SO2是一種易被吸附的氣體，常用的吸附劑是活性炭?；钚蕴繉O2的吸附包括物理吸附和化學吸附，因為煙氣中含有足夠量的水蒸氣和氧氣，伴隨著物理吸附，還會發(fā)生一系列的化學反應(yīng)，其化學總反應(yīng)式可表示為生成的硫酸覆蓋在吸附層的活性表面，降低了活性炭的吸附能力，當達到飽和狀態(tài)時，活性炭將完全喪失其吸附作用，為了使活性炭再生，必須進行解析。一般采用洗滌方法脫附，既可以使活性炭再生，還可以回收硫酸。如圖所示為德國魯奇公司鍋爐煙氣脫硫的活性炭吸附一水洗再生流程示意圖。鍋爐煙氣脫硫的活性炭吸附-水洗再生流程示意圖1-吸附器2-文丘里水膜除塵器3-再循環(huán)槽4-氣—氣換熱器5-引風機6-活性炭床二、干法煙氣脫硫的特點干法煙氣脫硫是利用吸附劑的物理吸附和化學反應(yīng)而達到脫硫的目的，設(shè)備和系統(tǒng)比較簡單，初投資不大；由于吸附劑再生復用，而且再生液為水，故運行費用低；該工藝屬于回收法脫硫，閉路循環(huán)，廢水排放量少，可將二次污染降到最低程度，同時還可以回收硫酸。3.7.1濕法煙氣脫硫技術(shù)3.7.2半干法煙氣脫硫技術(shù)3.7.3干法煙氣脫硫技術(shù)3.7.4鍋爐煙氣脫氮技術(shù)一、干法脫氮干法脫氮是用氣態(tài)反應(yīng)劑使煙氣中NOx還原為N2和H2O，這是目前應(yīng)用最為廣泛的一種脫氮方法。1．選擇性催化還原法選擇性催化還原法用氨氣(NH3)作還原劑，在煙溫250～420℃和催化劑的作用下，有選擇性地將煙氣中的NOx還原成N2和H2O。選擇性催化還原煙氣脫氮的化學反應(yīng)機理是：在一定的煙氣溫度和催化劑作用下，NH3有選擇性地與煙氣中的NOx進行還原反應(yīng)。其化學反應(yīng)式為選擇性催化還原脫氮的工藝流程由催化反應(yīng)器、催化組件、氨儲存罐和氨噴射器等部件組成，如圖所示。選擇性催化還原脫氮的工藝流程選擇性催化還原法使用的催化劑是用Al2O3或鈦作為載體，通常制成板狀、蜂窩狀的催化元件，在其表面上沉積鉑、鈀、銠等貴重金屬(約占催化元件總質(zhì)量的0.5％)，再將催化元件制成催化劑組件，組件排列在催化反應(yīng)器的框架內(nèi)，構(gòu)成催化劑層。一般組件形成的催化反應(yīng)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示。選擇性催化還原反應(yīng)器當采用催化劑來催化NH3和NOx的還原反應(yīng)時，必須具有合適的煙氣溫度，催化反應(yīng)器需布置在鍋爐省煤器與空氣預熱器之間，即高含塵煙氣段布置，此處煙氣溫度在350℃左右，催化劑在此溫度下有足夠的活性，煙氣不需要加熱就可脫除NOx，脫氮率達90％。其流程簡單，運行可靠、無廢液、無副產(chǎn)品，因此，它是目前國內(nèi)外鍋爐煙氣脫氮最主要的工藝方法。選擇性催化還原煙氣脫氮反應(yīng)器中的煙氣溫度，可通過調(diào)節(jié)經(jīng)過省煤器的煙氣與通過旁路煙氣的比例來控制，氨噴射器的安裝位置在反應(yīng)器的上部，以保證噴入的氨與煙氣能夠充分而均勻地混合。2．選擇性非催化還原法選擇性非催化還原法是在沒有催化劑的條件下，將氨作為還原劑還原煙氣中的NOx。此時化學反應(yīng)只能在850~1100℃范圍內(nèi)進行，因此需將氨氣噴注射入爐膛出口區(qū)域相應(yīng)溫度范圍內(nèi)的煙氣中，使煙氣中的NOx還原成N2和H2O。該工藝的關(guān)鍵在于將還原劑噴到NH3與NOx進行還原反應(yīng)最強烈的位置。在爐膛與省煤器之間，還原劑噴射點應(yīng)多點多層布置；此外，還應(yīng)布置與之相匹配的控制儀表，根據(jù)各點煙氣溫度變化情況，及時控制噴嘴的啟閉，以達到最佳的還原效果和最高的脫氮率。應(yīng)該特別注意的是：當煙氣溫度高于1100℃時，還原劑NH3反被氧化成NO，導致煙氣中NOx濃度增加。其化學反應(yīng)式為4NH3+5O2=4NO+6H2O當溫度低于900℃時，NH3的還原反應(yīng)不完全，不但使脫氮率降低，而且增加了氨的消耗量，提高了運行成本。3．非選擇性催化還原法在煙氣溫度550～800℃的煙道內(nèi)，設(shè)置催化反應(yīng)器，通入CH4、CO或H2等還原劑，在溫度550～800℃的條件及催化劑的作用下，將煙氣中的NOx還原成N2。還原劑的消耗量比選擇性催化還原法高出4~5倍。此外，反應(yīng)過程放出的熱量會使煙氣溫度上升。3.7.1濕法煙氣脫硫技術(shù)3.7.2半干法煙氣脫硫技術(shù)3.7.3干法煙氣脫硫技術(shù)3.7.4鍋爐煙氣脫氮技術(shù)一、濕法煙氣脫硫機理煙氣脫硫工藝中，采用石灰石漿洗滌煙氣的脫硫反應(yīng)為如果采用石灰作為脫硫劑，可直接使用，或加水經(jīng)水合反應(yīng)后制成石灰漿，其化學反應(yīng)式為將石灰漿噴入煙氣中進行脫硫，其化學反應(yīng)式為反應(yīng)產(chǎn)物中，硫酸鈣

是石膏，而亞硫酸鈣（

）具有不穩(wěn)定性，無法利用。二、石灰石／石膏濕法煙氣脫硫這種方法主要是將石灰石粉與水制成漿液，在位于除塵器和煙囪之間的反應(yīng)塔中，對煙氣進行噴淋洗滌和脫硫，如圖所示。鈣利用率高，脫硫效率高，在

時可達90％～95％。這種方法適用于大型燃煤鍋爐的煙氣脫硫。石灰石／石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)由脫硫劑制備、反應(yīng)塔和脫硫產(chǎn)物處理三部分組成，石灰石/石膏濕法煙氣脫硫1-換熱器2-除霧器3-吸收塔4-循環(huán)泵5-漿池來自除塵器出口待脫硫的高溫煙氣，經(jīng)過氣—氣換熱器，用脫硫前高溫煙氣間接加熱脫硫后的濕煙氣；降溫后的待脫硫煙氣進入吸收塔，在吸收塔里煙氣中的SO2直接和磨細的石灰石漿液接觸而進行脫硫反應(yīng)，從而將煙氣中的SO2除掉。三、水膜除塵—脫硫集成技