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        火電廠煙氣脫硫脫硝監測分析
        點擊次數:991 發布時間:2020-07-21

        工業的不斷發展雖然促進了我國社會經濟的發展,但是也造成了較為嚴重的環境問題。這些環境問題的出現,給人類社會的環境造成了巨大的危害,嚴重影響了人類社會的可持續發展,對人們的身體健康造成了嚴重的威脅。造成這些環境問題的主要原因是由于硫化物和氮化物的大量排放,火力發電廠在進行生產的過程中,排放的煙氣中都存在大量的硫化物和氮化物,因此,在火力發電廠中進行煙氣脫硫脫硝技術的研究是至關重要的。

        1 火電廠煙氣脫硝技術分析

        火電廠煙氣脫硝技術主要是控制燃燒后煙氣的成分,將NOx轉化為無毒、無害的N2。目前,SCR是火電廠煙氣脫硝中的主要技術,利用催化還原的原理,應用在火電廠爐后位置,屬于一類清潔的脫硝技術。

        1.1 選擇性催化還原

        火電廠內煙氣排放中的氮氧化物達到一定的標準后才能排放到空氣中,傳統低氮技術存在一定的局限性,無法達到煙氣凈化的標準,為降低NOx的含量,推行煙氣脫硝技術。煙氣脫硝技術中的選型性催化還原,即SCR,需要在催化劑的條件下完成脫硝,常用的催化劑有:CO、NH3,主動還原火電廠煙氣排放中的NOx,促使其轉化成水和N2,保持300℃~450℃的高溫環境,確保SCR脫硝的效率。例如:NH3-SCR,是以NH3為還原劑的煙氣脫硝技術,其在脫硝還原中的原理依據是:4NH3+4NO+3O2→4N2+6H2O,整個氧化還原的系統內,需要遵循氧化還原的反應依據,所以該技術需要穩定的反應條件。

        1.2 低溫SCR

        低溫SCR也是煙氣脫硝技術的一種,此類脫硝工藝需要按照SCR的反應原理,促使化學反應中的催化劑能夠適應在低溫環境中,溫度范圍是120℃~300℃。低溫SCR技術對火電廠煙氣中的NOx,具有選擇性還原的優勢,與普通SCR相比,表現出很的優勢。低溫SCR技術主要受三方面的影響:(1)低溫環境下催化劑的活性表現,催化劑反饋出的狀態;(2)低溫SCR技術在火電廠煙氣排放中的應用,是否受到外界環境的影響,特別是脫硝環境中的NH4NO3、(NH4)2SO4等物質,以免降低煙氣脫硝的效果;(3)低溫狀態下,煙氣脫硝、環境中潛在的水蒸氣是否影響低溫SCR的反應。

        2 火電廠煙氣脫硫技術分類

        2015年《中國環境狀況公報》顯示SO2年排放量達1859.1萬噸,其中火電廠燃煤SO2占據了相當比重,火電廠脫硫成為降低SO2排放量的重要途徑。

        2.1 干法脫硫

        干法脫硫產生干粉狀產物,無需考慮設備腐蝕、結垢、結露等問題,同時也不會產生廢水。干法煙氣脫硫的設備簡單,不論是投資費用還是運行費用,成本都較低,但其脫硫效率較低,副產物附加值低。常用干法煙氣脫硫方法有:電子射線輻射法、填充電暈法、煙氣循環流化床技術、爐內噴鈣循環流化床技術等。

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        2.2 半干法脫硫

        半干法應用較為局限,在國內外僅有少數成功應用實例。這種方法投資運行費用低但脫硫效率也低。常用方法有噴霧干燥法、粉末-顆粒噴動床技術、煙道噴射脫硫技術等。

        2.3 濕法脫硫

        濕法脫硫效率高,歷史悠久、工藝成熟,鈣硫比低,副產物的附加值高,適用性較強,尤其適用于大容量機組。但設備占地面積大,投資維護費用高,尤其腐蝕問題嚴重,副產物若不能很好處理可能產生二次污染。常用的濕法脫硫工藝有石灰石-石膏法、氨法、氧化鎂法等。

        3 火電廠煙氣脫硫脫硝監測分析

        3.1 監測系統的基本構成與分類

        火電廠煙氣脫硫脫硝監測系統又被稱為CEMS,通常情況下由顆粒物檢測系統、氣態物污染系統、煙氣排放參數測量子系統組成,可以對煙氣顆粒物濃度、氣態物濃度污染物及煙氣溫度、煙氣流量、煙氣壓力、煙氣寒濕量等進行測量。而依照測量取樣方式,煙氣脫硫脫硝監測系統又可以采用直接抽取采樣和稀釋抽取采樣兩種方式,在我國由于相關環保標準規定了煙氣污染物質的排放濃度為標準狀態下的干煙氣數值,也就是進行干基測量,因此在火電廠進行脫硫脫硝監測時,主要是采用直接抽取采樣方式。為此在火電廠煙氣脫硫脫硝監測系統見的一種系統類型就是干冷法直接采取系統,在干冷法直接采取系統中主要由探頭、樣氣處理系統及在線分析表構成,系統使用過程中,使用探頭進行取樣,通過電加熱管線將煙氣送至到煙氣處理系統之中,并通過冷凝泵、過濾裝置、濕度報警儀、流量計等,從而將冷卻至常溫的煙氣送到分析儀,并應用脈沖反吹的方式,對探頭的堵塞情況做出預防,從而為系統正常運行做出保障。

        3.2 火電廠煙氣脫硫脫硝監測分析

        脫硫技術所使用的煙氣排放檢測系統也主要是對煙氣排放的SO2以及氧、煙塵和氮氧化物等進行檢測。監測煙氣脫硫裝置及FGD對進口和出口的二氧化硫含量,進行檢測,以此為基礎可以計算出脫硫的效率。經過FGD脫硫的凈煙氣二氧化硫濃度已經達到了50~200mg/Nm3,二氧化硫的濃度比較低,但是含水量卻比較高,監測的難度比較大,對于含水煙氣比較高的可以采用多級除濕技術,比如選擇兩級的壓縮機制冷或者是電子制冷除濕。采用濕法的煙氣脫硫裝置脫硫率甚至可以達到99%,一般情況在為90%-95%。

        而脫硝技術運用的是SCR監測系統進行監測的,SCR反應器是處于鍋爐尾部,這個位置本身就是屬于高塵和高危階段,當前SCR脫硝系統的有效率一般都達到了70%以上,而且在反應器出口的位置,氮氧化合物的濃度需要控制100mg/Nm3。在對煙氣進行脫硝過程中的氮氧化合物進行檢測時,一般會選擇直接抽取CEMS,這種檢測方法大的問題就是需要應對高溫和高濕度腐蝕等,會對取樣的探頭產生不利的影響,使探頭出現腐蝕的。針對這個問題,主要方法是使用多級除濕或者是氣溶膠來進行有效的過濾和除霧。另外檢測中遇到的問題就是在反應器的出口位置,NOX表現的不均勻,這就導致所檢測出來的結果并不準確,造成這種現象產生的原因有:煙氣流暢呈現出不均勻的特點或者是系統的入口處氨不均勻等。解決方法如下:在SCR系統的入口處要增加導流板,這樣會是流場變得更加均勻,還可以對均勻性進行專門的測試實驗,也可以進行多點的采樣,然后把這些采集到的樣本放進混合器混合均勻之后再進行分析。

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