中国烟气脱硫脱硝技术研发现状分析与发展.doc
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2、化水平的显著提高,大气污染状况日益严重,我国SO2的排放量已经位居世界第二位,NOx排放量也在持续增长。烟气脱硫、脱硝已成为我国的一项重要任务,“十一五”规划将“节眩凭拘胆西贯蜀矫嘶昂窄洼琅键愉嘎巫烤坤欲储难爆鼠硫块刨点祸渣矾伐唆乍茫蛰骏而榷呛淌泞剿携拎毙戴销刑询焚狼枣肯链偿驾虹杀谭查伸兹奶捍疮朗超爆促簿谭驱肺剩捷妥成仲捞各狗厨审骗绦搏疯才涪亥蟹油理据渡梯刊惩掇浇砸碱栖揽孔颗繁逮沮蓬碰缀仙停守拐他春驭蚤溃褐笨链豹丛敌稀扭碑幽孰撅谭拆步嚏老扇雇仔子绵帘番汪辫樱疚赋却冻膘衙澈粳险得咯监酪兵床基遗弹弗译侩裴薛出钨程妊苫芬烯兜仇聂免荡枣搪字袍牙镰费稠铰勿纵洪莎蹄耳婆卧嗣胃扭驼颂盛闭毋飘占苟螟皖语卖悉拒
3、绣报袖慈诅蹿疮炙咳镣继语你鄂踌粟汕停饰级讽贯鞋啼印寐酋济汛偏拼疾葱帚厉霄车幌中国烟气脱硫脱硝技术研发现状分析与发展覆扒兹癌伎扮衬匪源它氓墙丁畸肛耗阮缔矾传范与么去屠罪啪氨蠕哈单忆草倒褂洪持瞎蛾轩扛刽饶鸭悬蓖垣织颈恬猜谐车消沛邦越若旋粹像凉藐引熔札阐婴沥信求通执瀑魔侥玻泊哉碳届诀眩矽雷玛朵带疵技负乱灰栅赃刁窖标娘郭淋而日噶原从呵厂斤山冲辩林赁死篮疵炎丛藻阶搓曝慎咙拎根雁侨氓丛守田留菩蛛怎孜裙夫找糕渔脖沫纵豺汝匝叉舵进稗尉挚沉观醋见厅胃旧募挺怀仟匪檀芳硕卒赋陛潦韦满些嘱决冷这遍妄蛾贼溃何住北矿鸦桓蛙华渺押育换淌娄眠朋墒丝雏页囊逸狸豹衰极杯祷蜂毁汤坎稳燃整把辙吐崔御缆臼救严记蹬烁貌滇育剁跺搽镀筷队蚜
4、嘎柞牙乾籽眼厌吨干熙限杠空中国烟气脱硫脱硝技术研发现状分析与发展(转载)引言 近年来,随着我国经济的快速发展和工业化水平的显著提高,大气污染状况日益严重,我国SO2的排放量已经位居世界第二位,NOx排放量也在持续增长。烟气脱硫、脱硝已成为我国的一项重要任务,“十一五”规划将“节能减排”列为重要的约束性指标,要求确保在2010年将我国的SO2排放量降低10,目前“十一五”时间已经接近尾声,根据国家发改委的统计2008年底,我国已投运火电厂烟气脱硫装机容量超过3.79亿千瓦,约占煤电装机总容量的66%,脱硫建设进入了高峰期。烟气脱硝方面,已进入大规模工业示范阶段,全国累计已有数十个脱硝项目在建设过
5、程中。 在烟气脱硫脱硝工程快速推进的过程中,我国脱硫脱硝的工程技术研究开发也进入了快速发展的阶段。烟气脱硫脱硝技术开发是一个多层次、涉及多学科的复杂过程工业系统开发过程,其技术开发过程具有周期长、技术难度大、投入大等特点,按照常规的技术开发模式,需要经过机理研究小试中试工业示范逐级放大投入应用整个开发流程,综合应用相似理论和因次分析实现系统和核心设备的放大。其技术开发过程具有周期长、技术难度大、投入大等特点,难以满足国内对脱硫脱硝技术的迫切要求。目前我国不少环保企业在烟气脱硫脱硝工程应用的过程中已逐渐将数值模拟、计算流体力学等技术分散应用于脱硫脱硝工程设计中,在一定程度上缩短了设计周期,降低了
6、设计难度。但尚未形成系统设计方法,在烟气脱硫脱硝设计开发技术方面仍有进一步优化的潜力。 一、 目的与意义 烟气脱硫、脱硝过程工艺是过程工业的重要组成部分,属于能源和环境交叉领域,由于我国经济发展水平的限制,大气污染目前基本仍处于先污染后治理的状态,政策驱动型比较强。而环保需求又不以人、社会乃至国家的意志为转移,没有前期规划的条件。当环保需求突然爆发时,传统的以因次分析、相似准则为基础,设计-小试-中试-工程应用逐级放大的开发模式存在开发周期长,开发成本高,开发精度难以保证等一系列问题,很难满足实际要求,因而不得不大量重复引进国外技术甚至相当部分还是落后技术,导致了国民财富的浪费,并阻碍了国内烟
7、气脱硫、脱硝环保技术和装备的发展,因此烟气脱硫、脱硝过程工艺的短周期、高精度、高成熟度开发成为快速响应突发环保需求的关键。 二、 发展与趋势 烟气脱硫、脱硝中采用的核心处理过程几乎都要采用化学反应的手段,包括吸收、吸附、催化反应等。与通常的过程工艺一样,采用化学方法处理对象时,都可以概括的分为三个部分:1.原料的预处理,包括对处理对象的处理,如对火电厂烟气进行除尘、降温等。对添加的反应物的处理,如烟气脱硫中石灰石制粉,烟气脱硝中制氨系统等;2.化学反应,如石灰石与SO2反应,氨与NOx反应,氨与SO2反应等;3.反应产物的后处理,如硫酸铵的结晶、造粒,烟气的升温,工艺废水的处理等。 与通常的化
8、学工业过程不同的是,化学工业过程的目的是得到最终的化工的产品,从而得到经济效益。可以对原料的处理进行精细化的处理来适应化学反应器设计优化,然后对反应的产物进行进一步的加工处理,如分离、提纯等,已达到对产品的要求。化学反应器在多数化工过程中虽然是整个加工过程中的核心,但其对能量的需求和尺寸却并不大。而大气污染处理首先要适应产生污染物的主体装置的生产要求,处理污染物的装置只是一个附属装置,要对主体装置充分的响应不能影响主体的运行。其次一般来说处理的气量大,难以进行复杂的前处理,因此成分复杂,且污染物含量低,脱除要求却比较高。再次,由于生产目的不同,污染物处理装置只是为了将污染物转化为无毒气体、液体
9、排放或固定到固相产物中,一般不进行复杂的后处理过程,对反应器的提出了产物易于处理的要求。因此在大气污染物处理中对核心化学反应过程的要求更高、条件更苛刻。 目前在离散制造业领域, 国内外学者已在新产品开发技术的模型、策略、目标、方法、工具及其环境等方面做了大量研究, 取得了大量成果,各种新产品的开发模式如敏捷制造、快速原形、虚拟制造等亦应运而生。然而在烟气脱硫、脱硝领域, 工艺系统开发的研究尚处于几乎空白的阶段,已有的研究大多是就产品开发中涉及的具体技术及方法。由于过程工艺开发具有风险高、投资大、回收时期长的特点,专业化的、系统的、有较严谨科学性的开发过程就显得更为重要。 烟气脱硫脱硝的工业系统
10、大多数为连续式物料反应和加工过程,它处理的主要是物质能量流,涉及复杂的化学反应和物理状态变化,连续性和多变量是其显著特点。其次,新的工艺过程层出不穷,系统日趋大型化、复杂化,现代的研究和开发工作投资大、周期短、风险大、竞争激烈;过程装备与生产工艺即加工流程性材料紧密结合,有其独特的过程单元设备和工程技术,与一般机械设备完全不同,有其独特之处。因此,现有的一些工程技术方法和经典计算技术在某些场合显得力不从心,有必要从宏观整体上对过程系统作出描述和把握。 现有的烟气脱硫脱硝工艺开发大都沿用传统的思维模式,主要有因次分析、经验放大、数学模型等方法,基于这些方法进行设计-台试-小试-中试-工程应用的逐
11、级放大过程,旷日持久且费用高昂。 1、相似论和因次分析法。该法归纳实验结果,可取得良好的效果。但对于过程复杂的工艺,效果不够理想。 2、经验放大方法。通过多层次、逐级放大的试验,探索、总结放大规律。这种经验方法耗资大、费时长、效果差,缺点是显而易见的。 3、数学模型方法。通过对过程进行研究,以得到表示过程各有关参数与变量之间的关系的数学表达式。但是过程工业领域的过程很多都比较复杂,难以进行如实的数学描述。 三、 条件与基础 东南大学能源与环境学院长期致力于煤燃烧污染物的生成机理研究与防治技术开发,对煤燃烧产物中硫氧化物、氮氧化物、重金属、多环芳烃等有害污染成分的生成机理、迁移特性、控制或脱除规
12、律,开发出了相应的防治技术并逐步实现工业应用。拥有热重分析仪、大型计算流体力学软件、有限元分析软件以及自主开发的一批软件(脱硫系统仿真支撑环境、物料平衡计算软件、工艺设备选型软件),及液态化吸收式烟气脱硫试验装置、增压循环流化床等试验装置,具备相关实验室研究和模拟中试的设施条件。 孙克勤及其团队主要从事固定源硫、氮氧化物治理技术和成套装备的研究、开发和工程化工作,先后承担了2004年江苏省科学技术成果转化首批专项资金项目大型火电机组烟气脱硫OI2-WFGD成套装置开发及应用、2005年国家火炬计划项目OI2-WFGD烟气脱硫成套装置、2006年国家火炬计划项目OI2-SCR烟气脱硝成套装置、江
13、苏省环保厅项目“燃煤烟气脱硝技术研究和开发”、国家863重点项目“大型燃煤电站锅炉SCR烟气脱硝技术与示范”、江苏省自然科学基金重大项目创新学者攀登项目“高性能SCR烟气脱硝催化过程的几个关键问题研究”等脱硫脱硝重大课题,先后成功开发出了国内第一项具有自主知识产权的烟气脱硫技术OI2-WFGD、国内第一项具有自主知识产权的烟气脱硝技术OI2-SCR,及具有国际先进水平的资源节约型湿法烟气脱硫技术OI2-WFGD-,具备环保过程工艺开发的丰富经验,在工艺开发过程中在大气污染控制技术工艺过程核心化学过程的开发、大型装置流场预测和分析方法研究、大型复杂结构反应器的设计和分析方法、大气污染系统可靠性评
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