煤气发电两种脱硫脱硝技术的实践分析.pdf
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1、2024 年第 1 期总 第 269 期冶 金 动 力METALLURGICAL POWER煤气发电两种脱硫脱硝技术的实践分析郭军,胥海江,张鑫宇,祁艳莹,王欣,孟繁彬(河钢唐钢公司动力部,河北唐山 063000)【摘要】燃气锅炉在燃烧过程中会产生CO、CO2、SO2等有毒有害气体,对环境造成污染。近些年来,为提升我国生态环境建设,烟气脱硫脱硝技术得到了广泛应用。燃气锅炉脱硫脱硝技术主要有两种,分别是选择性的非催化还原法(SNCR)+固定床脱硫脱硝技术和选择性催化还原法(SCR)+小苏打干法(SDS)+布袋除尘脱硫脱硝技术,两种技术都可有效降低烟气中污染物的浓度。为确定唐钢新区目前采用的两种脱
2、硫脱硝工艺的经济性和实用性,对两种技术生产运行成本、脱硫脱硝反应效率等进行分析对比,得出SNCR+固定床脱硫脱硝技术运行维护成本大、脱硫效率高;SCR+SDS+布袋除尘脱硫脱硝技术运行维护成本低、脱硝效率高的结论。【关键词】燃气锅炉;烟气;脱硫脱硝技术【中图分类号】X773 【文献标志码】B【文章编号】1006-6764(2024)01-0102-04 【开放科学(资源服务)标识码(OSID)】Practical Analysis of Two Desulfurization and Denitrification Technologies for Gas Power GenerationGU
3、O Jun,XU Haijiang,ZHANG Xinyu,QI Yanying,WANG Xin,MENG Fanbin(Power Department of HBIS Group Tangsteel Company,Tangshan,Hebei 063000,China)【Abstract】Gas boilers produce CO,CO2,SO2 and other toxic and harmful gases during the combustion process,causing pollution to the environment.In recent years,flu
4、e gas desulfurization and denitrification technology has been widely used in order to enhance the ecological environment in China.There are two main types of gas boiler desulfurization and denitrification technologies,which are SNCR+fixed bed desulfurization and denitrification technology and SCR+SD
5、S+bag filter dust removal desulfurization and denitrification technology,both of which can effectively reduce the concentration of pollutants in the discharged flue gas.In order to determine the economy and practicability of the two desulfurization and denitrification processes currently used in Tan
6、gsteel New Area,two technologies were analyzed and compared in terms of production and operation costs,desulfurization and denitrification reaction efficiency,etc.,and it was concluded that SNCR+fixed bed desulfurization and denitrification technology has a large operation and maintenance cost with
7、a high desulfurization efficiency.SCR+SDS+bag filter dust removal desulfurization and denitrification technology has low operation and maintenance cost with a high denitrification efficiency.【Keywords】gas boiler;flue gas;desulfurization and denitrification technology1 概述煤气的化学成分主要元素有碳、氮、硫等,燃烧过程中会产生多种
8、危害环境的有毒有害气体,同时,还会向大气排放含有矿物质微粒的烟气,对环境造成污染。为解决该污染,脱硫脱硝技术技术开始发展、成熟,并得到了广泛应用1。唐钢新区煤气发电目前有3台燃气锅炉,分别为一期的2台260 t/h燃气锅炉和二期的1台330 t/h燃气锅炉,260 t/h燃气锅炉采用的是选择性非催化还原法(SNCR)+固定床脱硫脱硝技术,330 t/h燃气锅炉采用的是选择性催化还原法(SCR)+小苏打干法(SDS)+布袋除尘脱硫脱硝技术。为确定两种脱硫脱硝工艺的经济性和实用性,结合现场实际运行情况对两种技术进行分析比较。2 系统介绍2.1 SNCR+固定床脱硫脱硝技术260 t/h 燃气锅炉采
9、用 SNCR+固定床脱硫脱硝技术,工艺流程图见图1,其中固定床脱硫脱硝包括干法脱硫技术和干法低温无氨催化脱硝技术,布置在高温超高压机组烟囱和烟道两侧。该烟气净化系统处理后的达标烟气,经烟囱排入大气。固态脱硝剂和固态脱硫剂一般不受烟气温度和含水量的限制和影响。SNCR脱硝技术利用还原剂高效氨氮化合物对烟气中的NOx进行选择性的非催化还原,将 NOx转化为 N22。SNCR 脱硝技术工程量小、工艺简单,只需将氨水或尿素等还原剂制备好后,喷入锅炉相应的温度区间内进行脱硝反应。2.1.1 干法脱硫技术干法脱硫技术是采用氧化催化剂将烟气中的SO2先氧化成为 SO3,然后被 Ca(OH)2吸收生成CaSO
10、4的技术。2SO2+O2=2SO3SO3+Ca(OH)2=CaSO4+H2O该技术在工程上是采取类固定床技术(或间歇式移动床),将碱(石灰、氢氧化镁等)与催化剂的成型颗粒装于脱硫反应器中,待烟气流过时,先将其所含的SO2氧化成为SO3后,被Ca(OH)2反应固化成为CaSO4(石膏)固体。整个过程不使用水,亦不产生废水。操作控制过程简单,对于短时间内烟气条件的一些波动不敏感,几乎适于所有的烟气条件。2.1.2 干法低温无氨催化脱硝技术干法低温无氨催化脱硝技术不使用氨气,是采取催化剂脱硝而不是氧化剂化学反应脱硝的技术。2NO+O2=2NO22NO2+4CO=N2+4CO2如果烟气中没有CO或其含
11、量不足,则NO2可以被碱吸收,反应生成NO继续重复上述氧化反应,反应式如下:3NO2+Ca(OH)2=Ca(NO3)2+NO+H2O脱硝催化剂系列为高效复合氧化催化剂,无毒无二次污染,可以在较宽和较低的温度范围内(300 以下)将NO氧化为NO2,能有效去除烟气中的NOx。过程简单操作方便,投资运行成本均较低。由于不使用氨气,无安全隐患。干法低温无氮催化脱硝对于短时间内烟气条件的一些波动不敏感,几乎适于所有的烟气条件。2.1.3 SNCR脱硝技术选择性非催化还原(SNCR)技术是在烟气温度8001 050,氧气共存条件下,向炉膛中直接加入脱硝剂,将NOx还原成N2和H2O的方法。4NO+4NH
12、3+O2=4N2+6H2O2NO2+4NH3+O2=3N2+6H2O由于煤气锅炉温度分布波动较大,因此,在锅炉不同高度上布置5层共21个喷射点,通过连续检测脱硝烟气的含量和锅炉温度的变化,调整反应物的分布和使用量。2.2 SCR+SDS+布袋除尘脱硫脱硝技术330 t/h燃气锅炉采用SCR+SDS+布袋除尘脱硫脱硝技术,工艺流程图见图2。SDS脱硫工艺称小苏打干法脱硫工艺,采用国外先进干法脱硫钠基干法脱硫除尘一体化技术(简称钠基干法),SCR脱硝技术采用选择性催化还原技术,系统主要包括SCR反应器系统、氨混合喷射系统、氨水汽化系统和压缩空气吹扫系统3。2.2.1 SDS+布袋除尘脱硫脱硝技术将
13、 研 磨 后 粒 径 为 800 目 以 下 的 小 苏 打(NaHCO3)超细粉喷入钠基干法反应器内,NaHCO3超细粉在高温烟气的作用下分解出高活性Na2CO3和CO2,Na2CO3与烟气中的SO2及其他酸性介质充分接触后发生化学反应,被吸收净化。脱硫后的粉状颗粒产物随烟气进入布袋除尘器进行除尘,净化后烟气通过原烟囱排放。主要反应:2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO22SO2+2Na2CO3+O2=2Na2SO4+2CO2图1 SNCR+固定床脱硫脱硝系统工艺流程图图2 SCR+SDS+布袋除尘脱硫系统工艺流程图1022024 年第 1 期总 第 269 期冶 金 动 力METAL
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