火电厂烟气脱硫脱硝一体化工艺设计与研究

熊祥林

【摘 要】在我国工业化发展过程中，如何解决生态污染问题成为当下工业化发展进程中至关重要的一个研究方向。由于二氧化硫以及氮氧化物是造成酸雨以及光化学烟雾的主要成因，所以只有通过研究如何控制氮氧化物以及二氧化硫的排放才能有效治理环境污染问题。传统研制的分部脱硫技术虽然已经取得了一定的成效，但是在使用过程中也存在诸多缺点，正是这样具有运行成本低、工作性能良好的一体化脱硫脱硝技术应运而生，为我国环境治理提供了有效途径。

【Abstract】In the process of industrialization of China， how to solve the problem of ecological pollution has become a crucial research direction in the process of industrialization. Because of the sulfur dioxide and nitrogen oxides are the main causes of acid rain and photochemical smog， so only through the study the emissions of nitrogen oxides and sulfur dioxide can we effectively control environmental pollution problems. The traditional desulfurization technology developed has yielded some results， but there are also many disadvantages in the use of the process， so the integration technology with the desulfurization with low operation cost and good performance of desulfurization and denitrification came into being， which provides an effective way for environmental governance in China.

【关键词】烟气；脱硫；脱硝；一体化技术

【Keywords】flue gas； desulfurization； denitrification； integration technology

【中图分类号】TF704.3；TQ534.9 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）07-0121-02

1 引言

火电厂释放的烟气中含有大量的二氧化硫以及氮氧化物，两种物质都能够对生态环境以及水文地质造成严重的破坏作用，且近年来影响不断加大，因此需要加大研究，以保护环境。在世界生态环境保护人员的大力宣传与号召下，人们也逐渐认识到氮氧化物以及二氧化硫对生态环境的逐渐蚕食，净化烟气中有害物质的排放已经成为众多国家的共识。我国在这个过程中也发展出了脱硫脱硝装置，但是由于其工作方式较为单一，不能带来良好的脱硫脱硝效果，因此有关人员对脱硫脱硝进行了进一步开发，研制出了联合的脱硫脱硝装置，从而为烟气净化与治理提供了有力的解决渠道。

2 脱硫脱硝一体化装置设计

脱硫脱硝装置的种类众多，也存在很多单独的脱硫装置与脱硝装置。但是随着我国对烟气排放提出了越来越为严格的要求，以及单独脱硫脱硝的装置在严峻的生态环境下暴露出越来越多的缺陷之后，有关研究人员在不断开发与研制过程当中，将脱硫装置与脱硝装置进行了联合，自此脱硫脱硝装置便应运而生。

2.1 流程设计

旋风器首先会对经过的烟气进行第一次的清除工作，对烟气中包含的大型的颗粒物质进行回收，之后进行的脱硫脱氮以及除尘工作通过自激式除尘器进行处理[1]，然后再通过使用冲击淋洗塔再次进行脱硫脱氮以及除尘工作，在最后的工序中通过汽水分离装置将物质分离开来，并进行最后一次的脱硫脱氮以及除尘工作。

2.2 物料衡算

物料衡算的核心要义即是在遵循物质能量守恒的基础上开展脱磷脱硫的一体化设计，从而得到某种工艺设计中材料设备比以及金额计算与物流定额的平衡方式。物料衡算在工艺设计中具有至关重要的作用，对设计反应器以及管道的选择都具有重要的作用意义。

2.3 热量计算

热量计算的基础是遵循热力学第一定律开展计算工作的，通过对热量进行计算的方式来衡算工业设计中需要的物料总量。热量计算需要开展物料采集，并在物料中提取相应的能量，诸如在日常生活中较为常見的动能与热能等，其中火电厂最为常见的能量是热能。

3 实验部分

3.1 催化剂的制备

催化剂的制备方式分为浸渍沉淀法、多组分浸渍法以及共混法等。在开展浸渍沉淀法的过程中，首先需要配置0.75mol/L硝酸铜以及0.5mol/L偏钒酸铵溶液作为备用溶液，选择适量的分子筛颗粒当作催化剂的主要载体，将其烘焙过后与酸性溶液放在一起进行混合，当浸渍时间达到两个小时之后再向其中添加偏钒酸铵溶液，并将溶液的pH值调配成碱性，然后对溶液进行焙烧与干燥处理，并将处理之后的溶液放置在反应器当中，为接下来的实验做好充足准备；在进行多组分浸渍法时，将分子筛颗粒加入偏钒酸铵溶液当中，然后对溶液进行焙烧与干燥处理，然后再与硝酸铜溶液进行混合与浸渍，混合浸渍之后对其进行焙烧与干燥。为了确保负载量，可以对溶液进行重复浸渍处理，然后将处理之后的物质放置在反应器中准备接下来的实验；其三在进行共混法中，需要把硝酸铜溶液与偏钒酸铵溶液按照一定的比例进行混合，并在混合溶液中加入一定质量的分子筛粉末，将两者进行充分搅拌，并在其中加入适量比例的水，做好催化剂的雏形，然后将催化剂做成颗粒形状，并将颗粒尺寸做成5mm左右，对催化剂颗粒进行焙烧与干燥，然后将制备的催化剂放在反应器当中，准备接下来的实验。endprint

3.2 实验步骤

其一，适当调节位于一、二位置处的三通阀门，当有经过流量计定量设计计算过的烟气扩散到空气中时，通过燃烧分析仪对模拟烟气进行分析，分析出烟气在反应发生之前含有的二氧化硫以及氮氧化物的有关含量；其二，调节一、二、三位置处的三通阀门，当有经过流量计定期合理计算过的空气扩散到空气中时，经过换热器后进入到反应器当中，然后开始进行脱硫脱硝的催化化学反应，并通過燃烧分析仪对烟气进行分析，对反应之后烟气中含有的二氧化硫以及氮氧化物的含量进行检验分析；其三，对三通阀门进行调节，混合气体扩散进入反应器当中，发生催化反应，然后利用填料吸收塔吸收三氧化硫与残留的气体，然后通过干燥器进行干燥处理，最后利用燃烧分析仪对烟气中二氧化硫与氮氧化物的含量进行检测与分析，并通过测量联合一体化脱硫脱氮装置来检测二氧化硫与氮氧化物的含量。

3.3 催化剂的表征

催化剂表征是检验催化剂质量优劣的重要指标，其主要的指标中包含微观指标、宏观指标、动力学指标。催化剂动力学指标中只要包含稳定性、选择性以及活动性三大实用指标；催化剂微观结构指标中主要包含结构缺陷以及表面结构等指标；催化剂宏观结构指标主要包含机械强度、比表面、孔结构、密度以及几何形状与粒度等指标。

4 结果与讨论

本文对两种吸收方案进行了介绍，其中包括水吸收方案以及碱吸收方案，并详细列出了经过碱吸收方案之后烟气的脱硫脱硝效果图，发现通过运用碱吸收方案之后，起到了良好的脱硫脱硝效果，其效率几乎达到了100%的显著效果。尽管处在高空速的环境之下，脱硝的效果有轻微的下降趋势，但是在效率上还是达到了98%的效果，对碱吸收方案达到的良好效果进行分析，可以发现碱吸收方案在运行过程中，碱吸收液中吸收了含量众多的亚硫酸根离子、亚硝酸离子以及硫酸根离子；对经过水吸收方案之后烟气的脱硫脱硝效果进行分析，发现当二氧化硫处在低空速的环境当中时被完全脱除。但是当烟气处在有氧条件下时，一氧化碳就会与氧气结合并生成二氧化碳，可以得出当使用水吸收方案时，二氧化碳就会与水发生反应生成硝酸与一氧化氮，所以水吸收方案并不能起到良好的脱硫脱硝效果。

5 结语

烟气的处理已经上升到世界各国面临的主要问题之一，其造成的生态环境污染对于人类赖以生存的家园以及生态环境具有严重的破坏作用。为此，为了有效提升对于烟气中二氧化硫以及氮氧化物的治理能力，我国逐渐从单一的脱硝脱硫设备发展成了联合一体化的脱硫脱硝装置，其在烟气的脱硫脱硝中凸显出了高效便利的显著优势。在进行脱氧脱硝的实验流程当中总结出了新型反应器可以对反应之后的尾气进行加热处理，从而显著提高能源的利用效果，同时还可以发挥脱硫脱硝的效果。催化剂的制备也有众多方式与途径，其中浸渍沉淀法是较为理想的催化剂制备方法之一，同时使用碱吸收方案可以有效地发挥脱硫脱硝效果，效率显著高于水吸收方案。

【参考文献】

【1】黄利华.火电厂烟气脱硫脱硝一体化技术的发展[J].科技展望，2015（28）：97.endprint