樊梅

摘 要：本文立足于半干法脫硫工藝的優(yōu)勢(shì)，研制同時(shí)具有脫硝功能的工藝手段，以期能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)高效的脫硫、脫硝目的。在對(duì)吸收劑提升活性水平的主要手段進(jìn)行分析的基礎(chǔ)之上，研究循環(huán)流化床技術(shù)脫硫脫硝的試驗(yàn)流程，并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，希望能夠引起重視。

關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床；脫硫；脫硝；試驗(yàn)

1.研究背景分析

傳統(tǒng)技術(shù)條件下，為了實(shí)現(xiàn)煙氣脫硫脫硝的目的，往往需要分級(jí)開(kāi)展脫除作業(yè)，由此可能導(dǎo)致項(xiàng)目投資較高，后期維護(hù)難度較大，且占地面積較大等多個(gè)方面的問(wèn)題。如何解決以上問(wèn)題，同時(shí)合理提高脫硫脫硝的運(yùn)行效率，這一問(wèn)題值得各方人員引起深入思考。結(jié)合已有的實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，半干法脫硫技術(shù)作為一種以循環(huán)流化床作為反應(yīng)平臺(tái)，以石灰粉作為吸收試劑，在吸收試劑多次循環(huán)的狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)脫硫目標(biāo)的技術(shù)手段，能夠?qū)煔猱?dāng)中所含有的各種酸性氣體進(jìn)行有效去除，所產(chǎn)生的最終產(chǎn)物不但不會(huì)造成二次污染，且還具有充分利用的價(jià)值。其所對(duì)應(yīng)的基本工藝流程如下圖所示（見(jiàn)圖1）。在半干法脫硫技術(shù)的支持下，進(jìn)行脫硫的優(yōu)勢(shì)有：設(shè)備構(gòu)成比較簡(jiǎn)單，投資費(fèi)用消耗較低，發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

圖1 半干法脫硫工藝流程示意圖

因此，有關(guān)研究人員提出：如果能夠在這種半干法脫硫工藝的基礎(chǔ)之上，研制同時(shí)具有脫硝功能的工藝手段，則能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)高效的脫硫、脫硝目的。具體思路是自反應(yīng)塔下部噴入生石灰，根據(jù)進(jìn)入反應(yīng)塔內(nèi)的煙氣溫度噴入霧化水，在對(duì)反應(yīng)塔溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)的同時(shí)，促進(jìn)生石灰與氮氧化物的吸收反應(yīng)。生石灰與煙氣反應(yīng)后可進(jìn)入分離器內(nèi)，其中一部分灰導(dǎo)入灰倉(cāng)進(jìn)行處理，另一份部分則重新進(jìn)入循環(huán)流化床反應(yīng)塔內(nèi)。固體顆粒在分離器與反應(yīng)塔之間循環(huán)，提高脫硫脫硝效率。經(jīng)過(guò)分離器處理后的煙氣最終通過(guò)布袋除塵器凈化后形成潔凈煙氣并排入大氣。

2.吸收劑活性水平的提升方法分析

為了能夠利用粉煤灰制備吸收劑進(jìn)行脫硫脫硝方面的工作，關(guān)鍵在于提高吸收劑的活性水平。結(jié)合當(dāng)前的實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，提高吸收劑活性水平可采取的技術(shù)手段包括以下幾個(gè)方面：首先，可以通過(guò)精細(xì)研磨粉煤灰的方式，提高粉煤灰中二氧化硅的溶出率水平。但這種技術(shù)手段對(duì)于活性的改善效果不是特別明顯，且精細(xì)研磨需要消耗大量的能量，故而綜合效應(yīng)不是非常突出；其次，可以通過(guò)提高硝化溫度的方式促進(jìn)活性水平的提升。眾所周知，粉煤灰玻璃體是處于介穩(wěn)狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)上遠(yuǎn)程無(wú)序但近程有序。但持續(xù)提高硝化反應(yīng)溫度可能會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)受到水熱反應(yīng)的影響而發(fā)生破壞；再次，可以通過(guò)延長(zhǎng)硝化時(shí)間的方式達(dá)到提升活性水平的目的。理論研究中認(rèn)為：適當(dāng)?shù)难娱L(zhǎng)硝化時(shí)間能夠使整個(gè)反應(yīng)更加的充分。但隨著反應(yīng)時(shí)間的推移，粉煤灰表面所聚集的沉積產(chǎn)物不斷增多，由此造成硝化反應(yīng)速率的降低，活性水平的改善趨勢(shì)不夠明顯；最后，可以通過(guò)增加添加劑的方式改善其活性水平。通過(guò)加入添加劑（如典型的亞氯酸鈉）的方式，促進(jìn)消石灰分散度以及溶解度的提升，改善截面反應(yīng)能力，從而達(dá)到持續(xù)、有效提升硝化反應(yīng)期間活性水平的目的。

綜合以上分析，在本次試驗(yàn)中選擇最后一種方案，也就是通過(guò)增加亞氯酸鈉的方式來(lái)提升吸收劑的活性水平。

3.循環(huán)流化床技術(shù)脫硫脫硝試驗(yàn)分析

整個(gè)循環(huán)流化床技術(shù)脫硫脫硝試驗(yàn)系中的主要構(gòu)成部分包括煙氣發(fā)生部分、加料部分、物料循環(huán)部分、加熱部分、增濕部分、測(cè)量部分、以及動(dòng)力部分這幾個(gè)方面。

在按照該系統(tǒng)展開(kāi)脫硫脫硝試驗(yàn)的過(guò)程當(dāng)中，還需要對(duì)相關(guān)的指標(biāo)參數(shù)取值進(jìn)行明確界定：首先，從溫度指標(biāo)的角度上來(lái)說(shuō)，結(jié)合煤粉鍋爐的實(shí)際運(yùn)行工況來(lái)看，本系統(tǒng)中電加熱器的加熱溫度設(shè)定參照引風(fēng)機(jī)出口的實(shí)際煙氣溫度進(jìn)行取值，標(biāo)準(zhǔn)值為1200～1700℃；其次，從煙氣含濕量指標(biāo)的角度上來(lái)說(shuō)，由于不同的煙氣溫度與煙氣露點(diǎn)溫度之間有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，實(shí)際煙氣的模擬難以從含濕量上入手進(jìn)行合理控制，結(jié)合實(shí)際工況中100%左右的煙氣含濕量取值標(biāo)準(zhǔn)，將該變化取值設(shè)置在20～70%范圍內(nèi)；再次，從鈣硫氮比指標(biāo)的角度上來(lái)說(shuō)，在系統(tǒng)試驗(yàn)開(kāi)展過(guò)程當(dāng)中，通過(guò)對(duì)脫硫劑加入劑量的靈活調(diào)整，將該指標(biāo)控制在10～20的取值范圍內(nèi)。

按照以上基本參數(shù)展開(kāi)脫硫脫硝試驗(yàn)。試驗(yàn)中在系統(tǒng)入口位置煙氣溫度取值1300℃的基本條件下，設(shè)定吸收劑在反應(yīng)裝置內(nèi)的反應(yīng)時(shí)間為24s，煙氣含濕量取值為50%，入口位置煙氣中二氧化硫濃度取值為30870mg/m3，一氧化氮濃度取值為10320mg/m3，鈣硫氮比取值為12。在以上試驗(yàn)條件下分析吸收劑當(dāng)中添加劑加入含量對(duì)循環(huán)流化床脫硫脫硝效率的影響情況。試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示（見(jiàn)表1）結(jié)合表1中的相關(guān)數(shù)據(jù)分析認(rèn)為：吸收劑當(dāng)中添加劑的加入含量不會(huì)對(duì)循環(huán)流化床技術(shù)下的脫硫效率產(chǎn)生明顯影響，但對(duì)脫硝效率的影響相當(dāng)顯著。主要趨勢(shì)為：隨著添加劑加入含量的持續(xù)增加，脫硝效率不斷增長(zhǎng)。在添加劑加入含量達(dá)到15%比例的情況下，之后的增長(zhǎng)趨勢(shì)開(kāi)始逐步緩慢，分析其主要原因在于：在前期的反應(yīng)過(guò)程當(dāng)中，脫硝的主要反應(yīng)方式為NO→NOx，其價(jià)態(tài)明顯提升。但，在添加劑加入比例提升至一定標(biāo)準(zhǔn)后，受到氧化點(diǎn)增多的影響，其轉(zhuǎn)化效率有明顯的降低。根據(jù)表中數(shù)據(jù)分析認(rèn)為：基于經(jīng)濟(jì)性以及有效性等多個(gè)方面的考慮，在本次試驗(yàn)中，添加劑的加入比例宜控制為15%。

在此基礎(chǔ)之上，為進(jìn)一步分析反應(yīng)器入口煙氣溫度對(duì)脫除效率的影響，將實(shí)驗(yàn)條件設(shè)置為：添加劑含量為16%，煙氣含濕量為5%，二氧化硫濃度為2912mg/m3，NO濃度為939mg/m3，鈣硫氮比值為12，反應(yīng)停留時(shí)間為24s。在以上實(shí)驗(yàn)條件下，入口煙氣溫度變化對(duì)脫除效率的影響數(shù)據(jù)曲線示意圖如下圖（見(jiàn)圖3）所示。（反應(yīng)器入口煙氣溫度達(dá)到130度時(shí)，脫除效率達(dá)到最大。）

圖2 脫硫脫硝效率曲線示意圖

4.結(jié)束語(yǔ)

在本次對(duì)循環(huán)流化床技術(shù)脫硫脫硝試驗(yàn)的研究分析過(guò)程當(dāng)中認(rèn)為：運(yùn)行溫度、煙氣含濕量指標(biāo)、以及鈣硫氮比均是影響脫硫、脫硝效率的重要因素。同時(shí)，提升吸收劑活性水平的方法眾多，實(shí)際工作中應(yīng)當(dāng)以綜合效益突出的增加亞氯酸鈉等典型添加劑的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，吸收劑加入比例的變化不會(huì)對(duì)脫硫效率產(chǎn)生明顯影響，但會(huì)造成脫硝效率的顯著變化。綜合各方因素考量，建議按照15%比例對(duì)添加劑加入比例進(jìn)行控制，以確保脫硫脫硝的穩(wěn)定。通過(guò)以上方式對(duì)反應(yīng)物進(jìn)行預(yù)處理，一方面可降低濕法脫硫下入口位置的SOX濃度，另一方面可使其與SNCR發(fā)生結(jié)合反應(yīng)，均對(duì)于投資的控制有重要價(jià)值，經(jīng)濟(jì)效益確切，值得關(guān)注。（作者單位：中建中環(huán)工程有限公司）