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大型燃煤机组采用SCR脱硝方式,石灰石-石膏湿法脱硫,并在脱硫装置前布置低温省煤器,脱硫装置后再加装湿式电除尘器,能够满足目前最为苛刻的环保要求。
1 脱硝技术发展趋势
脱硝技术从技术途径上可分为低氮燃烧技术和SCR烟气脱硝技术。低氮燃烧技术主要是采用复合式的空气分级低NOx燃烧技术,SOFA风的比例从25%提高到35%,该燃烧技术在获得较高的燃烧效率、确保煤粉安全稳定燃烧的同时能有效降低NOx的排放,缓解炉后脱硝的压力。炉后烟气脱硝目前主要采用SCR烟气脱硝技术、SNCR烟气脱硝技术、SNCR/SCR联合烟气脱硝技术。
1.1 SCR烟气脱硝技术
该技术是在烟气中加入还原剂(如尿素),反应后生成N2和水。在有催化剂的情况下,该反应活化温度为300 ℃~400 ℃,相当于锅炉省煤器与空气预热器之间的烟气温度。目前该技术脱硝效率约为60%~90%。
1.2 SNCR烟气脱硝技术
该技术为非选择性还原剂脱硝技术,因此需要较高的反应温度,还原剂喷入炉膛温度为850 ℃~1 100 ℃的区域,还原剂(尿素)迅速分解为NH3并与烟气中的NOx进行SNCR反应生成N2,该方法是以炉膛为反应器。SNCR脱硝技术效率较低,一般为20%~50%,最新的研究结果表明,用尿素做还原剂时,有可能会产生破坏大气层中臭氧的N2O。
1.3 SNCR/SCR联合烟气脱硝技术
该技术为上述两种脱硝技术的综合,效率较高,一般为60%~80%效率介于SCR与SNCR两者之间,并且SNCR-SCR联合脱硝工艺中的SCR 脱硝效率不宜大于30%,该技术系统及运行更为复杂,目前采用该技术的工程极少。
综上所述,脱硝技术在今后的发展趋势是低NOx燃烧技术与炉后SCR烟气脱硝技术相结合齐头并进的策略。同时需要开发低负荷(此时反应温度更低,SCR脱硝系统的催化剂效率较低)脱硝技术,具体的实现可以采用省煤器分段,在锅炉低负荷时,温度亦能达到催化剂活化反应温度的区域增设脱硝装置,另一种方法就是开发低温催化剂。
2 脱硫技术
目前大型锅炉的脱硫技术基本上都是采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺,其原理大同小异,在此不再赘述。湿法脱硫的核心部分在于吸收塔,其型式主要有填料塔、液柱塔、喷淋塔、鼓泡塔和双回路塔,其特点及比选介绍如下。
2.1 填料塔
填料塔内装设固体填料,浆液由填料层表面流下,烟气在穿过填料过程中与浆液接触反应,完成脱硫过程,其结构简单,但压损大,易堵塞,目前很少使用。
2.2 液柱塔
液柱塔为无填料塔,液柱由下往上垂直喷射,形成液柱,烟气由塔顶或塔底进入吸收塔,气、液两相扰动激烈,充分传质,完成SO2 吸收,其特点是效率高,无堵塞,缺点是烟气阻力损失大。
2.3 喷淋吸收塔
喷淋吸收塔为目前运用最多的塔型,烟气自下而上运动,吸收机浆液则由塔顶的喷嘴呈喇叭状垂直或以一定的角度向下喷射。喷淋塔中的烟气和吸收剂浆液两相接触面积与喷淋密度成正比。该喷淋塔的结构简单,造价低,压降小,脱硫效率较高,缺点为烟气分布欠均匀。喷淋塔又有好多具体方案,在此不再展开。
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