燃油锅炉烟气尿素法同时脱硫脱氮技术.pdf

燃油锅炉烟气尿素法同时脱硫脱氮技术 ＊ 岑超平 唐志雄 张德见 黄建洪 国家环境保护总局华南环境科学研究所, 广州 510655 摘要 针对 2 t h 燃油锅炉烟气, 采用尿素添加剂湿法同时脱硫脱氮技术进行治理。 通过工程应用试验, 确定工程运行 时液气比为 3 L m3, 吸收剂尿素浓度为 5, 添加剂浓度随其种类不同而不同。工程环保验收各指标均优于当地标准。 关键词 燃油锅炉 尿素法 添加剂 脱硫 脱氮 ＊粤港关键领域重点项目 2004A30403001 0 前言 随着我国经济的高速发展 ,国内越来越多的企事 业单位选用燃油锅炉进行供暖供汽 ,加上许多企事业 单位原有的燃煤锅炉烟气处理设施改造困难等诸多 因素的影响,使得燃油锅炉在国内市场的占有率呈不 断上升趋势 [ 1] 。燃油锅炉排放的烟气中 SO2和 NOx 含量与燃煤锅炉相当 ,但烟尘量极少。利用尿素溶液 作为吸收剂净化烟气工艺由俄罗斯门捷列夫化学工 艺学院等单位联合开发, 可同时去除 SO2和 NOx [ 2] 。 为改善反应效率 ,通过投加添加剂对尿素法烟气同时 脱硫脱氮进行了研究和改进 [ 3,4] 。 1 工程概况 2003 年4 月受业主委托,在东莞厚街镇某厂 1台 2 t h 燃油锅炉上进行烟气脱硫设计 , 处理风量为 4 000 Nm 3 h , 烟 气 中 SO 2的 浓 度 为 1 900 ～ 3 100 mg Nm 3 ; NOx的浓度为 250 ～ 760 mg Nm 3 ; 温度 为190～ 210 ℃。在治理烟气 ,解决实际污染问题的 同时, 进行生产性试验研究 ,其目的为考察尿素添加 剂湿法同时脱除 SO2和 NOx工业应用的可行性, 同时 对该工艺条件进行优化, 找出工业应用的最佳操作条 件。该系统主体设备采用变径气体湍流高效吸收塔。 2 处理工艺 2. 1 技术原理 尿素添加剂湿法烟气同时脱硫脱氮治理技术中, 烟气经过尿素吸收剂与添加剂混合液一次性洗涤 ,烟 气中二氧化硫和氮氧化物被吸收净化 。添加剂起催 化、 缓冲促效作用,反应前后不变。 2. 2 工艺流程 本工程处理流程如图 1 所示 ,锅炉烟气经引风机 引出后 ,自塔底进入吸收塔 ,循环水池内的吸收液经 循环水泵增压后 ,由塔顶喷淋而下, 气液两相逆向流 动,最后经塔上部的除雾板除雾后从塔顶排出 。吸收 液回流至塔底, 澄清分离 ,上清液进入循环水池回用。 当吸收液的浓度下降一定值时 , 启动加药泵 ,往循环 水池补充浓吸收液。循环池吸收液饱和后另行处理。 图 1 工程处理流程简图 烟气中 SO2和 NOx的检测采用英国 KANE 产品 KM9106 型烟气分析仪。本工程选用 3 种添加剂, 其 代号分别为 EA,EB ,EC 。 3 结果与讨论 3. 1 添加剂对 SO2和NOx去除率的影响 烟气中 SO2浓度为1 900 ～ 2 900 mg Nm 3 左右, NOx的浓度为 430～ 780 mg Nm 3 左右, 烟气温度190～ 260 ℃,尿素浓度为 5, 液气比为3 L m 3 , 分别添加 EA、 EB、 EC 3 种不同的添加剂, 在反应开始后不同的 时间测定SO2和 NOx去除率 , 作出影响曲线如图 2、 图3、图 4、 图 5、 图 6、 图 7。 图 2 使用 EA 添加剂时SO2脱除率 由图2 、 图3 可知 ,加入添加剂 EA, 在进入量分别 为510 -5 、1 10 -4 、2 10 -4 浓度时, SO2去除率 42 环 境 工 程 2006年 6 月第24 卷第3 期 图 3 使用 EA 添加剂时 NOx脱除率 75,且添加剂浓度越大, 效果越好; NOx去除率 45,且添加剂加入浓度越大 ,效果越好 。 图4 使用 EB 添加剂时SO2脱除率 图 5 使用 EB添加剂时 NOx脱除率 由图 4、 图 5可知, 加入添加剂EB, 在进入量分别 为1 10 - 4 、2 10 -4 、3 10 -5 浓度时, SO2去除率 75,且添加剂加入浓度越大, 效果越好; NOx去除 率 50,且添加剂浓度为 2 10 -4时,去除效果最好。 图6 使用 EC 添加剂时SO2脱除率 由图 6、 图 7可知, 加入添加剂EC, 在进入量分别 为110 - 4 、2 10 -4 、3 10 -4 浓度时, SO2去除率 80,且添加剂浓度为 1 10 -4 , 去除效果最好 ; NOx 去除率 50,且添加剂浓度为 2 10 -4时,去除效果 最好 。 图 7 使用 EC 添加剂时 NOx脱除率 3. 2 尿素浓度对 SO2和NOx去除率的影响 烟气中 SO2浓度为1 900 ～ 2 900 mg Nm 3 左右, NOx的浓度为 350～ 780 mg Nm 3 左右, 烟气温度190～ 260 ℃,先用 EA 添加剂 , 浓度为 2 10 - 4 , 液气比为 3 L m 3 ,配制不同浓度的尿素吸收剂 ,通入烟气10min 时测定SO2和NOx脱除率, 结果见图 8。 图8 尿素浓度对 SO2和NOx脱除率的影响 由图 8 可知 , 以 EA 为添加剂 , 在吸收液尿素浓 度为 1～ 8的范围内 ,随着吸收剂尿素浓度的增 加SO2和 NOx脱除率增加 , 尿素浓度 6 后趋于 稳定 。 3. 3 液气比的影响 烟气中 SO2浓度为1 900 ～ 2 700 mg Nm 3 左右, NOx的浓度为 290～ 780 mg Nm 3 左右, 烟气温度190～ 260 ℃,添加剂 EA 、 EB、EC 浓度均为 2 10 -4 ,尿素吸 收剂的浓度为 5,在不同的液气比操作条件下, 通入 烟气10 min 时测定SO2和NOx脱除率。SO2吸收结果 见图9、 图 10、 图 11,NOx去除结果见图12。 图 9 以 EA 为添加剂时液气比对SO2脱除率的影响 43 环 境 工 程 2006年 6 月第24 卷第3 期 图 10 以 EB 为添加剂时液气比对SO2脱除率的影响 图 11 以 EC 为添加剂时液气比对SO2脱除率的影响 图 12 以 EC 为添加剂时液气比对 NOx脱除率的影响 由图 9、图 10、图 11 可知 , 当液气比从 1. 0 L m 3 上升到 5. 0 L m 3 时,SO2去除率随液气比的增加而升 高; 液气比 3. 0 L m 3 时 , 增加液气比对 SO2去除率 提高较小。由图 12 可知 , 液气比对 NOx的影响与液 气比对SO2的影响有相同的规律 。鉴于液气比增加, 要求循环水泵流量增大, 系统阻力增加 , 风机压头增 大,导致水泵与风机的功率大大增加。为了节约能 源,实际运行时控制液气比为 3. 0 L m 3 左右 。 4 运行效果 某线带厂 2 t h 燃油锅炉经过上述试验调试运 行,确定基本运行参数为尿素浓度 5左右, 液气比 3. 0 L m 3 ,加入适量添加剂。系统稳定运行后 , 由有 关部门进行工程验收监测 。监测结果如下 烟尘 46. 0 mg m 3 ,SO2浓度 52mg m 3 ,NOx浓度17mg m 3 ,林 格曼黑度 0 级, 大大优于当地排放标准 烟尘 100 mg m 3 ,SO2浓度 800 mg m 3 ,NOx浓度 400 mg m 3 , 林格曼黑度 1 级 。该厂新建的另外 1 台 2 t h 燃油 锅炉烟气也引入该烟气净化装置, 即系统处理量为 4 t h,排烟仍可达到当地排放标准 。由此可见 ,尿素添 加剂湿法同时脱硫脱氮技术治理燃油锅炉烟气是可 行的 ,且处理效果好 。 参考文献 [ 1] 高云峰. 我国火电厂烟气脱硫存在的问题及对策. 电力环境保 护, 2004, 20 2 3 -4. [ 2] 徐维正. 用尿素净化烟道气的新工艺. 化工科技动态, 1993, 3 4 43 -47. [ 3] 岑超平, 古国榜. 尿素 添加剂湿法烟气同时脱硫脱氮研究 I 吸收反应中尿素消耗的动力学方程. 华南理工大学学 报, 2004, 32 1 37 -40. [ 4] 岑超平, 古国榜. 尿素 添加剂湿法烟气同时脱硫脱氮研究 II 净化过程中 SO2和 NOx的吸收特性. 华南理工大学学 报, 2004, 32 2 14 -17. 作者通讯处 岑超平 510655 广州市员村西街七号大院 环科所 电话 020 85557692 E -mail cpcenscies. com. cn 2005- 11-18 收稿 上接第 46页 3 吸附剂对NO2去除效果较NO 好主要是沸点差异 和反应特点决定的。 4 含氯化物的活性成分对吸附剂处理氮氧化物 效果影响较大。 参考文献 [ 1] 任剑锋, 王增长, 牛志卿. 大气中氮氧化物的污染与防治. 科技情 报开发与经济,2003, 13 5 92 -93. [ 2] 高婕, 王禹, 张蓓. 我国大气氮氧化物污染控制对策. 环境保护科 学, 2004, 10 . [ 3] 杨红彩, 郑水林. 粉煤灰的性质及综合利用现状与展望. 中国非 金属矿工业导刊,2003, 4 . [ 4 ] Kurt k. kind et al . Effects of salts on preparation and use of calcium silicates for Flue gas desulphurization, Environ Sic. Technol. 1994, 28 2 . 作者通讯处 唐冰 100022 北京市朝阳区平乐园 100 号 北京工业 大学环境与能源学院大气污染控制研究室 电话 010 67392080 E -mail tangbemails. bjut . edu. cn 2005- 11-18 收稿 44 环 境 工 程 2006年 6 月第24 卷第3 期 TECHNOLOGY OF SIMULTANEOUS SO2AND NOxREMOVAL ON THE BASIS OF UREA TO OIL-FIRED BOILERCen Chaoping Tang Zhixiong Zhang Dejian et al 42 Abstract The technology of SO2and NOxremoval on the basis of urea and additives can be used to dispose exhaust gas discharged from 2 t h oil-fired boiler. Through the practical debugging experiment, the operating liquid gas ratio is confirmed as 3. 0, the urea concentration is 5. 0, the concentration of additives is different according to their kinds. All checking indicators for the disposed gas are prior to the local environmental criteria. Keywords oil-fired boiler, urea, additive, FGD and denitrification EXPLORATION OF DENTRIFYING ADSORBENT MADE FROM FLY ASH Tang Bing Li Jian Wang Yanlei et al 45 Abstract Itwas discussed the efficiency to remove NOxby an adsorbent made from fly -ash, silicates and alkali etc. It was also discussed the effect of chlorides on the activity of this adsorbent. Keywords NOx, adsorption and fly -ash STUDY ON ELECTRICAL FIELD CHARACTERISTICS OF ELECTROSTATIC PRECIPITATOR BY MEANS OF NUMERICAL ANALYSES AND EXPERIMENT Dang Xiaoqing Li Wei Yang Xuelian et al 47 Abstract Numerical analyzing is an important to research the electric field characteristics of electrostatic precipitator. It is help to design combinations of discharge electrodeswith collecting plates and to improve the level of power controlling. On the basis of the experiment, the mathematic model of corona electric field is built. Finite element-finite difference is used to compute electric field of RS discharge electrode. The calculated results are basically agreedwith the results of experiment. Keywords electrostatic precipitator, RS discharge electrode, numerical analyses and finite -element THE STUDY ON NOISE BARRIER BUILT BETWEEN TWO PATHS TO CONTROL THE RAILWAY TRAFFIC NOISELiu Xiujuan Jiang Weikang 51 Abstract The insertion loss of the noise barrier built between the two pathsof the sixth track-traffic in Shanghai is calculated by the software SOUNDPLAN, which is used for predicting and analyzing noise environment. The calculated results indicate that the noise barrier built between paths can make the sound pressure level at the distance of 20～ 30 m decrease by 2～ 4. 7 dB. As the height of the noise barriers installed along both sides increases, the incidence of the noise barrier built between paths will reduce. The nearer the building is away from railway, the bigger the insertion loss of the noise barrier built between paths becomes. Keywords railway traffic, noise barrier, insertion loss DIFFRACTION ANALYSIS OF “ ADDED DEVICE” OF NOISE BARRIER USING IMPULSE Zhu Xiaotian Hou Qiuwen 54 Abstract The uation standard and testing for “ added device” of a noise barrier were introduced. Four barriers with different added device were studied and the diffraction fields were visualized using finite element analysis. The insertion losses of four added devices installing on the barrierswith and without absorbent material were calculated and compared. Keywords noise barrier, added device, diffraction and insertion loss NOISE CONTROL OF VIBRATING SCREENLuo Jun Wang Yimin 57 Abstract In allusion to noise pollutions caused by the vibrating screen, by considering specific requests of worker operators and scientific design, several effective measuresfor noise reduction and practical new technology were adopted according to situation and process flow of vibrating screen, so the noise pollutions of vibrating screen were under control effectively . Keywords vibrating screen, noise and control RESEARCH ON SWELLING GRANULAR PLUGGING AGENT OF OILY SLUDGE Li Ruili Liu Guoliang Zhao Zhenxing et al 59 Abstract The technology of manufacturing a granular plugging agent by oily sludge is studied. The tests show that on conditions of 20 monomer concentration, 14 oil content of dry sludge, sludge 110 of monomer mass, gellant0. 14 of monomer mass, and reaction temperature35℃, the polymerization product with good property can be got. A suitable amount of drag reducer shall be added in the process of pelletizing. The expansion of the granular plugging agent in tap water and the solution with 0. 5NaCl is 40 and 15 times respectively. Keywords oily sludge, swelling granular plugging agent and reuse of resources 4 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 24,No. 3, Jun. , 2006