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Untersuchung und Analyse der integrierten Technologie zur Rauchgasentschwefelung und Entstickung in thermischen Kraftwerken

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Taishan Kessel

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Das bei der Kohleverbrennung emittierte Rauchgas enthält Schwefeloxide und Stickoxide. Unter ihnen sind NO2, NO und SO2 die Hauptkomponenten der Luftverschmutzung und die Schlüsselsubstanzen, die den sauren Regen bilden. Gegenwärtig ist die integrierte Technologie der Rauchgasentschwefelung und Entstickung zu einem Forschungs- und Entwicklungsschwerpunkt in verschiedenen Ländern geworden, um die Rauchgasverschmutzung von Wärmekraftwerken zu reinigen. Die großtechnische Förderung und Anwendung ist jedoch derzeit aufgrund der unausgereiften Technologie eingeschränkt. Die Vermeidung von Sekundärverschmutzung durch Nebenprodukte der Rauchgasreinigungstechnologie oder die Berücksichtigung der umfassenden Nutzung von Nebenprodukten ist ein wichtiger Aspekt zur Verbesserung der Wettbewerbsfähigkeit der integrierten Entschwefelungs- und Entstickungstechnologien. Es wird empfohlen, die Erforschung von Nebenprodukten zu verstärken, um sicherzustellen, dass die entwickelten Entschwefelungs- und Entstickungstechnologien das Recycling von Ressourcen realisieren und den wirtschaftlichen und sozialen Nutzen der Technologie verbessern können. Verstärkung der Integration von Entschwefelungs- und Entstickungstechnologien mit bestehenden Entschwefelungsanlagen. Gegenwärtig sind die meisten Kraftwerke mit Rauchgasentschwefelungsanlagen ausgestattet, und es sollte in Betracht gezogen werden, die vorhandenen Anlagen voll auszunutzen und sie mit den vorhandenen Entschwefelungstechnologien zu kombinieren. Realisieren Sie Energieeinsparung und Emissionsreduzierung, reduzieren Sie Investitions- und Betriebskosten. Dieser Artikel beschreibt kurz den Mechanismus der Entschwefelung und Entstickung, und erforscht und analysiert die integrierte Entschwefelungs- und Entstickungstechnologie.

In der Zusammensetzung der Primärenergie meines Landes macht Kohle sogar 70% aus. Darunter sind die Kohlekraftwerke die Hauptorte, an denen mein Land Kohle verbraucht und Stickoxide und Schwefeldioxid emittiert. Daher ist die Kontrolle der Stickoxide und des Schwefeldioxids, die von Kohlekraftwerken emittiert werden, heute die Hauptaufgabe im Bereich der Luftreinhaltung in unserem Land.

1. Entschwefelung und Entstickungsmechanismus

Entschwefelung und Entstickung sind die Entfernung oder Reduzierung von NOx und SOX im Prozess der Kohleverbrennung. Wie man die SOX- und NOx-Emissionen in der Kohle wirtschaftlich und effektiv kontrollieren kann, ist eine dringende Frage, die im Bereich der Energieeinsparung und der Emissionsreduzierung in meinem Land und sogar in der Welt gelöst werden muss. wichtige Frage. Bisher haben die Technologien, die eine Integration in den industriellen Anwendungsmaßstab erreicht haben, hauptsächlich die Methode auf Kohlenstoffbasis, die Ozon-Oxidationsmethode, die Elektronenstrahl-Bestrahlungsmethode, die Puls-Corona-Methode, die Metalloxid-Katalyse-Methode usw. Die von diesen Technologien angewandte Methode besteht darin, den Schwefel und Stickstoff in den gasförmigen Schadstoffen durch eine Reihe von chemischen Reaktionen in eine stabilere Form, wie Sulfat und Nitrat, für die industrielle Nutzung umzuwandeln.

2. Integrierte Entschwefelung und Entstickungstechnologie

1. Traditionelle integrierte Rauchgasentschwefelung und Entstickungstechnologie. Die am weitesten verbreitete integrierte Entschwefelungs- und Entstickungstechnologie im In- und Ausland ist hauptsächlich die kombinierte WET-FGD+SCR/SNCR-Technologie, die eine Kombination aus nasser Rauchgasentschwefelung und selektiver nichtkatalytischer Reduktion oder selektiver katalytischer Reduktion ist. (WET-FGD: nasse Rauchgasentschwefelung; SNCR: selektive nicht-katalytische Reduktion; SCR: selektive katalytische Reduktion) Bei der nassen Rauchgasentschwefelung wird in der Regel Kalkentschwefelung oder Kalksteinentschwefelung verwendet, und der Wirkungsgrad liegt bei über 90 %, aber der Nachteil ist, dass der Umfang des Projekts groß ist, die einmaligen Investitions- und Betriebskosten relativ hoch sind und es leicht zu Sekundärverschmutzungen kommt.

2. Nasse Rauchgas-Simultanentschwefelung und Entstickungstechnologie. Bei der nassen Rauchgas-Simultanentschwefelung und Entstickung werden hauptsächlich Additive verwendet, um die Löslichkeit von NO vollständig zu verbessern und NO zu NO2 im Gas/Flüssigkeitsbereich zu oxidieren. Die Technologie der simultanen Nassentschwefelung und Entstickung befindet sich derzeit im Forschungsstadium und umfasst hauptsächlich Oxidation und Nasskomplexierung.

(1) Oxidationsverfahren. Das Chlorsäure-Oxidationsverfahren verwendet ein Nasswaschsystem zur gleichzeitigen Entfernung von Schwefeldioxid und Stickoxiden in einer Anlage. Diese Methode verwendet einen zweistufigen Waschprozess des Oxidationsabsorptionsturms und des Basisabsorptionsturms, der Schwefeldioxid und Stickoxide entfernen kann und gleichzeitig einen guten Entfernungseffekt für toxische Schwermetallelemente, wie Se, Hg, Pb, Cd, Be und As und viele mehr, hat. Studieren Sie den Prozess der Oxidation von SO2 und NOX zu Salpetersäure und Schwefelsäure unter sauren Bedingungen, um Wasserstoffperoxid vollständig zu nutzen.

(2) Nasses komplexes Absorptionsverfahren. Der Nasskomplex-Absorptionsprozess besteht darin, der Lösung einen Komplexbildner hinzuzufügen, das NO- und SO2-haltige Rauchgas durch die Lösung mit Fe(Ⅱ)EDTA-Chelat zu leiten, wobei das NO im kohleverbrennenden Rauchgas mit Fe(Ⅱ)EDTA unter Bildung von Eisennitrosylchelat reagiert, was die Absorptionsrate von NO verbessert und seine Absorptionskapazität erhöht. Das koordinierte NO kann mit gelöstem SO2 und O2 reagieren und N2, N2O, Dithionit, Sulfat, verschiedene N-S-Verbindungen und Fe(Ⅲ)-Chelat erzeugen. Der Prozess kann gleichzeitig Entschwefelung und Denitrifikation durchführen, aber die Methode befindet sich noch im experimentellen Stadium. Die Hindernisse bei der industriellen Anwendung sind vor allem der Verlust von Chelat während der Reaktion, Schwierigkeiten bei der Regeneration und eine geringe Wiederverwendungsrate. Dies verursacht das Problem der hohen Betriebskosten.

(3) WSA-SNQX-Verfahren. Das Rauchgas durchläuft zunächst den SCR-Reaktor. Unter der Einwirkung des Katalysators wird NOx durch Ammoniak zu N2 reduziert, und dann gelangt das Rauchgas in den Reformer. SO2 wird katalytisch zu S03 oxidiert, das im Kaskadenmembrankondensator zu Schwefelsäure kondensiert und hydriert wird, die dann als konzentrierte Schwefelsäure verkauft wird. Neben dem Verbrauch von Ammoniak verbraucht diese Technologie keine anderen Chemikalien, produziert keine Zweitverschmutzung wie Abwasser, hat eine hohe Denitrierungsrate und Zuverlässigkeit und hat geringe Betriebs- und Wartungsanforderungen. Der Nachteil ist, dass die Investitionskosten hoch sind und die Lagerung und der Transport des Nebenprodukts konzentrierte Schwefelsäure schwierig sind.

3. Integrierte trockene Rauchgasentschwefelung und Entstickungstechnologie

(1) Feststoffadsorptions-/Regenerationsverfahren. Erstens, Aktivkohlefaser-Rauchgasentschwefelungstechnologie. Aktivkohlefaser-Rauchgasentschwefelungstechnologie verwendet ein neues Material der Entschwefelung Aktivkohlefaser-Katalysator, um SO2 im Rauchgas zu entfernen und Schwefel Ressourcen zu recyceln. Eine neue Art der Entschwefelungstechnologie. Nach einschlägigen Informationen kann mit dieser Technologie die Entschwefelungseffizienz mehr als 95 % erreichen. Weil diese Technologie viele Vorteile hat, wie z.B. eine sehr einfache Prozesstechnologie, weniger verwendete Ausrüstung und einfache Bedienung. Zweitens, die NOXSO-Methode. Die NOXSO-Technologie ist eine trockene Adsorptions-Regenerationstechnologie, die Natriumsalz auf γ-A1203-Kugeln (φ1,6mm) als Adsorptionsmittel verwendet, das gleichzeitig SO2 und NOx im Rauchgas entfernen kann. Der Behandlungsprozess umfasst Absorption und Regeneration. Und andere Schritte. Der spezifische Betriebsprozess ist: Das Rauchgas tritt nach der Entstaubung in den Absorber ein, wo SO2 und NOx gleichzeitig durch das Adsorptionsmittel entfernt werden, und das gereinigte Rauchgas wird in den Schornstein abgeleitet. Nachdem das Adsorptionsmittel eine bestimmte Absorptionssättigung erreicht hat, wird es zur Regeneration in den Regenerator gebracht. Drittens, die CuO-Adsorptionsmethode. Das CuO-Adsorptionsverfahren zur Entschwefelung und Entstickung verwendet CuO/Si02 oder CuO/A12O3 als Adsorptionsmittel für die Entschwefelung und Entstickung. Das Verfahren kann eine Schwefeldioxid-Entfernungsrate von mehr als 90% und eine Stickoxid-Entfernungsrate von 75% bis 80% erreichen. Dieses Verfahren erfordert eine relativ hohe Reaktionstemperatur, benötigt eine Heizvorrichtung und die Herstellungskosten des Adsorptionsmittels sind relativ hoch.

(2) Hochenergetische Strahlungsmethode. Die Hochenergiestrahlungsmethode wird in die Elektronenstrahl-Bestrahlungsmethode und die Puls-Corona-Plasma-Methode unterteilt. Bei der Elektronenstrahlmethode wird ein von einem Elektronenbeschleuniger erzeugtes Hochenergieplasma verwendet, um gasförmige Schadstoffe wie SO: und NO im Rauchgas zu oxidieren. Nachdem die SO: und NO im Rauchgas durch hochenergetische Elektronen stark oxidiert sind, reagieren sie mit Wasserdampf zu nebelartiger Schwefelsäure. Diese reagiert mit Salpetersäure und vorher eingespritztem Ammoniak zu Ammoniumsulfat und Ammoniumnitrat, und das Netto-Rauchgas wird über den Schornstein in die Luft abgeleitet. Das Impuls-Korona-Gesetz verwendet hauptsächlich Hochspannungsimpulse zur Stromerzeugung anstelle des teuren Beschleuniger-Elektronenstrahls, und der Reaktionsmechanismus stimmt mit der Elektronenstrahlmethode überein. Das Elektronenstrahlverfahren hat die Stufe der Industrialisierung erreicht. In einem Demonstrationsprojekt eines Wärmekraftwerks kann die Entschwefelungsrate etwa 90 % und die Entstickungsrate etwa 18 % erreichen. Während des Betriebs fallen keine Abwässer und Rückstände an, und es werden keine Sekundärverschmutzungen verursacht. Die Nebenprodukte können als Rohstoffe für die landwirtschaftliche Düngemittelverarbeitung verwendet werden, was große umfassende Vorteile hat. Der Nachteil ist, dass der Energieverbrauch hoch ist und der Röntgenschutz berücksichtigt werden muss, was zu einer Verschmutzungsübertragung im tatsächlichen Projekt führen kann. Darüber hinaus ist die Lagerung und der Transport von flüssigem Ammoniak auch schwieriger.

(3) Harnstoff-Methode. Das Harnstoff-Rauchgasreinigungsverfahren wurde gemeinsam vom Mendelejew-Institut für chemische Technologie und anderen Einheiten in Russland entwickelt. Es kann gleichzeitig S02 und NOx entfernen. Die Entfernungsrate von S02 liegt bei nahezu 100 % und die Entfernungsrate von NOx bei > 95 %. Der pH-Wert der Absorptionsflüssigkeit, die in diesem Prozess verwendet wird, beträgt 5-9, was keine korrosive Wirkung auf die Ausrüstung hat; die Entfernungsrate von SO2 und NOx wird nicht durch die anfängliche Konzentration von NOx und S02 im Rauchgas beeinflusst; das Abgas kann direkt abgeleitet werden; die Absorptionsflüssigkeit kann nach der Behandlung Ammoniumsulfat recycelt werden. Das Volumen der Rauchgasaufbereitung ist jedoch zu klein, um den Anforderungen industrieller Anwendungen gerecht zu werden, und der Prozess muss verbessert werden.

Abschließende Bemerkungen:

Unser Land hat in den 1970er Jahren eine Vielzahl von Experimenten zur Rauchgasentschwefelung und zum Entschwefelungsprozess durchgeführt und hat einige Erfolge erzielt. Allerdings sind die traditionellen Technologien für unser Land nicht sehr praktisch. Für unser Land sollte die Hauptrichtung der technologischen Entwicklung hohe und neue Technologie mit niedrigen Investitionen, niedrigen Betriebskosten, hoher Effizienz und Produktressourcennutzung sein. Daher sollte die Industrialisierung und Wirtschaftlichkeit dieser Art von Technologie beschleunigt werden. Chemische Forschung. Die Forschung über den Mechanismus des integrierten Prozesses der Entschwefelung und Entstickung sollte stark unterstützt werden. Durch eingehende Forschung und Analyse des Stoffübertragungsprozesses und des Gas-Flüssig-Reaktionsprozesses zwischen SO2 und NOx im Rauchgas und dem Absorptionsmittel wird eine theoretische Grundlage für die industrielle Anwendung von Entschwefelungs- und Entstickungstechnologien geschaffen.