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Ricerca e analisi della tecnologia integrata per la desolforazione dei fumi e la denitrificazione nelle centrali termiche

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Caldaia Taishan

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Il gas di scarico emesso dalla combustione del carbone contiene ossidi di zolfo e di azoto. Tra questi, NO2, NO e SO2 sono i componenti principali dell'inquinamento atmosferico e le sostanze chiave che formano le piogge acide. Attualmente, la tecnologia integrata di desolforazione e denitrificazione dei gas di scarico è diventata un punto caldo di ricerca e sviluppo in vari paesi per purificare l'inquinamento dei gas di scarico delle centrali termiche. Tuttavia, la promozione e l'applicazione su larga scala sono attualmente limitate a causa della tecnologia immatura. Evitare l'inquinamento secondario dei sottoprodotti della tecnologia di trattamento dei fumi o considerare l'utilizzo completo dei sottoprodotti è un aspetto importante per migliorare la competitività delle tecnologie integrate di desolforazione e denitrificazione. Si raccomanda di rafforzare la ricerca dei sottoprodotti per garantire che le tecnologie di desolforazione e denitrificazione sviluppate possano realizzare il riciclaggio delle risorse e migliorare i benefici economici e sociali della tecnologia. Rafforzare l'integrazione delle tecnologie di desolforazione e denitrificazione con i dispositivi di desolforazione esistenti. Attualmente, la maggior parte delle centrali elettriche sono dotate di dispositivi di desolforazione dei gas di scarico, e considerare di fare pieno uso dei dispositivi esistenti e combinarli con le tecnologie di desolforazione esistenti. Realizzare il risparmio energetico e la riduzione delle emissioni, ridurre gli investimenti e i costi operativi. Questo articolo descrive brevemente il meccanismo di desolforazione e denitrificazione, e ricerca e analizza la tecnologia integrata di desolforazione e denitrificazione.

Nella composizione dell'energia primaria del mio paese, il carbone rappresenta fino al 70%. Tra questi, le centrali elettriche a carbone sono i luoghi principali in cui il mio paese consuma carbone ed emette ossidi di azoto e anidride solforosa. Pertanto, il controllo degli ossidi di azoto e dell'anidride solforosa emessi dalle centrali a carbone è oggi il compito principale nel campo del controllo dell'inquinamento atmosferico nel nostro paese.

1. Meccanismo di desolforazione e denitrazione

La desolforazione e la denitrificazione sono la rimozione o la riduzione di NOx e SOX nel processo di combustione del carbone. Come controllare economicamente ed efficacemente le emissioni di SOX e NOx nel carbone è una necessità urgente da risolvere nel campo del risparmio energetico e della riduzione delle emissioni nel mio paese e anche nel mondo. questione importante. Finora, le tecnologie che hanno raggiunto l'integrazione della scala di applicazione industriale includono principalmente il metodo dei materiali a base di carbonio, il metodo di ossidazione con ozono, il metodo di irradiazione con fascio di elettroni, il metodo della corona di impulsi, il metodo della catalisi degli ossidi di metallo, ecc. Il metodo adottato da queste tecnologie consiste nel convertire lo zolfo e l'azoto degli inquinanti gassosi in una forma più stabile, come il solfato e il nitrato, per l'uso industriale attraverso una serie di reazioni chimiche.

2. Tecnologia integrata di desolforazione e denitrazione

1. Tecnologia tradizionale integrata di desolforazione e denitrificazione dei gas di scarico. La tecnologia di desolforazione e denitrificazione integrata più usata in patria e all'estero è principalmente la tecnologia combinata WET-FGD+SCR/SNCR, che è una combinazione di desolforazione a umido dei fumi e riduzione selettiva non catalitica o riduzione catalitica selettiva. (WET-FGD: desolforazione dei fumi a umido; SNCR: riduzione selettiva non catalitica; SCR: riduzione catalitica selettiva) La desolforazione dei fumi a umido utilizza generalmente la desolforazione a calce o la desolforazione con calcare, e la sua efficienza è superiore al 90%, ma il suo svantaggio è che la scala del progetto è grande, l'investimento una tantum e i costi operativi sono relativamente alti, ed è facile formare inquinamento secondario.

2. Desolforazione simultanea dei gas di scarico umidi e tecnologia di denitrazione. Il processo di desolforazione e denitrificazione simultanea dei gas di scarico umidi utilizza principalmente additivi per migliorare completamente la solubilità di NO e ossidare NO a NO2 nella sezione gas/liquido. La tecnologia di desolforazione e denitrificazione simultanea a umido è attualmente in fase di ricerca e comprende principalmente l'ossidazione e la complessazione a umido.

(1) Metodo di ossidazione. Il processo di ossidazione con acido cloridrico utilizza un sistema di scrubbing a umido per rimuovere simultaneamente l'anidride solforosa e gli ossidi di azoto in un insieme di attrezzature. Questo metodo utilizza un processo di lavaggio a due stadi della torre di assorbimento di ossidazione e della torre di assorbimento di base, che può rimuovere l'anidride solforosa e gli ossidi di azoto, avendo anche un buon effetto di rimozione sugli elementi tossici dei metalli pesanti, come Se, Hg, Pb, Cd, Be e As e molti altri. Studiare il processo di ossidazione di SO2 e NOX in acido nitrico e acido solforico in condizioni acide per sfruttare al massimo il perossido di idrogeno.

(2) Processo di assorbimento complesso umido. Il processo di assorbimento complesso umido consiste nell'aggiungere un agente complessante alla soluzione, far passare il gas di scarico contenente NO e SO2 attraverso la soluzione contenente chelato Fe(Ⅱ)EDTA, e l'NO nel gas di scarico di combustione del carbone reagisce con Fe(Ⅱ)EDTA per formare chelato ferroso nitrosile migliora il tasso di assorbimento di NO e aumenta la sua capacità di assorbimento. L'NO coordinato può reagire con SO2 e O2 dissolti per generare N2, N2O, ditionite, solfato, vari composti N-S e chelato di Fe(Ⅲ). Il processo può eseguire simultaneamente la desolforazione e la denitrificazione, ma il metodo è ancora in fase sperimentale. Gli ostacoli nella sua applicazione industriale sono principalmente la perdita di chelato durante la reazione, la difficoltà di rigenerazione e il basso tasso di riutilizzo. Questo causa il problema degli alti costi operativi.

(3) Processo WSA-SNQX. Il gas di scarico passa prima attraverso il reattore SCR. Sotto l'azione del catalizzatore, NOx viene ridotto a N2 dall'ammoniaca, e poi il gas di scarico entra nel reformer. L'SO2 viene ossidato cataliticamente a S03, che viene condensato e idratato in acido solforico nel condensatore a cascata a membrana, e viene ulteriormente concentrato in acido solforico concentrato venduto. Oltre a consumare ammoniaca, questa tecnologia non consuma altri prodotti chimici, non produce un secondo inquinamento come le acque reflue, ha un alto tasso di denitrazione e affidabilità, e ha bassi requisiti di funzionamento e manutenzione. Lo svantaggio è che il costo di investimento è alto, e lo stoccaggio e il trasporto del sottoprodotto acido solforico concentrato sono difficili.

3. Desolforazione dei gas di scarico a secco integrata e tecnologia di denitrificazione

(1) Metodo di adsorbimento/rigenerazione solido. In primo luogo, la tecnologia di desolforazione dei gas di scarico in fibra di carbonio attivato. La tecnologia di desolforazione dei gas di scarico in fibra di carbonio attivato utilizza un nuovo materiale di desolforazione catalizzatore in fibra di carbonio attivato per rimuovere l'SO2 nel gas di scarico e riciclare le risorse di zolfo. Un nuovo tipo di tecnologia di desolforazione. Secondo le informazioni pertinenti, utilizzando questa tecnologia, l'efficienza di desolforazione può raggiungere più del 95%. Perché questa tecnologia ha molti vantaggi come la tecnologia di elaborazione molto semplice, meno attrezzature utilizzate e un funzionamento facile. In secondo luogo, il metodo NOXSO. La tecnologia NOXSO è una tecnologia di rigenerazione ad adsorbimento a secco che utilizza sale di sodio supportato su sfere γ-A1203 (φ1.6mm) come adsorbente, che può rimuovere contemporaneamente SO2 e NOx nel gas di scarico. Il processo di trattamento include l'assorbimento e la rigenerazione. E altre fasi. Il processo operativo specifico è: il gas di scarico dopo la rimozione della polvere entra nell'assorbitore, dove SO2 e NOx vengono rimossi dall'adsorbente allo stesso tempo, e il gas di scarico purificato viene scaricato nel camino. Dopo che l'adsorbente raggiunge una certa saturazione di assorbimento, viene spostato nel rigeneratore per la rigenerazione. In terzo luogo, il metodo di adsorbimento CuO. Il processo di desolforazione e denitrazione con adsorbimento di CuO utilizza CuO/Si02 o CuO/A12O3 come adsorbenti per la desolforazione e la denitrazione. Il processo può raggiungere un tasso di rimozione dell'anidride solforosa superiore al 90% e un tasso di rimozione dell'ossido di azoto dal 75% all'80%. Questo metodo richiede una temperatura di reazione relativamente alta, richiede un dispositivo di riscaldamento, e il costo di fabbricazione dell'adsorbente è relativamente alto.

(2) Metodo di radiazione ad alta energia. Il metodo delle radiazioni ad alta energia è diviso in metodo di irradiazione a fascio di elettroni e metodo del plasma a corona a impulsi. Il metodo del fascio di elettroni utilizza il plasma ad alta energia generato da un acceleratore di elettroni per ossidare gli inquinanti gassosi come SO: e NO nel gas di scarico. Dopo che l'SO: e l'NO nel gas di scarico sono fortemente ossidati da elettroni ad alta energia, reagiscono con il vapore acqueo per formare acido solforico simile alla nebbia. Esso reagisce con l'acido nitrico e l'ammoniaca iniettati in anticipo per ottenere solfato di ammonio e nitrato di ammonio, e il gas di scarico netto viene scaricato nell'aria attraverso il camino. La legge della corona a impulsi usa principalmente la potenza dell'impulso ad alta tensione per generare elettricità invece del costoso fascio di elettroni dell'acceleratore, e il meccanismo di reazione è coerente con il metodo del fascio di elettroni. Il metodo del fascio di elettroni ha raggiunto il livello di industrializzazione. In un progetto dimostrativo di una centrale termica, il tasso di desolforazione può raggiungere circa il 90%, e il tasso di denitrazione può raggiungere circa il 18%. Durante il funzionamento, non c'è scarico di acque reflue e di residui, e non c'è inquinamento secondario. I sottoprodotti possono essere usati come materie prime per l'elaborazione del fertilizzante agricolo, che ha grandi vantaggi globali. Lo svantaggio è che il consumo di energia è alto, e la protezione a raggi X deve essere considerata, il che può causare il trasferimento dell'inquinamento nel progetto reale. Inoltre, lo stoccaggio e il trasporto di ammoniaca liquida è anche più difficile.

(3) Metodo dell'urea. Il processo di purificazione dei gas di scarico con urea è stato sviluppato congiuntamente dall'Istituto Mendeleev di tecnologia chimica e da altre unità in Russia. Può rimuovere simultaneamente S02 e NOx. Il tasso di rimozione di S02 è quasi del 100%, e il tasso di rimozione di NOx è > 95%. Il valore del pH del liquido di assorbimento utilizzato in questo processo è 5-9, che non ha effetti corrosivi sulle attrezzature; il tasso di rimozione di SO2 e NOx non è influenzato dalla concentrazione iniziale di NOx e S02 nel gas di scarico; il gas di scarico può essere scaricato direttamente; il liquido di assorbimento può essere riciclato dopo il trattamento solfato di ammonio. Tuttavia, il volume di trattamento dei gas di scarico è troppo piccolo per soddisfare i requisiti delle applicazioni industriali, e il processo deve essere migliorato.

Osservazioni conclusive:

Il nostro paese ha effettuato una varietà di esperimenti di desolforazione dei gas di scarico e di processo di de-vendita negli anni '70, e ha fatto alcuni risultati. Tuttavia, le tecnologie tradizionali non sono molto pratiche per il nostro paese. Per il nostro paese, la principale direzione di sviluppo tecnologico dovrebbe essere l'alta e nuova tecnologia con basso investimento, basso costo operativo, alta efficienza e utilizzo delle risorse del prodotto. Pertanto, l'industrializzazione e l'economia di questo tipo di tecnologia dovrebbero essere accelerate. Ricerca chimica. Sostenere fortemente la ricerca sul meccanismo del processo integrato di desolforazione e denitrificazione. Attraverso la ricerca approfondita e l'analisi del processo di trasferimento di massa e del processo di reazione gas-liquido tra l'SO2 e il NOx nel gas di scarico e l'assorbente, fornisce una base teorica per l'applicazione industriale delle tecnologie di desolforazione e denitrificazione.