燃煤烟气脱硫脱氮一体化工艺及技术研究

论文摘要

石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺是目前技术最成熟、应用最广泛的脱硫工艺,在可预见的将来,典型的石灰石一石膏法仍将占据主要地位。而随着国家《火电厂大气污染物排放标准》的提高和《排污费征收使用管理条例》的实施,对氮氧化物的控制,必将提高到新的地位,因此,对石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺进行适当的改造使之同时具有脱氮能力,是今后脱氮技术研究的一个重点。加入添加剂后,使石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺同时具有脱氮能力,是本研究的重点内容。这既是国内外领先的研究内容,也是中国国电集团公司下达国电环境保护研究院的重点研究项目。本研究的全部试验研究在该研究院完成。研究从以下几个方面展开:1、收集和消化国外最新的脱氮技术和工艺,掌握世界上最新的脱氮技术;调研国内最新脱氮技术的研究内容和手段,摸清国内的脱氮现状;针对国内外的脱氮研究现状,制定适合我国火电厂现状的脱氮技术的研究重点和思路。2、通过小试,对数种添加剂进行初步筛选,得出尿素在脱氮过程中有着非常明显的作用。以此作为添加剂具有价廉、易得的优点,故将之定为进一步小试的添加剂。在进一步小试中,对吸收反应的pH值、吸收反应气液接触时间、吸收反应温度、烟气中NOx的氧化度以及添加剂的加入量等因素进行优化,找出最佳的工艺条件,为下一阶段的中试打下基础。3、中试所使用的设备是国电环境保护研究院的简易湿法脱硫工艺试验装置,将该系统改造后用于脱硫脱氮一体化工艺试验。研究过程中,探索了尿素添加剂在湿法烟气脱硫脱氮吸收反应中的作用、特性、反应速率、反应机理以及各种工艺条件对脱硫脱氮效率的影响。结果表明:在简易湿法石灰石-石膏烟气脱硫系统的石灰石浆液中添加尿素后,其有着较好的脱氮能力。在简易湿法石灰石-石膏烟气同时脱硫脱氮工艺试验台上运用尿素作添加剂,按小试得出的最佳工艺条件进行试验,烟气中SO2的脱除效率达到90%以上,NOx的脱除效率可达到50%以上。4、在确认尿素具备脱氮能力后,又从热力学上对尿素作添加剂湿法烟气同时脱硫氮吸收反应的可行性和限度进行分析计算,结果表明:该吸收反应不仅是可行的,而且在通常情况下,有着非常高的脱氮效率。5、通过对反应产物的分析可知,如果排浆后的浓吸收液不进行强制氧化,反应后吸收液中含有大量的亚硫酸盐,这样生成的石膏副产品将无法使用。但通过曝气氧化处理后,有90%以上的亚硫酸根转化为硫酸根。经脱水分离,副产品石膏中的半水亚硫酸钙的含量非常低,对石膏的正常应用无任何影响。化学分析还表明,添加尿素后,添加剂对原工艺系统和副产品的影响皆可忽略。6、经济技术分析表明:尿素作添加剂湿法烟气同时脱硫脱氮工艺具有投资省、运行费用低、对原有的WFGD系统无不良影响,有着广阔的应用前景,其应用将会产生很好的经济效益,与同时投产WFGD和SCR系统相比,可节约大量的资金。7、通过对SO2和NOx吸收过程的分析可知,在尿素作添加剂石灰石-石膏湿法烟气同时

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 课题背景及研究内容
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 酸雨的形成及其危害
• 2和 NO_x的来源'>1.1.2 大气中SO₂和 NO_x的来源
• 1.1.3 大气污染物的排放标准及收费标准
• 1.2 研究内容与创新点
• 1.2.1 主要研究内容
• 1.2.2 本研究的创新点
• 1.3 本研究要达到的主要目标
• 第二章 氮氧化物的物理化学特性及同时脱硫脱氮技术
• 2.1 氮氧化物的物理化学特性
• 2.1.1 一氧化氮（NO）
• 2）'>2.1.2 二氧化氮（NO₂）
• 2.1.3 其他氮氧化物
• x的危害'>2.2 NO_x的危害
• x的生成机理'>2.3 燃烧过程中 NO_x的生成机理
• x'>2.3.1 热力NO_x
• x'>2.3.2 快速NO_x
• x'>2.3.3 燃料NO_x
• 2.4 烟气脱硫脱氮技术发展历史回顾
• 2.5 同时脱硫脱氮技术
• 2.5.1 炉内燃烧中同时脱硫脱氮技术
• 2.5.2 燃烧后烟气联合脱硫脱氮技术
• 2.6 联合脱硫脱氮技术发展前景
• 第三章 脱氮添加剂的初步筛选
• 3.1 试验流程和参数的确定
• 3.2 检测方法
• 3.2.1 气相检测
• 3.2.2 液相分析方法
• 3.3 脱硫脱氮效率的计算
• 3.4 小试过程
• 3.5 添加剂的筛选
• 3.5.1 硫酸亚铁作添加剂
• 3.5.2 Fe（Ⅱ）-（EDTA）作添加剂
• 3.5.3 半胱氨酸合铁（II）作添加剂
• 3.5.4 钼兰作添加剂
• 3.5.5 尿素作添加剂
• 3.5.6 亚硫酸铵作添加剂
• 3.5.7 硫代硫酸钠作添加剂
• 3.6 小结
• 第四章 热力学分析
• 4.1 热力学定律
• 4.2 化学反应的 GIBBS 函数变
• 4.3 热力学分析
• 4.3.1 吸收反应 Gibbs 函数变的计算
• 4.3.2 平衡系数的计算
• 4.4 小结
• 第五章 影响吸收效率的工艺条件研究
• 5.1 反应机理
• 5.1.1 石灰石脱硫主要化学反应
• 5.1.2 尿素脱氮机理
• 5.2 尿素的物理化学性质
• 5.3 尿素对吸收剂溶解特性的影响
• 5.4 模拟烟气中氮氧化物的氧化度的检测
• 5.4.1 氧化度的定义
• 5.4.2 检测方法
• 5.4.3 模拟烟气中氮氧化物的检测
• 5.5 试验步骤与测试方法
• 5.5.1 试验方法
• 5.5.2 操作条件
• 5.5.3 测试分析方法
• 5.6 结果与讨论
• x脱除率的影响'>5.6.1 吸收剂pH 值对NO_x脱除率的影响
• x脱除率的影响'>5.6.2 吸收反应温度对NO_x脱除率的影响
• x脱除率的影响'>5.6.3 反应器有效高度对NO_x脱除率的影响
• x的氧化度对 NO_x脱除率的影响'>5.6.4 烟气中NO_x的氧化度对 NO_x脱除率的影响
• x脱除率的影响'>5.6.5 添加剂投加量对NO_x脱除率的影响
• 2的性能试验'>5.6.6 添加尿素后石灰石浆液吸收SO₂的性能试验
• 5.7 小结
• 第六章 脱氮添加剂在简易湿法脱硫中试装置上的试验研究
• 6.1 试验装置
• 6.1.1 烟气发生系统
• 6.1.2 吸收塔
• 6.1.3 水雾化喷嘴
• 6.1.4 浆液制备系统
• 6.1.5 浆液循环系统
• 6.1.6 测量控制系统
• 6.2 试验步骤和方法
• 6.3 测试项目和方法
• 6.4 试验工况
• 6.5 试验结果与分析
• 6.5.1 吸收剂浆液pH 值对脱硫脱氮效率的影响
• 6.5.2 吸收剂浆液液气比对脱硫脱氮率的影响
• 6.5.3 气液接触方式对脱硫脱氮率的影响
• 6.5.4 原烟气有害气体进口浓度对脱除率的影响
• 6.5.5 n（尿素）/n（氮氧化物）对脱氮率的影响
• 6.5.6 Ca/S 对脱硫脱氮率的影响
• 6.5.7 尿素浓度的变化对原有系统脱硫率的影响
• 6.5.8 石灰石浆液脱氮效率的试验
• 6.6 试验结论
• 第七章 吸收反应副产物处理研究
• 7.1 副产物石膏中主要成分的测定方法
• 5O₄·2H₂O 含量的测定方法'>7.1.1 石膏中Ca₅O₄·2H₂O 含量的测定方法
• 3含量的测定方法'>7.1.2 石膏中CaCO₃含量的测定方法
• 5O₃·0.5H₂O 含量的测定方法'>7.1.3 石膏中Ca₅O₃·0.5H₂O 含量的测定方法
• 7.2 可能反应的分析
• 2的吸收过程'>7.2.1 SO₂的吸收过程
• x的吸收过程'>7.2.2 NO_x的吸收过程
• 2与尿素的反应过程'>7.2.3 SO₂与尿素的反应过程
• x溶于水的反应过程'>7.2.4 NO_x溶于水的反应过程
• 7.2.5 亚硫酸钙的氧化
• 7.3 试验方法
• 7.4 亚硫酸钙转化率的计算公式
• 7.5 脱硫脱氮一体化工艺的废液分析
• 7.6 结果与讨论
• 7.6.1 曝气时间对亚硫酸钙浓度的影响
• 7.6.2 曝气量对亚硫酸钙浓度的影响
• 7.7 小结
• 第八章 脱硫脱氮反应机理及动力学模型研究
• 8.1 已有研究进展简介
• 8.2 湿法烟气脱硫脱氮过程
• 8.2.1 脱硫过程
• 8.2.2 脱氮过程
• 8.3 吸收机理—双膜理论
• 8.3.1 气相分传质速率方程
• 8.3.2 液相分传质速率方程
• 8.3.3 总传质速率方程
• 8.4 模型的基本假设
• 8.5 脱硫反应模型的建立
• 2气体向液膜表面的传质速率'>8.5.1 SO₂气体向液膜表面的传质速率
• 2总传质'>8.5.2 SO₂总传质
• 8.5.3 参数的确定
• 8.6 脱氮反应模型的建立
• x气体向液膜表面的传质通量'>8.6.1 NO_x气体向液膜表面的传质通量
• x总传质'>8.6.2 NO_x总传质
• 8.6.3 参数的确定
• 8.7 小结
• 第九章 脱硫脱氮一体化工艺设计与技术经济分析
• 9.1 脱氮工艺流程设想
• 9.2 国外常用技术的经济技术指标
• 9.3 石灰石浆液添加尿素同时脱硫脱氮工艺的经济技术指标
• 9.4 环境效益
• 9.5 小结
• 第十章 结论和建议
• 参考文献
• 作者简介
• 致谢