燃煤烟气脱硫脱硝一体化技术研究 李平 （山西大同市煤矿设计研究所山西大同０３７０４４） ２．２氧化剂和添加剂流量对脱硫脱硝效率的影响 在上述研究的基础上，使用３５％以上的氧化剂做试验，计量泵 通过与附加的氧化剂的逆流注入测试，做两组测试，以验证流量对 测试的影响，通过流量测量泵对氧化剂流量和添加剂流量进行调 整，尝试不同的流速，研究脱硫脱硝的效果与氧化剂添加剂量之间 的关系［３１。测试作为第一组如下：试验条件下，开始与氧化剂流量 ０．４ｍ３／ｈ调节试验，实验开始２０分钟后打开添加剂泵，调节测试 ０．４ｍ３／ｈ的流量，从第５５分钟开始，实验的氧化剂流量调节为 ０．６ｍ３／ｈ，３３５分钟后停止氧化剂和添加剂的添加试验，在试验中氧 ｌ概述 化剂流的开始调整为０．６ｍ３／ｈ结束时，脱硝效率提高了约１０％，在 煤炭作为一次能源，是世界上最重要的能源来源，在我国也有 第三处５４分钟时脱硝效率开始加快增加，测试结束前硝化测试效 着重要的作用，随着工业的发展，燃煤将在以后很长一段时间内不 率保持较高水平，停止实验后脱硝率降低到实验前水平。 可取代，煤炭资源发展和利用是不可避免的，它仍然是对环境造成 ３脱硫脱硝一体化技术和应用 严重的污染ｌｌｌ。二氧化硫和氮氧化物是空气最主要的两种污染物， 煤炭燃烧排放烟气中的ＳＯ 和ＮＯ 是空气污染物的重要来源， 也是酸雨产生的主要因素，因此 『：生能、低成本的脱硫脱硝催化剂 这两种污染物造成生态环境严重破坏。近年来，由于越来越高的环保 和新工艺新设备的研究开发将具有巨大的社会和经济效益。 要求，加大了更多燃煤锅炉对二氧化硫和氮氧化物的控制。如果使用 ２烟气脱硫脱硝一体化技术研究 的是脱硫和脱硝两套设备，不仅占地面积大，而且前期投资费用高， 后期运行费用也很高，如果采用集成脱硫脱硝工艺，设备结构紧凑， 为了实现脱硫脱硝一体化进程，制定自主知识产权的节约能 投资和运行成本低，脱硫脱硝效率高。脱硫脱硝一体化融合技术通过 源、成本低、自主型脱硫脱硝同步集成技术，实现在一套设备上同 去除机理可分为两大类：联合脱硫脱硝（ｃｏｍ一结合二氧化硫／脱除 时脱硫脱硝，在实验的基础上进行参数优化 。 ＮＯ ）技术和同步脱硫脱硝（Ｓ０２／ＮＯ 同步去除）技术。联合脱硫脱硝技 ２．１实验装置及流程 术是指脱硫与脱硝技术的融合形成的一种一体化技术。 ２．１．１实验药剂的配制 表１脱硫脱硝一体化技术对比 氧化剂的配制：选取主要成分为双氧水的氧化剂，配制质量 工艺 添加荆 脱硫率％ 脱硝率％ 副产物 技术评价 原理 浓度为４５％的氧化剂；添加剂的配制：添加罐中注入一定量的水 喷头易堵塞鲒 用石灰浆与尿素溶液灌合后于１０００摄氏度 囊浆尿素 硫鲮钙 垢脱硫脱硝效 条件 喷＾炉艟．氰氧化物与尿亲生成＝氧 和ＣＯ（ＮＨ２） ，通过添加罐搅拌器搅拌使ＣＯ（ＮＨ２） 溶解，根据需要 率小高成本低 化碳和水燕气，同时＿氧化硫 氧化钙生成 配制３种不同浓度的添加剂。 固体硫酸钙 投资与运行费 时子氯氧化蜘：ｓｃＲ对于■氧化硫｛催化氧 ２．１．２反应原理 ＳＮＯｘ 空气氨气 硫酸 用较高ｌ脱硫脱 化生成三氧化硫，三氧化硫与水生成硫酸 硝触率高 实验中，将双氧水氧化剂逆流喷射到烟道中，从而把烟气中一 液奋一 无＝执污染，亦 ＳＯ２和ＮＯｘ在吸收剂 吸附后，吸收剂在再 氧化氮氧化为高价态的二氧化氮，将烟气与含添加剂和石灰石浆 ＮＯＳＯｘ ＮａｃＯ３吼收剂 无废水排放的 生嚣内 元素硫可深加工为渣卷■氯化确 氧化硫 问题 的吸收剂混合，脱除ＮＯ ，主要反应式为（１．１）一（１．３）。 话性嵌脱 元寨硫 运行和操作费 珥性炭 或渡芯 用低，尢需水． 对ｒ氮氧化物能在烟气宙７１温度进行ＳＣＲ， ＮＯ＋Ｈ２０２‘ Ｎ０２＋Ｈ２Ｏ （１．１） 硫脱硝 对于＝氧化硫则吸附储化氧化 氧化 七一次污染 ２ＮＯ＋３Ｈ２Ｏ厂＋２ＨＮ０３＋２Ｈ２０ （１．２） 疏 次脱硫脱硝 ２ＮＯ２＋Ｈ２０ｒ＿＋２ＨＮ０３ （１．３） ３．１联合脱硫脱硝技术和应用 添加剂脱硝反应原理为： 联合脱硫脱硝技术是指单独脱硫和脱硝技术进行整合而形 ＮＯ＋ＮＯ２＋ＣＯ（ＮＨ２）２－－－－￣２Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２＋２Ｎ２ＮＯ２ （１．４） 成的一体化技术。据ＥＰＲＩ（美国电力研究院）统计，联合脱硫脱硝的 脱硫反应机理为： ＣａＣＯ３＋５０２＋０．５０２＋２Ｈ２Ｏ－－＊ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２ （１．５） 新技术约６０余种，其中被认为具有实际应用价值的一些技术已 实验流程及装置示意图如下所示： 经进行了１二业示范［４１。 ３．２同步脱硫脱硝技术和应用 ｛芯Ｈ 同步脱硫脱硝技术是指在反应过程烟气中的ｓ０ 和ＮＯ 脱 反 分 除技术的同步进行。烟气脱硫和脱氮的同步技术可分为两类：在 雾化 浆 Ｊ衄 鹤 ——．＿－ 燃烧和后燃烧过程的烟道气去除技术中同步去除技术，其中燃烧 ｒ 塔 器 后脱硝的废气是未来大规模工业生产应用的焦点。 黼王｛、水 ＿ ３．３活性炭脱硫脱硝技术 活性炭脱硫和脱氮工艺类似于活性炭流化床的吸附塔设备 图１脱硝工艺示意图 （下转第４６页） 《资源节约与环保》２０１ ３年第１２期 ５系统经济和社会效益分析 ５．１经济效益分析 天津国电津能热电有限公司２台３３０ＭＷ机组在实施火电机 组循环冷却水节能自动控制后，＃ｌ机组年可节电３７６．１６万ｋＷ． ｈ，机组平均供电煤耗按照３４０ ｇ，ｋＷ．ｈ计算，折合节省标煤量 １２７９吨／年，机组年运行小时数按照６０００小时计算，机组供电煤 耗可降低０．６４６ｇ／ｋＷ．ｈ；＃２机组年可节电３５６．２１万ｋＷ．ｈ，折合节 省标煤量１２１ １吨／年，机组供电煤耗可降低０．６１２ｇ／ｋＷ．ｈ。 天津国电津能热电有限公司２台３３０ＭＷ机组年可节电７３Ｚ３７万 参考文献 ｋＷＪａ，年节省 量２４９０吨／年，即可为国家节约资金１ ８６８万元。 ［１］黄新元，赵丽，安越里，常家星．火电厂单元制循环水系统离散优 ５．２社会效益分析 ２００４，１９（３）：３０２—３０５． 天津国电津能热电有限公司２台３３０ＭＷ机组在实施火电机 化模型及其应用 热能动力工程，２］刘哲，王松岭，王鹏．３００ＭＷ机组单元制循环水系统优化运行 组循环冷却水节能自动控制后，一年可为天津地区可减少ＣＯ：排 【ｌＪ１．汽轮机技术，２０１０，１２：４７５—４７７． 放６４８６吨，粉尘排放量减少３．６８吨（其中：原煤（含Ｃａｒ ４８％，含 ３】闫桂焕，顾昌．变频调速技术在电厂循环水系统优化运行中的 Ｓａｒ １％，含Ａａｒ ２２％）热值按照４７００ ｋＣａｌ／ｋｇ计算，电厂按飞灰占 ［研究与节能分析［Ｊ】．节能，２００３，１０：１２—１４． ９０％，电除尘器效率９９．５％计算）。 本文以天津国电津能热电有限公司２台３３０ＭＷ机组为例， 介绍了循环冷却水节能自动控制系统。 ６．１本系统是建立在机组实时运行清洁系数的基础上，不受凝汽器 脏污程度和机组真空严密性的要求，适用于全年所有季节工况； ６．２本系统结合机组ＤＣＳ系统完成计算控制模块的编制和组 态，保持机组在“最佳真空”状态下运行的同时，实现对循环冷 却水系统的节能自动控制，并适用于多机循环水系统并联运 行工况。 ６．３本系统适用于３００ＭＷ及以上容量等级火力发电水冷机组，特别是 天津、河北、河南等环境温度变化较为明显地区，节能效果更加显著。 ６结论 （上接第３９页） 作者简介 张宇（１９７９一），男，高级工程师，研究方向为火力发电厂节能技术。 瓦斯巷，可大幅提高Ｙ型通风方式的通风能力和稀释排除瓦斯的 能力。回风顺槽和沿空回风巷允许瓦斯浓度不一致时，可推导出 如下配风量计算公式： ＝ｑ（１＋Ｋ２）（ａ＋ｂＫ３）Ｋｌ／Ｃ１ （９） Ｑ严［６９（１一Ｋ３） 广ｑ（ —Ｃ３］／Ｃｚ （１０） Ｑ＝ ＋ （１１） 式中、分别为工作面、沿空回风巷瓦斯允许浓度，其余符号同前。 公式（５）至公式（１１）只有在采空区瓦斯涌出比较大时才有意 义。否则公式（６）、公式（８）、公式（１０）式为负值。从通风角度讲，当 采空区瓦斯涌出量很小时，使用Ｙ型通风方式就没有意义。 ３数学模型在１６中Ｏ４综采面的运用 ３．１工作面概况 在“吸附一解吸平衡”被打破后涌出后直接涌人工作面风流中；一 部分来源于采空区，采空区的瓦斯源一方面是遗留残煤，另一方 面则来源于与回采煤层相近的煤层，即６ ．煤、６Ｔ煤和７煤。 ３．２参数设计 按照２．２．１所述，已知回采工作面平均有效断面＝１３ｍ ，工作 面绝对瓦斯涌出量＝３８．９ｍ３／ｍｉｎ，工作面风速＝３．５ｒｎ／ｓ，工作面最多 人数为２５人，计算出的风量Ｑ分别为４６６８ｍ３／ｍｉｎ、２０１６ｍ３／ｍｉｎ、 １００ｍ。／ｍｉｎ，按照风速验算，１９５ｍ３／ｍｉｎ＜Ｑ＜３１２０ｍ３／ｍｉｎ，确定综采 工作面需风量为３０００ｍ３／ｍｉｎ，即主进风配风量为３０００ｍ３／ｍｉｎ。 该工作面采用专用排瓦斯巷，故采用式（９）、（１０）计算副进风 巷进风量，取Ｃ１＝１％， ：１．５％，令 ｌ：１．２，Ｋ２＝０．２， ３＝０．２，ａ＝４０％， ｂ＝６０％，得出＠＝１３１４ｍ３／ｍｉｎ。则总配风量，配风比。 某矿选择１６ ０４综采工作面轨道顺槽作为沿空留巷的工业试 验巷道，留巷成功后作为ｌ６ ０６工作面的运输Ｊ ｆ计曹。ｌ６ ０４综采工 作面所采煤层上方为６ Ｅ煤，平均层间距为２．７２ｍ；下方为６ 煤和７ 煤，６ 煤与６＿Ｆ煤、６＿Ｆ煤与７煤的平均层间距分别为３．３３ｍ、１ １．３１ｍ。 运顺和 ＿均沿６中煤层顶板掘进，矩形断面（４３ｍ ｘ２．８ｍ），巷旁支 护采用ｊ坷 直墙，墙ｃ４ 蔻度１３ｍ，高剧铡 ：际采高为１Ｂ～２８ｒｎｏ通风 系统．为运顺 、轨．『Ｉ厕 砜，轨Ｊｌ回芪抽巷回风，回采工作葙 口图１所示。 １ ６０ ４顺巷 ４结语 采场节能调风方式、通风形式等均可调节瓦斯运移，方法灵活多 样。Ｙ型通风方式主要机理是调节采场边界风压值即通风风流流量 ；ｋ／Ｊ，、方向、位置，以此达到控制采场风流和瓦斯浓度的目的，主进风 巷的作用是为工作面通风并稀释工作面涌出瓦斯，副进风巷的作用 是排除工作面上隅角瓦斯，可以 参考文献 【１］李全贵，翟成，等－１氐透气性煤层水力压裂增透技术应用 煤炭 工程，２０１２（１）． ［２］黄伯轩 场通风与防火［Ｍ］．１．北京：煤炭工业出版社，１９９２（７）： １７４－１８５． 三 三 。１ １ ６０４￣［３］程远平．高沼气综采工作面Ｙ型通风方式主副配风比的探讨 『Ｊ】．煤矿安全，１９９０￣）． 图１工作面布置示意图 ｆ４】张国枢．通风安全学［Ｍ］．徐州：中国矿业大学出版社，２０１１． 分析１６ ０４工作面所处位置及地质条件可知，工作面瓦斯 ［５］国家安全生产监督管理总局．煤矿通风能力核定办法（试行） 主要由两部分组成：一部分是工作面煤壁及采落煤块所含瓦斯， ｆＭ】．北京：煤炭工业出版社，２００５． ＝＝———一，一一 一 ＝＝± ｊＩ＝＝—■ 喜三三互三 ＿＝＿： ｛ Ｉ耍皇 （上接第４２页） 的主吸附器，烟道气被氧化成ＳＯ：和ｓ０，溶解在水中，以产生硫酸气 溶胶，同时被活性炭吸附，吸附塔中的喷雾氨被吸附在活性炭上，以 实现脱硝的目标，ＮＯ 催化还原为Ｎ 。ＳＯ：被吸附于活胜炭上，浯ｌ’生炭 可以加热再生，吸附剂被加热ｓ０：气体与反应器反应硫被回收，潘『生 炭再生后可重复使用。这种方法的脱硫率为９５％，脱硝率从５ｏ％Ｎ ８０％，因为脱硫后产生的资源可以被有效地利用，同时同步脱硫和脱 氮减少烟气污染，这种方法具有很好的商业前景。 参考文献 ［２］张虎等．燃煤烟气同时脱硫脱硝机理概述叭环境科学与技术 ２００６，２９（７）：１０３—１０５． 『３王振宇．燃煤电厂的除尘脱硫脱硝技术３］［ＪＪ．环境保护科学， ２００５，３１ｆ总１２７）：４—６，１３． ［１］王文选等．火电厂脱硝技术综述【Ｊ１．电力设备，２００６，７（８）：１—５． 黄少鹗．美国治理燃煤电厂氮氧化物排放的技术措施［Ｊ］．电力 环境保护，１９９９，１５￣）：３４—３７，４８． 作者简介 李平（１９７５一）女，山西大同人，本科，汉族，工程师，主要从事 环境保护工作。 《资源节约与环保》２０１３年第１２期
