火电厂脱硝逃逸氨对脱硫系统及环境影响分析研

来源:admin日期:2020/08/07

摘要

通过由脱硝体系发作的逃逸氨对脱硫体系及环境发作的影响进行剖析和研讨,成果表明:在脱硫体系运转条件下和氨逃逸率均会影响排入大气的烟气中的氨含量和脱硫废水中的氨氮含量;特别是氨逃逸率对其影响最大。在正常操作条件下,当氨逃逸率超越0.85mg/Nm3,即在规范状态下1m3烟气中所含氨量超越0.85mg时,烟囱的排放处不满意恶臭气体排放规范;脱硫塔排出的废水中的氨含量超支,需通过处理后才干满意排放规范。因而氨逃逸使得脱硫体系排放的烟气会对环境发作影响。

导言

为了确保排放的烟气中NOx的含量契合国家排放规范,火电厂一般选用烟气脱硝工艺来操控。在烟气脱硝工艺中,一般选用具有杰出选择性,较高功率和稳定性的SCR脱硝工艺,行将NOx与复原剂发作氧化复原反响,然后转化为无害的N2和水。

实践的使用进程中,为保持较高的脱硝功率,参加的氨量超越了与NOx等摩尔反响的理论值,导致过量的氨未能反响且随烟气“逃出”脱硝反响器,这种现象被称为“氨逃逸”。

因为受粉尘、振荡以及工程中在线外表在丈量氨逃逸方面的误差,以及丈量环境的恶劣导致难以对氨逃逸量精确测定。当氨逃逸较高时,会导致运转本钱添加以及对锅炉烟气净化体系发作影响。逃逸的氨少部分以硫酸氢铵的方式沉积在空预器和被飞灰带走,大部分的进入脱硫体系,因而以逃逸氨对脱硫塔以及脱硫废水处理体系及环境是否会发作影响进行了剖析。

1火力发电厂锅炉尾部烟气典型工艺流程及氨逃逸量

脱硝反响器的逃逸氨会随烟气进入后续体系,会对后续空气预热器、除尘器、脱硫塔等设备和脱硫废水处理工艺发作不同程度的影响。规划规则氨逃逸率小于2.5mg/m3;但实践操作运转中,过量喷氨导致氨的逃逸率增大。研讨以1000MW机组的烟气数据为根底,对不同的氨逃逸率和脱硫体系的操作条件对环境的影响进行了剖析。不计入烟气中部分逃逸氨沉积在预热器和飞灰对其吸附的影响。进入脱硫体系的烟气的数据见表1。

表11000MW机组烟气数据

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2石灰石湿法脱硫工艺简介

石灰石-石膏湿法因适用煤种广,脱硫功率高,体系运转牢靠,是现阶段有用的烟气脱硫工艺。其如图1所示。从图1能够看出,进入吸收塔的氨首要来自原烟气和工艺水。

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图1脱硫体系氨平衡

3脱硫塔体系氨平衡剖析核算

进入脱硫塔中的氨:烟气带入的逃逸氨和工艺水带入;其间逃逸氨量以氨逃逸浓度计,即烟气在规范状态下1m3中所含氨的毫克量,单位为mg/Nm3。因为脱硫塔的吸收液大部分在塔内循环,因而进入脱硫塔体系的氨在脱硫体系内构成氨平衡散布体系。

进入脱硫体系的物质有:烟气、氧化空气、工艺水和石灰石浆液,其数据见表2和表3。出脱硫体系的物料有脱硫后的烟气、脱硫废水和石膏。

表2福建石狮热电厂的脱硫体系的进料状况

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表3脱硫体系气相中各组

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进入脱硫塔体系的工艺水,某些项目会选用城市中水回用水和凝结水精处理氨化运转下的处理排放水;回用水的水质规范要契合再生水利用于工业水规范,其操控氨含量为≤10mg/L;而凝结水精处理出水的pH值为9.0~9.5,pH值随氨含量改变,其氨质量浓度为≤3mg/L。因而进入脱硫体系的工艺水的氨质量浓度可取最大规划值10mg/L。

3.1脱硫体系的各物料平衡

先树立收支脱硫体系的各物料的平衡:

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以式为根底,树立烟气的物料平衡:

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式中:m为入体系物质;m为出体系物质;m为耗费物质;m为发作物质;EG为烟气;AIR为空气;GAS为脱硫后的气体。

该体系的吸收反响进程:

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依据以上反响方程式得反响平衡方程:

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设定脱硫塔脱硫功率为95%,则依据以上平衡,得到出脱硫体系干烟气中CO2、N2和O2及SO2的含量,其成果见表4。

表4出塔干烟气各物质含量

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3.2氨吸收平衡

依据氨的吸收其吸收进程的平衡方程如下:

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依据以上方程树立氨吸收的物料平衡联系:

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式中:nNH3为烟气带入的氨量,mol/h;nNH3为工艺水带入的氨量,mol/h;P0为操作压力,101325Pa;Kr为氨与氢离子反响平衡常数;V为排出体系的液体体积,m3;H’NH3为氨的亨利系数;cNH3·H2O为液相中游离氨的浓度,mol/L;Pw为水蒸气分压,Pa。

脱硫体系出口烟气为饱满烟气,其Pw=Ps,Ps为水的饱满蒸气压。

氨的物料平衡联系能够看出,氨在气液相的散布,不只与温度、压力、吸收液pH值有关,还与外排的脱硫废水量有关。

3.3各要素对氨平衡的影响

在脱硫体系中,对SO2的吸收发作影响的要素有:pH值、温度,CaCO3的含量等;pH值=4时,对SO2吸收受按捺,当pH值=6时,二氧化硫吸收作用最佳,最佳的运转pH值为5.5左右。惯例脱硫体系的操作条件为:pH值=5.5~6.0,温度为50~色9955℃;依照正常操作条件下,由物料平衡核算废水排放量为10m3/h。氨逃逸为1~4mg/Nm3也对氨平衡发作影响,因而脱硫体系的操作条件和氨逃逸率对氨平衡进行正交剖析。其正交表见表5。

表5要素及水平

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依据表5所列的条件联系为各影响要素在脱硫体系正常操作条件下的不同取值。通过在不同要素条件下的组合剖析得到其影响成果,见表6。

依据剖析成果由表6中看出,脱硫体系正常操作条件下,氨逃逸对出脱硫塔的氨量影响最大,然后决议了烟气中的氨含量以及脱硫废水中的氨含量。在必定氨逃逸条件下,脱硫体系的pH值越低,则很多逃逸的氨进入到液相中;由脱硫废水排出。脱硫废水排放量增大有利于氨吸收,但其影响没有氨逃逸和pH值大。

较低的pH值不利于SO2的吸收,但氨氮会以离子态的方式进入到液相;而高pH值有利于SO2的吸收,但从烟囱排出的逃逸的氨量会增大。运转温度为50~55℃,在该温度范围内对其影响很低。

表6氨平衡影响要素剖析表

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4氨逃逸对环境的影响

通过对以上剖析可知,逃逸的氨由脱硫体系通过烟气和废水排出,对环境发作影响。因而依据氨的物料平衡方程,在脱硫塔正常操作状况下,脱硫废水排放量为10m3/h,洗刷石膏带走的氨可疏忽,剖析不同的逃逸氨对环境的影响程度。

氨的吸收可知,低温文低pH值有利于氨的吸收,高温文高pH值不利于氨吸收。依据脱硫塔操作条件,即考虑在50℃、pH值=5.5和在55℃、pH值=6.0的2种状况下氨的逃逸率对环境的影响;其成果见图2。

《恶臭污染物排放规范—征求意见稿》中依据烟囱高度的不同,最高答应排放量有不同的限值:电厂的烟囱高度均超越30m,对应的氨的最高排放量不超越3.5kg/h,典型的2台1000MW机组共用1根烟囱,单个脱硫塔的出口烟气中氨最高排放量不该超越1.75kg/h。

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图2氨逃逸率对大气环境的影响

由图2能够看出,在50℃、pH值=5.5最利于氨吸收条件和55℃、pH值=6.0最不利于氨吸收条件的状况下,均跟着氨逃率的增大,脱硫塔排放进入大气的氨量增大。氨逃逸率必守时,最利于氨吸收的条件下排入大气的氨比最不利于吸收条件下排入大气的氨少。脱硫塔正常操作条件下,当氨逃率必守时,其排入到大气的氨量在这个2条线之间;当氨逃逸率超越0.85mg/Nm3后,不能满意恶臭气体排放规范。

依据氨平衡,氨逃率增大,其排放的脱硫废水的氨含量相同增大;超越排放规范15mg/L,需求通过处理后才干排放。

因而削减对环境的影响,需求在脱硝进程中严厉的操控氨逃逸。

5定论

逃逸氨通过正常运转条件下的脱硫体系后,对逃逸氨气液相平衡散布的影响要素及程度:氨逃逸率 pH值 脱硫废水的排放量 温度。

氨逃逸率必定状况下,温度和pH值的升高,会导致脱硫体系排出烟气的氨含量增大。

氨逃逸率增大,排入大气的氨量和脱硫废水的氨含量均添加;当典型的2台1000MW机组共用一根烟囱的状况下,氨逃逸率超越0.85mg/Nm3后,烟囱排放处不满意恶臭气体排放规范。


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