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火電廠煙氣脫硫脫硝監(jiān)測(cè)分析
工業(yè)的不斷發(fā)展雖然促進(jìn)了我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，但是也造成了較為嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。這些環(huán)境問(wèn)題的出現(xiàn)，給人類(lèi)社會(huì)的環(huán)境造成了巨大的危害，嚴(yán)重影響了人類(lèi)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，對(duì)人們的身體健康造成了嚴(yán)重的威脅。造成這些環(huán)境問(wèn)題的主要原因是由于硫化物和氮化物的大量排放，火力發(fā)電廠在進(jìn)行生產(chǎn)的過(guò)程中，排放的煙氣中都存在大量的硫化物和氮化物，因此，在火力發(fā)電廠中進(jìn)行煙氣脫硫脫硝技術(shù)的研究是至關(guān)重要的。
1 火電廠煙氣脫硝技術(shù)分析
火電廠煙氣脫硝技術(shù)主要是控制燃燒后煙氣的成分，將NOx轉(zhuǎn)化為無(wú)毒、無(wú)害的N2。目前，SCR是火電廠煙氣脫硝中的主要技術(shù)，利用催化還原的原理，應(yīng)用在火電廠爐后位置，屬于一類(lèi)清潔的脫硝技術(shù)。
1.1 選擇性催化還原
火電廠內(nèi)煙氣排放中的氮氧化物達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)后才能排放到空氣中，傳統(tǒng)低氮技術(shù)存在一定的局限性，無(wú)法達(dá)到煙氣凈化的標(biāo)準(zhǔn)，為降低NOx的含量，推行煙氣脫硝技術(shù)。煙氣脫硝技術(shù)中的選型性催化還原，即SCR，需要在催化劑的條件下完成脫硝，常用的催化劑有：CO、NH3，主動(dòng)還原火電廠煙氣排放中的NOx，促使其轉(zhuǎn)化成水和N2，保持300℃～450℃的高溫環(huán)境，確保SCR脫硝的效率。例如：NH3-SCR，是以NH3為還原劑的煙氣脫硝技術(shù)，其在脫硝還原中的原理依據(jù)是：4NH3+4NO+3O2→4N2+6H2O，整個(gè)氧化還原的系統(tǒng)內(nèi)，需要遵循氧化還原的反應(yīng)依據(jù)，所以該技術(shù)需要穩(wěn)定的反應(yīng)條件。
1.2 低溫SCR
低溫SCR也是煙氣脫硝技術(shù)的一種，此類(lèi)脫硝工藝需要按照SCR的反應(yīng)原理，促使化學(xué)反應(yīng)中的催化劑能夠適應(yīng)在低溫環(huán)境中，溫度范圍是120℃～300℃。低溫SCR技術(shù)對(duì)火電廠煙氣中的NOx，具有選擇性還原的優(yōu)勢(shì)，與普通SCR相比，表現(xiàn)出很大的優(yōu)勢(shì)。低溫SCR技術(shù)主要受三方面的影響：（1）低溫環(huán)境下催化劑的活性表現(xiàn)，催化劑反饋出的狀態(tài)；（2）低溫SCR技術(shù)在火電廠煙氣排放中的應(yīng)用，是否受到外界環(huán)境的影響，特別是脫硝環(huán)境中的NH4NO3、（NH4）2SO4等物質(zhì)，以免降低煙氣脫硝的效果；（3）低溫狀態(tài)下，煙氣脫硝、環(huán)境中潛在的水蒸氣是否影響低溫SCR的反應(yīng)。
2 火電廠煙氣脫硫技術(shù)分類(lèi)
2015年《中國(guó)環(huán)境狀況公報(bào)》顯示SO2年排放量達(dá)1859.1萬(wàn)噸，其中火電廠燃煤SO2占據(jù)了相當(dāng)比重，火電廠脫硫成為降低SO2排放量的重要途徑。
2.1 干法脫硫
干法脫硫產(chǎn)生干粉狀產(chǎn)物，無(wú)需考慮設(shè)備腐蝕、結(jié)垢、結(jié)露等問(wèn)題，同時(shí)也不會(huì)產(chǎn)生廢水。干法煙氣脫硫的設(shè)備簡(jiǎn)單，不論是投資費(fèi)用還是運(yùn)行費(fèi)用，成本都較低，但其脫硫效率較低，副產(chǎn)物附加值低。常用干法煙氣脫硫方法有：電子射線輻射法、填充電暈法、煙氣循環(huán)流化床技術(shù)、爐內(nèi)噴鈣循環(huán)流化床技術(shù)等。
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2.2 半干法脫硫
半干法應(yīng)用較為局限，在國(guó)內(nèi)外僅有少數(shù)成功應(yīng)用實(shí)例。這種方法投資運(yùn)行費(fèi)用低但脫硫效率也低。常用方法有噴霧干燥法、粉末-顆粒噴動(dòng)床技術(shù)、煙道噴射脫硫技術(shù)等。
2.3 濕法脫硫
濕法脫硫效率高，歷史悠久、工藝成熟，鈣硫比低，副產(chǎn)物的附加值高，適用性較強(qiáng)，尤其適用于大容量機(jī)組。但設(shè)備占地面積大，投資維護(hù)費(fèi)用高，尤其腐蝕問(wèn)題嚴(yán)重，副產(chǎn)物若不能很好處理可能產(chǎn)生二次污染。常用的濕法脫硫工藝有石灰石-石膏法、氨法、氧化鎂法等。
3 火電廠煙氣脫硫脫硝監(jiān)測(cè)分析
3.1 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基本構(gòu)成與分類(lèi)
火電廠煙氣脫硫脫硝監(jiān)測(cè)系統(tǒng)又被稱為CEMS，通常情況下由顆粒物檢測(cè)系統(tǒng)、氣態(tài)物污染系統(tǒng)、煙氣排放參數(shù)測(cè)量子系統(tǒng)組成，可以對(duì)煙氣顆粒物濃度、氣態(tài)物濃度污染物及煙氣溫度、煙氣流量、煙氣壓力、煙氣寒濕量等進(jìn)行測(cè)量。而依照測(cè)量取樣方式，煙氣脫硫脫硝監(jiān)測(cè)系統(tǒng)又可以采用直接抽取采樣和稀釋抽取采樣兩種方式，在我國(guó)由于相關(guān)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了煙氣污染物質(zhì)的排放濃度為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的干煙氣數(shù)值，也就是進(jìn)行干基測(cè)量，因此在火電廠進(jìn)行脫硫脫硝監(jiān)測(cè)時(shí)，主要是采用直接抽取采樣方式。為此在火電廠煙氣脫硫脫硝監(jiān)測(cè)系統(tǒng)常見(jiàn)的一種系統(tǒng)類(lèi)型就是干冷法直接采取系統(tǒng)，在干冷法直接采取系統(tǒng)中主要由探頭、樣氣處理系統(tǒng)及在線分析表構(gòu)成，系統(tǒng)使用過(guò)程中，使用探頭進(jìn)行取樣，通過(guò)電加熱管線將煙氣送至到煙氣處理系統(tǒng)之中，并通過(guò)冷凝泵、過(guò)濾裝置、濕度報(bào)警儀、流量計(jì)等，從而將冷卻至常溫的煙氣送到分析儀，并應(yīng)用脈沖反吹的方式，對(duì)探頭的堵塞情況做出預(yù)防，從而為系統(tǒng)正常運(yùn)行做出保障。
3.2 火電廠煙氣脫硫脫硝監(jiān)測(cè)分析
脫硫技術(shù)所使用的煙氣排放檢測(cè)系統(tǒng)也主要是對(duì)煙氣排放的SO2以及氧、煙塵和氮氧化物等進(jìn)行檢測(cè)。監(jiān)測(cè)煙氣脫硫裝置及FGD對(duì)進(jìn)口和出口的二氧化硫含量，進(jìn)行檢測(cè)，以此為基礎(chǔ)可以計(jì)算出脫硫的效率。經(jīng)過(guò)FGD脫硫的凈煙氣二氧化硫濃度已經(jīng)達(dá)到了50～200mg/Nm3，二氧化硫的濃度比較低，但是含水量卻比較高，監(jiān)測(cè)的難度比較大，對(duì)于含水煙氣比較高的可以采用多級(jí)除濕技術(shù)，比如選擇兩級(jí)的壓縮機(jī)制冷或者是電子制冷除濕。采用濕法的煙氣脫硫裝置脫硫率甚至可以達(dá)到99%，一般情況在為90%－95%。
而脫硝技術(shù)運(yùn)用的是SCR監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)的，SCR反應(yīng)器是處于鍋爐尾部，這個(gè)位置本身就是屬于高塵和高危階段，當(dāng)前SCR脫硝系統(tǒng)的有效率一般都達(dá)到了70%以上，而且在反應(yīng)器出口的位置，氮氧化合物的濃度需要控制100mg/Nm3。在對(duì)煙氣進(jìn)行脫硝過(guò)程中的氮氧化合物進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，一般會(huì)選擇直接抽取CEMS，這種檢測(cè)方法大的問(wèn)題就是需要應(yīng)對(duì)高溫和高濕度腐蝕等，會(huì)對(duì)取樣的探頭產(chǎn)生不利的影響，使探頭出現(xiàn)腐蝕的。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，主要方法是使用多級(jí)除濕或者是氣溶膠來(lái)進(jìn)行有效的過(guò)濾和除霧。另外檢測(cè)中遇到的問(wèn)題就是在反應(yīng)器的出口位置，NOX表現(xiàn)的不均勻，這就導(dǎo)致所檢測(cè)出來(lái)的結(jié)果并不準(zhǔn)確，造成這種現(xiàn)象產(chǎn)生的原因有：煙氣流暢呈現(xiàn)出不均勻的特點(diǎn)或者是系統(tǒng)的入口處氨不均勻等。解決方法如下：在SCR系統(tǒng)的入口處要增加導(dǎo)流板，這樣會(huì)是流場(chǎng)變得更加均勻，還可以對(duì)均勻性進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的測(cè)試實(shí)驗(yàn)，也可以進(jìn)行多點(diǎn)的采樣，然后把這些采集到的樣本放進(jìn)混合器混合均勻之后再進(jìn)行分析。