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尿素九五至尊vi手机版:scr烟气脱硝改造技术及催化剂再生环境污染问题
编辑:九五至尊vi手机版  来源:九五至尊游戏平台手机版   发布时间:2017-11-25

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“十二五”以来.随着达标排放、总量控制以及工程限期治理等多重政策性要求陆续出台。与此同时.虽然当前燃煤机组烟气脱硝有低氮燃烧与SCR、SNCR及SNCR/SCR联用烟气脱硝等多种技术可选。但在实际工程应用中.受排放标准与脱硝效率限制.绝大部分机组均需采用SCR烟气脱硝技术。

据国家环保部2013年统计数据.国内在役脱硝机组共计548台2.26亿kW.其中SCR脱硝机组共计434台2.15亿kW.但距相关政策要求的脱硝装配率仍有较大差距。从2013年起.全国火电机组烟气脱硝改造已进入集中投运期。

在上述背景下.国内当前燃煤电厂烟气脱硝改造工程及主要设备或材料市场呈现出鱼龙混杂、良莠不齐的局势.部分改造已投运工程已经显现出在工程设计或建设中隐藏的问题.导致未能充分发挥设计的减排能力与环保效益.甚至对机组安全稳定运行产生不利影响。

催化剂是整个SCR脱硝系统的核心和关键.其成分、结构、活性等相关参数直接影响脱硝装置脱硝效率及运行状况。催化剂的设计和选择应综合考虑燃煤特性、烟气条件、组分及性能目标来确定,并且综合考虑烟气特性、飞灰特性、灰分含量、反应器型式、脱硝效率、氨逃逸浓度、SOJSO,转化率、压降以及使用寿命等条件。

目前商用的脱硝催化剂类型有平板式催化剂、蜂窝式催化剂和波纹板式催化剂3种类型。其中波纹板式催化剂由于自身结构和制备工艺的局限性,一般适用于烟尘浓度较低的场合(≤10g/m,),在国内的应用相对较少。对于常规SCR烟气脱硝工程.常采用平板式或蜂窝式催化剂,当烟尘浓度小于30g/m3时宜优先选用蜂窝式催化剂.当烟尘浓度大于40∥m,时宜优先选用平板式催化剂。

值得注意的是.在反应器截面、高度与催化剂支撑梁的设计中应按蜂窝/平板通用进行设计.并应充分考虑不同型式催化剂的重量对SCR装置钢结构的影响.以满足后续对催化剂型式进行更换的需求。催化剂选型时体积量的确定是基于达到性能要求的基本体积量再考虑燃料特性、SCR运行工况、催化剂堵塞等裕量后的值。尤其对于高砷(钾、钠)、高钙、高温或其他对性能指标(如so#SO,转化率、NH,逃逸浓度)有特殊要求的项目应在催化剂体积量与配方方面进行特殊考虑。

通过分析已投运脱硝机组催化剂运行状况可见.机械强度已成为脱硝系统安全稳定运行及后续催化剂再生的关键影响因素。催化剂的机械强度变化主要由催化剂的生产条件如配方、选型、工艺控制以及运行中的烟气条件如流场、飞灰浓度等决定。

对于高灰项目.建议在防止催化剂磨损方面进行特殊考虑.蜂窝式催化剂与板式催化剂在设计时迎风流速分别按照4.4-4.6m/s与5.2~5.3m/s取值.催化剂通道烟气流速均应控制在6~7m/s以内,此外可适当提高催化剂壁厚(蜂窝)或板厚(平板),适当延长蜂窝催化剂前端硬化长度(不小于20mm)。

需要指出的是,在高烟尘浓度运行条件下.如果催化剂内壁过薄.即使采用顶端硬化措施.催化剂的内部孔通道仍有可能由于过度磨损而断裂。虽然壁厚的增加会带来初投资增加、反应器烟气阻力增加、SO,/SO,转化率增加等一系列问题.但也可以在很大程度上增加催化剂的机械寿命与再生能力.因此在设计壁厚时应进行综合考虑。

废烟气脱硝催化剂再生不仅能提升火电厂脱硝装置对脱硝催化剂的循环综合利用效率,而且有利于煤火电厂脱硝装置在运行投入费用上的降低。基于“提高综合利用效率”与“降低运行费用”两大原则,再生已经成为国内外对失效催化剂进行处理的首选方式。[1]但在废烟气脱硝催化剂再生过程中,我国当前再生方式还停留在现场再生阶段,而该种再生方式下容易导致多种环境污染问题,给我国环境带来了较大隐患。随着社会不断发展,人们环境保护意识不断提高,环境保护问题成为我国社会焦点之一。如何防治废烟气脱硝催化剂再生过程中所带来的环境污染问题,也成为我国废烟气脱硝催化剂再生当前研究重要课题。

一、废烟气脱硝催化剂再生给环境带来的问题

对废烟气脱硝催化剂进行再生处理,能够使其活性实现恢复或进一步提高,得以继续循环使用。当前,对于废烟气脱硝催化剂的再生处理方式当前主要有现场再生与工厂化再生两种。我国在烟气脱硝工程方面的发展还处于起步阶段,尚未出现大量废脱硝催化剂,受制于再生能力不足等原因,多对现场再生方式加以采用。[2]

但该类再生方式会给环境带来很大隐患,欧洲与美国电厂在初期发展阶段也曾采取现场再生方式对废烟气脱硝催化剂实施再生处理,但从2005年后美国电厂均不再对这种再生方式加以应用,美国环境管理部门与电厂均认为在废烟气脱硝催化剂再生过程中采取现场再生方式具有较大危险,容易导致现场环境与水质污染等问题。而在整个现场再生工作区域对帐篷看护等措施加以采取,又会极大地增加现场施工成本。

在现场再生过程中,产生污染物的环节除预处理、清洗及酸洗外,还包括干燥或煅烧以及废水处理与废气治理等。在预处理过程中会导致大量粉尘产生;在清洗与酸洗过程中会导致大量清洗废水、废渣;在隧道窑中会导致大气污染物的产生;在失活的催化剂中包含大量砷、钒及钼、钨等对环境有害重金属;且在废水处理过程中还会导致污泥产生,在废气治理过程中会导致粉尘产生。加之现场再生方式下未对无害化处理设备与系统进行配备,很容易使电厂周边环境与水质因废烟气脱硝催化剂再生带来二次污染,给工厂作业人员带来健康风险,必须针对各类污染物实施针对性治理。[3]

在影响我国环境空气质量的因素中,氮氧化物已成为关键因素之一。为使氮氧化物给大气造成的污染得到有效控制,我国环保部于2011年对新《火电厂大气污染物排放标准》进行发布,针对我国燃煤火电厂在脱硝改造方面提出了新的要求与标准。

二、废烟气脱硝催化剂再生防治环境污染对策

针对废烟气脱硝催化剂再生给环境带来的问题,在防治这一问题的过程中应根据其产污环节和产生的污染物逐一加以治理。

(一)废水防治

对于废烟气脱硝催化剂再生来说,其再生过程中涉及的排水管道应遵循雨污分流与清污分流及污污分流原则。与此同时,其再生过程中所产生的带有砷、钒等元素的生产性废水应全部收集,将该类废水置于独立废水处理系统。

如需对废水进行排放,经处理后的废水在总铅、总汞及总铍、总砷和总铬等污染物方面应与我国《污水综合排放标准》中所规定的相关要求相符,在含总钒废水排放上,需与《钒工业污染物排放标准》中相应标准相符。对于酸洗废水与浸取液,需经过专人于厂内实施无害化处理后才能放入废水处理设施,将其与清洗废水混合处理,或将其委托给有资质企业单位,由这些企业单位对其实施无害化处置。

再生过程中,还应对相关处理工艺设施进行配备,对整个工厂区域内产生的初期雨水进行收集和处理,同时应加强收集和处理危险废物溢出或泄漏过程中导致的污水。废水被处理且与园区接管标准相符后,方可将其排入园区污水处理厂进行处理。

(二)废气防治

对于再生过程中所产生的粉尘等废气污染物,可通过除尘器净化方法加以处理,该净化方法下尾气中粉尘在排放浓度与排放速率上都能够与《大气污染物综合排放标准》所要求的中二级标准相符,经净化达标的尾气可通过排气筒进行高空排放,在去除率上可达到98.8%。

对于再生产过程中释放的包含非甲烷总烃和氨在内的废弃,可通过吸取的净化方法加处理,該净化方法下尾气中粉尘在排放浓度与排放速率上也均能够与《大气污染物综合排放标准》所要求的中二级标准相符,经净化达标的尾气可通过排气筒进行高空排放,在去除率上可达到80%。[5]对于煅烧、干燥或焙烧等环节中释放的废气,可通过活性炭吸附进行处理,也可通过布袋除尘等方法加以处理,在铅、汞、铍及其化合物等空气污染物方面,需与《工业炉窑大气污染物综合排放标准》要求一致才能实施集中排放。

(三)废物(废液)防治

废烟气脱硝催化剂再生过程中不仅需要注意其防止产生的各类粉尘、废酸液与废溶剂及废水,同时需要加强防治该类废弃、废水处理后产生的污泥、废渣等。[6]对于这些废物(废液)防治,处理过程中应区别对待,使固体废物尽可能地减少和无害化。

针对粉尘的处理,可根据燃煤火电厂在粉煤灰方面处置方式对粉尘综合利用;针对再生过程中产生的各种废酸液及废溶剂,可回收利用的应回收重复使用,不可回收利用的应移交给拥有相关资质的企业单位,由其对这些危险废物进行处理与利用;针对再生中产生的污泥、废渣,因该类废物中富含砷、钒等多种有毒有害物质,在处理过程中应采取无害化处理方式,将其交给相关经营单位,由这些专业单位对其实施利用或将其安全填埋。

(四)噪声防治

对于废烟气脱硝催化剂来说,其再生过程中同时会产生多种噪声,如压缩机、风机及泵等造成的噪声。在噪声防治方面,应根据发声源的不同采取针对性措施进行防治。如对机泵基础进行减振处理,通过在风机进出口管道对消音器进行安装来防治风机噪声等,确保车间噪声控制在《工业企业噪声控制设计规范》要求的标准范围内,并确保厂界外噪声控制在《工业企业厂界噪声标准》要求的Ⅲ类标准范围内,厂界外1米噪声在白天与夜晚标准分别为65dB(A)与55dB(A)。

在废烟气脱硝催化剂现场再生过程中所产生的环境污染问题正日益突出,必须针对整个再生过程中产生的废水、废气、废物(废液)及噪声等各类污染问题加强防治,全面解决其给环境带来的污染问题。


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