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Recherche et analyse d'une technologie intégrée pour la désulfuration et la dénitrification des gaz de combustion dans les centrales thermiques

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Chaudière Taishan

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Les gaz de combustion émis par la combustion du charbon contiennent des oxydes de soufre et des oxydes d'azote. Parmi eux, le NO2, le NO et le SO2 sont les principaux composants de la pollution atmosphérique et les substances clés qui forment les pluies acides. À l'heure actuelle, la technologie intégrée de désulfuration et de dénitrification des gaz de combustion est devenue un point névralgique de la recherche et du développement dans divers pays pour purifier les gaz de combustion des centrales thermiques. Cependant, la promotion et l'application à grande échelle sont actuellement limitées en raison de l'immaturité de la technologie. Éviter la pollution secondaire des sous-produits de la technologie de traitement des gaz de combustion ou envisager l'utilisation complète des sous-produits est un aspect important de l'amélioration de la compétitivité des technologies intégrées de désulfuration et de dénitrification. Il est recommandé de renforcer la recherche sur les sous-produits afin que les technologies de désulfuration et de dénitrification développées puissent réaliser le recyclage des ressources et améliorer les avantages économiques et sociaux de la technologie. Renforcer l'intégration des technologies de désulfuration et de dénitrification aux dispositifs de désulfuration existants. À l'heure actuelle, la plupart des centrales électriques sont équipées de dispositifs de désulfuration des gaz de combustion. Il faut envisager d'utiliser pleinement les dispositifs existants et de les combiner avec les technologies de désulfuration existantes. Réaliser des économies d'énergie et une réduction des émissions, réduire les coûts d'investissement et d'exploitation. Cet article décrit brièvement le mécanisme de désulfuration et de dénitrification, et étudie et analyse la technologie intégrée de désulfuration et de dénitrification.

Dans la composition de l'énergie primaire de mon pays, le charbon représente pas moins de 70%. Parmi eux, les centrales électriques au charbon sont les principaux endroits où mon pays consomme du charbon et émet des oxydes d'azote et du dioxyde de soufre. Par conséquent, le contrôle des oxydes d'azote et du dioxyde de soufre émis par les centrales électriques au charbon est la tâche principale dans le domaine du contrôle de la pollution atmosphérique dans notre pays aujourd'hui.

1. Mécanisme de désulfuration et de dénitration

La désulfuration et la dénitrification sont l'élimination ou la réduction des NOx et des SOX dans le processus de combustion du charbon. Comment contrôler économiquement et efficacement les émissions de SOX et de NOx dans le charbon est une question importante qu'il est urgent de résoudre dans le domaine des économies d'énergie et de la réduction des émissions dans mon pays et même dans le monde. Jusqu'à présent, les technologies qui ont atteint l'intégration à l'échelle d'application industrielle comprennent principalement la méthode des matériaux à base de carbone, la méthode d'oxydation à l'ozone, la méthode d'irradiation par faisceau d'électrons, la méthode corona pulsée, la méthode de catalyse par oxyde métallique, etc. La méthode adoptée par ces technologies consiste à convertir le soufre et l'azote des polluants gazeux en une forme plus stable, comme le sulfate et le nitrate, pour une utilisation industrielle par le biais d'une série de réactions chimiques.

2. Technologie intégrée de désulfuration et de dénitration

1. Technologie traditionnelle de désulfuration et de dénitrification intégrées des gaz de combustion. La technologie intégrée de désulfuration et de dénitrification la plus utilisée dans le pays et à l'étranger est principalement la technologie combinée WET-FGD+SCR/SNCR, qui est une combinaison de désulfuration des gaz de fumée par voie humide et de réduction sélective non catalytique ou de réduction sélective catalytique. (WET-FGD : désulfuration des gaz de fumée par voie humide ; SNCR : réduction sélective non catalytique ; SCR : réduction sélective catalytique) La désulfuration des gaz de fumée par voie humide utilise généralement la désulfuration à la chaux ou la désulfuration au calcaire, et son efficacité est supérieure à 90%, mais son inconvénient est que l'échelle du projet est grande, l'investissement unique et les coûts d'exploitation sont relativement élevés, et il est facile de former une pollution secondaire.

2. Technologie de désulfuration et de dénitration simultanées des gaz de combustion par voie humide. Le procédé de désulfuration et de dénitrification simultanées des gaz de combustion par voie humide utilise principalement des additifs pour améliorer complètement la solubilité du NO et oxyder le NO en NO2 dans la section gaz/liquide. La technologie de désulfuration et de dénitrification simultanées par voie humide est actuellement au stade de la recherche et comprend principalement l'oxydation et la complexation par voie humide.

(1) Méthode d'oxydation. Le procédé d'oxydation à l'acide chlorique utilise un système de lavage humide pour éliminer simultanément le dioxyde de soufre et les oxydes d'azote dans un ensemble d'équipements. Cette méthode utilise un processus de lavage en deux étapes de la tour d'absorption d'oxydation et de la tour d'absorption basique, qui peut éliminer le dioxyde de soufre et les oxydes d'azote tout en ayant un bon effet d'élimination des éléments métalliques lourds toxiques, tels que Se, Hg, Pb, Cd, Be et As et bien d'autres encore. Étudier le processus d'oxydation du SO2 et des NOX en acide nitrique et en acide sulfurique dans des conditions acides pour utiliser pleinement le peroxyde d'hydrogène.

(2) Procédé d'absorption complexe humide. Le procédé d'absorption complexe humide consiste à ajouter un agent complexant à la solution, à faire passer les gaz de combustion contenant du NO et du SO2 à travers la solution contenant le chélate de Fe(Ⅱ)EDTA, et le NO dans les gaz de combustion du charbon réagit avec le Fe(Ⅱ)EDTA pour former le chélate de nitrosyle ferreux améliore le taux d'absorption du NO et augmente sa capacité d'absorption. Le NO coordonné peut réagir avec le SO2 et l'O2 dissous pour générer du N2, du N2O, du dithionite, du sulfate, divers composés N-S et du chélate de Fe(Ⅲ). Le procédé peut effectuer simultanément la désulfuration et la dénitrification, mais la méthode en est encore au stade expérimental. Les obstacles à son application industrielle sont principalement la perte de chélate pendant la réaction, la difficulté de régénération et le faible taux de réutilisation. Cela pose le problème des coûts d'exploitation élevés.

(3) Le procédé WSA-SNQX. Les gaz de combustion passent d'abord dans le réacteur SCR. Sous l'action du catalyseur, les NOx sont réduits en N2 par l'ammoniac, puis les gaz de combustion entrent dans le reformeur. Le SO2 est oxydé catalytiquement en S03, qui est condensé et hydraté en acide sulfurique dans le condenseur à membrane en cascade, puis concentré en acide sulfurique concentré vendu. En plus de consommer de l'ammoniac, cette technologie ne consomme pas d'autres produits chimiques, ne produit pas de seconde pollution telle que des eaux usées, a un taux de dénitration et une fiabilité élevés, et a de faibles exigences d'exploitation et de maintenance. L'inconvénient est que le coût d'investissement est élevé, et que le stockage et le transport de l'acide sulfurique concentré comme sous-produit sont difficiles.

3. Technologie intégrée de désulfuration et de dénitrification des gaz de combustion à sec

(1) Méthode d'adsorption/régénération des solides. Tout d'abord, la technologie de désulfuration des gaz de combustion par fibre de carbone activé. La technologie de désulfuration des gaz de fumée par fibres de carbone activées utilise un nouveau matériau de désulfuration, le catalyseur en fibres de carbone activées, pour éliminer le SO2 des gaz de fumée et recycler les ressources en soufre. Un nouveau type de technologie de désulfuration. D'après les informations pertinentes, cette technologie permet d'atteindre une efficacité de désulfuration de plus de 95 %. Parce que cette technologie présente de nombreux avantages tels qu'une technologie de traitement très simple, moins d'équipements utilisés et une opération facile. Deuxièmement, la méthode NOXSO. La technologie NOXSO est une technologie de régénération par adsorption sèche qui utilise du sel de sodium supporté par des sphères γ-A1203 (φ1,6mm) comme adsorbant, qui peut éliminer simultanément le SO2 et le NOx dans les gaz de combustion. Le processus de traitement comprend l'absorption et la régénération. Et d'autres étapes. Le processus de fonctionnement spécifique est le suivant : les gaz de combustion après dépoussiérage entrent dans l'absorbeur, où le SO2 et le NOx sont éliminés par l'adsorbant en même temps, et les gaz de combustion purifiés sont évacués dans la cheminée. Lorsque l'adsorbant atteint une certaine saturation d'absorption, il est déplacé vers le régénérateur pour être régénéré. Troisièmement, la méthode d'adsorption du CuO. Le procédé de désulfuration et de dénitration par adsorption au CuO utilise CuO/Si02 ou CuO/A12O3 comme adsorbants pour la désulfuration et la dénitration. Le procédé peut atteindre un taux d'élimination du dioxyde de soufre de plus de 90 % et un taux d'élimination des oxydes d'azote de 75 à 80 %. Ce procédé exige une température de réaction relativement élevée, nécessite un dispositif de chauffage, et le coût de fabrication de l'adsorbant est relativement élevé.

(2) Méthode du rayonnement à haute énergie. La méthode de rayonnement à haute énergie est divisée en méthode d'irradiation par faisceau d'électrons et méthode de plasma corona pulsé. La méthode du faisceau d'électrons utilise un plasma à haute énergie généré par un accélérateur d'électrons pour oxyder les polluants gazeux tels que le SO : et le NO dans les gaz de combustion. Une fois que le SO : et le NO présents dans les gaz de combustion sont fortement oxydés par des électrons à haute énergie, ils réagissent avec la vapeur d'eau pour former de l'acide sulfurique sous forme de brouillard. Ce dernier réagit avec l'acide nitrique et l'ammoniac injectés au préalable pour obtenir du sulfate d'ammonium et du nitrate d'ammonium, et les gaz de combustion nets sont rejetés dans l'air par la cheminée. La loi corona pulsée utilise principalement l'énergie pulsée à haute tension pour générer de l'électricité au lieu du coûteux faisceau d'électrons de l'accélérateur, et le mécanisme de réaction est conforme à la méthode du faisceau d'électrons. La méthode du faisceau d'électrons a atteint le niveau d'industrialisation. Dans un projet de démonstration d'une centrale thermique, le taux de désulfuration peut atteindre environ 90%, et le taux de dénitration peut atteindre environ 18%. Pendant l'opération, il n'y a pas de rejet d'eaux usées et de résidus, et aucune pollution secondaire n'est causée. Les sous-produits peuvent être utilisés comme matières premières pour le traitement des engrais agricoles, ce qui présente de grands avantages globaux. L'inconvénient est que la consommation d'énergie est élevée et que la protection contre les rayons X doit être prise en compte, ce qui peut entraîner un transfert de pollution dans le projet réel. En outre, le stockage et le transport de l'ammoniac liquide sont également plus difficiles.

(3) Méthode de l'urée. Le procédé d'épuration des gaz de combustion à l'urée a été développé conjointement par l'Institut de technologie chimique de Mendeleïev et d'autres unités en Russie. Il permet d'éliminer simultanément le S02 et les NOx. Le taux d'élimination du S02 est proche de 100 %, et le taux d'élimination des NOx est > 95 %. Le pH du liquide d'absorption utilisé dans ce procédé est de 5 à 9, ce qui n'a pas d'effet corrosif sur l'équipement ; le taux d'élimination du SO2 et du NOx n'est pas affecté par la concentration initiale de NOx et de S02 dans les gaz de combustion ; les gaz d'échappement peuvent être directement évacués ; le liquide d'absorption peut être recyclé après traitement au sulfate d'ammonium. Cependant, le volume de traitement des gaz de combustion est trop faible pour répondre aux exigences des applications industrielles, et le processus doit être amélioré.

Remarques finales :

Notre pays a réalisé une variété d'expériences de désulfuration des gaz de combustion et de processus de vente dans les années 1970, et a fait quelques réalisations. Cependant, les technologies traditionnelles ne sont pas très pratiques pour notre pays. Pour notre pays, la principale direction du développement technologique devrait être la haute et nouvelle technologie avec un faible investissement, un faible coût d'exploitation, une haute efficacité et une utilisation des ressources du produit. Par conséquent, l'industrialisation et l'économie de ce type de technologie devraient être accélérées. Recherche chimique. Soutenir fortement la recherche sur le mécanisme du processus intégré de désulfuration et de dénitrification. Grâce à une recherche et une analyse approfondies du processus de transfert de masse et du processus de réaction gaz-liquide entre le SO2 et les NOx dans les gaz de combustion et l'absorbant, cela fournit une base théorique pour l'application industrielle des technologies de désulfuration et de dénitrification.