工业企业氮氧化物废气的治理方式分析论文
1 氮氧化物废气的介绍
氮氧化物是指一系列由氮元索和氧元素组成的化合物, 通常用分子式NOx 进行统一表示,它主要包括N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5 等几种。大气中NOx 主要以NO、NO2 的形式存在。
氮氧化物在自然界存在具有广泛性,任何燃烧过程都可以使空气中的O2 与N2 相互作用生成NO,经过进一步氧化形成NO2,而许多工业上使用硝酸进行表面处理以及进行硝化的作业都会产生大量的NO2。
2 氮氧化物废气的危害
对生物的危害
氮氧化物(NOx) 中的N0 对人类身体内的血红蛋白有很强的亲和力,NO 进入血液中后,取代将氧在血红蛋白里的位置,与血红蛋白牢固地结合在一起,从而臭氧层形成致癌物,引起支气管炎和肺气肿等病变,对人类的呼吸道系统造成损伤。还会对植物或动物造成损伤甚至死亡。
形成化学烟雾
氮氧化物(NOx) 在阳光的催化作用下,容易与碳氢化合物发生复杂的化学反应形成O3,产生光化学烟雾。造成对大气的严重污染,甚至导致人们出现眼睛红肿、咳嗽、喉痛、皮肤潮红等症状,严重者心肺衰竭。
破坏臭氧层
氮氧化物(NOx) 中的N2O 能转化为NO,破坏臭氧层,其产生过程可以用方程式表示:NO+O3=NO2+O2,O+NO2=NO+O2总的反应方程式为O+O3=O2( 其中NO 起催化作用)。上述反应不断循环,使得其中的活性O 原子被光照分解,从而造成对臭氧层的破坏。
氮氧化物(NOx) 中的NO,遇水生成HNO3、HNO2,并随雨水到达地面,形成酸雨或者酸雾;使慢性咽炎、支气管哮喘发病率增加,使儿童免疫功能下降,同时可使老人眼部、呼吸道患病率增加。受酸雨的影响使农作物大幅度减产,大豆、蔬菜中的产量和蛋白质含量下降。
3 氮氧化物废气的治理方法
3..1 气相反应法
还原法
还原法分为选择性催化还原法和选择性非催化还原法。选择性催化还原法是在一定温度和催化作用下,利用NH3、C 等做还原剂,选择性地将NOX 还原为无害的N2 和H3O。因为这种方法对大气的影响不大,所以是目前脱硝效率较高,最成熟且应用最广的脱硝技术。
而选择性非催化还原法是指在一定的温度范围内,在无催化剂的作用下,通过注入NH3、C 等还原剂选择性地NOX 还原为无害的N2 和H3O。二者的主要区别在于温度的控制和有无催化剂的作用。由于选择性非催化还原法对温度的控制较为严格,目前常用尿素代替NH3 作原剂,可使NOX 降低50% ~ 60%。
低温等离子分解法
低温等离子分解技术是利用电子束法和脉冲电晕的方法,放电产生的高能活性粒子撞击NOX 分子,产生自由基并同时脱除NOX 和SO2,化学键断裂分解为O2 和N2 的方法。采用低温等离子体技术不仅容易实现,而且处理范围广、效果好,还能节约能源和设备,还不会造成二次污染。因此在氮氧化物(NOX)的治理方面已逐渐引起人们的重视,具有广阔的发展前景。
电子束照射法
电子束照射法是在烟气中加入少量氨气或甲烷气的情况下,利用电子加速器产生的高能电子束辐照烟气,将烟气中的NOX和SO2 转化成硫酸铵和硝酸铵的`一种烟气脱硫脱硝技术。电子束照射工艺是工业烟气中去除NOX 的有效方法之一。它的优点是脱除SO2 和NOX,还能回收副产物(H4NO3)加以利用,而且不产生废水,具较高的脱除率。
液体吸收法
液体吸收NOX 的方法有很多,应用也比较广泛,常用的有水、碱溶液、稀硝酸、浓硫酸等。
由于NOX 极难溶于水,所以用水作吸收剂,吸收效率低。此方法仅可用于气量小、净化要求不高的场所,不能应用于工业企业氮氧化物废气的治理。用稀硝酸作吸收剂对NOX 进行物理吸收和化学吸收,可以回收NOX,有一定的经济效益,但耗能较高,在工业企业中使用率也不高。用NaOH 作吸收液是效果最好的,但由于受价格、来源、操作难易等因素的影响,所以,工业上用Na2CO3 代替NaOH 作吸收液。
与其他方法相比,液体吸收法具有操作工艺及设备简单,而且投资少等优点,且具有一定的经济效益,但它的净化效果差。
吸附法
吸附法是利用吸附剂对NOX 的吸附量随温度或压力的变化而变化的原理, 通过改变反应器内的温度或压力, 来控制NOX 的吸附和解吸反应, 以达到将NOX 从气源中分离出来的目的。常见的吸附剂有分子筛、活性碳、天然沸石、硅胶及泥煤等。
根据再生方式的不同, 吸附法可分为变温吸附法和变压吸附法两种。其中有些吸附如硅胶、分子筛、活性碳等,兼有催化的性能,能将废气中的NO 催化氧化为NO2,然后可用水或碱吸收而得以回收,对NO 的去除有促进作用。但因吸附容量小,吸附剂用量多,设备庞大,再生频繁等原因,应用不广泛。
微生物法
微生物净化氮氧化物是近年来国际上研究的一种新烟气脱硝技术,包含有硝化和反硝化两种机理。废气的生物化净化过程是利用脱氮菌的生命活动来除废气中的NOX。适宜的脱氮菌在有外加碳源的情况下, 以氮氧化物为氮源, 将氮氧化物同化为有机氮化合物, 成为菌体的一部分( 合成代谢), 也能使脱氮菌本身获得生长繁殖。而通过异化反硝化作用,则会使最终NOX 转化为N2。
4 结语
中国已经进入节能减排的新时期, 为了减少工业企业氮氧化物废气对大气的污染, 烟气脱硝新技术的研究与开发为进一步治理NOX 的污染提供了许多新的途径,各种经济有效的高技术烟气脱硝方法将会不断出现。但目前,还需要针对我国国情,考虑经济承受能力以及当地的资源等因素,选择最佳的治理方法。这些方法的发展和完善将会对工业企业氮氧化物废气的治理作出极大的贡献。
用化学或物理的方法除去硫及化合物的过程
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百分之2左右
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不可以抄袭,可以借鉴。LZ真是明目张胆
项目概况:为了加强企业竞争实力,树立良好企业形象和保证企业的可持续发展,XX有限公司(以下简称甲方)现有二台35T/h抛煤机链条炉,根据甲方单位对烟气排放浓度的要求,决定对厂区原有二台35T/h除尘设备进行脱硫除尘改造,使二氧化硫和烟尘排放浓度达到辽宁省有关环保排放及总量控制的要求,尽可能的减少对环境的影响。 设计参数: 序号 项 目 单 位 参 数 备 注 1 脱硫系统设备 台套 2 2 35t/h锅炉烟气量 m3/h·台 61000 提供值 3 锅炉实际燃煤量 T/24H 200 提供值 4 燃煤含硫量 % 提供值 5 引风机风量 m3/s 提供值 6 净化前烟气SO2含量 mg/m3 提供值 7 净化前烟气NOx含量 mg/m3 提供值 8 现有水膜除尘器阻力 Pa 1100 提供值 9 设计脱硫效率 % 60-80 设计值 10 设计除尘效率 % 90 设计值 11 设计使用寿命 年 ≥25
板式塔塔盘的形式及特点板式塔是化工生产中广泛采用的一种传质设备,板式塔的塔盘结构是决定塔特性的关键,常用塔盘有泡罩形、浮阀形、筛板形、舌形及浮动喷射形等。下面讨论常用塔盘结构及特点。1.泡罩塔盘泡罩塔盘是工业上应用最早的塔盘之一,如图6-3所示。在塔盘板上开许多圆孔,每个孔上焊接一个短管,称为升气管,管上再罩一个“帽子“,称为泡罩,泡罩周围开有许多条形空孔。工作时,液体由上层塔盘经降液管流入下层塔盘,然后横向流过塔盘板、流入再下一层塔盘;气体从下一层塔盘上升进入升气管,通过环行通道再经泡罩的条形孔流散到液体中。泡罩塔盘具有如下特点。(1)气、液两相接触充分,传质面积大,因此塔盘效率高。(2)操作弹性大,在负荷变动较大时,仍能保持较高的效率。(3)具有较高的生产能力,适用于大型生产。(4)不易堵塞,介质适用范围广。(5)结构复杂、造价高,安装维护麻烦;气相压降较大,但若在常或加压下操作,这并不是主要问题。2.浮阀塔盘浮阀塔盘是在塔盘板上开许多圆孔,每一个孔上装一个带三条腿可上下浮动的阀。浮阀是保证气液接触的元件,浮阀的形式主要有F-1型、V-4型、A型和十字架型等,最常用的是F-1型。F-1型浮阀有轻重两种,轻阀厚、重25g,阀轻惯性小,振动频率高,关阀时滞后严重,在低气速下有严重漏液,宜用在处理量大并要求压降小(如减压蒸馏)的场合。重阀厚2mm、重33g,关闭迅速,需较高气速才能吹开,故可以减少漏液、增加效率,但压降稍大些,一般采用重阀。 操作时气流自下而上吹起浮阀,从浮阀周边水平地吹入塔盘上的液层;液体由上层塔盘经降液管流入下层塔盘,再横流过塔盘与气相接触传质后,经溢流堰入降液管,流入下一层塔盘。综上所述,盘式浮阀塔盘具有如下特点。(1)处理量较大,比泡罩塔提高20~40%,这是因为气流水平喷出,减少了雾沫夹带,以及浮阀塔盘可以具有较大的开孔率的缘故。(2)操作弹性比泡罩塔要大。(3)分离效率较高,比泡罩塔高15%左右。因为塔盘上没有复杂的障碍物,所以液面落差小,塔盘上的气流比较均匀。(4)压降较低,因为气体通道比泡罩塔简单得多,因此可用于减压蒸馏。(5)塔盘的结构较简单,易于制造。(6)浮阀塔不宜用于易结垢、结焦的介质系统,因垢和焦会妨碍浮阀起落的灵活性。3.筛板塔盘筛板塔盘是在塔盘板上开许多小孔,操作时液体从上层塔盘的降液管流入,横向流过筛板后,越过溢流堰经降液管导入下层塔盘;气体则自下而上穿过筛孔,分散成气泡通过液层,在此过程中进行传质、传热。由于通过筛孔的气体有动能,故一般情况下液体不会从筛孔大量泄漏。筛板塔盘的结构及气、液接触情况如图6-6所示。筛板塔盘的小孔直径是一个重要参数,小则气流分布较均匀,操作较稳定,但加工困难,容易堵塞。目前工业筛板塔常用孔径为3~8mm。筛板开孔的面积总和与开孔区面积之比称为开孔率,是另一个重要参数。在同样的空塔速度下,开孔率大则孔速小,易产生漏液,降低效率,但雾沫夹带也减少;开孔率过小,塔盘阻力大,易造成大的雾沫夹带和液泛,限制塔的生产能力。通常开孔率在5~15%。筛孔一般按正三角形排列,孔间距与孔径之比通常为~5。筛板塔具有如下的特点。(1)结构简单,制造方便,便于检修,成本低。(2)塔盘压降小。(3)处理量大,可比泡罩塔提高20~40%。(4)塔盘效率比泡罩塔提高15%,但比浮阀塔盘稍低。(5)弹性较小,筛孔容易堵塞。4.舌形和浮舌塔盘舌形塔盘是在塔盘板上冲有一系列舌孔,舌片与塔盘板呈一定倾角,如图6-7所示。气流通过舌孔时,利用气体喷射作用,将液相分散成液滴和流束而进行传质,并推动液相通过塔盘。舌孔与塔盘板的倾角一般有18º、20º和25º三种,通常是20º,舌孔常用25×25mm和50×50mm两种,舌孔按三角形排列。舌形塔盘具有结构简单、安装检修方便 ,处理能力大,压力降小,雾沫夹带少等优点,但由于舌孔的倾角是固定的,在低负荷下操作时易产生漏液现象,故操作弹性较小。浮舌塔盘是结合浮阀塔和舌形塔的优点而发展出起来的一种塔盘,其结构如图6-8所示。将舌形塔的固定舌片改成浮动舌片而成,与浮阀塔类似,随气体负荷改变,浮舌可以上下浮动,调节气流通道面积,从而保证适宜的缝隙气速,强化气液传质,减少或消除漏液。当浮舌开启后,又与舌形塔盘相同,气液并流,利用气相的喷射作用将液相分散进行传质。浮舌塔盘具有如下特点。(1)具有大的操作弹性,操作稳定。在保证较高效率条件下,它的负荷变化范围甚至可超过浮阀塔。(2)具有较大的气液相的处理能力,压降又小,特别适宜于减压蒸馏。(3)结构简单,制作方便。但舌片易损坏。(4)效率较高,介于浮阀与舌形塔板之间,效率随气速变化比浮阀稍大。除以上常用塔盘外,还有网孔塔盘、穿流塔盘等。
硫技术 通过对国内外脱硫技术以及国内电力行业引进脱硫工艺试点厂情况的分析研究,目前脱硫方法一般可划分为燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫等3类。 其中燃烧后脱硫,又称烟气脱硫(Flue gas desulfurization,简称FGD),在FGD技术中,按脱硫剂的种类划分,可分为以下五种方法:以CaCO3(石灰石)为基础的钙法,以MgO为基础的镁法,以Na2SO3为基础的钠法,以NH3为基础的氨法,以有机碱为基础的有机碱法。世界上普遍使用的商业化技术是钙法,所占比例在90%以上。按吸收剂及脱硫产物在脱硫过程中的干湿状态又可将脱硫技术分为湿法、干法和半干(半湿)法。湿法FGD技术是用含有吸收剂的溶液或浆液在湿状态下脱硫和处理脱硫产物,该法具有脱硫反应速度快、设备简单、脱硫效率高等优点,但普遍存在腐蚀严重、运行维护费用高及易造成二次污染等问题。干法FGD技术的脱硫吸收和产物处理均在干状态下进行,该法具有无污水废酸排出、设备腐蚀程度较轻,烟气在净化过程中无明显降温、净化后烟温高、利于烟囱排气扩散、二次污染少等优点,但存在脱硫效率低,反应速度较慢、设备庞大等问题。半干法FGD技术是指脱硫剂在干燥状态下脱硫、在湿状态下再生(如水洗活性炭再生流程),或者在湿状态下脱硫、在干状态下处理脱硫产物(如喷雾干燥法)的烟气脱硫技术。特别是在湿状态下脱硫、在干状态下处理脱硫产物的半干法,以其既有湿法脱硫反应速度快、脱硫效率高的优点,又有干法无污水废酸排出、脱硫后产物易于处理的优势而受到人们广泛的关注。按脱硫产物的用途,可分为抛弃法和回收法两种。 1.1脱硫的几种工艺 (1)石灰石——石膏法烟气脱硫工艺 石灰石——石膏法脱硫工艺是世界上应用最广泛的一种脱硫技术,日本、德国、美国的火力发电厂采用的烟气脱硫装置约90%采用此工艺。 它的工作原理是:将石灰石粉加水制成浆液作为吸收剂泵入吸收塔与烟气充分接触混合,烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及从塔下部鼓入的空气进行氧化反应生成硫酸钙,硫酸钙达到一定饱和度后,结晶形成二水石膏。经吸收塔排出的石膏浆液经浓缩、脱水,使其含水量小于10%,然后用输送机送至石膏贮仓堆放,脱硫后的烟气经过除雾器除去雾滴,再经过换热器加热升温后,由烟囱排入大气。由于吸收塔内吸收剂浆液通过循环泵反复循环与烟气接触,吸收剂利用率很高,钙硫比较低,脱硫效率可大于95% 。 (2)旋转喷雾干燥烟气脱硫工艺 喷雾干燥法脱硫工艺以石灰为脱硫吸收剂,石灰经消化并加水制成消石灰乳,消石灰乳由泵打入位于吸收塔内的雾化装置,在吸收塔内,被雾化成细小液滴的吸收剂与烟气混合接触,与烟气中的SO2发生化学反应生成CaSO3,烟气中的SO2被脱除。与此同时,吸收剂带入的水分迅速被蒸发而干燥,烟气温度随之降低。脱硫反应产物及未被利用的吸收剂以干燥的颗粒物形式随烟气带出吸收塔,进入除尘器被收集下来。脱硫后的烟气经除尘器除尘后排放。为了提高脱硫吸收剂的利用率,一般将部分除尘器收集物加入制浆系统进行循环利用。该工艺有两种不同的雾化形式可供选择,一种为旋转喷雾轮雾化,另一种为气液两相流。 喷雾干燥法脱硫工艺具有技术成熟、工艺流程较为简单、系统可靠性高等特点,脱硫率可达到85%以上。该工艺在美国及西欧一些国家有一定应用范围(8%)。脱硫灰渣可用作制砖、筑路,但多为抛弃至灰场或回填废旧矿坑。 (3) 磷铵肥法烟气脱硫工艺 磷铵肥法烟气脱硫技术属于回收法,以其副产品为磷铵而命名。该工艺过程主要由吸附(活性炭脱硫制酸)、萃取(稀硫酸分解磷矿萃取磷酸)、中和(磷铵中和液制备)、吸收( 磷铵液脱硫制肥)、氧化(亚硫酸铵氧化)、浓缩干燥(固体肥料制备)等单元组成。它分为两个系统: 烟气脱硫系统——烟气经高效除尘器后使含尘量小于200mg/Nm3,用风机将烟压升高到7000Pa,先经文氏管喷水降温调湿,然后进入四塔并列的活性炭脱硫塔组(其中一只塔周期性切换再生),控制一级脱硫率大于或等于70%,并制得30%左右浓度的硫酸,一级脱硫后的烟气进入二级脱硫塔用磷铵浆液洗涤脱硫,净化后的烟气经分离雾沫后排放。 肥料制备系统——在常规单槽多浆萃取槽中,同一级脱硫制得的稀硫酸分解磷矿粉(P2O5 含量大于26%),过滤后获得稀磷酸(其浓度大于10%),加氨中和后制得磷氨,作为二级脱硫剂,二级脱硫后的料浆经浓缩干燥制成磷铵复合肥料。 (4)炉内喷钙尾部增湿烟气脱硫工艺 炉内喷钙加尾部烟气增湿活化脱硫工艺是在炉内喷钙脱硫工艺的基础上在锅炉尾部增设了增湿段,以提高脱硫效率。该工艺多以石灰石粉为吸收剂,石灰石粉由气力喷入炉膛850~1150℃温度区,石灰石受热分解为氧化钙和二氧化碳,氧化钙与烟气中的二氧化硫反应生成亚硫酸钙。由于反应在气固两相之间进行,受到传质过程的影响,反应速度较慢,吸收剂利用率较低。在尾部增湿活化反应器内,增湿水以雾状喷入,与未反应的氧化钙接触生成氢氧化钙进而与烟气中的二氧化硫反应。当钙硫比控制在时,系统脱硫率可达到65~80%。由于增湿水的加入使烟气温度下降,一般控制出口烟气温度高于露点温度10~15℃,增湿水由于烟温加热被迅速蒸发,未反应的吸收剂、反应产物呈干燥态随烟气排出,被除尘器收集下来。 该脱硫工艺在芬兰、美国、加拿大、法国等国家得到应用,采用这一脱硫技术的最大单机容量已达30万千瓦。 (5)烟气循环流化床脱硫工艺 烟气循环流化床脱硫工艺由吸收剂制备、吸收塔、脱硫灰再循环、除尘器及控制系统等部分组成。该工艺一般采用干态的消石灰粉作为吸收剂,也可采用其它对二氧化硫有吸收反应能力的干粉或浆液作为吸收剂。 由锅炉排出的未经处理的烟气从吸收塔(即流化床)底部进入。吸收塔底部为一个文丘里装置,烟气流经文丘里管后速度加快,并在此与很细的吸收剂粉末互相混合,颗粒之间、气体与颗粒之间剧烈摩擦,形成流化床,在喷入均匀水雾降低烟温的条件下,吸收剂与烟气中的二氧化硫反应生成CaSO3 和CaSO4。脱硫后携带大量固体颗粒的烟气从吸收塔顶部排出,进入再循环除尘器,被分离出来的颗粒经中间灰仓返回吸收塔,由于固体颗粒反复循环达百次之多,故吸收剂利用率较高。 此工艺所产生的副产物呈干粉状,其化学成分与喷雾干燥法脱硫工艺类似,主要由飞灰、CaSO3、CaSO4和未反应完的吸收剂Ca(OH)2等组成,适合作废矿井回填、道路基础等。 典型的烟气循环流化床脱硫工艺,当燃煤含硫量为2%左右,钙硫比不大于时,脱硫率可达90%以上,排烟温度约70℃。此工艺在国外目前应用在10~20万千瓦等级机组。由于其占地面积少,投资较省,尤其适合于老机组烟气脱硫。 (6)海水脱硫工艺 海水脱硫工艺是利用海水的碱度达到脱除烟气中二氧化硫的一种脱硫方法。在脱硫吸收塔内,大量海水喷淋洗涤进入吸收塔内的燃煤烟气,烟气中的二氧化硫被海水吸收而除去,净化后的烟气经除雾器除雾、经烟气换热器加热后排放。吸收二氧化硫后的海水与大量未脱硫的海水混合后,经曝气池曝气处理,使其中的SO32-被氧化成为稳定的SO42-,并使海水的PH值与COD调整达到排放标准后排放大海。海水脱硫工艺一般适用于靠海边、扩散条件较好、用海水作为冷却水、燃用低硫煤的电厂。海水脱硫工艺在挪威比较广泛用于炼铝厂、炼油厂等工业炉窑的烟气脱硫,先后有20多套脱硫装置投入运行。近几年,海水脱硫工艺在电厂的应用取得了较快的进展。此种工艺最大问题是烟气脱硫后可能产生的重金属沉积和对海洋环境的影响需要长时间的观察才能得出结论,因此在环境质量比较敏感和环保要求较高的区域需慎重考虑。 (7) 电子束法脱硫工艺 该工艺流程有排烟预除尘、烟气冷却、氨的充入、电子束照射和副产品捕集等工序所组成。锅炉所排出的烟气,经过除尘器的粗滤处理之后进入冷却塔,在冷却塔内喷射冷却水,将烟气冷却到适合于脱硫、脱硝处理的温度(约70℃)。烟气的露点通常约为50℃,被喷射呈雾状的冷却水在冷却塔内完全得到蒸发,因此,不产生废水。通过冷却塔后的烟气流进反应器,在反应器进口处将一定的氨水、压缩空气和软水混合喷入,加入氨的量取决于SOx浓度和NOx浓度,经过电子束照射后,SOx和NOx在自由基作用下生成中间生成物硫酸(H2SO4)和硝酸(HNO3)。然后硫酸和硝酸与共存的氨进行中和反应,生成粉状微粒(硫酸氨(NH4)2SO4与硝酸氨NH4NO3的混合粉体)。这些粉状微粒一部分沉淀到反应器底部,通过输送机排出,其余被副产品除尘器所分离和捕集,经过造粒处理后被送到副产品仓库储藏。净化后的烟气经脱硫风机由烟囱向大气排放。 (8)氨水洗涤法脱硫工艺 该脱硫工艺以氨水为吸收剂,副产硫酸铵化肥。锅炉排出的烟气经烟气换热器冷却至90~100℃,进入预洗涤器经洗涤后除去HCI和HF,洗涤后的烟气经过液滴分离器除去水滴进入前置洗涤器中。在前置洗涤器中,氨水自塔顶喷淋洗涤烟气,烟气中的SO2被洗涤吸收除去,经洗涤的烟气排出后经液滴分离器除去携带的水滴,进入脱硫洗涤器。在该洗涤器中烟气进一步被洗涤,经洗涤塔顶的除雾器除去雾滴,进入脱硫洗涤器。再经烟气换热器加热后经烟囱排放。洗涤工艺中产生的浓度约30%的硫酸铵溶液排出洗涤塔,可以送到化肥厂进一步处理或直接作为液体氮肥出售,也可以把这种溶液进一步浓缩蒸发干燥加工成颗粒、晶体或块状化肥出售。 1。2燃烧前脱硫 燃烧前脱硫就是在煤燃烧前把煤中的硫分脱除掉,燃烧前脱硫技术主要有物理洗选煤法、化学洗选煤法、煤的气化和液化、水煤浆技术等。洗选煤是采用物理、化学或生物方式对锅炉使用的原煤进行清洗,将煤中的硫部分除掉,使煤得以净化并生产出不同质量、规格的产品。微生物脱硫技术从本质上讲也是一种化学法,它是把煤粉悬浮在含细菌的气泡液中,细菌产生的酶能促进硫氧化成硫酸盐,从而达到脱硫的目的;微生物脱硫技术目前常用的脱硫细菌有:属硫杆菌的氧化亚铁硫杆菌、氧化硫杆菌、古细菌、热硫化叶菌等。煤的气化,是指用水蒸汽、氧气或空气作氧化剂,在高温下与煤发生化学反应,生成H2、CO、CH4等可燃混合气体(称作煤气)的过程。煤炭液化是将煤转化为清洁的液体燃料(汽油、柴油、航空煤油等)或化工原料的一种先进的洁净煤技术。水煤浆(Coal Water Mixture,简称CWM)是将灰份小于10%,硫份小于、挥发份高的原料煤,研磨成250~300μm的细煤粉,按65%~70%的煤、30%~35%的水和约1%的添加剂的比例配制而成,水煤浆可以像燃料油一样运输、储存和燃烧,燃烧时水煤浆从喷嘴高速喷出,雾化成50~70μm的雾滴,在预热到600~700℃的炉膛内迅速蒸发,并拌有微爆,煤中挥发分析出而着火,其着火温度比干煤粉还低。 燃烧前脱硫技术中物理洗选煤技术已成熟,应用最广泛、最经济,但只能脱无机硫;生物、化学法脱硫不仅能脱无机硫,也能脱除有机硫,但生产成本昂贵,距工业应用尚有较大距离;煤的气化和液化还有待于进一步研究完善;微生物脱硫技术正在开发;水煤浆是一种新型低污染代油燃料,它既保持了煤炭原有的物理特性,又具有石油一样的流动性和稳定性,被称为液态煤炭产品,市场潜力巨大,目前已具备商业化条件。 煤的燃烧前的脱硫技术尽管还存在着种种问题,但其优点是能同时除去灰分,减轻运输量,减轻锅炉的沾污和磨损,减少电厂灰渣处理量,还可回收部分硫资源。 1.3 燃烧中脱硫,又称炉内脱硫 炉内脱硫是在燃烧过程中,向炉内加入固硫剂如CaCO3等,使煤中硫分转化成硫酸盐,随炉渣排除。其基本原理是: CaCO3→CaO+CO2↑ CaO+SO2→CaSO3 CaSO3+1/2×O2→CaSO4 (1) LIMB炉内喷钙技术 早在本世纪60年代末70年代初,炉内喷固硫剂脱硫技术的研究工作已开展,但由于脱硫效率低于10%~30%,既不能与湿法FGD相比,也难以满足高达90%的脱除率要求。一度被冷落。但在1981年美国国家环保局EPA研究了炉内喷钙多段燃烧降低氮氧化物的脱硫技术,简称LIMB,并取得了一些经验。Ca/S在2以上时,用石灰石或消石灰作吸收剂,脱硫率分别可达40%和60%。对燃用中、低含硫量的煤的脱硫来说,只要能满足环保要求,不一定非要求用投资费用很高的烟气脱硫技术。炉内喷钙脱硫工艺简单,投资费用低,特别适用于老厂的改造。 (2) LIFAC烟气脱硫工艺 LIFAC工艺即在燃煤锅炉内适当温度区喷射石灰石粉,并在锅炉空气预热器后增设活化反应器,用以脱除烟气中的SO2。芬兰Tampella和IVO公司开发的这种脱硫工艺,于1986年首先投入商业运行。LIFAC工艺的脱硫效率一般为60%~85%。 加拿大最先进的燃煤电厂Shand电站采用LIFAC烟气脱硫工艺,8个月的运行结果表明,其脱硫工艺性能良好,脱硫率和设备可用率都达到了一些成熟的SO2控制技术相当的水平。我国下关电厂引进LIFAC脱硫工艺,其工艺投资少、占地面积小、没有废水排放,有利于老电厂改造。 1.4 燃烧后脱硫,又称烟气脱硫(Flue gas desulfurization,简称FGD) 燃煤的烟气脱硫技术是当前应用最广、效率最高的脱硫技术。对燃煤电厂而言,在今后一个相当长的时期内,FGD将是控制SO2排放的主要方法。目前国内外火电厂烟气脱硫技术的主要发展趋势为:脱硫效率高、装机容量大、技术水平先进、投资省、占地少、运行费用低、自动化程度高、可靠性好等。 1.3.1干式烟气脱硫工艺 该工艺用于电厂烟气脱硫始于80年代初,与常规的湿式洗涤工艺相比有以下优点:投资费用较低;脱硫产物呈干态,并和飞灰相混;无需装设除雾器及再热器;设备不易腐蚀,不易发生结垢及堵塞。其缺点是:吸收剂的利用率低于湿式烟气脱硫工艺;用于高硫煤时经济性差;飞灰与脱硫产物相混可能影响综合利用;对干燥过程控制要求很高。 (1) 喷雾干式烟气脱硫工艺:喷雾干式烟气脱硫(简称干法FGD),最先由美国JOY公司和丹麦Niro Atomier公司共同开发的脱硫工艺,70年代中期得到发展,并在电力工业迅速推广应用。该工艺用雾化的石灰浆液在喷雾干燥塔中与烟气接触,石灰浆液与SO2反应后生成一种干燥的固体反应物,最后连同飞灰一起被除尘器收集。我国曾在四川省白马电厂进行了旋转喷雾干法烟气脱硫的中间试验,取得了一些经验,为在200~300MW机组上采用旋转喷雾干法烟气脱硫优化参数的设计提供了依据。 (2) 粉煤灰干式烟气脱硫技术:日本从1985年起,研究利用粉煤灰作为脱硫剂的干式烟气脱硫技术,到1988年底完成工业实用化试验,1991年初投运了首台粉煤灰干式脱硫设备,处理烟气量644000Nm3/h。其特点:脱硫率高达60%以上,性能稳定,达到了一般湿式法脱硫性能水平;脱硫剂成本低;用水量少,无需排水处理和排烟再加热,设备总费用比湿式法脱硫低1/4;煤灰脱硫剂可以复用;没有浆料,维护容易,设备系统简单可靠。 1.3.2 湿法FGD工艺 世界各国的湿法烟气脱硫工艺流程、形式和机理大同小异,主要是使用石灰石(CaCO3)、石灰(CaO)或碳酸钠(Na2CO3)等浆液作洗涤剂,在反应塔中对烟气进行洗涤,从而除去烟气中的SO2。这种工艺已有50年的历史,经过不断地改进和完善后,技术比较成熟,而且具有脱硫效率高(90%~98%),机组容量大,煤种适应性强,运行费用较低和副产品易回收等优点。据美国环保局(EPA)的统计资料,全美火电厂采用湿式脱硫装置中,湿式石灰法占%,石灰石法占%,两法共占87%;双碱法占%,碳酸钠法占%。世界各国(如德国、日本等),在大型火电厂中,90%以上采用湿式石灰/石灰石-石膏法烟气脱硫工艺流程。 石灰或石灰石法主要的化学反应机理为: 石灰法:SO2+CaO+1/2H2O→CaSO3•1/2H2O 石灰石法:SO2+CaCO3+1/2H2O→CaSO3•1/2H2O+CO2 其主要优点是能广泛地进行商品化开发,且其吸收剂的资源丰富,成本低廉,废渣既可抛弃,也可作为商品石膏回收。目前,石灰/石灰石法是世界上应用最多的一种FGD工艺,对高硫煤,脱硫率可在90%以上,对低硫煤,脱硫率可在95%以上。 传统的石灰/石灰石工艺有其潜在的缺陷,主要表现为设备的积垢、堵塞、腐蚀与磨损。为了解决这些问题,各设备制造厂商采用了各种不同的方法,开发出第二代、第三代石灰/石灰石脱硫工艺系统。 湿法FGD工艺较为成熟的还有:氢氧化镁法;氢氧化钠法;美国Davy Mckee公司Wellman-Lord FGD工艺;氨法等。 在湿法工艺中,烟气的再热问题直接影响整个FGD工艺的投资。因为经过湿法工艺脱硫后的烟气一般温度较低(45℃),大都在露点以下,若不经过再加热而直接排入烟囱,则容易形成酸雾,腐蚀烟囱,也不利于烟气的扩散。所以湿法FGD装置一般都配有烟气再热系统。目前,应用较多的是技术上成熟的再生(回转)式烟气热交换器(GGH)。GGH价格较贵,占整个FGD工艺投资的比例较高。近年来,日本三菱公司开发出一种可省去无泄漏型的GGH,较好地解决了烟气泄漏问题,但价格仍然较高。前德国SHU公司开发出一种可省去GGH和烟囱的新工艺,它将整个FGD装置安装在电厂的冷却塔内,利用电厂循环水余热来加热烟气,运行情况良好,是一种十分有前途的方法。 1.5等离子体烟气脱硫技术 等离子体烟气脱硫技术研究始于70年代,目前世界上已较大规模开展研究的方法有2类: (1) 电子束辐照法(EB) 电子束辐照含有水蒸气的烟气时,会使烟气中的分子如O2、H2O等处于激发态、离子或裂解,产生强氧化性的自由基O、OH、HO2和O3等。这些自由基对烟气中的SO2和NO进行氧化,分别变成SO3和NO2或相应的酸。在有氨存在的情况下,生成较稳定的硫铵和硫硝铵固体,它们被除尘器捕集下来而达到脱硫脱硝的目的。 (2) 脉冲电晕法(PPCP) 脉冲电晕放电脱硫脱硝的基本原理和电子束辐照脱硫脱硝的基本原理基本一致,世界上许多国家进行了大量的实验研究,并且进行了较大规模的中间试验,但仍然有许多问题有待研究解决。 1.6 海水脱硫 海水通常呈碱性,自然碱度大约为1.2~2.5mmol/L,这使得海水具有天然的酸碱缓冲能力及吸收SO2的能力。国外一些脱硫公司利用海水的这种特性,开发并成功地应用海水洗涤烟气中的SO2,达到烟气净化的目的。 海水脱硫工艺主要由烟气系统、供排海水系统、海水恢复系统等组成。
项目概况:为了加强企业竞争实力,树立良好企业形象和保证企业的可持续发展,XX有限公司(以下简称甲方)现有二台35T/h抛煤机链条炉,根据甲方单位对烟气排放浓度的要求,决定对厂区原有二台35T/h除尘设备进行脱硫除尘改造,使二氧化硫和烟尘排放浓度达到辽宁省有关环保排放及总量控制的要求,尽可能的减少对环境的影响。
设计参数:
序号 项 目 单 位 参 数 备 注
1 脱硫系统设备 台套 2
2 35t/h锅炉烟气量 m3/h·台 61000 提供值
3 锅
冶金工程毕业论文题目
冶金工程毕业论文题目大家了解了吗,有哪些题目可以供大家选择呢?下面我为大家介绍冶金工程毕业论文题目,希望能帮到大家!
41、摆线转子数控加工程序的研究
42、球团烟气氨法脱硫控制系统及仪表检测
43、PDCA循环在高炉本体安装项目中的应用
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46、试论机电自动化在工程机械制造中的应用分析
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52、微波技术在冶金工程中的运用与实践探索
53、再制造工程技术在冶金工业中的应用探微
54、冶金防腐工程的浅析
55、冶金工程中可回收式锚索施工工艺探讨
56、多点驱动带式输送机的设计研究
1、润滑系统在冶金设备中的应用与分析
2、冶金电气设备安装工程安装调试要点
3、浅谈微波技术在冶金工程中的运用
4、起重机械检验过程中的设备问题和管理研究
5、HTR-PM余热排出系统水冷壁制造方案
6、中国钢铁企业固体废弃物资源化处理模式和发展方向
7、沈阳有色冶金设计研究院
8、镍基合金在激光熔覆再制造中的应用研究综述
9、新型水泥基复合注浆材料的配比实验
10、大型冶金工程项目机电安装BIM应用研究
11、冶金工程实验室安全管理实践与思考
12、深竖井支洞在水工隧洞中的应用
13、氧化亚铁硫杆菌及其应用研究进展
14、冶金工程质量管理与改进
15、浅谈铁路信号工程技术施工管理
16、基于X射线实时成像技术的产品缺陷检测
17、BIM技术在大型冶金工程中的实际应用
18、工业含铬废水处理技术研究进展
19、冶金工程设计的发展现状和展望
20、H公司电石冶炼厂建设项目的`采购风险管控研究
21、钙镁诱导低合金高强度钢针状铁素体强韧化机制研究
22、链箅机-回转窑制备全赤铁矿氧化球团的关键技术研究
23、基于透明计算技术的智能手表设计与实现
24、箱型钢柱加固的非线性有限元分析
25、浅析海外冶金与矿山工程的设计管理
26、端曲面齿联轴器的创成原理及设计
27、膜技术在含金属离子废水中的应用进展与发展趋势
28、反渗透技术在冶金行业的应用
29、选择性激光烧结在3D打印中的应用
30、冶金工业高压供配电系统施工与运营关键技术
31、冶金外墙装饰施工中的问题及应对策略探析
32、多铁性颗粒复合材料内部的平行多裂纹问题
33、高铬型钒钛磁铁矿中铬氧化物还原热力学影响因素分析
34、中碳钢中的氧化物冶金行为及脉冲磁场对其的影响
35、冶金机械设备安装的关键问题探讨
36、现代钢铁冶金工程设计方法研究
37、加载环境对合金超高周疲劳行为的影响
38、电气安装与调试成套技术在炼铁及轧钢工程快速改造大修中的应用
39、盾构刀盘驱动无级变速离合器摩擦副烧损失效机理的研究
40、绿色可循环钢铁厂工程设计研究与实践
57、Cu基金属粉末的特种微成形工艺及性能评估
58、创建面向冶金生产过程的开放型自动化专业人才培养模式
59、汽轮发电机组设备安装施工技术
60、冶金设备安装调试要点分析
61、酸性环境用低温无缝钢管(-50℃)的研制
62、微型流化床反应分析的方法基础与应用研究
63、新型滤筒除尘器的性能实验研究及工业应用
64、高强度贝氏体精轧钢筋性能优化及断裂行为研究
65、激光增材制造镍基高温合金数值模拟与试验研究
66、冶金自动化工程项目风险管理研究
67、多热源作用下侧吸罩流场及捕集效率特性的研究
68、典型冶金原辅料的微波吸收特性及其应用研究
69、基于光场成像理论的弥散介质光热特性重构
70、铁合金等离子体的时空特性研究
71、活塞式发动机故障诊断方法研究与工程应用
72、铜冶炼项目管理工作中遇到的问题探究
73、概算包干模式下冶金工程的造价管理初探
74、基于METSIM的钨冶炼工艺过程仿真研究
75、基于直觉模糊层次分析法的大型高炉工程施工阶段风险评价研究
76、磷矿浆脱除燃煤锅炉烟气中SO_2的研究
有的是,做设计的话水处理有生活污水、电镀、印染等等等等工业废水,大气的话是脱硫、除尘、脱硝。多了去了
湖南省畜禽养殖废弃物年排放量估算 阿维菌素在柑桔园中的残留降解行为研究 镉在不同水稻品种中的积累与分布研究 太湖湖滨带沉积物磷污染特征研究 太湖典型入湖河流底泥中磷的污染特征研究 赤泥对水稻植株各部位镉含量及水稻生物量的影响 降雨和施肥对土壤养分流失的影响 新 [环境工程] 赤泥对Cd污染土壤理化性状的影响 新 [环境工程] 日处理35000m3水质净化厂工艺设计(环境工程)(附CAD图纸) 等等 参考地址:
为保证NOx排放值满足超低排放要求,许多燃煤机组选择性催化还原SCR脱硝系统存在还原剂加入过量的现象,这不仅会造成氨逃逸量超标增加运行成本,还影响到空气预热器、除尘器等后续设备的正常运行。为此,本文从氨空混合的角度出发,借助计算流体动力学(CFD)软件数值模拟,探究加装氨空混合器、优化母管联箱尺寸及采用流场分区混合对机组SCR脱硝系统氨耗量影响。在某300MW机组采用上述技术进行改造后,机组氨耗量降低约,每年节省液氨采购成本万元,经济效果显著。选择性催化还原SCR技术被广泛应用于燃煤机组烟气脱硝处理,其原理是在催化剂的作用下,NOx与还原剂发生氧化还原反应,生成氮气和水,达到脱除NOx的作用。过量喷入还原剂会增加NOx氨逃逸量,这一方面会增大设备安全隐患,造成空气预热器(空预器)堵塞,除尘器糊袋挂灰等问题;另一方面会增加运行成本,如引风机电流增大、液氨采购费用增加等。实际生产中部分电厂的入炉煤质较差,含硫量过高,空预器堵塞已成为普遍现象和亟待解决的难题。所以优化还原剂喷入过程,在保证排放标准的前提下尽可能减少还原剂喷入量,具有巨大的经济意义和应用前景。以往对于优化喷氨量的研究大多从自动控制方面入手。本文结合实际问题,从喷氨混合系统和流场优化两方面对喷氨量进行优化。1理论氨耗量计算理论氨耗量是根据脱硝系统设计边界条件所计算出来的氨耗量,也是本文氨耗量优化的最终理想目标。本文以液氨为还原剂,液氨蒸发成气态后经供氨管道注入稀释风管,同稀释风混合后送至母管联箱,再经喷氨支管由喷嘴进入烟道。根据反应式(1),NOx和NH3的理论当量比(氨氮摩尔比)为1,因此可以根据理论烟气量和进、出口的NOx质量浓度计算出理论液氨耗量:但受反应速率、烟气混合等因素影响,实际运行中氨氮摩尔比会比理论值1要稍高:式中R为实际氨氮摩尔比,通常取。2加装氨空混合器对氨耗量的影响考虑到安全性,要求纯氨气进入稀释风管道后稀释到5%体积分数以下。此外为了保证各支管的喷氨调节性能一致,希望各支管氨量尽可能一致。部分机组的设计是将氨管道直接插入到稀释风管道内,且稀释风管道内无氨空混合器。实际上仅凭管内气流自身混合及组分扩散无法实现氨与空气的均匀混合,需借助混合设备。对此,本文通过数值模拟的方法,比较安装西安热工研究院有限公司生产的氨空混合器前后稀释风管道内氨组分的分布特性。该CFD模型计算范围为自注入口上游1m到氨空混合器下游9m间的管道。为分析氨的分布情况,管道每间隔设置1处监测面,共计18处。CFD模型计算采用压力基求解器、Standard k-ε双方程、压力-速度耦合、SIMPLE算法、质量入口边界条件,选用组分运输模型来模拟NH3等组分的混合。该模型网格数为万,最大扭曲度小于。计算结果与网格数分别为万和万的模型计算结果一致。模拟计算得到加装氨空混合器及其混合距离对氨质量浓度分布的影响如图1所示。由图1可知:加装氨空混合器时,随着混合距离的增加,管道内氨分布均匀性会逐渐提高;未加装氨空混合器的管道在距注入口9m处氨质量浓度相对标准偏差高达,而加装了氨空混合器的管道在距注入口5m处氨质量浓度相对标准偏差已降至。图1配置氨空混合器及其混合距离对氨质量浓度分布的影响图2对比了有无加装氨空混合器2种布置情况下距注入口5m处氨质量浓度分布云图。图2距注入口5m处氨体积分数分布云图由图2可见,加装混合器后整个断面内氨质量浓度分布均匀,而未加装氨空混合器断面内氨质量浓度主要集中在靠近注入口一侧的区域,这就意味着远端侧支管内氨质量浓度必然过低。如果喷氨格栅前NOx质量浓度沿联箱内氨空混合气流动方向呈近端低远端高分布,则远端侧喷氨支管内氨质量浓度过低,即便喷氨支管手动阀门全开,也会导致该区域NOx脱除量有限。为了保证出口NOx质量浓度达标,只能加大喷氨量。从节约氨耗量和实现氨质量浓度分布均匀角度考虑,加装氨空混合器非常必要。氨气和空气经氨空混合器后进入联箱,再通过若干组并联的喷氨格栅支管进入SCR反应器。3联箱直径对喷氨支管流量的影响整个喷氨系统需考虑局部阻力系数和管道沿程阻力系数的影响,其中前者的影响大于后者。通常喷氨格栅外各支管的尺寸和布置形式一致,因此各支管的沿程阻力系数接近。氨空混合气体从联箱进入各支管属于大流通域突变到小流通域,局部阻力系数与支管截面面积和联箱截面面积的比值成正比。以300MW机组为例,建立了从母管联箱到喷嘴之间的CFD模型。每个联箱上引出10只喷氨支管,每只支管中部设置1个流量监测面。模型网格数分别为11万、14万和17万时计算结果一致,通过网格无关性验证。模拟计算得到3种不同直径的联箱对喷氨格栅支管流速的影响,结果如图3所示。其中,A联箱直径为406mm,B联箱直径为273mm,C联箱直径为219mm。图3联箱尺寸对喷氨格栅支管流量的影响由图3可知,联箱的直径越大,氨空混合系统的全压差越小,各个支管出口的流速和压力分布越均匀,喷氨格栅适应不同负荷不同NOx分布的能力也就越强。如果联箱直径偏小,会造成近端支管氨流量偏低,若该支管对应烟道内该区域NOx质量浓度过高,且调小其余喷氨支管蝶阀开度后氨流量仍无法满足,则只能增大总喷氨量。但联箱直径也不宜过大,否则经济性会降低,因此需综合现场实际布置空间选择合适的联箱直径。4流场分区混合对氨耗量的影响超低排放标准执行后,许多燃煤机组存在氨逃逸过量、空预器堵塞、除尘布袋糊袋等现象,究其原因是SCR脱硝系统入口NOx分布偏差过大,脱硝系统流场设计的均匀性差,喷氨系统不具备适应多负荷变工况能力所致。常规SCR脱硝系统配套喷氨格栅需每年至少进行1次手动喷氨调整,但是仅能适用于1种工况,当工况变化后各支管的喷氨量与实际入口NOx质量浓度无法匹配,造成喷氨过量或者喷氨量不足。对此,可采用流场分区混合技术来控制喷氨量优化混合过程,最大化降低氨逃逸量,提高SCR脱硝系统的脱硝效率。分区混合技术原理首先在入口烟道内加装大范围混合器,降低入口NOx质量浓度分布偏差;然后根据烟道尺寸截面,将喷氨格栅及其后续烟道分成2~4个区,每个分区内加装分区混合器对烟气进行强烈混合。相邻分区的混合器旋向按反向设置,这样可以实现分区内烟气独立旋转而分区间无烟气互串。分区混合器作用下烟气旋转流线如图4所示。由图4可见,进入脱硝催化剂前,尽管各烟气分区之间NOx质量浓度存在偏差,但是每个分区内NOx质量浓度分布均匀。图4分区混合器作用下烟气旋转流线示意此外,还应在催化剂后各烟气分区出口加装巡测烟气连续排放检测系统(CEMS),根据分区出口的NOx质量浓度调整各分区的喷氨量,以实现各分区内氨氮摩尔比均匀且接近理论值,NOx在高效脱除的同时所用氨量最低。分区混合技术应用案例以某300MW机组超低排放改造为例。改造后该机组SCR脱硝系统存在催化剂磨损严重、烟气流速分布不均、氨耗量大、空预器堵塞等问题。摸底试验显示,满负荷下SCR脱硝系统入口NOx质量浓度平均值为405mg/m3,最大偏差达140mg/m3。为便于比较分区混合优化前后NOx质量浓度分布情况,引入考核指标S,即首层催化剂入口NOx浓度(体积分数或质量浓度,下同)与氨浓度的差值。该值定义为SCR脱硝系统理论出口NOx排放质量浓度,可以直接反应NOx脱除的完善程度及还原剂是否过量。为满足深度减排标准,要求出口NOx质量浓度不超过30mg/m3。如S折算值(NOx排放质量浓度)远大于30mg/m3,则表明氨量不足,NOx脱除不完善;如S小于0,则表明氨喷入过量。图5为原始结构满负荷工况下首层催化剂前截面S分布云图,表1为该截面S折算值。由图5和表1可见,S折算平均值为30mg/m3时,S脱硝最大值为,最小值为–,此时模拟的氨空混合气体流量为(氨体积分数为5%,下同)。图5原始结构满负荷首层催化剂入口S分布云图表1原始结构满负荷下首层催化剂入口S折算值对该300MW机组脱硝系统进行CFD数值建模及分区混合优化设计,模型范围从省煤器出口到空预器入口间烟道。除喷氨格栅、混合器采用非结构网格外,其余区域均采用结构化网格,并对关键部位加密处理。该模型网格数量为709万。表2为分区优化后满负荷下首层催化剂入口S折算值,该工况下S分布云图如图6所示。结果显示,S折算平均值为30mg/m3时,S脱硝最大值为,最小值为–。可见分区混合优化后,NOx分布均匀性较原结构提升效果显著,另外氨空混合气流量降为,理论上分区混合优化后可节约的液氨耗量。5改造效果1)本文从加装氨空混合器、优化联箱母管尺寸及分区混合优化等氨空混合技术入手,通过提高喷氨均匀性,有效避免了局部NOx脱除效率过低,氨逃逸量增大的情况发生,从而降低机组的氨耗量。对某300MW机组进行分区优化改造后,在满足深度减排标准的同时氨耗量较改造前明显下降,单机平均氨耗量由降至,可节约,每年单台机组可节约液氨209t,节约液氨采购费万元。2)加装氨空混合器并保证一定混合距离,保证了氨与稀释风的均匀混合,避免因氨组分混合不均造成的还原剂过喷。3)优化联箱母管尺寸,可在兼顾经济性的同时提高各喷氨支管流量的均匀性,避免因氨空混合气流量不均造成的还原剂过喷。4)NOx采用分区混合优化技术,在各分内实现氨氮摩尔比均匀分布且接近理论值,保证NOx在高效脱除的同时所用氨量最低,避免因入口NOx分布偏差过大造成的还原剂过喷。更多关于工程/服务/采购类的标书代写制作,提升中标率,您可以点击底部官网客服免费咨询:
目前国内应用最多也最为成熟的烟气脱硝技术是选择性催化还原(SCR)技术,福建大唐国际宁德发电有限责任公司一期4号600MW超临界直流锅炉就采用了此种技术,在省煤器出口和空预器之间安装SCR烟气脱硝装置,通过将NH3作为还原剂喷入烟气中,使其与烟气中的NOx发生还原反应,生成N2和H2O,从而达到脱除NOx的目的。但国内燃煤机组都参与调峰,经常低负荷运行,脱硝入口烟气温度随之降低,使催化剂活性降低,NH3逃逸率加大,生成NH4HSO4,导致空预器堵塞,甚至造成催化剂不可逆转的失活。因此,该厂要求SCR脱硝装置最低喷氨温度要大于302℃,而该厂4号锅炉在380MW以下负荷时,SCR脱硝系统就有可能会退出运行,难以满足国家日益严格的环保要求。因此,对锅炉进行SCR低负荷运行技术改造非常迫切和必要。1、SCR脱硝装置低负荷运行改造技术要实现SCR脱硝装置低负荷下的投运,技术改造路线有两个:a)让催化剂适应锅炉烟温,采用低温催化剂替代现有催化剂;b)让锅炉烟温适应催化剂,改造锅炉省煤器及烟风系统等。然而目前国内烟气低温SCR催化技术尚不成熟,还停留在实验室小试阶段,没有进行工程应用,因此目前只能采用第二种技术路线,提高脱硝装置SCR入口处烟气温度,主要有以下四种改造方案,即:设置省煤器烟气旁路、设置省煤器给水旁路、省煤器分级改造、回热抽汽补充给水加热改造。2几种技术改造方案对比分析设置省煤器烟气旁路该方案是在锅炉省煤器入口处的烟道上开孔,抽取部分较高温烟气至SCR接口处(为提高混合效果,也可在尾部后烟道低温过热器管屏中、下层之间抽高温烟气),设置烟气挡板,增加部分钢结构和支吊架。在低负荷时,通过抽取较高温烟气与省煤器出口的烟气混合[2],使低负荷时脱硝入口烟温达到302℃以上。旁路烟道上需要加装膨胀节、电动关断挡板、调节挡板进行调节烟气流量及温度。优点:系统简单,投资成本相对较低,实施简单,增加设备较少。通过调节挡板调节烟气流量可使催化剂工作于最佳反应温度范围。缺点:a)由于烟气从省煤器旁路流走,不能给给水加热,使空预器排烟温度上升,必然会降低锅炉热效率(~1%),增加煤耗,影响锅炉经济性;b)省煤器旁路烟气挡板经长期高温运行可能造成积灰、卡涩,打不开或关不下去,且挡板在高温下极易发生变形,产生内漏,安全可靠性较差,影响系统稳定运行;c)如旁路烟气挡板的密封性能变差,内漏较大,或挡板开启后无法关闭,在高负荷时有部分高温烟气从旁路烟道泄露,直接进入SCR装置,可能会使省煤器出口烟温达到400℃以上,从而使催化剂烧结开始发生,且烧结过程是不可逆,对催化剂带来致命破坏;d)由于在省煤器入口设置抽烟气口,将会对后面整个流场带来影响,省煤器换热可能会出现较大偏差,同时,高温烟气被旁路掉,导致省煤器吸热不足,可能对整个汽水系统热量分配带来较大不利影响,对锅炉性能及热平衡均有一定影响;e)由于设置了烟气旁路,扰乱了进入SCR脱硝系统的烟气流场,对SCR脱硝系统运行造成一定干扰,降低总的脱硝效率。设置省煤器给水旁路该方案是在锅炉省煤器入口集箱之前设置给水旁路管道,并在管道上设置调节阀,通过将部分给水旁路,直接引至省煤器出口集箱,减少流经省煤器的给水量,从而减少省煤器从烟气中吸收的热量,以达到提高省煤器出口烟温的目的。优点:改造相对简单,投资成本相对较低。缺点:a)由于给水换热系数远远小于烟气换热系数,为烟气换热系数的1/83,通过给水旁路的调节,进入SCR反应器的烟气温度虽有一定提升,但提升幅度较小,效果不明显,要明显差于省煤器烟气旁路,对于需调节烟温温度较低(10℃以内)的情况可适当考虑本方案;b)由于部分给水被旁路,进入省煤器的给水量减少,导致省煤器出口给水温度升高,机组负荷低时需旁路的给水量很大,省煤器中介质可能会发生超温现象,造成省煤器出口处给水汽化,烧坏省煤器,威胁机组安全运行。另外,旁路量不太大时也有可能发生汽水两相混合不均情况;c)省煤器给水旁路势必导致给水换热效果降低,排烟热损失增加,锅炉热效率降低约~,影响机组运行经济性,且一定程度改变了运行控制方式,增大了运行操作和调整工作量。省煤器分级改造该方案是将原有锅炉省煤器部分受热面拆除,同时在SCR脱硝装置后增设一定量的省煤器受热面,也就是对锅炉现有省煤器进行分级改造,将省煤器部分受热面移至SCR脱硝装置后面,原省煤器受热面具体需割除的面积和比例,需进行详细热力计算而得出。通过分级改造后,给水直接进入SCR脱硝装置后面的省煤器,然后再通过SCR脱硝装置前面的省煤器,SCR脱硝装置前省煤器的吸热量减少,从而提高了SCR脱硝入口烟气温度,使其达到最低要求302℃以上。烟气通过SCR脱硝装置后,进一步通过SCR脱硝装置后省煤器中的给水来吸收其热量,从而保证进入空气预热器的烟气温度基本保持不变,锅炉热效率等性能指标基本不受影响。国电浙江北仑第一发电有限公司2号600MW燃煤机组率先进行了省煤器受热面的分级改造,使进入SCR的烟气温度提高约22℃,在额定负荷时脱硝入口烟温为382℃,最大负荷时烟温不超过400℃,在50%负荷时脱硝入口烟温为315℃[3]。既可满足脱硝设备对烟气温度的要求,又不会造成排烟温度上升、锅炉效率降低。改造后汽温、喷水量等锅炉总体性能基本维持原状。脱硝系统在50%以上负荷均能投运。优点:a)省煤器分级方案由于没有增加多余设备,仅将省煤器分成两级,所以安全可靠性高,与改造前基本一致;b)通过热力计算提高脱硝入口烟温,能保证SCR脱硝系统在50%以上负荷均能投运,同时在满负荷时脱硝入口烟温不超过400℃,避免了催化剂高温烧结的风险;c)不改变锅炉整个热量分配和运行、调节方式,对锅炉运行方式没有任何影响,改造后汽温、喷水量等锅炉总体性能基本维持原状,对运行操作调整也没有任何影响;d)进入空气预热器的烟气温度基本保持不变,省煤器出口给水温度也基本保持不变,锅炉效率没有降低,锅炉运行经济性得到保证。缺点:投资成本相对较高。回热抽汽补充给水加热技术该技术是从汽轮机高压缸上选择一个合适的抽汽点,将该抽汽引入一高加,在机组低负荷时投运该路抽汽,来提高进入省煤器的给水温度,减少给水在省煤器的换热,从而提高省煤器出口烟气温度,以保证机组低负荷时SCR脱硝系统能安全稳定连续运行。而外高桥第三发电厂研发和应用的“弹性回热技术”[4],就是该项技术的一种实际应用,它通过在高压缸上选择一个合适的抽汽点,同时相应增加一个抽汽可调式的给水加热器。在机组负荷降低时,通过调节进入该加热器的抽汽量,从而能维持进入省煤器的给水温度基本不变,不跟随机组负荷降低而降低。外高桥第三发电厂通过实施弹性回热技术,低负荷下省煤器入口给水温度得到提高,使其出口烟温相应上升,从而提高了进入SCR反应器的脱硝入口烟气温度。优点:不仅提高了机组低负荷下SCR脱硝系统的投运率,同时使汽轮机抽汽量增加,热力系统的循环效率得到提高,汽轮机热耗和煤耗得以降低。缺点:投资成本高,脱硝入口烟气温度提升幅度一般,技术改造受汽轮机型式限制,机组排烟温度升高,排烟损失增加,机组运行方式改变,增加了运行操作量。如表1所示,通过对比分析,可发现设置省煤器烟气旁路或省煤器给水旁路这两种方案都有着比较明显的缺点,不但安全可靠性差,还降低了锅炉效率,影响锅炉运行经济性,不符合当前越来越高的节能要求和安全生产要求。而第4种方案受汽轮机型式的限制,在外高桥第三发电厂1000MW带有补汽阀的汽轮发电机组上虽有采用,但其应用在该厂4号600MW超临界机组上的可行性还需进一步研究论证,且改造后对脱硝入口烟温提升效果一般,对锅炉效率也有一定影响。表1四种技术改造方案对比3结语建议采用第3种方案,即进行省煤器分级改造,该方案技术成熟,已有电厂应用实例,且安全可靠性高,既可满足SCR脱硝系统低负荷下的投运要求,又不会造成排烟温度上升、锅炉效率降低,且改造后不改变锅炉整个热量分配和运行、调节方式,汽温、喷水量等锅炉总体性能基本维持原状。随着国家环保要求日益严格,脱硝低负荷运行势在必行,通过对几种技术改造方案的阐述和各方案优缺点的对比分析,对低负荷下脱硝系统投运率较低的同类型机组提供了技术改造参考依据。更多关于工程/服务/采购类的标书代写制作,提升中标率,您可以点击底部官网客服免费咨询:
指出了催化剂是选择性催化还原(SCR)脱硝系统的核心,催化剂的寿命直接关系着SCR脱硝系统的运行成本,分析了SCR反应过程催化剂失活的各项因素,并针对特定的失活原因,详细阐述了失活SCR催化剂再生技术的原理和特点,就现行应用于废弃含钒催化剂提取钒的工艺进行了探讨。1 引言燃煤电厂排放的氮氧化物(NOx)是主要大气污染物之一,也是形成光化学烟雾、酸雨污染及破坏臭氧层的主要物质。如何有效控制NOx排放已成为当前环境保护中令人关注的重要课题[1]。而在众多的脱硝技术中,选择性催化还原法(Selective Catalytic Reduction,SCR)以其无副产物,装置简单并且脱除效率高(可达90%以上)、运行可靠、便于维护等优点,已成为现阶段世界上应用最为广泛的烟气脱硝技术。采用SCR技术的关键问题是选择优良的催化剂,它的性能直接影响到SCR系统的整体脱硝效果。经过多年的工业实践和验证,目前广泛使用的是以锐钛矿型二氧化钛为载体负载钒氧化物作为活性物质,辅以氧化钨或氧化钼为助催化剂的金属氧化物催化剂。目前,用于燃煤电厂烟气脱硝的钒基催化剂的工作温度范围为310~430 ℃,相当于锅炉省煤器出口的烟气温度。因此SCR脱硝反应器直接安装在锅炉省煤器与空气预热器之间,即所谓的高位布置方式[2]。尽管这种布置方式下催化剂活性最大,有利于反应的进行,但该布置区间烟气中高浓度的粉尘会冲刷催化剂并使其中毒,同时烟气温度过高使得催化剂发生烧结、失活,使催化剂的寿命缩短。当催化剂的活性下降致使其性能劣化到一定程度时,就要更换催化剂,在运行费用中除了氨的消耗,催化剂的更换更是占据了大部分费用。对于可逆性中毒的催化剂和活性降低的催化剂可以通过再生重新利用,再生费用只有全部更换费用的20~30%,而活性可恢复到原来的90%~100%,甚至更高[3]。此外,不可再生的废弃SCR脱硝催化剂中含有钒等有价金属,直接丢弃会造成环境污染,其中钒是稀有金属,在自然界中分散而不集中,富集钒矿不多,提取和分离比较困难。近几年随着科技的发展,对钒需求量每年约增长5%,致使钒价不断上扬。因此,从废弃SCR脱硝催化剂中回收V2O5既能避免对环境的污染,又能节约宝贵的资源。2 SCR催化剂的失活机理在SCR系统运行过程中,导致SCR催化剂活性降低乃至失活的原因主要有以下几种[4,5]。 高温引起的烧结、活性组分挥发温度对于SCR催化剂活性有较大的影响,对于V2O5-WO3/TiO2催化剂的热力型失活也有相关的研究,长时间暴露于450 ℃以上的高温环境中可引起催化剂活性位置(表面)烧结,直接导致催化剂颗粒增大,表面积减小,一部分活性组分的挥发损失,进而使催化剂活性降低。Reiche等人[6]研究了V2O5 /TiO2在不同温度下的活性变化,结果发现当温度高于500℃时催化剂将严重失活。Moradi等人[7]的研究结果表明,催化剂失活过程中,外部环境温度是一个重要的参数。当外界环境温度升高时,亚微观粒子在催化剂失活中的作用将被加强。 碱金属、碱土金属氧化物引起的催化剂中毒飞灰中的可溶性碱金属主要包括Na与K这两种物质,在水溶液离子状态下,它们能够渗透到催化剂深层直接与催化剂活性颗粒反应,使酸位中毒以降低其对NH3的吸附量和吸附活性,继而降低催化活性[8]。碱金属元素被认为是对催化剂毒性最大的一类元素,因此碱金属中毒本质成为探讨的焦点。Kamata等[9]通过脱硝活性实验证实,随着催化剂表面K2O含量的增加,NO转化率急剧下降,当K2O质量分数达到1%时,催化剂活性几乎完全丧失。他们还利用DRFIT等方法分析得到了催化剂钾中毒机理:K2O存在使得SCR催化剂活性位之一的Bronsted酸性活性位的数量大大减少,同时也削弱了Bronsted酸性位的酸性,但是随着SCR催化剂表面K2O含量的增加,另一种活性位Lewis酸性位的数量几乎不发生变化,这说明SCR催化剂钾中毒后,活性的下降是由Bronsted酸性位的变化引发的。另外,碱金属物质的增加,会使载体氧化物的pH值增大,在高温的烧结下,会使催化剂晶型改变而造成结构坍塌,堵塞内孔而导致活性降低。因此,若烟气中K2O、Na2O的含量增加,则催化剂的失活现象就更严重[10]。朱崇兵等[11,12]利用模拟中毒法使得V2O5-WO3/TiO2催化剂中毒,通过检测中毒后催化剂的脱硝活性,比较了相同摩尔比的碱金属氧化物中毒条件下催化剂的失活程度,得到如下结论:碱金属氧化物与催化剂表面V物种的结合生成部分碱金属盐(如KVO3、NaVO3),改变了催化剂的表面结构,使催化剂中有效活性位的数量大大降低,从而导致催化剂活性降低。两种碱金属氧化物对催化剂的毒性顺序为K2O>Na2O。 碱土金属元素(Ca、Mg)对于SCR催化剂的影响主要表现在氧化物在催化剂表面的沉积并进一步发生反应而造成孔结构堵塞。Benson等[13]对催化剂表面XRD的检测结果表明,催化剂表面沉积的碱土金属化合物主要为CaSO4,其余为Ca3Mg(SiO4)2和CaCO3,其中CaSO4和CaCO3是由CaO分别与SO3和CO2反应得到的。Nicosia等[14]通过NH3-TPD和DRFIT的测量证实,Ca也能够和K一样,影响Bronsted酸性位和V5+ O上NH3的吸附,而对于Lewis酸性位则几乎没有任何影响,但在同摩尔分数下Ca的影响比K小。 非金属氧化物引起的催化剂中毒砷(As)是大多数煤种中都存在的成分,SCR催化剂的砷中毒是由气态砷的化合物扩散进入催化剂表面及堆积在催化剂小孔中,然后在催化剂的活性位置与其他物质发生反应,引起催化剂活性降低。烟气中气态砷的主要形态为As2O3,在SCR催化剂所处的温度区间会部分生成As3O5或As4O6[5]。Hans等[16]通过ESEM照片显示,As2O3主要沉积并堵塞催化剂的中孔,即孔径在~μm之间的孔。磷与砷同属于VA族的元素,存在于烟气中磷化合物主要以P2O5的形式存在,P2O5不是机械地固定在催化剂的表面上的,而是也通催化剂的活性组分进行化学反应,从而导致SCR催化剂钝化。Kamata等[17]考察了不同P2O5负载量下催化剂脱硝活性的变化,并通过表征手段对SCR催化剂的磷中毒机理进行深入研究。结果表明,催化剂的活性随着P2O5负载量的增加而下降,但相比碱金属的影响则要小很多,磷致催化剂中毒机理被认为是P取代了V-OH和W-OH中的V和W,生成了P-OH基团,P-OH的酸性不如V-OH和W-OH,减少了Bronsted酸性位的数量,致使催化剂的脱硝活性下降。 烟气中其他成分导致的催化剂失活飞灰成分复杂,它的组成与性质因燃煤品种、燃烧温度及燃烧方式不同而变化,其中除了含有大量碱金属、碱土金属、P、As主要毒性氧化物外,还含有一定量的铁、铅、硅等游离氧化物,这些游离氧化物同样能够与活性位发生作用而使催化剂钝化。此外,烟气中的HCl气体对SCR催化剂也有一定的毒害作用,表现在一方面,在烟气温度低于340℃时,HCl会与NH3反应,生成NH4Cl黏附在催化剂表面,致使活性位与烟气接触的表面积下降;另一方面,催化剂表面上的氯离子会与V结合生成VCl2和VCl4,从而破坏了催化剂的活性位。 催化剂的堵塞与机械磨损造成催化剂堵塞的主要是飞灰的小颗粒及反应过程中形成的铵盐,它们沉积在催化剂表面的小孔中,阻碍NOx、NH3和O2达到催化剂活性位,引起催化剂钝化。另外,在催化剂的安装、更换过程中,不可避免地要冲击催化剂;并且由于SCR反应器中的催化剂垂直布置,烟气自反应器顶部垂直向下平行催化剂流动,在较大气速下,烟气中的大颗粒物质会对催化剂造成较大磨损。3 SCR催化剂循环再利用技术 SCR催化剂的再生技术对采用SCR技术的燃煤电站而言,催化剂中毒失活不仅会增加SCR系统的运行成本,同时也会带来不可忽视的环境问题。考虑到催化剂的运行成本和催化剂处置的难度,催化剂再生是处理催化剂的首选方法[18]。 水洗再生 通过压缩空气冲刷去除催化剂表明的浮尘,然后用去离子水冲洗以清洗和溶解与催化剂表明结合的尘土及盐分子,再用空气干燥。此方法简单有效,可以冲洗溶解性物质以及冲刷掉催化剂表面部分颗粒物,可以比较明显提高催化剂的脱硝效率,用此方法处理的催化剂活性能从50%恢复到83%左右[19]。水洗再生对碱金属中毒的催化剂基本是有效的,但仍然有报道一些商业SCR催化剂碱金属中毒后采用水浸泡后溶液中检测不到碱金属[20]。 酸、碱液处理再生酸液处理催化剂再生报道常用于催化剂金属氧化物中毒后的再生。一般是将中毒后的催化剂在一定浓度的酸溶液中浸泡若干时间,再用清水洗涤至pH值接近7,将处理好的催化剂在低于100℃的温度下干燥[21]。有研究者[20,22]通过实验证明:硫酸处理再生比单纯的水洗再生更有效,酸洗再生后K2O得以完全清除。同时在催化剂表面引入了SO2-4,使其再生后催化剂的脱硝活性在350~500℃内高于中毒前。Foerster研究了Fe2O3对V2O5-WO3/TiO2催化剂的毒化作用,并考察了酸洗处理对催化剂的再生效果。研究发现,由于Fe2O3对SO2具有催化氧化作用,Fe2O3的添加导致催化剂SO2的氧化率不断提高,而脱硝活性下降。使用含有一定量抗氧化剂和表面活性剂的酸液处理后,Fe2O3得以完全清除,脱硝活性可恢复到原来的95%~100%,SO2氧化率得到很好抑制[23]。酸碱组合式处理催化剂再生,用于催化剂非金属氧化物(As2O3、P2O5)中毒后的再生。其过程与酸洗再生过程类似,先将中毒的催化剂置于一定浓度的碱溶液中浸泡若干时间,随后过剩的的碱用无机或有机酸进行中和处理,将处理好的催化剂干燥后用活性元素的水溶性化合物进行浸渍。研究表明[24,25],利用酸碱组合式处理方法对As2O3、P2O5中毒SCR催化剂进行再生,能有效去除毒性物质,再生后的催化剂在SCR反应中表现出很高的脱硝活性。 SO2酸化热再生金属氧化物中毒的SCR催化剂也可用SO2酸化热再生。将已经钝化的催化剂在去离子水中清洗,在100℃条件下烘干1h,然后置于SO2气体中于350~420℃温度条件下煅烧,实现催化剂活性恢复。离子水的预先处理对于催化剂的再生作用明显。SO2酸化热再生与酸液再生的原理相同,都在于提高催化剂表面的酸位点。Zheng等[26]采用SO2酸化热再生方法对钾中毒SCR催化剂进行处理。活性测试实验结果表明,催化剂在250~450℃时的脱硝效率已达到中毒前的50%~72%。 热(还原)再生 在惰性保护气体氛围下,以一定速率升高催化剂温度,保持一段时间,然后降温,整个过程惰性气体可以防止氧化等反应发生。热再生主要可以分解积累在催化剂表面吸附的铵盐,可将催化剂表面吸附的铵盐分解形成SO2。热还原再生过程与热再生过程类似,在惰性气体中混合一定比例的还原性气体,在高温环境中利用还原性气体与催化剂表面与金属结合的硫酸盐发生反应,实现催化剂的脱硫再生过程。文献[27]报道对V2O5/AC催化剂,以Ar气为载气热再生和以5%NH3-95%Ar热还原再生过程进行比较,发现热还原再生过程效果优于热再生过程。 废钒催化剂提取钒工艺当SCR催化剂化学性能下降,可通过上述再生方法使其恢复,但如果原有物理结构发生不利变化,则很难再生处理。出于对环境效益和社会效益的考虑,需对废弃SCR催化剂进行处理。钒催化剂经使用后,其中的钒主要以V2O5和VOSO4形式存在,后者所占比例有时可达40%~60%。这主要取决于催化剂在转化器中所处位置和使用时间的长短,废钒催化剂中的VOSO4可溶于水,而V2O5难溶于水,但却易于强酸或强碱。从废钒催化剂中提取V2O5有多种方法,虽然其工艺流程和操作条件不尽相同,但关键的步骤是钒的浸出和从浸出液中沉淀出V2O5来,具有代表性的有以下几种。(1)还原浸出-氧化沉钒法。该法将废钒催化剂加水加热煮沸,并加入二氧化硫或亚硫酸钠还原,使V2O5还原成四价钒呈硫酸钒酰形态进入溶液,然后加入氧化剂氯酸钾氧化沉钒。(2)酸性浸出-氧化沉钒法。用盐酸或硫酸溶液升温浸出,同时加入氧化剂氯酸钾氧化四价钒为五价钒,V2O5的浸出率可达95%~98%,再用碱溶液调节pH值,煮沸溶液得到V2O5沉淀。(3)碱性浸出-沉钒法。由于V2O5为二性氧化物,可采用酸液浸取也可采取碱液加以浸取回收。用NaOH或碳酸钠溶液在90℃下浸出,溶液过滤后调整pH值~,煮沸得到V2O5沉淀。碱浸法V2O5的回收率与酸法相当,但通常碱法回收的V2O5纯度不如酸法。(4)高温活化法。将废钒催化剂直接进行高温活化,焙烧时不加任何添加剂,然后用碳酸氢钠浸出,同时加入少量氯酸钾氧化溶液中四价钒为五价钒,过滤、浓缩浸出液,再加入氯化铵使钒以偏钒酸铵形式沉淀,干燥、煅烧得到五氧化二钒产品[28]。更多关于工程/服务/采购类的标书代写制作,提升中标率,您可以点击底部官网客服免费咨询: