煙氣脫硫脫硝一體化技術(shù)的研究進(jìn)展

李鴻琦，章小林，李小定，

(1.江漢大學(xué)湖北省化學(xué)研究院，湖北武漢 430074;2.華爍科技股份有限公司，湖北武漢 430074)

1 煙氣脫硫、脫硝一體化技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r

煤炭資源作為現(xiàn)階段我國的主要資源，所造成的環(huán)境問題日益嚴(yán)重。在日本、德國、瑞典、丹麥等國家SO2/NOx聯(lián)合脫出工藝已經(jīng)工業(yè)應(yīng)用［1］。目前的煙氣脫硫脫硝技術(shù)是利用脫硝和脫硫的不同特點(diǎn)，將脫硝和脫硫分開，通過兩個(gè)獨(dú)立的反應(yīng)器來實(shí)現(xiàn)。該工藝復(fù)雜，占地面積大，投資運(yùn)行費(fèi)用高;而實(shí)現(xiàn)脫硝脫氧化硫一體化，可使設(shè)備簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積減少，投資和運(yùn)行費(fèi)用降低，從而大大提高了脫硫脫硝的經(jīng)濟(jì)性。典型的工藝有干法和濕法：干法包括固相吸收和再生法、氣/固催化工藝、輻射法、堿性噴霧干燥法等;濕式工藝主要是氧化/吸收法和鐵的螯合物吸收法等［2］。

1.1 濕法煙氣脫硫脫硝一體化技術(shù)

由于NO溶解度低，濕法脫硫脫硝工藝通常先把NO氧化成為NO2，或加入添加劑來提高NO的濃度，從而提高脫硝率。氯酸氧化工藝，采用氧化吸收塔和堿式吸收塔兩段工藝，氧化吸收塔中采用HClO3來氧化NO和SO2。堿式吸收塔則作為后續(xù)工藝采用Na2S及NaOH作為吸收劑，吸收殘余酸性氣體。脫硫脫硝效率可達(dá)到95%以上。在脫硫脫硝的同時(shí)，還可脫除有毒微量金屬元素。濕式FGD加金屬螯合物工藝是在堿性或中性溶液中加入亞鐵離子形成氨基烴酸亞鐵螯合物［4］，缺點(diǎn)是在反應(yīng)過程中存在螯合物損失和金屬螯合物再生困難、利用率低等造成運(yùn)行費(fèi)用高。

1.2 干法煙氣脫硫脫硝一體化技術(shù)

(1)高能電子活化氧化法。具有過程簡單、不產(chǎn)生廢水廢渣、副產(chǎn)物可用作化肥、占地面積、投資及運(yùn)行費(fèi)用較低等優(yōu)點(diǎn)。但是其能量利用低、需要大型電子加速器，電力消耗較多。

(2)氣固相催化同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)。包括WSA－SNOx、DESONOx、SNRB、ParsonFGC 和 LurgiCFB等工藝，其中一些工藝已經(jīng)處于商業(yè)運(yùn)行階段。WSA－SNOx技術(shù)特點(diǎn)［6］是：脫硫脫硝率高，一般可達(dá)95%;不產(chǎn)生二次污染;副產(chǎn)品價(jià)值高;運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低。該技術(shù)也存在耗能大，設(shè)備投資高等缺點(diǎn)。SNRB工藝［7］是在一個(gè)高溫集塵室中同時(shí)脫出SO2和NOx，該工藝將脫出三種污染物集中在一個(gè)設(shè)備上，減少了占地面積，缺點(diǎn)是成本較高。

(3)循環(huán)流化床技術(shù)。循環(huán)流化床技術(shù)［8］最初是由德國lurgi lenjes bischoff公司開發(fā)的半干法脫硫技術(shù)，該技術(shù)經(jīng)過近幾年的改進(jìn)和發(fā)展由lurgi gmhh研究開發(fā)出聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)。該工藝用消石灰作為脫硫的吸收劑，產(chǎn)物主要是硫酸鈣和約10%的亞硫酸鈣，過程中不需要水。脫硝反應(yīng)是使用氨作為還原劑進(jìn)行選擇催化還原反應(yīng)，催化劑是具有活性的細(xì)粉末化合物FeSO4·7H2O，沒有支撐載體，運(yùn)行溫度在385℃。其脫硫效率能達(dá)到97%，脫硝效率能達(dá)到88%。

(4)固相吸附再生煙氣脫硫脫硝工藝。固相吸附再生煙氣脫硫脫硝工藝的吸收劑是活性炭、氧化銅、分子篩、硅膠等，所用的床層形式有固定床和移動(dòng)床。其工藝采用吸收劑或催化劑，與煙氣中的SO2和NOx吸收或反應(yīng)，然后在再生器中硫或氮從吸收劑中釋放出來，吸收劑可以重復(fù)循環(huán)使用，回收的硫可進(jìn)一步處理得到元素硫或硫酸等副產(chǎn)物。該工藝脫硫效率能達(dá)到90%以上，脫硝效率75% ～80%［9］?；钚蕴烤哂休^大的比表面積，從19世紀(jì)就已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。20世紀(jì)70年代后期已開發(fā)出日立法、住友法、魯奇法、BF法等，并在日本、德國、美國得到了工業(yè)應(yīng)用［10－18］。

2 活性炭用于脫硫脫硝催化劑的研究

活性炭中具有各種空隙，不同的孔徑能夠發(fā)揮與其相應(yīng)的機(jī)能，其優(yōu)良的理化性質(zhì)在很多領(lǐng)域中已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用［19］。目前炭法煙氣脫硫脫硝的技術(shù)已經(jīng)在德國、日本等國得到工業(yè)應(yīng)用。德國在1987年和1989年成功在Arzberg燃煤電廠和Hoschst燃煤電廠應(yīng)用了Mitsui－BF工藝。日本電力能源公司在1995年安裝了活性炭移動(dòng)床脫除工藝，該工藝在NH3/NOx摩爾比為0.85時(shí)，NOx的脫除率可達(dá)到80%［20］。我國湖北松木坪電廠和四川豆壩電廠采用了炭法脫硫設(shè)備。

3 結(jié)語

隨著我國對(duì)SO2和NO排放量的要求越來越嚴(yán)格，煙氣脫硫脫硝技術(shù)在不斷的發(fā)展和改進(jìn)。炭材料來源廣泛，可通過秸稈、菌渣、糠醛渣等各種廢物綜合利用制備得到。炭材料由于其本身的具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，可以進(jìn)行活化和改進(jìn)性，同時(shí)又具有催化能力、負(fù)載性能和還原性能的特點(diǎn)，使其成為非常好的脫硫脫硝的材料。

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