煙氣脫硫脫硝技術(shù)的回顧與綜合利用

杜海洋

摘 要：我國是一個燃煤使用大國，由于環(huán)境保護的需要，必須切實提高我國燃煤電廠的煙氣脫硫脫硝技術(shù)。當前的常規(guī)脫硫脫硝技術(shù)在環(huán)境效益和經(jīng)濟效益方面存在矛盾，發(fā)展燃煤電廠脫硫脫硝技術(shù)迫在眉睫。本文介紹的三種洗脫硫脫硝技術(shù)的共同點就在于不會造成二次污染，在原料消耗不多的情況下還可以生產(chǎn)出有價值的副產(chǎn)品，能夠使電廠的綜合經(jīng)濟效益得以顯著提高。本文對我國的煙氣脫硫脫硝技術(shù)進行了回顧，并對脫硫脫硝工藝技術(shù)的發(fā)展趨勢進行了探究，希望能夠不斷改善我國的煙氣脫硫脫硝技術(shù)。

關(guān)鍵詞：煙氣脫硫脫硝；綜合利用；工藝流程

我國的燃煤電廠數(shù)量非常龐大，每年由于煤炭燃燒排放的SO2和NOX會對大氣造成嚴重的污染。據(jù)統(tǒng)計我國百分之五十左右的SO2排放量都與燃煤電廠有關(guān)，因此造成了巨大的環(huán)境污染和經(jīng)濟損失。本文對煙氣脫硫脫硝技術(shù)進行了回顧性分析，希望能夠不斷改善我國的煙氣脫硫脫硝技術(shù)。

1 W—L再生脫硫技術(shù)

1.1 工藝要點

作為一種再生脫硫技術(shù)，W—L主要是用亞硫酸鈉溶液吸收并回收煙氣中的SO2，并對其加以利用。因此該方法也被稱為亞鈉循環(huán)法。硫酸制造廠一般會采取該方法在尾氣中回收硫，1973年美國開始投運第一套用于煙氣脫硫的裝置，當前全球范圍內(nèi)運行的大約有40套。

1.2 技術(shù)參數(shù)和回收過程

W—L再生脫硫技術(shù)工藝共有SO2富氣再處理、熱解再生和SO2吸收等幾個單元。電廠的經(jīng)濟狀況和技術(shù)狀況決定了SO2富氣再處理的方式。在熱解再生操作單元不僅要對富集的SO2進行吸收，還要再生Na2SO3吸收劑[1]。在逆流塔中進行SO2的吸收操作，煙氣與高濃度的Na2SO3溶液充分接觸之后，煙氣中的SO2被吸收劑吸收，從而形成NaHSO3。這也是W—L再生脫硫工藝的關(guān)鍵。一般來說液相中Na2SO3的濃度與吸收率成正比，交換度會隨著氣液接觸的時間的增長而增長。煙氣量、煙氣流速和洗滌塔接觸區(qū)的高度會對氣液接觸時間造成影響，液滴粒徑和洗滌量決定了交換面積。因此電廠要根據(jù)煙溫、入口煙氣SO2濃度、目標脫硫率等情況來對技術(shù)參數(shù)進行確定，主要技術(shù)指標為：排放煙氣中SO2濃度為200至400毫克每標準立方米；煙氣阻力損失為4000至7000帕，系統(tǒng)可用率高于95%；脫硫效率高于95%，煤中含硫量不小于1%。

2 活性炭脫硫脫硝工藝

2.1 工藝要點

二十世紀六七十年代日本開始活性炭脫硫試驗研究，1978年正式開始利用活性炭同時脫硫脫硝的研究。作為一種再生法工藝，活性炭脫硫脫硝迄今已經(jīng)比較成熟，應(yīng)用范圍也比較廣泛。其工藝流程主要包括以下幾個方面：SO2富氣再處理、活性炭熱解再生、催化還原脫硝、吸附催化氧化脫硫。

2.2 技術(shù)參數(shù)和回收過程

煙氣在活性炭脫硫脫硝工藝中首先要經(jīng)過高溫除塵，進而可以進入到第一級脫硫塔，在第一級脫硫塔中活性炭吸附煙氣中的SO2，經(jīng)過催化氧化后即便為吸附態(tài)硫酸，吸附態(tài)硫酸與活性炭一起進入分離塔，煙氣在脫去SO2之后則進入第二級脫硝塔。在第二級脫硝塔中NH3和NOX在活性炭的催化作用下發(fā)生反應(yīng)，從而形成N2，凈化的煙氣和N2一起進入煙囪并被排放出去。吸附了H2SO4的活性炭進入分離塔，通過350℃的熱解再生將高濃度的SO2釋放出來，除此之外吸附了H2SO4的活性炭也可能，經(jīng)過氧化成為H2SO4，或者被還原為硫磺，H2SO4是一種有價值的脫硫脫硝工藝的副產(chǎn)品[2]?；钚蕴棵摿蛎撓豕に嚨男蕰艿揭篘H3濃度、煙氣流量、入口煙溫、滯留時間和活性炭顆粒比表面積的影響?；钚蕴吭诿摿蛩袦舻臅r間越長、比表面積越大，則具有越好的脫硫脫硝效率。通過減少煙氣流量、提高煙氣溫度也可以有效的提高脫硫脫硝的效率，除此之外增大液NH3濃度也是一個有效的脫硫脫硝效率的方法，值得注意的是如果活性炭過熱會出現(xiàn)窒息的情況。要提高脫硫脫硝的效率和經(jīng)濟效益以上因素的合理控制來實現(xiàn)。

活性炭脫硫脫硝工藝的主要技術(shù)指標為：硫磺純度大于99.9%；硫磺回收率大于90%；煙氣系統(tǒng)阻力降低至6000至8000帕；吸附塔空氣速度為0.3至0.4米每秒；排煙NH3含量大于35毫克每標準立方米；除塵效率為67%至88%；，脫硝效率不小于73%；脫硫效率不小于95%。

3 選擇性催化脫硫脫硝工藝

3.1 工藝要點

在選擇性催化脫硫脫硝工藝中，其主要的工藝要點是將煙氣中的NOX經(jīng)過選擇性催化劑催化還原成為N2，該工藝還可以對SO2進行催化，將其轉(zhuǎn)化成為SO3，再通過轉(zhuǎn)化得到高濃度的H2SO4。選擇性催化脫硫脫硝工藝比較成功的工藝就是SNOX系統(tǒng)。

3.2 技術(shù)參數(shù)和回收過程

本文主要介紹的是選擇性催化脫硫脫硝工藝中的SNOX系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中先對煙氣進行除塵，再對煙氣進行加熱，直到煙氣的溫度達到脫硝溫度，再用選擇性催化還原技術(shù)對煙氣進行處理，使用NH3選擇性催化劑將煙氣中的NOX還原為N2。在對煙氣進行進一步的加熱，使其達到脫硫溫度，再將煙氣送入到SO2轉(zhuǎn)化器，經(jīng)過催化氧化將煙氣中的SO2轉(zhuǎn)化為SO3。進而將轉(zhuǎn)化而來的SO3送進回轉(zhuǎn)式換熱器，在回轉(zhuǎn)式換熱器中對SO3進行冷卻，再將其送進玻璃管冷凝器，在玻璃管冷凝器中形成高純度的H2SO4，其純度可達到95%以上，煙氣經(jīng)過凈化之后通過煙囪排放出去。SNOX工藝主要是通過以下兩個化學(xué)反應(yīng)來實現(xiàn)的：SO2與02發(fā)生反應(yīng)生成O和SO3，O2、NH3和NOX發(fā)生反應(yīng)生成0、N2O和N2[3]。這兩個化學(xué)反應(yīng)都屬于氣固催化反應(yīng)。因此而對SNOX系統(tǒng)的脫硫脫硝效率產(chǎn)生重要影響的因素有空氣的補給量、NH3的補給量、煙氣流速、煙氣的反應(yīng)器中滯留時間、煙氣溫度、催化劑的比表面積和催化劑的活性等等。

有很多種催化劑都可以完成上述兩個脫硫脫硝反應(yīng)，例如使用MnO/MnSO4、FeO/FeSO4、WO3和MoO3來進行脫硝，使用V2O5來進行脫硫。催化劑的比表面積越大、顆粒越小則具有越高的催化活性。每一種催化劑的最佳反應(yīng)溫度都不同，例如使用FeO/FeSO4來進行脫硝反應(yīng)時，其最佳煙溫就是300至400℃，使用V2O5來進行脫硫時，其最佳煙溫就是400至600℃。煙氣在反應(yīng)器中滯留的時間越長、煙氣的流速越低，則脫硫脫硝反應(yīng)的效果越好。但是煙氣流速太低又會造成過大的傳質(zhì)阻力，導(dǎo)致催化劑的利用率降低。根據(jù)煙氣中的NOX和SO2的濃度來確定空氣和NH3的補給量。當NH3/NOX大于1.0時，使用選擇性催化脫硫脫硝工藝可以達到90%以上的脫硝率[4]。

該工藝的主要技術(shù)指標為：副產(chǎn)品H2SO4濃度為95%，系統(tǒng)可用率大于90%；煤含硫量大于1%；脫硝率大于90%；脫硫率大于95%。

4 結(jié)語

我國是一個燃煤使用大國，由于環(huán)境保護的需要，必須切實提高我國燃煤電廠的煙氣脫硫脫硝技術(shù)。當前的常規(guī)脫硫脫硝技術(shù)在環(huán)境效益和經(jīng)濟效益方面存在矛盾，造成巨大的環(huán)境污染和經(jīng)濟損失，因此，發(fā)展燃煤電廠脫硫脫硝技術(shù)迫在眉睫。傳統(tǒng)的濕法脫硫脫硝技術(shù)和干法脫硫脫硝技術(shù)不能解決燃煤電廠煙氣中NOX和SO2的排放量過大的情況。本文論述的法脫硫脫硝技術(shù)和干法脫硫脫硝技術(shù)兩種傳統(tǒng)的脫硫脫硝工藝需要較高的運行費用，推廣起來有一定的困難。因此這就需要改變工藝思路，對NOX和SO2進行綜合利用。本文介紹的三種洗脫硫脫硝技術(shù)的共同點就在于不會造成二次污染，在原料消耗不多的情況下還可以生產(chǎn)出有價值的副產(chǎn)品，能夠使電廠的綜合經(jīng)濟效益得以顯著提高。

參考文獻：

[1]胡勇，李秀峰.火電廠鍋爐煙氣脫硫脫硝協(xié)同控制技術(shù)研究進展和建議[J].江西化工，2011（02）.

[2] 田有糧.煙氣脫硫脫硝一體化技術(shù)的現(xiàn)狀與展望[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2012（24）.

[3] 郭永強，于曉晶.煙氣脫硫脫硝技術(shù)淺析[J].能源與環(huán)境，2013（05）.

[4]馬雙忱，蘇敏，孫云雪.O3氧化模擬煙氣脫硫脫硝的實驗研究[J]. 中國電機工程學(xué)報，2010（S1）.

[5]劉濤，曾令可，稅安澤等.煙氣脫硫脫硝一體化技術(shù)的研究現(xiàn)狀[J].工業(yè)爐，2007（04）：12-15.

[6]趙衛(wèi)星，肖艷云，林親鐵等.煙氣脫硝技術(shù)研究進展[J].廣東化工，2007（05）.

[7]李云鵬，王彬，方月蘭等.活性焦聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)及應(yīng)用前景[J]. 化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù)，2008（06）：38-40.