淺議煙氣脫硫脫硝一體化技術

文/柏延芳

文/柏延芳

煙氣脫硫脫硝技術推廣意義

在我國一次性能源構成和消費中，煤炭所占的比例高達70%，其中燃煤電廠又是我國耗煤和二氧化硫及氮氧化物排放的大戶。因此，目前我國大氣污染控制領域最為緊迫的任務之一，就是對燃煤電廠排放的二氧化硫及氮氧化物的控制。

傳統(tǒng)的脫硫脫硝一體化技術

石灰石—濕法。這種方法具有不少的優(yōu)點，如原料價格比較便宜，脫硫率比較高，占有的市場份額比較高，但同時投資成本比較高，很容易形成二次污染，需要得到比較好的維護；旋轉噴霧半干法，與第一種方法相比，投資成本較低，最終的產(chǎn)物為煙硫酸鈣。

爐內(nèi)噴鈣增濕活化法。該方法脫硫率比較高，相應的投資成本比較低，產(chǎn)物也是亞硫酸鈣，但是很容易產(chǎn)生爐內(nèi)的結渣。

氨法煙氣脫硫法。該法主要以合成氨為原料，需要建立在化肥廠附近，產(chǎn)物主要包括氨硫等。

簡易濕式脫硝除塵一體化技術。脫硫脫硝率比較低，但是投資造價比較低，脫硫的主要原料為燒堿或者廢堿等，需要建立在有廢堿液排放工廠附近，在進行有效中和后，然后把產(chǎn)生的廢水輸送到污水處理廠。

在我國一次性能源構成和消費中，煤炭所占的比例高達70%，其中燃煤電廠又是我國耗煤和二氧化硫及氮氧化物排放的大戶。因此，目前我國大氣污染控制領域最為緊迫的任務之一，就是對燃煤電廠排放的二氧化硫及氮氧化物的控制。

技術原理分析

在實際的運行過程中，石灰石和石灰作為中和劑的煙氣脫硫技術得到了最為廣泛的認同和應用，但是石灰石—石膏煙氣脫硫技術需要將石灰石粉磨至200到300目，因此還需要建立一座粉磨站，這樣不僅會增加企業(yè)的項目投資造價的成本，還會導致噪聲粉塵污染，另外，脫硫的產(chǎn)物和反應物混在一起，在一定程度上提高了鈣硫比，同時在也增加了其中運行的費用。如果采用煙氣脫硫脫硝除塵一體技術，就可以在同一個裝置內(nèi)完成，這樣就可以利用簡單的設備，降低投資成本和運行費用，大大增加了企業(yè)的經(jīng)濟效益，還可以保護環(huán)境，防止污染。

采用濕法脫硫，脫硫率比較高，主要產(chǎn)物包括硫酸鈣和亞硫酸鈣的混合物，這種中和產(chǎn)物二次利用可能性比較低，但要做好回收和維護工作，一旦中和產(chǎn)物的亞硫酸鈣流到河湖中，具有比較強的還原性，在很大程度上會損耗掉水中的氧氣，導致水中生物大量死亡。

鈣硫比例的控制同樣不能忽視，當硫鈣比接近1的時候，才有可能保證最大限度的經(jīng)濟運行。就目前而言，濕法脫硫的方法很容易把剩余的反應物與脫硫的產(chǎn)物無法有效分離，這樣很難實現(xiàn)理想中的鈣硫比。因此，把反應物以顆粒狀態(tài)存在就會有效解決這個問題，整個投資的資金和成本也會相應減少，提高企業(yè)的經(jīng)濟運行效益；在實際的運行過程中，比較理想的煙氣脫硫技術應該保證脫硫率在90%以上，其中中和劑為石灰石，鈣硫比要達到或者接近1，最終的產(chǎn)物中不能含有亞硫酸鈣等雜志，才能真正降低成本，防止二次污染，實現(xiàn)全線的自動控制，要盡量減少對周邊企業(yè)的依賴性，有效利用煙氣余熱。這是一種比較理想的煙氣脫硫技術模式，卻很難真正實現(xiàn)，

主要原因主要包括以下幾個方面：在脫硫過程中，石灰石顆粒在脫硫過程中會迅速溶解，但PH必須小于4，與此同時，CaCO3的溶解物在PH小于4的情況下，對二氧化硫就會喪失吸收能力。在二氧化硫溶于水后，就會生成亞硫酸和硫酸，與石灰石發(fā)生化學反應后，就會生成亞硫酸鈣和硫酸鈣，同時會依附于石灰石顆粒的表面，堆積就會越來越多，在很大程度上阻礙反應繼續(xù)進行下去。另外，硫酸鈣和亞硫酸鈣都屬于吸收產(chǎn)物，其中硫酸鈣析出同時不產(chǎn)生亞硫酸鈣是比較有難的。以上問題能否有效的解決，成為煙氣脫硫技術工藝能夠達到預期目標以及保證整個項目裝置有效安全穩(wěn)定運行的關鍵。

濕法脫硫脫硝現(xiàn)代化一體技術

聯(lián)合吸收法

該技術是通過把金屬螯合物摻加在WFCD內(nèi)來對SO2和NOx實現(xiàn)脫除目的的方法，但是，該技術在操作過程中由于溶液內(nèi)的Fe容易被氧化，再加上較為復雜的工藝在大規(guī)模中不利于應用，因而把同時脫硫脫硝技術應用亞鐵絡合物（含有-SH基團）作為吸收溶液的新方法，其采用具有強還原性的物質的半胱氨酸亞鐵溶液等來對煙氣內(nèi)的SO2和NOx進行吸收、還原，并將其轉移至液相。

NaClO2氧化吸收法

該技術是利用NaClO2溶液吸收煙氣中的NOx的，據(jù)相關試驗研究表明：該技術對脫硫脫硝一體化思想較為符合，并且還能有效的結合當今主流的濕法工藝技術，同時又節(jié)省了占地面積，對脫硫脫硝的效率有較高保證等優(yōu)點，但是同時該技術的生成物較為復雜，不易二次利用，而且對設備還會造成腐蝕等缺點。

脈沖電暈等離子法

該技術與電子束法的基本原理基本相同，主要差異主要在于該技術是加速器電子束是采用高壓電源電暈放電來代替的，而電子束法是通過外電場的加速和陰極電子發(fā)射來獲得的。脈沖電暈技術在使用過程中，利用窄脈沖電場的快速上升來加速對高能電子的獲得并形成非平衡狀態(tài)的等離子體，以此來實現(xiàn)對大量活性粒子的獲得。

該過程在離去的驅動能耗方面特別小，而寫還有較高的能耗利用率，并對脫硫脫硝的效果有著較高的成效；在單一過程內(nèi)同時進行脫硫脫銷是該技術的優(yōu)勢之一，并且該技術還可以把脫硫脫銷和飛灰收集功能相互結為一體，當前在任何一種氣體所需能量中，該技術是最低的一種，同時該技術沒有在電子加速過程中對慣性較大的離子加速，因此，該技術可以說在當前的節(jié)能技術上是最具挖掘潛力的一種新技術，而且對鍋爐還不會造成影響，是當前研究的前沿。

尿素同時脫硫脫硝技術

尿素同時脫硫脫硝技術是以尿素作為還原劑，然后在反應過程中讓尿素溶液與煙氣互相接觸，其中，尿素則反映生成CO2和H2O，Box被還原為N，而SO2則與尿素反應生成硫酸銨，反應后的煙氣也不會帶來二次污染，它可以通過煙囪直接進行大氣排放，反應溶液還可以作為肥料而得到綜合利用。

該技術在反應過程中，鍋爐中的煙氣在經(jīng)過電除塵器后會從塔底進入塔內(nèi)以完成脫硫脫硝的目的，而吸收液則是通過循環(huán)水池進經(jīng)水泵增壓已從頂部噴淋下來的，在塔內(nèi)氣液兩項完成吸收和洗滌的過程，而后尾液則通過塔底進入循環(huán)池和沉淀池以沉淀分離，上部尾液泵經(jīng)過分離后進入蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)，分離池底部的灰渣泵進入灰渣池進行進一步分離，分離液回循環(huán)池，該技術的副產(chǎn)物是可實現(xiàn)回收利用的銨肥。

煙氣脫硫脫硝工藝研究進展

活性炭法：對于低濃度的NOX活性炭法法有很高的吸附能力，同時，對于低濃度SO2也有著很好的脫除效果，因此，活性炭的同時脫除SO2和NOX的利用有著很好的商業(yè)前景。

H2O2法。該方法是在作為一種強氧化劑的條件下，可以將煙氣中的NO快速有效的氧化到高價態(tài)，然后再通過利用濕法脫硫漿液或者堿液的方法將其吸收。研究表明，H2O2的濃度不同脫硝效率也不同，隨著提高H2O2和尿素兩者的溶液濃度，其脫硝效率也相應提高，氧氣體積濃度＞6%，在pH-3.3，溶液溫度＜45℃時，加入金屬催化劑后SO2和NOX可達到95%以上的脫除效率。

生物質。生物質燃料特點：低灰份、低氮、低含硫率、高揮發(fā)份；研究表明，鍋爐燃燒時將部分常規(guī)原料以生物質燃料來替代，既可以吸收混合燃料中的NOX，還可以對污染物降低排放，應用前景非常高。研究表明，在分別采用木屑、谷殼和干污泥等三種生物質燃料作為鍋爐燃料時，分別可以到達64%、55%、43%的NO還原效果。

5.4微波法。加熱速度快、加熱均勻、穿透性強是微波加熱技術的優(yōu)點；其功率在560W時，可以達到80%左右的脫硝效率。O2、CO2以及水蒸汽共存煙氣對微波輻照的影響，通過最優(yōu)試驗條件，取得了SO2、NOX到達90%的脫除效果。