煙道氣脫硫脫硝一體化技術(shù)的發(fā)展研究

馬鋒 賀娟（陜西煤業(yè)化工集團神木天元化工有限公司，陜西榆林719319）

煙道氣脫硫脫硝一體化技術(shù)的發(fā)展研究

馬鋒 賀娟（陜西煤業(yè)化工集團神木天元化工有限公司，陜西榆林719319）

我國是燃煤大國，這樣的能源結(jié)構(gòu)導致我國環(huán)境深受其害。由于煤炭在燃燒轉(zhuǎn)化為電能的過程中，煙道氣內(nèi)所產(chǎn)生的硫、硝等物質(zhì)的含量較高，如果不加以處理，進入大氣后會對環(huán)境造成巨大污染和破壞，因此如何凈化燃煤煙道氣已經(jīng)成為了煤化企業(yè)重要研究課題之一。然而脫硫與脫硝過程彼此會相互干擾，本文就傳統(tǒng)和最新一體化脫硫脫硝技術(shù)進行了深入的對比分析，以期為煙氣凈化提供參考和助力。

煙道氣；脫硫；脫硝；一體化技術(shù)

我國是世界產(chǎn)煤大國，總產(chǎn)量約占世界煤產(chǎn)量的37%，同時也是煤耗大國，能源結(jié)構(gòu)中燃煤比例高達75%。而燃煤所產(chǎn)生的硫、硝等污染物早已經(jīng)引起人們的廣泛關(guān)注。其中鋼鐵、焦化、電力、水泥等高污染高能耗企業(yè)是當今大氣污染的“罪魁禍首”，同時焦爐煙道廢氣中的二氧化硫、氮氧化物、顆粒物等又是造成霧霾的重要因素。因此，脫硫脫硝一體化技術(shù)是我國控制煙氣污染的重要難題，目前工藝研發(fā)尚處于初級階段，并沒有廣泛普及應(yīng)用?；诖耍_發(fā)出適合我國國情，同時兼具效益和效率的技術(shù)創(chuàng)新是未來煙道氣脫硫脫硝一體化技術(shù)發(fā)展的重要趨勢。

1 研究煙道氣脫硫脫硝一體化技術(shù)的重要意義

隨著我國社會可持續(xù)發(fā)展緊迫性的日益加劇，人們對生活質(zhì)量和生存環(huán)境的要求越來越高。煤化企業(yè)是落實國家節(jié)能減排的重要力量，近年來，為了緩解我國能源供需矛盾、保持經(jīng)濟平穩(wěn)快速發(fā)展、推動經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)技術(shù)進步、改善環(huán)境質(zhì)量，我國政府陸續(xù)出臺了一系列推動節(jié)能減排的措施，同時取得了良好成效，二氧化硫、氨氮、氮氧化物排放總量持續(xù)下降。然而我國煉焦爐廢氣的二氧化硫和氮氧化物絕大部分沒有采取減排措施，國內(nèi)現(xiàn)有焦爐所排放的SO2和NOx的濃度大多不能滿足國家最新出臺的煉焦化學工業(yè)污染物排放標準。即焦爐煙囪二氧化硫排放濃度必須限值為50mg/m3，氮氧化物限值為500 mg/m3；特別限值為焦爐煙囪二氧化硫排放濃度30mg/m3，氮氧化物150 mg/m3。因此，研究煙道氣脫硫脫硝一體化技術(shù)是中國轉(zhuǎn)型期時代背景下的必然選擇，同時也是煤炭產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、優(yōu)化和發(fā)展方式轉(zhuǎn)變的必經(jīng)之路。

2 對傳統(tǒng)煙氣脫硫脫硝一體化技術(shù)的闡述

當今國內(nèi)外廣泛使用的脫硫脫硝一體化技術(shù)主要是濕式煙氣脫硫和選擇性催化還原(scr)或選擇性非催化還原(sncr)技術(shù)脫硝組合工藝。濕式煙氣脫硫常用的是采用石灰或石灰石的鈣法，脫硫效率大于85%，但其缺點是工程龐大，初投資和運行費用高，且容易形成二次污染。選擇性催化還原脫硝反應(yīng)溫度為260～460℃時，脫硝率可達72%～89%。該技術(shù)成熟可靠，目前在全球范圍尤其是發(fā)達國家應(yīng)用十分廣泛，但該工藝設(shè)備投資大，需預(yù)熱處理煙氣，催化劑昂貴且使用壽命短，同時存在氨泄漏、設(shè)備易腐蝕等問題。而選擇性非催化還原溫度區(qū)域為880～1150℃，脫硝率小于45%。其缺點同樣是工藝設(shè)備投資大，需預(yù)熱處理煙氣，而且設(shè)備易發(fā)生腐蝕。

3 對煙氣脫硫脫硝一體化技術(shù)創(chuàng)新的探究

3.1 技術(shù)原理

首先，利用活性焦的吸附特性和催化特性，在活性焦吸附塔中，使氣體中SO2與煙氣中的水蒸氣和氧反應(yīng)生成硫酸，并吸附在活性焦的表面，實現(xiàn)氣體中硫化物的脫除；其脫硫的反應(yīng)為：SO2+1/2O2→SO3以及SO+H2O→H2SO4。其次，以氨(NH3)作為還原劑，以活性焦為催化劑，在一定條件下將NOx轉(zhuǎn)化為N2和H2O，實現(xiàn)了對NOx的脫除；其脫硝的反應(yīng)為：4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O以及2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O。最后，采用專用吸附劑脫汞，脫汞原理是利用氣體中汞與金屬硫化物反應(yīng)，生成穩(wěn)定的硫化汞停留在脫汞劑中，從而使天然氣中的汞脫除，其脫汞的反應(yīng)為：2Cus+Hg→Cu2S+HgS。該技術(shù)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)脫硫脫硝，而且對于高污染物汞還具有良好的脫除效果。

3.2 關(guān)鍵技術(shù)及減污細節(jié)分析

一方面，采用活性焦法與選擇性催化還原法以及專用吸附劑聯(lián)用的方式實現(xiàn)脫硫、脫硝、脫汞的一體化進程。SO2的脫除率可以達到98.3%左右，NOx的脫除率在91.1%以上，汞的脫除率在94.8%以上。另一方面，采用了吸附劑高溫分離汞技術(shù)及密封設(shè)備、氮氣氣浮法回收技術(shù)及裝置、汞收集及壓縮裝置以及吸附劑的回收和再利用技術(shù)及設(shè)備。此外，新型氣體脫硫、脫硝、脫汞一體化技術(shù)采用活性焦法脫硫后煙氣溫度在125℃以上，易于排放；SO2和NOx的脫除率十分徹底，因此應(yīng)用效果可以得到有效保障。

3.3 新技術(shù)的發(fā)展趨勢

目前，我國高度重視污染防治問題，對加強污染防治工作做出了一系列重要的部署。新型氣體脫硫、脫硝、脫汞一體化技術(shù)的研究成功，必將推動我國氮氧化物、二氧化硫及重金屬汞等大氣污染物的治理進程，社會效益巨大。脫硫脫硝一體化技術(shù)無固體廢棄物產(chǎn)生、無二次污染、廢水零排放，副產(chǎn)品硫酸鎂的成功產(chǎn)出實現(xiàn)了鋼鐵行業(yè)煙氣治理走上循環(huán)經(jīng)濟之路，對于打造綠色鋼鐵行業(yè)形象有較大促進作用；此外新技術(shù)還具有在一塔內(nèi)同步實現(xiàn)脫硫、脫硝的功能，可實現(xiàn)100%同步運轉(zhuǎn)率。而且投資成本比傳統(tǒng)脫硫脫硝工藝會降低大約34.5%左右，運行成本則會降低43.5%以上，對于煤化行業(yè)降本增益，減少環(huán)保帶來的成本與管理壓力有較明顯的退的意義。另外，還可以減輕鋼鐵企業(yè)的建設(shè)風險、運營風險。新技術(shù)由承包方負責建設(shè)、運營、維護保養(yǎng)等工作，將費用固定化，提前鎖定成本，轉(zhuǎn)嫁經(jīng)營風險，是目前市場上較為先進的商業(yè)合作模式。

總之，隨著國家對節(jié)能環(huán)保的日益重視，傳統(tǒng)煙氣脫硫脫硝一體化技術(shù)已不能滿足嚴格的減排需求，而且傳統(tǒng)技術(shù)存在設(shè)備投資高、占地面積大和后期管理復(fù)雜等不足，因此，研發(fā)經(jīng)濟、高效、穩(wěn)定及安全環(huán)保的脫硫脫硝技術(shù)對于煤化企業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有巨大的推動作用。

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