煙氣脫硫脫硝技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)探討

薛振華

（中船澄西船舶修造有限公司，江蘇 江陰 214400）

1 煙氣脫硫技術(shù)現(xiàn)狀

（1）石灰石脫硫。在煙氣脫硫技術(shù)中應(yīng)用石灰石與石膏的濕法脫硫技術(shù)較為常見，此種技術(shù)的工作原理主要是利用碳酸鈣等物質(zhì)的粉末，使其形成料漿后再應(yīng)用于煙氣脫硫工作中。具體脫硫的過程為煙氣與堿性料漿在噴淋塔處發(fā)生反應(yīng)，這時(shí)可以有效地將煙氣中的含硫物質(zhì)溶于水中，并且在接觸到碳酸鈣漿液后可以產(chǎn)生出亞硫酸鈣，這一過程屬于強(qiáng)制的氧化反應(yīng)，并最終獲得了石膏。石膏屬于煙氣脫硫之后的副產(chǎn)品?，F(xiàn)階段在煙氣脫硫過程中應(yīng)用此技術(shù)可以達(dá)到97%左右的脫硫率，能夠有效的減輕煙氣對(duì)大氣造成的污染。但是這一技術(shù)需要合理的處理煙氣脫硫之后產(chǎn)生的副產(chǎn)品。

（2）氨法脫硫。在煙氣濕法脫硫技術(shù)中，氨法脫硫也是常見的手段之一。根據(jù)相關(guān)資料可知，應(yīng)用此技術(shù)進(jìn)行煙氣脫硫可以實(shí)現(xiàn)97%左右的脫硫率。除此以外應(yīng)用該種方法所造成的能耗較少，并且氨水這一吸收劑也具有利用率高的優(yōu)點(diǎn)，重要的是與石灰石脫硫技術(shù)相比，氨法脫硫之后形成的副產(chǎn)品可以制作成農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所需的肥料。根據(jù)我國(guó)的環(huán)境污染特點(diǎn)，此種煙氣脫硫方法在我國(guó)具有較強(qiáng)的適用性，但是其缺點(diǎn)是無法對(duì)空氣進(jìn)行徹底凈化，在脫硫的過程中極有可能產(chǎn)生其他污染大氣的成分。雖然此種煙氣脫硫技術(shù)所產(chǎn)生的副產(chǎn)品可以用于農(nóng)業(yè)肥料，但是肥料的應(yīng)用與需求量受種植市場(chǎng)與季節(jié)的影響，導(dǎo)致肥料的銷售情況產(chǎn)生一定的波動(dòng)，使氨法脫硫技術(shù)的應(yīng)用成本不穩(wěn)定。

（3）海水法脫硫。由于船舶的燃料主要是柴油與重油，因此其尾氣中含有大量的含硫含硝物質(zhì)。在尾氣脫硫方面，還可以應(yīng)用海水法脫硫。海水可以作為一種吸收劑，通過此種方法脫硫后形成的硫酸鹽可以直接排放到海水中，其脫硫率非常高，可以達(dá)到90%以上。海水脫硫技術(shù)也是煙氣脫硫手段之一，但是此種脫硫技術(shù)在使用過程中需要應(yīng)用大量的海水資源，具有較強(qiáng)的地域局限性，其應(yīng)用范圍也較小。

（4）其他脫硫技術(shù)。以上兩種脫硫技術(shù)應(yīng)用較為廣泛，除此以外還有半干法脫硫技術(shù)。此種方法的工作原理為利用脫硫劑與煙氣中的含硫物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)，并且保證反應(yīng)環(huán)境的密閉性，但是此種方法的脫硫率較低，無法滿足95%的脫硫率，這使得脫硫后的煙氣也不能夠達(dá)到我國(guó)規(guī)定的煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)，因此阻礙了此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用范圍。

2 煙氣脫硝技術(shù)現(xiàn)狀

造成大氣污染的主要排放物之一就是氮氧化物，這一物質(zhì)會(huì)造成酸雨等污染現(xiàn)象。脫硝技術(shù)可以應(yīng)用于物質(zhì)燃燒過程中的各個(gè)階段。針對(duì)燃燒前的脫硝方法一般是通過處理燃燒物，這一過程會(huì)極大地增加脫硝成本，因此該種脫硝方法不常用。針對(duì)燃燒過程中的脫硝方法，一般利用低氮燃燒的手段達(dá)到脫硝的目的。而燃燒后的脫硝方法主要是SNCR、SCR 技術(shù)以及電子束脫硝技術(shù)等。因此在考慮脫硝成本的前提下，可以常用以下技術(shù)進(jìn)行煙氣脫硝：

（1）低氮燃燒。低氮燃燒是應(yīng)用于燃燒過程中的脫硝技術(shù)，其工作原理是通過改變?nèi)紵臈l件進(jìn)而減少煙氣中的氮氧化物的含量，最終減少排放到大氣中的污染物。在低氮燃燒技術(shù)中還分為煙氣再循環(huán)技術(shù)與空氣分級(jí)燃燒技術(shù)等。在應(yīng)用此種方法進(jìn)行脫硝時(shí)，主要會(huì)改變空氣的混合成分與方式，導(dǎo)致空氣比降低，通過控制空氣混合成分控制燃燒的溫度，并有效地減少氮氧化物的生成量。但是此項(xiàng)技術(shù)的脫硝率較低，并且在降低空氣比的過程中容易出現(xiàn)燃料沒有完全燃燒的問題，極大地影響了燃燒效率，對(duì)不完全燃燒后的產(chǎn)物也無法妥善處理。

（2）選擇性非催化還原。SNCR 脫硝技術(shù)的應(yīng)用方法為首先必須要在高溫的環(huán)境下進(jìn)行，需要控制溫度在800 ～1000℃，使氨類化合物與煙氣中含有的氮氧化物進(jìn)行發(fā)應(yīng)，在反應(yīng)后可以生成N2，由此可以分離出煙氣中的氮元素，直接減少了煙氣中氮氧化物的排放，能夠有效地改善空氣質(zhì)量。由于此項(xiàng)技術(shù)是在高溫的條件下進(jìn)行，可以避免使用催化劑使其進(jìn)行反應(yīng)，并且高溫可以確保物質(zhì)的活化反應(yīng)。此項(xiàng)技術(shù)具有操作簡(jiǎn)便、阻力小、應(yīng)用成本低等優(yōu)點(diǎn)。但是該種方法的脫硝率非常低，只能達(dá)到30%左右，在提高脫硝率的同時(shí)其氨逃逸率也素質(zhì)提高，造成環(huán)境的二次污染。

（3）選擇性催化還原。SCR 技術(shù)是選擇性催化還原中的主要技術(shù)手段，其工作原理為應(yīng)用催化劑，使氨與煙氣中含有的氮氧化物進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)之后會(huì)產(chǎn)生N2與水，應(yīng)用此種脫硝技術(shù)需要控制反應(yīng)環(huán)境的溫度在300 ～400℃。此項(xiàng)技術(shù)的脫硝率非常高，可以達(dá)到90%的脫硝率，因此火力發(fā)電領(lǐng)域多應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行煙氣的脫硝。

3 煙氣脫硫脫硝技術(shù)的未來發(fā)展趨勢(shì)

（1）炭基新型催化技術(shù)。為了提高污染物的處理效率，必須研發(fā)高效、清潔的煙氣處理技術(shù)，有效地改善環(huán)境質(zhì)量。經(jīng)過相關(guān)實(shí)驗(yàn)可知，利用催化法進(jìn)行煙氣脫硝脫硫可以在保證安全的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)高效處理。其中活性炭以其自身孔隙結(jié)構(gòu)大、穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)多被用作煙氣脫硫脫硝的材料。同時(shí)，應(yīng)用活性炭不會(huì)出現(xiàn)二次污染的問題，獲取方法也較為廣泛且便捷。相關(guān)專家利用活性炭研究了解決上述技術(shù)中存在的一些缺點(diǎn)問題，主要是利用改變活性炭的化學(xué)改性或者在活性炭上負(fù)載稀土金屬等方法，研究出了新型的煙氣脫氧脫硝技術(shù)，便是炭基新型催化技術(shù)。此項(xiàng)方法主要是將活性炭進(jìn)行特殊處理后改變自身的物理屬性以及活性位點(diǎn)，進(jìn)而將活性炭的主要功能由吸附轉(zhuǎn)變?yōu)榇呋?，有效地提高了脫硫脫硝的效率，并且此種方法可以在低溫環(huán)境下進(jìn)行。當(dāng)前一些燃煤電廠由于應(yīng)用了劣質(zhì)的高硫煤，并且沒有使其燃燒充分，導(dǎo)致排放的煙氣存在含硫量高的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)多種污染物的超低排放，其難度較大。因此對(duì)煙氣排放的治理需要結(jié)合實(shí)際情況，考慮實(shí)際因素，結(jié)合煙氣的特點(diǎn)選擇合適的處理技術(shù)，并應(yīng)用全局觀念綜合性、科學(xué)性的應(yīng)用多種煙氣脫硫脫硝處理技術(shù)，最終實(shí)現(xiàn)超低排放的目標(biāo)，這一研究方向也是未來大氣污染治理的重要內(nèi)容。

（2）RECO 技術(shù)。為了改善大氣污染情況，需要嚴(yán)格控制廢棄物的排放量，在煙氣脫氧脫硫方面也要采取綜合性的處理手段，應(yīng)用多種煙氣處理技術(shù)，有效地減少含硫含硝物質(zhì)的排放量。但是在綜合應(yīng)用煙氣脫硝脫硫手段時(shí)需要加大投資規(guī)模，導(dǎo)致處理成本的增加，還極易引發(fā)二次污染的問題。為了有效地改善這一窘境，需要發(fā)展與研究一體化的煙氣脫硝脫硫技術(shù)?，F(xiàn)階段我國(guó)已經(jīng)研究出了RECO 的一體化控制技術(shù)，在進(jìn)行完煙氣脫硫脫硝反應(yīng)之后，可以將其產(chǎn)生的反應(yīng)物制成硫酸制品。同時(shí)可以利用氧化等方式處理氮氧化物，并將其制作成農(nóng)業(yè)所需要的硝酸制品。這一技術(shù)可以極大地提高煙氣脫硝脫硫的效率，還可以避免出現(xiàn)二次污染的問題。RECO 技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)高效率的廢棄物轉(zhuǎn)化，同時(shí)應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)的成本較低。此項(xiàng)技術(shù)可以有效地解決兩項(xiàng)問題，首先是硫資源短缺的問題。我國(guó)需要從國(guó)外進(jìn)口硫磺礦產(chǎn)等資源來實(shí)現(xiàn)硫酸的生產(chǎn)，而應(yīng)用此技術(shù)可以在煙氣脫硝脫硫的過程中將廢棄物制成硫酸制品。其次，我國(guó)農(nóng)業(yè)需要大量的氮肥，而應(yīng)用此技術(shù)可以將煙氣廢棄物制成氮肥，促進(jìn)了農(nóng)業(yè)的發(fā)展，有助于我國(guó)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)。

（3）改性海水法。針對(duì)與船舶的尾氣脫硝脫硫技術(shù)，現(xiàn)階段當(dāng)船舶尾氣中含有較低的含硫含硝物質(zhì)時(shí)可以應(yīng)用海水洗滌法，但是在面對(duì)高濃度的含硫含硝煙氣時(shí)此種方法的脫除效果非常不明顯。為了解決這一問題，專家對(duì)改性海水法進(jìn)行了深入的研究。主要是利用電解的方法實(shí)現(xiàn)海水改性，進(jìn)而形成氫氧化鈉溶液來有效提高海水的PH 值。但是船舶上的電量無法滿足電解海水的電量需求。因此，在這一基礎(chǔ)上改進(jìn)了此種方法，主要是利用氫氧化鎂與海水混合，以提高海水的堿性值。但是氫氧化鎂并不是船舶常備的物資，此種方法也具有一定的局限性，需要專家們進(jìn)行深入的研究。

4 結(jié)語

綜上所述，為了減輕煙氣排放對(duì)環(huán)境造成的污染程度，我國(guó)現(xiàn)階段主要采用的是石灰石脫硫與氨法脫硫的濕法脫硫技術(shù)。在煙氣脫硝技術(shù)方面主要應(yīng)用的是低氮燃燒以及選擇性非催化還原或催化還原的技術(shù)。由于以上的煙氣脫硫脫硝技術(shù)均具有一定的缺陷，因此，在未來應(yīng)著重發(fā)展與研究RECO 技術(shù)，進(jìn)而提高我國(guó)對(duì)污染物的治理能力，實(shí)現(xiàn)我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。