淺談煙氣脫硫脫硝技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

宋翠煥

河北德禹環(huán)?？萍加邢薰?河北唐山 064400

隨著社會(huì)現(xiàn)代化發(fā)展進(jìn)程的不斷加快，各領(lǐng)域能源需求量增長(zhǎng)，實(shí)際生產(chǎn)及運(yùn)營(yíng)期間含硫含硝煙氣排放量日益增多，對(duì)大氣環(huán)境造成嚴(yán)重不利影響。因此為緩解社會(huì)建設(shè)與環(huán)境保護(hù)事業(yè)之間的固有矛盾，需相關(guān)管理部門(mén)不斷優(yōu)化煙氣脫硫脫硝技術(shù)，控制及降低含硫含硝煙氣排放量，確保生產(chǎn)企業(yè)煙氣排放符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

1 煙氣脫硫脫硝技術(shù)應(yīng)用意義

社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展致使能源消費(fèi)污染問(wèn)題愈加嚴(yán)重。大氣煙塵、酸雨及溫室效應(yīng)等大氣污染危害對(duì)生態(tài)環(huán)境帶來(lái)極大威脅，而燃煤所排放出的含硫含硝廢氣則是造成大氣污染的罪魁禍?zhǔn)住，F(xiàn)階段我國(guó)煤炭能源結(jié)構(gòu)占總能源75%以上，且此種能源結(jié)構(gòu)在近些年來(lái)將不會(huì)發(fā)生改變[1]。因此為控制及緩解大氣污染現(xiàn)狀，不斷優(yōu)化及推廣煙氣脫硫脫硝技術(shù)勢(shì)必會(huì)成為各生產(chǎn)領(lǐng)域發(fā)展方向。不僅如此，因“十二五”規(guī)劃將節(jié)能減排作為重要約束性目標(biāo)，在應(yīng)用煙氣脫硫脫硝技術(shù)期間，也需注重?zé)煔饷摿蛎撓跸到y(tǒng)運(yùn)行期間能源消耗率，切實(shí)提升煙氣脫硫脫硝技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益及能源效益，促進(jìn)環(huán)境友好社會(huì)發(fā)展進(jìn)程。

2 煙氣脫硫技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程

2.1 干法煙氣脫硫脫硝技術(shù)

（1）電子束脫硫。煙氣脫硫技術(shù)中的電子束脫硫工藝，誕生于上世紀(jì)七十年代日本，我國(guó)在后期也已成功建立起電子束脫硫工程。電子束脫硫主要以氨為主吸收劑，將含硫煙氣噴灑塔內(nèi)溫度降低，然后送入輻射反應(yīng)器里，通過(guò)高能電子束輻照的影響，煙氣內(nèi)氮和氧氣及水這些物質(zhì)分離開(kāi)，與二氧化硫形成硫酸及硝酸，達(dá)到脫硫目的[2]。經(jīng)電子束脫硫工藝處理后的煙氣也可生成一定量銨鹽，可用作肥料，切實(shí)提升了能源綜合利用率。此種脫硫工藝具有投入成本低，也沒(méi)有二次污染物的生成等一些優(yōu)點(diǎn)。

（2）干法噴射脫硫。干法噴射脫硫有兩種方式：爐膛噴鈣脫硫和煙道噴鈣脫硫。其中，爐膛噴鈣脫硫工藝的脫硫率達(dá)36%，鈣利用率是在15%左右。爐膛噴鈣脫硫期間生成的物質(zhì)會(huì)進(jìn)一步組織反應(yīng)繼續(xù)出現(xiàn)，氧化鈣出現(xiàn)燒結(jié)現(xiàn)象，因此實(shí)際脫硫效率與預(yù)期目標(biāo)存在一定差異性。而煙道噴鈣脫硫工作屬于早期脫硫方式，受煙道內(nèi)溫度、反應(yīng)時(shí)間及煙氣流速影響嚴(yán)重，實(shí)際建設(shè)面積及前期投入量過(guò)大，并沒(méi)有被廣泛的推廣。

2.2 濕法煙氣脫硫技術(shù)

濕法煙氣脫硫技術(shù)，其吸收劑主要是石灰石，特點(diǎn)是脫硫效率高，并且設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性也很強(qiáng)[3]。煙氣從吸收塔噴淋區(qū)下方進(jìn)入，石灰石漿液從上方噴出，與煙氣逆流接觸，對(duì)煙氣內(nèi)二氧化硫、三氧化硫等酸性物質(zhì)進(jìn)行充分洗滌，確保留硫原子從煙氣中脫離，更好實(shí)現(xiàn)脫硫目標(biāo)。

2.3 煙氣脫硫技術(shù)對(duì)比分析

通過(guò)對(duì)干法及濕法煙氣脫硫技術(shù)的對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，濕法脫硫工藝雖脫硫效率高，但實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)流程繁雜，設(shè)備占地面積及前期投入成本較高，水資源能耗量大，不適用于部分缺水地區(qū)。因此為更好促進(jìn)煙氣脫硫事業(yè)發(fā)展，需從研發(fā)更加高效的干法脫硫工藝入手，切實(shí)提升硫回收彈性，結(jié)合市場(chǎng)前景生產(chǎn)出硫磺或硫酸等化學(xué)制品，實(shí)現(xiàn)煙氣脫硫經(jīng)濟(jì)效益最大化發(fā)展目標(biāo)。

3 煙氣脫硫技術(shù)的應(yīng)用

3.1 石膏法煙氣脫硫技術(shù)的應(yīng)用

石膏法煙氣脫硫技術(shù)最早出現(xiàn)于二十世紀(jì)三十年代英國(guó)，在隨后幾十年間，美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家均致力于對(duì)此項(xiàng)技術(shù)的改造及完善。就目前來(lái)看，石膏法煙氣脫硫技術(shù)在我國(guó)已進(jìn)入成熟商業(yè)期，90%的煙氣脫硫工程都已此項(xiàng)技術(shù)為主[4]。但因上文所言，此脫硫工藝水資源消耗量過(guò)大，不適于缺水地區(qū)，還需開(kāi)展進(jìn)一步優(yōu)化工作。

3.2 煙氣氨法脫硫技術(shù)的應(yīng)用

煙氣氨法脫硫技術(shù)，是把氨水在吸收塔內(nèi)洗滌含硫煙氣利用起來(lái)，從而生成其他一些化學(xué)物質(zhì)，來(lái)達(dá)到脫硫目的。同時(shí)，煙氣氨法所生成的脫硫副產(chǎn)物可作為化肥原材料，因此更加適用于我國(guó)以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主的國(guó)情。

3.3 海水脫硫技術(shù)的應(yīng)用

海水脫硫技術(shù)，是利用天然海水的堿度，來(lái)脫除煙氣內(nèi)二氧化硫物質(zhì)，實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)流程簡(jiǎn)單，無(wú)需消耗其他化學(xué)原材料，實(shí)際投入成本少，被列入我國(guó)重點(diǎn)脫硫技術(shù)之一。海水脫硫系統(tǒng)由二氧化硫吸收系統(tǒng)、煙氣吸收塔、海水供應(yīng)系統(tǒng)、水質(zhì)恢復(fù)系統(tǒng)等一些系統(tǒng)構(gòu)成。同時(shí)，吸收二氧化硫后的海水可依靠重力原理回到海水處理廠中，在水質(zhì)達(dá)到安全排放標(biāo)準(zhǔn)后與其他海水混合。但在海水脫硫技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，會(huì)受地理位置及水文條件影響，只能夠在靠近海水地區(qū)使用。

3.4 煙氣循環(huán)硫化床脫硫技術(shù)的應(yīng)用

煙氣循環(huán)硫化床脫硫技術(shù)屬于半干脫硫法，在二十世紀(jì)八十年代德國(guó)出現(xiàn)，實(shí)際脫硫效率達(dá)90%以上。其中，煙氣循環(huán)硫化床脫硫需將石灰粉作為脫硫劑，通過(guò)設(shè)置潔凈煙氣再循環(huán)系統(tǒng)，保障吸收塔內(nèi)煙氣流量穩(wěn)定，實(shí)際占地面積小，處理環(huán)節(jié)少，脫硫效果更好。

4 煙氣脫硝技術(shù)現(xiàn)狀分析

在燃?xì)饣蚬I(yè)生產(chǎn)期間，煙氣極易在硝化過(guò)程中產(chǎn)生大量氮氧化合物等物質(zhì)物質(zhì)，對(duì)大氣環(huán)境造成嚴(yán)重污染。我國(guó)煙氣脫硝技術(shù)最早應(yīng)用在汽車(chē)尾氣處理中，在大規(guī)模煙氣脫硝處理方面實(shí)際積累經(jīng)驗(yàn)不足。同時(shí)，煙氣脫硝工藝消耗成本較大，推廣程度不高?，F(xiàn)階段煙氣脫硝技術(shù)主要為選擇非催化還原法及選擇催化還原法，通過(guò)適當(dāng)催化劑脫除煙氣硝含量，達(dá)到煙氣脫硝目標(biāo)。

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)及科技水平不斷增長(zhǎng)，國(guó)家及有關(guān)部門(mén)對(duì)煙氣脫硝工程建設(shè)給予了高度重視。因煙氣脫硝尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模開(kāi)展，如未做好煙氣內(nèi)氮氧化合物處理工作，極有可能引發(fā)更嚴(yán)重大氣污染問(wèn)題。基于各生產(chǎn)領(lǐng)域特征及需求，選擇合理煙氣脫硝技術(shù)[5]。舉例而言，在中小型鍋爐煙氣脫硝處理中，可選用一級(jí)煙氣脫硝技術(shù)來(lái)控制氮氧化合物排放量。

5 煙氣脫硝技術(shù)的應(yīng)用

5.1 選擇性催化還原法的應(yīng)用

選擇性催化還原煙氣脫硝技術(shù)，在二十世紀(jì)八十年代日本首次實(shí)現(xiàn)商業(yè)化?，F(xiàn)今，選擇性催化還原法正在廣泛應(yīng)用在各國(guó)煙氣脫硝的事業(yè)中，實(shí)際脫硝效率可達(dá)到90%以上。選擇性催化還原法主要就是借助還原劑，使煙氣內(nèi)氮氧化合物催化劑及適當(dāng)溫度下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成無(wú)污染性的氮?dú)饧八任镔Y，具有脫硝效率高，成本投資大等特征[6]。同時(shí)，選擇性催化還原裝置主要安裝在鍋爐省煤裝置及空預(yù)裝置之間，提高鍋爐熱能利用率，保障煙氣脫硝處理的順利并高效開(kāi)展。

5.2 選擇性非催化還原法的應(yīng)用

選擇性非催化還原法煙氣脫硝技術(shù)，催化劑物質(zhì)這一環(huán)節(jié)就省去了，在一定溫度條件下，煙氣加入尿素等化學(xué)物質(zhì)，使還原劑分解為氮?dú)浠衔?，形成氮?dú)饧八雀碑a(chǎn)品。選擇性非催化還原法需在爐膛內(nèi)應(yīng)用，通過(guò)適當(dāng)?shù)腻仩t改造就可實(shí)現(xiàn)，因此相較于選擇性催化還原法而言，選擇性非催化還原煙氣脫硝的實(shí)際投入量不高，脫硝效果更好，可在作為我國(guó)煙氣脫硝領(lǐng)域重要研究方向。

6 煙氣脫硫脫硝技術(shù)發(fā)展前景

因單一煙氣脫硫、脫硝工藝設(shè)備占地面積大、成本投入量多，因此為更好提升煙氣脫硫脫硝經(jīng)濟(jì)效益，需將煙氣脫硫脫硝一體化作為煙氣凈化發(fā)展趨勢(shì)。由于煙氣脫硫、脫硝所需反應(yīng)條件及物質(zhì)存在巨大差異，因此在煙氣脫硫脫硝一體化研究當(dāng)中，應(yīng)從煙氣脫硫脫硝設(shè)備完善入手，找尋煙氣脫硫脫硝工藝相同之處，構(gòu)建更加完整的煙氣脫硫脫硝一體化體系。同時(shí)，煙氣脫硫脫硝一體化技術(shù)也應(yīng)注重副產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用，降低處理能源消耗量，更好實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保目標(biāo)。

7 結(jié)語(yǔ)

總而言之，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展使大眾環(huán)境保護(hù)意識(shí)不斷增強(qiáng)，需相關(guān)部門(mén)基于經(jīng)濟(jì)適用性、能源利用率及處理高效性目標(biāo)，對(duì)現(xiàn)有煙氣脫硫脫硝技術(shù)進(jìn)行不斷優(yōu)化及完善，深入研究副產(chǎn)物利用工作，構(gòu)建起更加科學(xué)長(zhǎng)效的煙氣脫硫脫硝配套體系，更好降低煙氣脫硫脫硝技術(shù)應(yīng)用期間能耗性，為生態(tài)文明社會(huì)建設(shè)奠定堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。